不同品种平欧杂种榛坚果产量、性状和果仁营养物质对比

关键词：杂种榛；单株产量；坚果性状；果仁营养

中图分类号：S664.4 文献标志码：A 文章编号：1003—8981（2024）03—0095—10

平欧杂种榛Corylus heterophylla Fisch.×C.avellana L. 是由野生平榛和欧洲榛杂交育种所得，具有果大、丰产、优质、适应性强等特性[1]。与平榛C. heterophylla Fisch. 相比，平欧杂种榛坚果的平均三径高22%，果仁质量高64% ～ 95%，出仁率高11% ～ 15%，果壳厚度低7% ～ 22%[2-3]；其坚果体积、坚果单质量、果仁质量分别是毛榛C. mandshurica 的1.9、1.4 和1.7 倍[3]。平欧杂种榛果仁的可溶性糖含量是平榛的2.2 倍，矿质元素钾、铁和锌的含量分别比平榛高23%、59% 和28%[2]，并且单不饱和脂肪酸含量以及抗氧化活性也显著高于平榛[4]。平欧杂种榛是目前中国种植面积最大的榛子品种[1]，2020 年平欧杂种榛栽培面积已达到10 万hm2[5]，但是仍处引种栽培阶段，据联合国粮食及农业组织（FAO）统计数据，2022年我国榛子收获面积仅1.2 万hm2[6]。因此，提高榛果产量是实现榛子产业持续发展的重要目标。

截至2023 年，我国培育的平欧杂种榛品种（系）超过70 个[3]，各个品种（系）之间除了气候和地理适应性有区别外，坚果性状[3，7-8] 及其营养成分[2，4，9-11] 等均存在不同程度的差异。例如：有单果质量超过3 g 的大果品种（系）84-14、84-402、83-62 和84-36 等，有果形指数在1 左右、坚果近圆形的品种（系）82-32、81-3、辽榛2 号、辽榛7 号、84-14 和金铃等，有果壳厚度仅1 mm左右的“ 薄皮” 易脱壳品种（ 系）84-232、82-15、B-24 和辽榛3 号等，还有出仁率超过49% 的高产品种（系）82-15、84-232、84-1 和81-3 等[2]。品种（系）间榛子果仁营养物质的差异主要表现在淀粉、总糖、可溶性蛋白和脂肪的含量等方面。田文翰等[9] 对37 个杂种榛果仁营养成分含量进行分析后发现，84-1 的果仁淀粉含量（2%）、83-40 的果仁总糖含量（19%）、85-119 的果仁可溶性蛋白含量（68.57 mg/g）、82-8 的果仁脂肪含量（64.12%）最高，分别比所有品种的平均值高42%、10%、37% 和8%[9]。但是关于不同品种榛果产量、坚果性状、果仁营养物质含量的综合分析鲜见报道。

榛果产量是除气候和地理适应性外，影响栽培品种（系）选择的重要决策因素[12]。随着榛子产业的发展和深加工技术的进步，除直接食用外，果壳、果仁在工业和医药等领域也被广泛应用[13]。仅从产量决定种植品种（系）显然无法满足现阶段榛子产业的发展需求。根据榛果用途来选择种植品种（系）可以增强产业发展的适应性，比如用于食用油生产种植，在考虑产量的同时，更应关注该品种（系）榛果不饱和脂肪酸等微量营养物质含量。由于榛子品种（系）各生物学性状间存在交叉异质性，简单对比分析不同品种（系）榛果各性状指标仍无法准确进行品种（系）的选择决策。通过采用数学方法综合分析榛果性状及营养指标与榛果品质之间的关系，并找出对榛果品质影响最大的因子，采取以产量为主导，结合生物学性状和营养指标进行榛子种植品种（系）选择的综合策略对于我国榛子产业的可持续发展具有极其重要的作用。

本研究中以吉林地区种植的主要榛树品种达维、辽榛7 号和辽榛3 号为试验材料，从榛果产量、坚果性状和果仁营养方面，利用机器学习模型（主成分分析和随机森林）分析不同品种间果仁营养物质、矿物质、微量元素含量以及坚果性状和单株产量的差异，筛选影响榛果品质的主要因子，以期为吉林省及其他地区榛子种植品种（系）的选择决策提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于吉林省吉林市龙潭区缸窑镇溪浪臻种植基地（126°38′13″E，44°9′37″N）。缸窑镇地处北温带大陆性季风气候区，四季分明，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥。年均气温为4.9 ℃，年均降水量为650 ～ 750 mm，海拔200 ～ 300 m，全年日照2 300 ～ 2 500 h，年积温在2 550 ～ 2 750 ℃，全年无霜期为130 d。种植基地土壤类型为暗棕壤，0 ～ 20 cm 土壤pH 值为5.05 左右，土壤总氮、磷、钾含量分别为1.78、0.85 和19.36 g/kg，0 ～ 5 cm土层的土壤密度为1.19 g/cm³。

