季琳琳,姚建林,陳素傳,周米生,蔡新玲,張運玲
(1.安徽省林業(yè)科學研究院,安徽 合肥 230031;2.安徽揚子鱷國家級自然保護區(qū)管理局,安徽 宣城 242000;3.安徽盛世牡丹生物科技股份有限公司,安徽 阜陽 236000)
牡丹為中國特有的名貴木本花卉,在中國已有一千多年的人工栽植歷史。目前,在中國牡丹種植面積已達20 hm2,年產牡丹籽4 萬t,其主產區(qū)分布在河南、山東、安徽和陜西等地。油用牡丹是出油率大于20%的牡丹組品種的統(tǒng)稱,油用牡丹3 a 結籽,5 a 進入盛產期,結籽能夠持續(xù)三四十年之久。目前,江南、西南、中原、西北四大牡丹品種群中,江南牡丹品種群和西北牡丹品種群中的‘鳳丹’Paeonia ostii‘Feng Dan’、紫斑牡丹Paeonia rockii是最優(yōu)油用牡丹品種?!P丹’是芍藥科Paeoniaceae 芍藥屬Paeonia的多年生落葉矮灌木,是經過長期栽培篩選而逐漸演化成的人工栽培品種群,主要栽培地區(qū)為安徽省的銅陵、亳州等地,在陜西、河南和山東等地有廣泛引種栽培。‘鳳丹’作為油用牡丹兩大品種之一,是一種高產高品質品種,具有結籽多、出油率高、適應范圍廣、易于管理等優(yōu)點?!P丹’籽油是一種新資源食用油,不飽和脂肪酸含量90%,并且較多指標優(yōu)于橄欖油、油茶油、花生油和大豆油[1-14]。李梅青等[15]使用氨基酸自動分析儀分析‘鳳丹’籽的氨基酸組成,結果表明‘鳳丹’籽氨基酸組成的平衡性指標較好,‘鳳丹’籽可作為一種新型的優(yōu)質氨基酸來源開發(fā)利用。
雖然牡丹作為花部觀賞或根部用藥的培育歷史悠久,但油用牡丹產業(yè)起步較晚,作為油用的栽培管理尚不成熟,有關油用‘鳳丹’栽植方面的研究報道較少。楊靜萱等[16]研究了9 種種植密度下‘鳳丹’生長發(fā)育、產量、光合特性和水分利用效率等因素的相互影響,發(fā)現‘鳳丹’產量受到單株結實量和單位面積種植株數的共同影響。秦薇[17]經研究發(fā)現,在培育油用‘鳳丹’時,一定要考慮土壤中Cu 的濃度。
作物的栽植密度影響其光合作用,進而影響營養(yǎng)生長和光合產物的積累?!P丹’為直立形株形,生長受群體密度的影響較大。脂肪酸在人體代謝中發(fā)揮著重要的作用,而氨基酸作為蛋白質的分解產物是評價食品質量及營養(yǎng)價值的重要指標[18-21]。為探索合理的‘鳳丹’栽植株行距,為其油用價值的開發(fā)及科學栽培提供參考,本試驗中研究了栽植密度對‘鳳丹’結實性狀和產量的影響,并對‘鳳丹’籽脂肪酸的含量及氨基酸組成進行了測定。
試驗地位于阜陽市潁東區(qū),地處南北氣候過渡帶,屬大陸性半濕潤季風氣候。四季分明,雨量適中,年平均降水830~950 mm,氣候溫和,年平均氣溫14.5~15.2 ℃,絕對最高氣溫41.0 ℃,絕對最低氣溫-20 ℃,無霜期200~220 d,光照充足,年均日照1 800 h。
2015年,栽植2年生‘鳳丹’實生苗,共設置3 種栽植密度(0.4 m×0.6 m、0.4 m×0.5 m、0.3 m×0.6 m),栽植后平茬。2019年,調查產量和果實性狀。
‘鳳丹’蓇葖果蟹黃色時,在各栽植密度試驗地隨機抽取3 個10 m×20 m 的樣方,采摘樣方內所有蓇葖果,分樣方陰干并稱取質量,測算單位面積產量。
各栽植密度試驗地設置3 個10 m×10 m 的樣方,每樣方隨機選取15個蓇葖果,統(tǒng)計單果果角數、單果種籽數,使用游標卡尺測量果角縱徑、側徑、橫徑,使用電子天平稱量單果鮮質量、單果種籽鮮質量,計算百粒種籽質量、鮮出籽率等。
以得出的較佳栽植密度處理中的飽滿‘鳳丹’種籽為材料,參照文獻[22]中的方法測定籽脂肪酸成分及其含量,參照文獻[23]中的方法測定出油率,參照文獻[24]中的方法測定氨基酸成分及其含量。
使用Excel 2007、DPS、SPSS 16.0 處理軟件分析數據[25]。
不同栽植密度條件下‘鳳丹’的單位面積產量見表1。由表1可知,栽植密度對‘鳳丹’單位面積產量的影響較大。0.4 m×0.6 m 和0.4 m×0.5 m 栽植密度條件下‘鳳丹’單位面積產量分別為2 465.25、2 395.05 kg/hm2,前者較后者高3%,但差異不顯著,且均極顯著高于0.3 m×0.6 m 的栽植密度處理。因此,生產中選擇適宜的栽植密度可以提高‘鳳丹’的單位面積產量,增加收益。
表1 不同栽植密度條件下‘鳳丹’的單位面積產量?Table 1 Unit area yield of P.ostii under different planting densities
