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        花生不同遺傳背景下的花生芽產(chǎn)出系數(shù)比較

        2022-11-26 06:54:12張小軍徐永菊朱勛路張相瓊岳福良李文均張小紅
        中國農(nóng)學通報 2022年31期
        關(guān)鍵詞:芽苗菜種皮花生

        李 爽,張小軍,王 平,徐永菊,侯 睿,朱勛路,劉 行,張相瓊,岳福良,李文均,張小紅

        (1四川省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物育種栽培研究所,成都 610300;2四川新生啟航農(nóng)業(yè)科技有限公司,成都 610000)

        0 引言

        芽苗菜俗稱芽菜,從20世紀90年代開始就作為一種無公害、純天然的健康食品而深受消費者喜愛,主要包括豆芽、蘿卜芽、香椿芽等,近年油葵芽、花生芽、苜蓿芽等也開始出現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。芽苗菜生長受到光、溫度、濕度、化學物質(zhì)等諸多環(huán)境因素的影響。研究發(fā)現(xiàn),高溫對葡萄休眠芽萌發(fā)及需熱量影響顯著[1];藍光有利于提高苜蓿芽苗菜的營養(yǎng)品質(zhì),而紅光能顯著提高苜蓿鮮質(zhì)量產(chǎn)量[2];紅藍混合光、藍光處理下蘿卜芽苗菜的維生素C、蛋白質(zhì)含量顯著高于白光和紅光處理[3];藍光和紅藍光處理顯著提高了香椿芽苗菜氨基酸含量[4]。播種密度與生長時間方面,豌豆芽苗菜的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量隨著播種密度的增大,生物產(chǎn)率和經(jīng)濟產(chǎn)率在達到一個峰值后回落,在第8天采收時產(chǎn)量較高、維生素C含量高,是最佳采收時間[5]。培養(yǎng)方法上,沙培法能夠促進花生芽苗菜根系的生長;而生長素法則顯著抑制了胚根的生長,可以增加芽苗菜的可食用率[6]。此外,種子浸泡時間、浸泡溫度、浸泡水量、催芽溫度、栽培溫濕度等均會對種子萌發(fā)和芽苗菜生長產(chǎn)生顯著影響[7-8]?;瘜W物質(zhì)同樣可以對芽苗菜生長產(chǎn)生重大影響,H2可以通過提高芽苗菜的次生代謝產(chǎn)物和抗壞血酸含量來提高其營養(yǎng)品質(zhì)[9];乙烯利不僅影響大豆芽菜的生長代謝,而且參與大豆芽菜中酚類物質(zhì)的合成調(diào)控[10];不同種鹽類處理可以影響花生發(fā)芽期間白藜蘆醇的含量水平[11],不同品種間內(nèi)源激素含量水平存在差異,萌發(fā)過程中GA3、BR的提高和較低的IAA水平可促進胚軸伸長及胚根生長,ABS、CBS、PBS、SA、PHE、NaCl等外源誘導添加物對花生芽長、發(fā)芽率、氨基酸和白藜蘆醇含量的影響具有顯著差異[12-13]。

        植物工廠是一種現(xiàn)代化、規(guī)?;⒓s化的植物生產(chǎn)車間,近年在豆芽的規(guī)?;a(chǎn)上發(fā)展較快,逐漸替代傳統(tǒng)家庭作坊式的豆芽生產(chǎn)方式[14]。植物工廠通常采用計算機自動控制系統(tǒng)進行環(huán)境管理,室內(nèi)溫度和CO2濃度相對均一穩(wěn)定,經(jīng)過選種、浸種、培育、采收、消毒等生產(chǎn)環(huán)節(jié),實現(xiàn)了生產(chǎn)流程化管理,可有效解決傳統(tǒng)芽菜生產(chǎn)車間空間利用率低、噴淋不均勻等問題,生產(chǎn)不依賴自然環(huán)境,培育周期短,外觀品質(zhì)較高[15]。豆芽噴淋用水量較大,日產(chǎn)100 t左右的生產(chǎn)企業(yè)日需用水量在2500 t左右,可用臭氧活性炭吸附及循環(huán)水裝置提高純凈水利用率[16-17]。此外,不同品種對工廠化生產(chǎn)產(chǎn)量影響也很大,早期研究報道發(fā)現(xiàn),黑龍江、吉林、上海的黑豆3個品種在工廠化生產(chǎn)條件下,黑龍江黑豆最適合工廠化生產(chǎn)[18]。

