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薄壳山核桃(Carya illinoensis)是世界著名的本木干果油料树种之一,也是是良好的材用、生态树种。在我国,食用油自给率低、对外依存度高达69.9%,同时幅员辽阔、山地资源丰富,发展薄壳山核桃等木本油料作物意义重大。目前我国已有14个省份开始引进种植薄壳山核桃,主要生产干果直接食用,但作为产业则发展缓慢,低产低效问题突出,产品结构单一。为推动薄壳山核桃产业发展,本文以主栽品种‘马罕’等10个无性系为材料,通过大田试验,研究揭示生育期薄壳山核桃主要矿质养分动态变化和营养累积规律,从矿质营养角度解析薄壳山核桃低产低效的成因并建立营养诊断方法,分析评价不同无性系间果实营养性状尤其脂肪酸组成,为薄壳山核桃科学种植和开发利用提供依据。主要结果如下:(1)薄壳山核桃‘马罕’8种矿质养分含量随生育期动态呈现一定规律性,因果实、叶片部位不同,各元素呈各自不同或相似特征。果实元素含量,多数元素(N、P、Ca、Mg、Mn、Zn、前中期B)总体下降,而K、B有所不同,果K先降后升,而B成熟期急剧增431%。叶片元素含量除N和前期的P、K呈下降外,而其余元素(Ca、Mg、Mn、Zn、B)前低后高,Ca、Mg、K、P生育末期出现翘尾尤其Ca、Mg翘尾幅度巨大,Mn、Zn、B含量动态高度相似。除P、K外,其余叶片高于果实。各元素具体含量及生育期变幅如下:N含量叶片范围16.35g/kg~24.93g/kg,平均20.09g/kg,生育期变幅CV11.22%;果实6.02g/kg~29.90g/kg,平均11.26g/kg,CV62.41%。P含量叶片1.07g/kg~3.54g/kg,平均1.66g/kg,CV40.72%;果实1.31g/kg~3.99g/kg,平均2.26g/kg,CV34.28%。K含量叶片6.17g/kg~15.54g/kg,平均10.76g/kg,CV20.01%;果实6.11g/kg~18.98g/kg,平均14.41g/kg,CV25.15%。Ca含量叶片14.15g/kg~42.33g/kg,平均22.46g/kg,CV27.40%;果实4.29g/kg~21.00g/kg,平均12.01g/kg,CV42.79%。Mg含量叶片3.24g/kg~6.50g/kg,平均3.85g/kg,CV20.32%;果实0.92g/kg~4.80g/kg,平均2.45g/kg,CV50.28%。Mn含量叶片0.72g/kg~1.54g/kg,平均1.18g/kg,CV21.57%;果实0.12g/kg~0.89g/kg,平均0.42g/kg,CV53.48%。Zn含量叶片63.40mg/kg~104.4mg/kg,平均85.13mg/kg,CV14.51%;果实26.33mg/kg~85.15mg/kg,平均41.66mg/kg,CV43.57%。B含量叶片20.75mg/kg~59.03mg/kg,平均43.33mg/kg,CV32.00%;果实11.40mg/kg~60.60mg/kg,平均22.68mg/kg,CV60.52%。生育期各元素平均含量排序:叶片Ca>N>K>Mg>P>Mn>Zn>B,果实K>Ca>N>Mg>P>Mn>Zn>B。其中,Ca>N、Mg>P、Mn近P(叶片Mn甚至高于传统中量元素0.1%的下限),与常规作物相比较特殊,因此,薄壳山核桃Ca、Mg、P、Mn含量的这些特点,可能是其有别于其它作物的植物营养学的特殊性。(2)薄壳山核桃‘马罕’果实矿质元素累积量总体均呈上升趋势,与生物量累积量变化趋势相似,但呈现更明显的阶段性特点。在生育初期至7月上中旬累积缓慢;7月中下旬至8月中旬各元素快速累积至果实,对果实最终累积量贡献率甚至超过100%;8月下旬至9月下旬变化平缓,其中,P、Ca、Mg、Mn在9月甚至出现明显负累积,呈现由果实向外净转移;末期各元素又有所正向累积。