‘鳳丹’果角的縱徑、橫徑、側徑和籽粒數反映了果實的大小和飽滿程度,百粒質量反映了籽粒的物質積累量。不同栽植密度條件下‘鳳丹’的結實性狀見表2。由表2可知,0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下‘鳳丹’單果果角數最多,但與其他2 種栽植密度處理的差異不顯著,0.4 m×0.6 m栽植密度處理的果角數較0.4 m×0.5 m 栽植密度處理多10.1%。0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下‘鳳丹’單果鮮質量為58.330 g,與其他2 種栽植密度處理的差異達到極顯著水平。0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下‘鳳丹’單果種籽鮮質量達到29.85 g,與其他2 種栽植密度處理的差異達到極顯著水平。0.4 m×0.6 m 與0.4 m×0.5 m 栽植密度條件下‘鳳丹’鮮出籽率的差異不顯著,二者與0.3 m×0.6 m栽植密度處理的差異均達到顯著水平。0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下‘鳳丹’的單果種籽數高達68.33,顯著高于0.4 m×0.5 m 和0.3 m×0.6 m的栽植密度處理。0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下‘鳳丹’角果縱徑和側徑分別比0.3 m×0.6 m 栽植密度處理高出17.99%、10.99%,但3 種栽植密度處理間果角縱徑和側徑均無顯著差異;0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下‘鳳丹’的果角橫徑顯著高于0.3 m×0.6 m 栽植密度處理,0.4 m×0.5 m 栽植密度處理的果角橫徑與其他2 種栽植密度處理的差異不顯著。
表2 不同栽植密度條件下‘鳳丹’的結實性狀?Table 2 Fruit-setting characters of P.ostii under different planting densities
‘鳳丹’產量及結實性狀指標間的相關系數見表3。由表3可知,‘鳳丹’單果鮮質量與單果果角數有極顯著正相關關系;單果種籽鮮質量與單果果角數、單果鮮質量有極顯著正相關關系;鮮出籽率與單果果角數、單果鮮質量、單果種籽鮮質量無顯著相關關系;單果種籽數與單果果角數、單果鮮質量、單果種籽鮮質量均有極顯著正相關關系,與鮮出籽率有顯著正相關關系;百粒種籽質量與單果果角數、單果鮮質量、單果種籽鮮質量、單果種籽數均有極顯著正相關關系,與鮮出籽率無顯著相關關系;果角縱徑與單果鮮質量、百粒種籽質量有顯著正相關關系,與單果果角數、單果種籽鮮質量、鮮出籽率、單果種籽數無顯著相關關系;果角橫徑與單果果角數有極顯著正相關關系,與單果鮮質量、單果種籽鮮質量、單果種籽數、百粒種籽質量均有顯著正相關關系,與鮮出籽率、果角縱徑無顯著相關關系;果角側徑與百粒種籽質量、果角縱徑有顯著正相關關系,與單果果角數、單果鮮質量、單果種籽鮮質量、鮮出籽率、單果種籽數、果角橫徑無顯著相關關系;單位面積產量與鮮出籽率有極顯著正相關關系,與單果果角數、單果種籽數、百粒種籽質量有顯著正相關關系,與單果鮮質量、單果種籽鮮質量、果角縱徑、果角橫徑、果角側徑無顯著相關關系。
表3 ‘鳳丹’產量及結實性狀指標間的相關系數?Table 3 Correlation coefficients of yield and the fruit-setting characters of P.ostii
2.4.1 脂肪酸成分及其含量
‘鳳丹’籽油脂肪酸成分的氣象色譜如圖1所示。測定結果表明,干仁脂肪含量為18.7 mg/g,‘鳳丹’籽出油率16.6%。‘鳳丹’籽油不飽和脂肪酸含量為94.48%,其中,α-亞麻酸、γ-亞麻酸、亞油酸、油酸含量分別為51.83%、0.17%、19.84%、22.64%;飽和脂肪酸主要有棕櫚酸、硬脂酸、花生酸等,飽和脂肪酸中相對含量最高的為棕櫚酸(3.81%)。
圖1 ‘鳳丹’籽油脂肪酸成分的氣象色譜Fig.1 Gas chromatomap of fatty acid components in P.ostii seed oil
2.4.2 氨基酸成分及其含量