1.2 试验设计

选取3 个榛子品种作为研究对象，分别为达维（编号DW）、辽榛7 号（编号L7）和辽榛3号（编号L3）。试验采取随机区组设计，每个品种设置3块重复样地，每个小区面积为15 m×30 m，每个小区包括30 株榛子树，小区之间有20 m 缓冲区域。所有品种榛子树均为6 年生（实生苗）植株，种植密度为3 m×5 m，采取相同的田间管理措施，包括施用肥料种类和用量、授粉、修枝等。

1.3 指标测定

1.3.1 榛果产量

2023年9月初采集榛子鲜果用于产量测定。在每个试验小区内随机选取10 株树，将榛果摇落后收集，再摘下树上未落的榛果，称取毛鲜质量（m），去掉果苞后称取净鲜质量（m），烘干后计算单株树的产量。每株树选取50 颗榛果，烘干，测定含水量。

1.3.3 果仁营养物质含量

将测完性状的坚果去壳，取出果仁，研磨，待测。采用酸水解- 莱因- 埃农氏法测定果仁的总糖含量[15]，采用酸水解法测定淀粉含量[16]，采用内标法测定不饱和脂肪酸含量[17]，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量[18]，采用高效液相色谱法测定胡萝卜素含量[19]，采用反相高效液相色谱法测定维生素E 含量[20]，采用电感耦合等离子体发射光谱法测定钙、铁、磷含量[21]。

1.4 数据统计与分析

使用Excel 2010 软件对数据进行初步整理和计算；使用SPSS 26.0 软件，采用单因素方差分析、LSD 多重比较法检验品种间的差异显著性，采用一元线性回归模型拟合分析榛果性状间的相关性；使用R 4.3.2 软件中的“prcomp”函数进行主成分分析，运用“randomForest”包随机森林回归模型分析榛子果仁营养物质含量和坚果性状对品种影响的重要程度，用“importance”函数计算的“均方误差增量”表示变量的重要性；使用GraphPadPrism 8 软件绘图。

2 结果与分析

2.1 果实率和单株产量

如图1 所示：辽榛7 号和辽榛3 号的果实率显著高于达维，分别比达维高15.8% 和13.9%；达维和辽榛7 号的单株产量比辽榛3 号显著高出43.6%和39.6%。榛果含水量30% 左右，且品种间无显著差异。

2.2 果仁营养物质含量

2.2.1 果仁营养物质含量的差异

不同品种间榛子果仁的钙含量存在显著差异，达维果仁的钙含量比辽榛7 号和辽榛3 号高18.4%和16.1%，品种间果仁铁和磷含量无显著差异（图2）。不同品种间榛子果仁的总糖和不饱和脂肪酸含量存在差异：达维的总糖含量比辽榛3 号显著高9.9%，与辽榛7 号差异不显著；辽榛3 号的不饱和脂肪酸含量比辽榛7 号显著高26.7%（图2）。

不同榛子品种间的蛋白质、胡萝卜素、维生素E 含量也存在显著差异（图2）。辽榛7 号的蛋白质含量最高，达维的蛋白质含量比辽榛7 号低13.8%，与辽榛3 号无显著差异；达维的胡萝卜素含量是辽榛3 号的1.82 倍，比辽榛7 号的胡萝卜素含量高52%（P＞ 0.05）；3 个品种的维生素E含量差异显著，辽榛3 号的含量最高，分别比达维和辽榛7 号高23.4% 和66.5%。

2.2.2 影响品种的主要果仁营养物质含量因子

随机森林回归模型模拟结果（表1）表明，维生素E 含量、胡萝卜素含量、蛋白质含量、钙含量、不饱和脂肪酸含量、总糖含量和铁含量是导致榛子品种间差异的主要因子（P＜ 0.05），其中，维生素E 含量是最为重要的因子。榛子果仁营养物质含量的主成分分析结果也表明维生素E 含量是影响榛子品种的重要因素，3 个品种的前3 个主成分因子的累计方差贡献率达到92.16%（表2）。

2.3 坚果外观性状

2.3.1 坚果外观性状的差异

如图3 所示：榛子品种间的直径存在显著差异（P ＜ 0.05），辽榛3 号的纵径、侧径和平均直径均显著高于其他2 个品种，辽榛3 号的横径与辽榛7 号有显著差异，但与达维无显著差异；辽榛7 号的直径（横径、纵径、侧径和平均直径）均最小（P ＜ 0.05）。

