葉春秀蘇康妮馬雨荷廖晨宇王寶慶虎海防

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院,烏魯木齊 830000;2.新疆林業(yè)學(xué)校,烏魯木齊 830000;3.新疆佳木果樹(shù)學(xué)國(guó)家長(zhǎng)期科研基地,新疆溫宿縣 843100;4.新疆林業(yè)科學(xué)院,烏魯木齊 830000)

在新疆南疆地區(qū),林農(nóng)間作系統(tǒng)為農(nóng)民增收、產(chǎn)業(yè)增效起到了積極有效的作用。目前南疆70% 左右的糧食、棉花等大田作物長(zhǎng)期與果樹(shù)間作[1]。研究表明,在間作系統(tǒng)中造成農(nóng)作物產(chǎn)量減少的主要原因是高大喬木的遮陰[2-5],低矮的間作物常受到林木冠層遮擋,可接受到光的質(zhì)量有不同程度降低,從而使光合產(chǎn)物生產(chǎn)受到抑制,導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降[6]。另外,間作會(huì)影響植物根系對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與利用,最終會(huì)影響果實(shí)品質(zhì)。本試驗(yàn)針對(duì)新疆特定的區(qū)域氣候條件,分析核桃-玉米間作模式下核桃和玉米的外觀及品質(zhì)性狀指標(biāo),比較間作后兩個(gè)核桃品種和玉米的品質(zhì)數(shù)據(jù)差異,以期闡明核桃-玉米間作對(duì)品質(zhì)影響的原因,為南疆地區(qū)核桃、玉米間作栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在新疆佳木果樹(shù)學(xué)國(guó)家長(zhǎng)期科研基地進(jìn)行,該地處于天山中部托木爾峰南麓,塔里木盆地西北的邊緣,臺(tái)蘭河灌區(qū)上游,屬于大陸性暖溫帶干旱氣候,年降水稀少,季節(jié)分配不均,晝夜溫差大。核桃園種植核桃品種分別為‘新新2’和‘溫185’,種植株行距4 m×5 m,南北向栽植,樹(shù)齡為9 a,玉米品種為‘鄭單958’(同年4月3日播種),間作園核桃行距中間采用條播方式播種玉米,核桃園肥水管理以常規(guī)管理為準(zhǔn),具體間作模式如圖1所示。

圖1 核桃-玉米間作模式間作區(qū)域測(cè)點(diǎn)分區(qū)示意圖Fig.1 Map of partition of walnut-corn intercropping area

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1 核桃果實(shí)外觀品質(zhì)及產(chǎn)量 以單株產(chǎn)量估算畝產(chǎn),隨機(jī)取樣法分別對(duì)單作園和間作園的核桃進(jìn)行采樣測(cè)產(chǎn),去皮、自然曬干,然后計(jì)算平均單果質(zhì)量,折合成單位面積產(chǎn)量,估算核桃畝產(chǎn);利用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)蓚€(gè)核桃品種單作園和間作園(玉米冠上層、冠下層)的鮮果三徑、去皮后的干果三徑、青皮厚、干果殼厚,利用千分之一電子天平稱取核桃鮮果質(zhì)量、干果質(zhì)量、外殼質(zhì)量、果仁質(zhì)量等指標(biāo)。

1.2.2 玉米外觀品質(zhì)及產(chǎn)量 采用5點(diǎn)取樣、等距隨機(jī)取樣法分別對(duì)單作園和間作園內(nèi)玉米進(jìn)行采樣測(cè)產(chǎn),脫粒、自然曬干,稱量小區(qū)籽粒產(chǎn)量,然后折合成單位面積產(chǎn)量,估算玉米單產(chǎn),并測(cè)量各小區(qū)玉米的株高、穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)和單穗粒質(zhì)量。

1.2.3 核桃果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì) (1)出仁率:依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 20398-2006《核桃堅(jiān)果質(zhì)量等級(jí)》[7]測(cè)定成熟期核桃出仁率,測(cè)量方法為剝殼晾曬后凈核桃仁的質(zhì)量與試樣的總質(zhì)量之比,每個(gè)樣品重復(fù)3 次取均值。

(2)核桃仁的脂肪酸含量:利用型號(hào)為Agilent 7890B的氣相色譜儀,通過(guò)氣相色譜法,按照GB 5009.168-2016《食品中脂肪酸的測(cè)定》[8]測(cè)定成熟期核桃脂肪酸的組分及含量,每個(gè)樣品重復(fù)3 次取均值。