‘鳳丹’籽氨基酸成分的氣象色譜如圖2所示。從圖2可以看出,‘鳳丹’中含有亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、纈氨酸(Val)、異亮氨酸(Ile)、蘇氨酸(Thr)、賴氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)7 種必需氨基酸,總含量為16.9 mg/g,含有谷氨酸(Glu)、精氨酸(Arg)、絲氨酸(Ser)、脯氨酸(Pro)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、酪氨酸(Tyr)、組氨酸(His)等9 種非必需氨基酸,總含量為18.7 mg/g,16 種氨基酸總含量為35.6 mg/g,其中谷氨酸、亮氨酸和精氨酸含量較高。
圖2 ‘鳳丹’籽氨基酸成分的氣象色譜Fig.2 Gas chromatomap of amino acid components in P.ostii seed
研究結果表明,‘鳳丹’產量、單果種籽鮮質量、鮮出籽率、單果種籽數、百粒種籽質量等指標均隨著栽植密度增加而減小。0.4 m×0.6 m栽植密度條件下,單果鮮質量為29.85 g,單果種籽鮮質量為58.330 g,單果種籽數為68.33,與0.4 m×0.5 m 和0.3 m×0.6 m 栽植密度處理的差異均達到極顯著水平;0.4 m×0.6 m 栽植密度條件下,單位面積產量達到2 465.25 kg/hm2,極顯著高于0.3 m×0.6 m 栽植密度處理?!P丹’單位面積產量與單果果角數、鮮出籽率有極顯著正相關關系,與單果種籽數、百粒種籽質量有顯著正相關關系?!P丹’籽油不飽和脂肪酸含量為94.48%,其中亞麻酸、亞油酸、油酸含量分別為52.00%、19.84%、22.64%,飽和脂肪酸主要有棕櫚酸、硬脂酸、花生酸等?!P丹’籽含有16 種氨基酸,其中谷氨酸含量最高。
栽植密度會影響植物生長的微氣候環(huán)境,合理的密度能夠為植物提供良好的通風透光條件,提高光合速率,增加產量[13]。董偉欣等[26]對玉米栽植密度的研究結果表明,適宜密度下玉米植株代謝旺盛,干物質積累量增加,產量和籽粒營養(yǎng)成分含量提高。戴建昊等[27]經研究發(fā)現,核桃單株堅果產量和質量隨株行距的增加而增加。楊靜萱等[16]經研究發(fā)現,增加株行距,‘鳳丹’果莢長、單莢籽粒數和百粒質量均增加。本研究結果與前人研究結果一致,隨著栽植密度增加‘鳳丹’產量降低?!P丹’的栽植密度直接影響其產量,適宜密度能極顯著提高果角數和鮮出籽率,顯著提高單果種籽數,百粒種籽質量。生產中要避免栽植密度過大,應根據當地的土壤、氣候等條件安排密度試驗,篩選適宜的栽植密度。
脂肪酸組成及其含量是評價油脂質量的重要指標[28]。趙書崗等[29]經研究發(fā)現,油脂中脂肪酸種類及其相對含量對核桃的營養(yǎng)品質和耐儲性具有較大影響,亞油酸和亞麻酸相對含量越高,油脂越不耐儲存。脂肪酸中的油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸是細胞膜的重要成分[9,30-35]。有“植物腦黃金”之稱的亞麻酸是人體必需但自身無法合成的脂肪酸組分,有降低血壓血脂,增強免疫力及疏通血管等功能[36-37]?!P丹’籽油不飽和脂肪酸含量為94.48%,其中α-亞麻酸、γ-亞麻酸、亞油酸、油酸含量分別為51.83%、0.17%、19.84%、22.64%。‘鳳丹’籽油有較高含量的不飽和脂肪酸,可以降低血液中膽固醇和甘油三酯的含量,具有預防心血管疾病等功能,對人體健康非常有利?!P丹’籽油不僅可以作為一種珍貴的營養(yǎng)保健油開發(fā)應用,調節(jié)膳食結構,改善人體生理機能,還可以作為化妝品開發(fā)利用。
氨基酸在生命活動中發(fā)揮著重要的作用,是機體的重要營養(yǎng)物質,并且影響食品的風味和品質[38]。陳明洪等[38]經研究發(fā)現,添加谷氨酸或精氨酸能緩解霉變飼糧對肝臟病變、氧化應激、血清生化指標及肉類品質的影響。本研究結果表明,‘鳳丹’籽16 種氨基酸的總含量為35.6 mg/g,其中必需氨基酸總含量為16.9 mg/g,非必需氨基酸總含量為18.7 mg/g,‘鳳丹’籽氨基酸含量豐富,可作為新型的蛋白質資源開發(fā)利用,與李梅青等[15]對‘鳳丹’籽蛋白質氨基酸的研究結果一致。
本研究中栽植密度水平設置較少,應進一步篩選提高產量和改善結實性狀的栽植密度,并開展不同密度條件下田間管理措施的研究。