        近年來,花生芽菜市場規(guī)模快速擴大,也催動花生芽菜產(chǎn)業(yè)向規(guī)?;⒐S化、自動化發(fā)展[19]?;ㄉ患芰奫20-21],與未發(fā)芽的花生相比,花生芽主要營養(yǎng)成分中的游離氨基酸和維生素C含量顯著升高,活性成分白藜蘆醇的含量也顯著增加;隨著花生籽仁的發(fā)育,籽仁含油量增加且高油品種含油量積累速率高于低油品種,蔗糖含量下降;不飽和脂肪酸逐漸增加,飽和脂肪酸和超長鏈飽和脂肪酸逐漸下降[22-26]。但目前花生芽相關(guān)的研究仍然較少,尤其是針對花生不同遺傳背景的品種對花生芽規(guī)?;⒐S化生產(chǎn)相關(guān)影響的報道幾乎沒有。本研究系統(tǒng)性探究不同遺傳背景下花生對工廠化生產(chǎn)的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益影響,以期為花生芽工廠化、規(guī)?;a(chǎn)的品種選擇提供理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 實驗地概況

        實驗地設(shè)于四川省成都市金堂縣清江基地(30.92°N,104.38°E)花生科研試驗田(平原旱地)中,屬于亞熱帶濕潤季風氣候,年平均氣溫16.9℃,大于0℃總積溫6168℃,年降雨量759 mm,年相對濕度80%。實驗土壤耕層為黑沙壤土,全氮1.2 g/kg,堿解氮68.4 mg/kg,全磷957 mg/kg,全鉀14.1 g/kg,有機質(zhì)含量2.78%,硼含量24.6 mg/kg,鈣含量68.4 g/kg,鐵含量38.1 g/kg,鎂含量3.8 g/kg,鋅含量140mg/kg,前茬作物為四川冬季大頭菜(芥菜)。

        1.2 實驗概況

        花生發(fā)芽實驗設(shè)于四川新生啟航農(nóng)業(yè)科技有限公司的植物工廠花生發(fā)芽車間,車間采用全自動智能化控制系統(tǒng)。

        1.3 實驗設(shè)計

        如表1所示,實驗選取127份來自全國各地的花生材料,其中省內(nèi)材料73份、省外材料54份,以‘天府22號’為對照,種子包衣劑包埋,覆蓋地膜,起壟栽培。1.5 m開廂,廂長8 m,廂距0.4 m,每廂種4行,行距0.3 m,窩距0.22 m,15.16萬穴/hm2,小區(qū)凈面積12 m2,每個材料每次重復種植3 m2,每穴2粒,共3次重復190個小區(qū)。播種前基施有機肥1500 kg/hm2、氮(N)90 kg/hm2、磷(P2O5)120 kg/hm2、鉀(K2O)150 kg/hm2和緩釋鈣肥150 kg/hm2。2019年4月5日播種,根據(jù)不同生育期,7月中旬—8月中旬陸續(xù)收獲,栽培管理方法按四川省農(nóng)科院經(jīng)作所花生高產(chǎn)栽培技術(shù)進行。

        表1 參試材料基本信息

        續(xù)表1

        收獲考種后,分別取不同材料優(yōu)質(zhì)飽滿花生仁,去除秕果,種子稱重0.5 kg,用阿米西達6000倍液與種子按照2:1混合浸泡1 h消毒殺菌。在植物工廠車間內(nèi)黑暗封閉遮光,溫度保持在26℃恒定,濕度保持在(90±5)%,CO2濃度2000 mg/kg以下進行發(fā)芽實驗,發(fā)芽8天后記錄數(shù)據(jù)。

        1.4 測定指標及測定方法

        1.4.1 植株性狀 于采收前3天在各小區(qū)材料中選取具有小區(qū)代表性的9株花生植株,測量主莖長度、側(cè)枝長度、分枝數(shù)、單株生產(chǎn)力等。