(3)核桃仁的單寧含量:利用比色法,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 15686-2008《高粱單寧含量的測(cè)定》[9]測(cè)定成熟期核桃仁的單寧含量。

(4)核桃仁的脂肪含量:利用重量檢測(cè)法,以型號(hào)為DHG9240A 的干燥箱,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—食品中脂肪的測(cè)定》[10]測(cè)定成熟期核桃仁的脂肪含量。

(5)核桃仁的皂化值:利用容量法,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 5534-2008《動(dòng)植物油脂皂化值的測(cè)定》[11]測(cè)定成熟期核桃仁的皂化值(在規(guī)定條件下皂化1 g油脂所需要的氫氧化鉀毫克數(shù))。

(6)核桃仁的蛋白質(zhì)含量:利用FOSS凱式定氮儀,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[12]測(cè)定成熟期核桃仁的蛋白質(zhì)含量。

(7)核桃仁的過(guò)氧化值:利用容量法,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.227-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》[13]測(cè)定成熟期核桃仁的過(guò)氧化值。

(8)核桃仁的氨基酸含量:利用型號(hào)為S-433D 的氨基酸分析儀,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.124-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—食品中氨基酸的測(cè)定》[14]測(cè)定成熟期核桃仁的氨基酸含量。

使用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,采用單因素方差分析和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析各處理間差異的顯著性,數(shù)據(jù)表示形式為“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式下兩個(gè)核桃品種外觀品質(zhì)及產(chǎn)量的差異

如表1所示,兩個(gè)品種在不同種植模式、不同采收期之間存在顯著差異(P＜0.05)。兩個(gè)品種采摘時(shí)間越靠后的樣品,干果和果仁質(zhì)量越大。出仁率表示核桃果仁質(zhì)量與全果質(zhì)量的比值,兩個(gè)品種不同處理之間無(wú)顯著差異(P＞0.05),間作園的出仁率均高于單作園,且玉米冠下層的出仁率更高。受核桃冠層與玉米形成的遮陰影響,間作園內(nèi)兩個(gè)核桃品種冠下層果實(shí)的鮮果質(zhì)量、干果質(zhì)量、殼質(zhì)量、仁質(zhì)量與單作園的差異均高于冠上層,并且冠下層的果實(shí)在成熟中后期干果質(zhì)量和仁質(zhì)量的增長(zhǎng)率低于冠上層,說(shuō)明遮陰越明顯對(duì)干物質(zhì)積累影響越大。

表1 不同種植模式及不同采收期果實(shí)外觀品質(zhì)差異性分析Table 1 Difference analysis of fruit appearance quality in different harvesting patterns of walnut

2.2 不同種植模式對(duì)玉米外觀品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

對(duì)比不同種植模式下玉米構(gòu)成因素及產(chǎn)量可知(表2),單作玉米與間作玉米的穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和單穗粒質(zhì)量存在極顯著差異(P＜0.01),間作玉米的穗長(zhǎng)、行粒數(shù)和單穗粒質(zhì)量顯著低于單作玉米。不同處理玉米的穗行數(shù)和單產(chǎn)不存在線性相關(guān)(P＜0.05),但間作明顯降低玉米的產(chǎn)量。可以初步推斷出,單作園玉米穗的生長(zhǎng)狀況優(yōu)于間作園,單作園玉米單株結(jié)穗數(shù)一般為2～3;間作園中距離樹(shù)體越近玉米長(zhǎng)勢(shì)越差,其單株結(jié)穗數(shù)一般為1(圖2)。

圖2 不同種植模式、不同位點(diǎn)玉米及玉米穗長(zhǎng)勢(shì)Fig.2 Growth patterns of maize and maize ear at different sites

表2 不同模式玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Comparison of corn yield and its constitutive factors in different patterns

2.3 不同種植模式對(duì)兩種核桃脂肪酸含量的影響

表3顯示,兩個(gè)核桃品種不同處理之間只在油酸含量上存在差異,兩個(gè)核桃品種均表現(xiàn)為冠上層油酸含量高于冠下層,遮陰越明顯油酸含量越低。4種脂肪酸中2個(gè)核桃品種均表現(xiàn)為亞油酸含量最高,占4種脂肪酸含量的60%多,同時(shí)這4種核桃的脂肪酸中只有亞油酸遮陰越明顯含量越高。