矿质元素累积量变化幅度大小为B>K>Zn>N>Ca>P>Mg>Mn。(3)以薄壳山核桃‘马罕’常规林(高产林)为参比,‘马罕’低效林在7月与9月的叶片、果实、一年生枝条的韧皮部和木质部等主要矿质元素含量与参比的差异高度一致,即同部位中的N、P、K、Mn、Zn含量低效林均低于常规林,而Ca、Mg含量则低效林高于常规林,两林分间的差异,尤以叶片较其它部位有更高显著性,叶N、P、K、Mn、Zn在7月、9月均达到极显著差异水平,韧皮部和木质部9月N、P、Zn等也达到极高显著性水平。相应地,果实累积量N、P、K、Mn、Zn等亦低效林极显著低于常规林。据此,矿质养分N、P、K、Mn、Zn等的不足,可能是构成低效林的成因。林分间矿质这种差异,与土壤有效养分含量(供给)并不一致,除P外甚至正好相反,其原因有待进一步揭示。依据养分综合诊断DRIS指数,推断低效林养分相对缺乏顺序:7月叶片K>Mn>P>Zn>N>B>Mg>Ca,7月果实P>K>Mn>N>Zn>B>Mg>Ca,9月叶片P>K>Mn>Zn>N>B>Mg>Ca,9月果实P>Mn>N>Zn>B>Mg>Ca>K。其中,叶片和果实的P、Mn、K、N、Zn指数均为负值(除9月果实K外),7月、9月的高度一致,表明这些元素供应不足、偏离平衡,可能是导致低效林的原因,尤其P、Mn远离平衡、须补充。DRIS诊断结论与含量对比诊断结论一致。(4)薄壳山核桃10个无性系果实主要性状分析结果表明,在果实质量和外形方面,青果单重、坚果单重、仁重、出籽率、出仁率、青果果长、青果果宽、坚果果长、坚果果宽9个性状在10个薄壳山核桃无性系间存在显著性差异,仅坚果壳厚未表现出显著性差异;10个无性系中,各指标变异系数大小为仁重>坚果单重>青果单重>出籽率>坚果壳厚>坚果果宽>出仁率>坚果果长>青果果长>青果果宽。在种仁内含营养物中,蛋白质、可溶性糖、单宁在10个无性系间存在一定显著性差异,粗脂肪差异不显著;10个无性系粗脂肪平均含量为70.01%,蛋白质平均含量67.50mg/g,可溶性糖平均含量10.7mg/g,单宁平均6.07mg/g,各指标变异系数大小为可溶性糖>单宁>蛋白质>粗脂肪。各指标变异,为品种筛选提供了指南。综合各项指标,所有无性系尤其28号、104号和34号可为食用油生产品种;104号和28号可推荐为果用栽培品种;1号、35号、28号、34号和29号可为高档食用油品种;29号、21号、20号和34号可作为鲜食型品种加以开发利用。此外,薄壳山核桃坚果高脂肪酸含量、高出油率(平均35.36%,出籽率×粗脂肪含量),高度契合我国耕地资源不足、而山区面积广大的国情,发展薄壳山核桃产业,很有希望为弥补我国对食用植物油的缺口发挥至关重要作用。(5)薄壳山核桃10个无性系种仁脂肪酸组成分析结果表明,棕榈酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸、亚麻酸6个脂肪酸组成成分含量在10个薄壳山核桃无性系间存在一定显著性差异,仅顺-11-二十碳烯酸差异不显著。10个薄壳山核桃无性系种仁脂肪酸组分平均含量顺序为油酸(70.02%)>亚油酸(19.58%)>棕榈酸(5.73%)>硬脂酸(2.38%)>亚麻酸(0.97%)>顺-11-二十碳烯酸(0.25%)>花生酸(0.05%)。不饱和脂肪酸(平均含量91.82%)占据优势,其中单不饱和脂肪酸占71.26%,多不饱和脂肪酸占20.56%;油酸是最主要的单不饱和脂肪酸,其次为顺-11-二十碳烯酸;亚油酸是最主要的多不饱和脂肪酸,其次为亚麻酸。饱和脂肪酸平均含量为8.17%,棕榈酸是主要的饱和脂肪酸,其次为硬脂酸,再次为花生酸。。不饱和脂肪酸为饱和脂肪酸的11.24倍,单不饱和脂肪酸为多不饱和脂肪酸的3.47倍,具有健康高品质食用油的“低饱和脂肪酸、高不饱和脂肪酸”的特点,为优质食用油资源,很具开发和市场潜力。