如图3所示：辽榛3 号的果仁质量和出仁率均显著高于其他2 个品种，并且果壳最薄。与达维和辽榛7 号相比，辽榛3 号的果仁质量分别高出11% 和33%，出仁率分别高出7% 和20%，果壳厚分别低33% 和18%。辽榛7 号的果仁质量最小，出仁率最低；达维的榛子果壳最厚。辽榛3号的圆球度最低，果形指数最高，横纵径比最低；辽榛7 号的圆球度最高，果形指数最低。

2.3.2 影响品种的主要坚果外观性状因子

随机森林回归模型模拟结果（表3）表明，纵径、横纵径比、圆球度、壳厚和果形指数是导致榛子品种间差异的主要坚果外观性状因子（P ＜ 0.05），其中，纵径是最为重要的因子。榛子坚果外观性状的主成分分析结果也表明，纵径是影响榛子品种的重要坚果外观性状因子，3个品种的前3 个主成分因子的累计贡献率达到92%（表4），主要是因为辽榛7 号的纵径最大、圆球度最低、榛子果壳最薄（图3）。

2.3.3 坚果外观性状的相关性

如图4 所示：榛果果壳质量与出仁率负相关（R2=0.26）；果壳质量和果仁质量与榛果质量正相关，R2 分别为0.85、0.56，但是果壳质量的增加幅度（回归直线的斜率为0.679）是果仁质量（回归直线的斜率为0.321）的1 倍多；榛果的平均直径与榛果质量、果仁质量和果壳质量正相关，R2分别为0.47、0.43、0.35。

3 结论与讨论

综上所述，从单株坚果产量和果仁产量来看，达维和辽榛7 号具有明显优势。坚果外观性状的随机森林模型和主成分分析结果表明，纵径、果仁质量、果形指数、平均直径和出仁率是影响榛果外观性状的主要因子。辽榛7 号的果形最利于脱壳，但是出仁率低和果仁质量小；辽榛3 号坚果最大、出仁率最高、果仁质量最大，但果形不利于脱壳；达维果形为近圆球形，单果仁质量较大，出仁率较高。果仁营养物质含量的随机森林模型和主成分分析结果表明，维生素E 含量和不饱和脂肪酸含量是影响果仁品质的主要因子。辽榛3 号果仁的维生素E 含量最高，辽榛7 号果仁的蛋白质含量最高，达维果仁的总糖、胡萝卜素和钙含量最高。从产量以及坚果外观和内在品质等方面综合考虑，达维具有最高的单株产量和果仁产量，果形近圆球形利于脱壳，出仁率较高，果仁中不饱和脂肪酸含量、蛋白质含量、维生素E含量较高，总糖含量、胡萝卜素含量和钙含量均为最高，因此达维是比较适合吉林地区栽培的榛子品种。

榛子品种（系）间的产量差异主要是由遗传因素决定，果实生长速度由果实内的激素调节[22]。本研究结果表明，在相同的立地条件和管理措施下，3 个榛子品种的单株产量为1.03 ～ 2.89 kg，单株产量与土耳其的‘Palaz’和‘Tombul’2 个品种相近[23]，但低于斯洛文尼亚地区榛子的单株产量（3.18 ～ 4.47 kg），这与种植地区的气候、种植密度以及榛子树年龄等存在差异有关。斯洛文尼亚地区的种植密度（5 m×4 m）较大，树木年龄较高（18 ～ 20 a）[24]。达维和辽榛7 号在吉林地区的单株产量高于辽榛3 号，这可能与这2个品种的叶片净光合速率高且胞间CO浓度低密切相关[25]，较高的净光合速率和较低的胞间CO浓度表明该品种在短时间内积累的干物质更多。然而这些干物质分配到果仁中的比例并不高，因为辽榛7 号的单果果仁质量和出仁率最低。达维果仁在短时间内积累的干物质也比辽榛3 号高[25]，但是这些干物质可能更多地被分配给果壳，因为果壳质量随果实质量增加的幅度高于果仁质量。本研究中3 个榛子品种的出仁率低于辽宁省栽植的部分榛子品种[3] 和欧洲的3 个品种‘Jefferson’（43% ～ 45%）、‘Sacajawea’（44% ～ 50%）、‘Yamhill’（41% ～ 43%）[26]，这可能与本研究地区的土壤中含有较多石砾、有效养分含量较低有关。