表3 不同模式核桃果實(shí)4種脂肪酸組分差異性分析Table 3 Analysis of differences of four fatty acid components in different types of walnut

如表4和表5所示,‘新新2’的4種脂肪酸含量不存在相關(guān)性,‘溫185’的油酸與亞油酸含量存在顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.99。

表4 ‘新新2’不同種植模式下核桃果實(shí)4種脂肪酸的相關(guān)性分析Table 4 Analysis of four fatty acids in different modes of‘Xinxin 2’walnut fruit

表5 ‘溫185’不同種植模式下核桃果實(shí)4種脂肪酸的相關(guān)性分析Table 5 Analysis of four fatty acids in different modes of‘Wen185’walnut fruit

2.4 不同種植模式對(duì)兩個(gè)核桃品種蛋白質(zhì)、皂化值、脂肪、單寧、過(guò)氧化值的影響

不同種植模式下兩個(gè)核桃品種果實(shí)的蛋白質(zhì)、皂化值、脂肪、單寧含量和過(guò)氧化值均不存在顯著差異(表6)。其中,兩個(gè)核桃品種與玉米間作均提高蛋白質(zhì)含量,且冠下層蛋白質(zhì)含量高于冠上層,說(shuō)明與玉米間作有利于核桃蛋白質(zhì)的合成,且遮陰越明顯越有利于蛋白質(zhì)合成。兩個(gè)核桃品種與玉米間作均降低核桃皂化值,且冠上層皂化值高于冠下層,說(shuō)明遮陰越明顯處皂化值越低。兩個(gè)核桃品種與玉米間作降低核桃脂肪含量,說(shuō)明與玉米間作抑制核桃脂肪合成。同時(shí),‘新新2’冠上層脂肪含量低于冠下層,說(shuō)明遮陰越明顯脂肪含量越低。兩個(gè)核桃品種與玉米間作增加單寧含量,尤其間作園內(nèi)兩個(gè)核桃品種冠上層單寧含量增長(zhǎng)顯著。兩個(gè)核桃品種均表現(xiàn)為冠上層的玉米間作核桃過(guò)氧化值低于單作園,冠下層高于單作園。

表6 不同模式核桃果實(shí)蛋白質(zhì)、皂化值、脂肪、單寧、過(guò)氧化值的差異性分析Table 6 Analysis of protein,soaponification value,fat,tannin and peroxidation content of walnut fruit

2.5 不同種植模式對(duì)兩個(gè)核桃品種氨基酸含量的影響

如表7所示,兩個(gè)核桃品種18種氨基酸總和均表現(xiàn)為間作園高于單作園,遮陰越明顯氨基酸含量總和越高?！滦?’和‘溫185’的谷氨酸含量占比最高,且兩個(gè)核桃品種谷氨酸含量均表現(xiàn)為間作園高于單作園,遮陰越明顯谷氨酸含量越高,而甲硫氨酸占比最小,間作園玉米冠上層兩個(gè)核桃品種的甲硫氨酸含量與單作園差異不顯著,但遮陰越明顯(即玉米冠下層)甲硫氨酸含量越高。

表7 不同模式下核桃果實(shí)氨基酸含量Table 7 Amino acid content of walnut fruit in different patterns%

不同種植模式下‘新新2’和‘溫185’的18種氨基酸含量相關(guān)性分析見(jiàn)表8和表9,‘新新2’多為顯著正相關(guān),‘溫185’多為顯著負(fù)相關(guān)。

表8 ‘新新2’不同種植模式下氨基酸含量相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis of amino acid content in different patterns of‘Xinxin 2’

表9 ‘溫185’不同種植模式下氨基酸含量的相關(guān)性分析Table 9 Correlation analysis of amino acid content in different patterns of‘Wen185’

2.6 不同種植模式對(duì)兩個(gè)核桃品種果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

由表10可知,亞硫酸與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān),相關(guān)性為0.83;亞硫酸與脂肪呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)性為-0.90;棕櫚酸與單寧含量呈顯著正相關(guān),相關(guān)性為0.88。

表10 不同種植模式下核桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的相關(guān)性Table 10 Correlation of nutrient composition of walnut fruit in different patterns