不同品种间单株果仁产量能更好地反映品种的优劣。本研究结果表明，达维（0.84 kg）与辽榛7 号（0.74 kg） 的单株果仁产量无显著差异，并且达维的单株果仁产量显著高于辽榛3 号（0.63 kg）。从单株榛子产量、单果质量、果仁质量和出仁率综合来看，达维单株产量高、果仁质量大，在产量方面具有一定的优势，且该品种符合带壳销售要求的坚果标准。榛子坚果产量受气候、土壤、地形以及管理措施的影响[3，24]，本研究结果仅基于1 年的试验数据，连续多年的观测结果才能更好地反映不同品种在吉林地区的产量差异。

除了坚果产量、果仁质量等指标可被用来衡量榛子品种的优劣，坚果外观性状特征也是非常重要的指标[8]。不同基因型或品种间的榛子果形指数、坚果直径等方面存在差异[27-28]。用于果仁加工的榛子形态应更易于脱壳，果形接近于圆球形则利于脱壳，即果形指数和圆球度接近于1，本研究结果表明辽榛7 号的果形更接近于圆球形，这与该品种在山西和新疆的种植情况相似[2，29]。达维品种在辽宁地区（辽宁省经济林研究所瓦房店市炮台镇平欧杂种榛基地）的果形指数和圆球度也接近于1[3]，与本研究结果不完全相同，可能是因为该品种在地区间的适应性不同。在本研究地区以及辽宁、山西、新疆，辽榛3 号的果实圆球度均较低[2-3，29]，其果形特征不利于加工果仁。本研究结果表明，榛果的平均直径与其质量正相关，这说明榛子果实平均直径越大，其果实、果仁和果壳的质量也越大，但是果仁质量的增加幅度低于果实和果壳。果壳厚度和出仁率是用来衡量榛果商业价值的重要指标，果壳厚度不仅影响出仁率[28]，还与果实的抗虫性相关，比如达维具有较厚的果壳，其果壳中含有适当比例的木质素和纤维素，利于抵抗榛实象甲Curculio dieckmann[30]。此外，榛子树生长的土壤环境，比如土壤有效养分（碱解氮、速效钾、有效磷）含量等[31]，是影响坚果性状的外部因子。辽榛3 号果实的纵径在3个品种中最高，圆球度显著低于另外2 个品种，从而使得纵径成为影响坚果性状的最重要因子。此外，果仁质量、果形指数和出仁率也是影响榛果外观性状的重要因子。从果实的形态特征来看，在3 个品种中，辽榛3 号坚果的平均直径最大、果仁质量最大、出仁率最高，但是不利于脱壳；辽榛7 号具有最好的圆球度和果形指数，但是果仁轻，出仁率低；达维的果形为近圆球形，单果仁质量较大，出仁率较高，果壳较厚。

榛子果仁含有丰富的油脂、蛋白质、矿质元素以及维生素[2，9，31]，因此具有极高的营养价值和经济价值。榛子果仁粗脂肪含量60% 左右[32]，多为不饱和脂肪酸，其含量超过90%，主要以油酸和亚油酸的形式存在[33-35]。本研究结果表明，在3 个榛子品种中，辽榛3 号果仁的不饱和脂肪酸和维生素E 含量最高，总糖含量较低，但是胡萝卜素和钙的含量低于另外2 个品种。本研究中3个品种榛子果仁的钙含量与山西省种植的榛子果仁相近，但高于土耳其榛子果仁（1.71 mg/g），铁含量均低于山西省种植的榛子果仁（47.6 ～97.4 mg/kg）， 磷含量与土耳其榛子果仁相近（3.32 mg/g）[2，36]。达维果仁的不饱和脂肪酸、蛋白质含量与辽榛3 号无显著差异，并且该品种果仁的总糖和胡萝卜素含量均最高，该品种果仁的维生素E 含量虽低于辽榛3 号，但高于辽榛7号。3 个品种果仁的维生素E 含量低于土耳其榛子（0.28 mg/g）[36-37]。由于品种间果仁维生素E 含量的显著差异，导致其成为影响果仁品质最重要的因子，其次为不饱和脂肪酸含量。在3 个品种中，辽榛7 号果仁的蛋白质含量最高。从榛子果仁营养物质含量来看，达维果仁能够提供更多的营养物质（不饱和脂肪酸、蛋白质、总糖、胡萝卜素和钙），辽榛3 号由于胡萝卜素和钙含量较低而次之。榛子果仁所含物质种类较多，本研究中仅测定了营养成分的相关指标，后续将对影响榛子果仁品质的口感指标（如单宁、木质素、酚类化合物等的含量）进行测定和评价。另外，我国的平欧杂种榛品种较多，本研究中仅涉及3 个品种，为了提高榛子果实的产量和品质，后续将考虑增加更多品种（系），并且深入探讨田间管理措施（如生物肥料的种类、用量以及配施模式）对不同品种榛树生长、结果的影响。