3 討論

3.1 間作對(duì)核桃、玉米產(chǎn)量的影響

新疆核桃主要栽植在南疆的環(huán)塔里木盆地西南邊緣的綠洲內(nèi)部,探討核桃與玉米間作對(duì)核桃果實(shí)品質(zhì)的影響,對(duì)在核桃間作模式下如何保證核桃品質(zhì)尤為重要。間作系統(tǒng)內(nèi)的相互作用會(huì)影響間作物和核桃產(chǎn)量[15-19],黃麗等[20]采用靜態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)中的投入產(chǎn)出分析法,對(duì)喀什地區(qū)的澤普縣、葉城縣和和田地區(qū)的和田縣進(jìn)行了核桃與糧食、棉花、瓜菜類作物間作經(jīng)濟(jì)效益的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著核桃樹(shù)生長(zhǎng)年限的增長(zhǎng),核桃的產(chǎn)量逐漸增加,間作作物的產(chǎn)量逐漸減少,但綜合經(jīng)濟(jì)效益不斷增加;核桃與瓜菜類間作的效益高于核桃與其他作物間作。本研究表現(xiàn)為間作園核桃的產(chǎn)量低于單作園,間作物玉米的株高降低,結(jié)穗數(shù)少,產(chǎn)量降低,分析原因在于核桃樹(shù)齡為9 a生,能夠遮陰,且會(huì)隨著樹(shù)齡增加遮陰效果增大,影響間作物產(chǎn)量。另外,間作會(huì)使果樹(shù)與間作物間發(fā)生爭(zhēng)水、爭(zhēng)肥現(xiàn)象,產(chǎn)生養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系,從而相互之間產(chǎn)量都受到影響,而低于單作園的產(chǎn)量[21]。

3.2 間作對(duì)核桃果仁內(nèi)在品質(zhì)的影響

間作在一定程度上提高了空間利用率,也增加了土地、光能、肥水等有限資源的利用效率,同時(shí)對(duì)間作物的內(nèi)在品質(zhì)產(chǎn)生不同影響,初步分析原因是因光能利用率、光合產(chǎn)物合成、遮陰效果帶來(lái)的差異,由此可以為不同種植模式的選擇和核桃采收時(shí)期等方面提供評(píng)價(jià)指標(biāo)。不同間作模式會(huì)因間作物不同而使其內(nèi)在品質(zhì)含量存在差異,核桃仁中含有的18種氨基酸作為人體所需的重要脂肪酸,具有預(yù)防動(dòng)脈硬化、抗衰老、以及防治心血管疾病等功效,是果糧間作效益評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)之一[22-23],余曉娥[24]研究表明,不同間作模式下18種氨基酸總和在核桃-棉花模式最高為15.00%,而核桃-正播玉米與核桃-冬小麥的氨基酸總和相等,為14.00%;4種模式中谷氨酸含量占比最大,核桃-棉花占3.22%,核桃-正播玉米占3.04%,核桃-冬小麥占3.02%,核桃單作占2.98%。而甲硫氨酸占比最小,核桃-冬小麥、核桃-正播玉米占0.18%,核桃-棉花與核桃單作占0.17%。本研究表明,核桃-玉米間作園油酸、硬脂酸含量降低,且遮陰越強(qiáng)受到影響越大,而亞油酸、棕油酸含量均增加,且遮陰越強(qiáng)亞油酸含量越高,但氨基酸總和差異不大。

4 結(jié)論

兩個(gè)核桃品種在不同種植模式下均表現(xiàn)出果實(shí)成熟初期到果實(shí)成熟后期的鮮果總質(zhì)量、干果總質(zhì)量及仁質(zhì)量不斷升高;外觀品質(zhì)在不同采收期存在顯著差異;4種脂肪酸除油酸外均不存在差異,與玉米間作對(duì)核桃4種脂肪酸的影響較小。18種氨基酸中氨基酸總和玉米-‘新新2’(冠下)模式最高。

以上結(jié)果說(shuō)明,間作模式下均降低果實(shí)品質(zhì),具體表現(xiàn)為間作園出仁率均低于單作園,可以判斷核桃樹(shù)與間作物存在爭(zhēng)肥爭(zhēng)水現(xiàn)象;且間作園單寧含量均顯著高于單作園,表現(xiàn)為其苦澀味重、口感差;同時(shí),兩個(gè)品種在不同種植模式下脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸含量差異不大。因此可以判斷成年核桃園間作農(nóng)作物會(huì)降低果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量及口感,建議成齡核桃園不進(jìn)行間作。