        1.4.2 產(chǎn)量性狀 花生分小區(qū)采收,曬干后3天進行實收測產(chǎn)并計算群體產(chǎn)量,采用混合取樣法選取3個樣本在曬干后3天進行室內(nèi)考種,測量百果重、百仁重,并計算飽果率、出仁率,如式(1)~(2)。

        1.4.3 發(fā)芽性狀 選取的優(yōu)質(zhì)種子表面消毒,于植物工廠中發(fā)芽8天后選取適宜單株測量株高、莖粗、開瓣重、開瓣率、芽重系數(shù)等。

        1.4.4 芽重系數(shù) 于植物工廠中對發(fā)芽8天后的花生芽整株進行稱重,并計算芽重系數(shù),如式(3)。

        1.4.5 產(chǎn)出系數(shù) 根據(jù)不同遺傳背景花生的產(chǎn)量性狀比值與芽重系數(shù),計算出各自產(chǎn)出系數(shù),如式(4)~(5)。

        1.4.6 數(shù)據(jù)分析 采用Microfost Excel 2016進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理及圖表繪制。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同遺傳背景花生材料特性統(tǒng)計

        由圖1可知,實驗收集并選取的127份不同遺傳背景的花生中,包括黑色、白色、紅色、普通色4種顏色種皮的材料,其中普通色種皮材料85份、紅色種皮材料18份、黑色種皮材料17份、白色種皮材料7份;普通色種皮材料最多,占總數(shù)的66.93%;白色種皮材料最少,占總數(shù)的5.51%。

        圖1 不同遺傳背景花生顏色統(tǒng)計

        為擴大實驗材料的遺傳背景多樣性,進一步探索最適宜四川花生芽生產(chǎn)的品種,材料選取以四川本地材料為主,兼顧全國各地。選取的127份材料包括西南地區(qū)花生材料83份、華中地區(qū)20份、華東地區(qū)14份、華南地區(qū)7份、華北地區(qū)3份(圖2);西南地區(qū)花生材料占總數(shù)的65.35%,其中四川地區(qū)材料占總數(shù)的57.48%。

        圖2 不同遺傳背景花生地區(qū)統(tǒng)計

        2.2 產(chǎn)量性狀分析

        2.2.1 百仁重測定 實驗對所有收獲的參試材料百仁重進行統(tǒng)計,如表2所示。參試材料的百仁重最低為45.0 g,最高為125.5 g,百仁重在100 g以上的占總數(shù)的6.30%,百仁重在50 g以下的占總數(shù)的3.15%,平均百仁重為75.90 g,中位值為76.5 g,70~80 g百仁重的花生占比最高(29.13%),110~120、120~130 g百仁重的花生占比最低,各占0.79%。

        表2 參試材料百仁重測定結(jié)果

        2.2.2 株高測定 如表3所示,參試材料的株高最低為23.07 cm,最高為57.25 cm,平均株高為33.77 cm,中位值為33.57 cm,35~40 cm株高的花生占比最高,有42個,占總數(shù)的33.07%。

        表3 參試材料株高結(jié)果分析

        2.2.3 單株生產(chǎn)力 如表4所示,參試材料的單株生產(chǎn)力最低為16.20 g,最高為55.81 g,平均單株生產(chǎn)力為31.41 g,中位值為30.55 g,單株生產(chǎn)力在30~35 g之間的占比最高,占總數(shù)的37.80%。

        表4 參試材料單株生產(chǎn)力結(jié)果分析

        2.2.4 發(fā)芽芽長測定 為進一步了解127個材料的種子發(fā)芽生產(chǎn)潛力,實驗選取每個材料0.5 kg優(yōu)質(zhì)種子,在植物工廠發(fā)芽車間進行發(fā)芽實驗,平均發(fā)芽天數(shù)7.5天,對收獲的花生發(fā)芽芽長進行統(tǒng)計,如圖3所示。參試材料的芽長最低為10.25 cm,最高為18.0 cm,相差7.75 cm,平均發(fā)芽芽長為14.11 cm,中位值為13.0 cm,12~13 cm芽長的花生占比最高,有34個,占總數(shù)的26.77%。

        圖3 花生發(fā)芽芽長統(tǒng)計

        2.2.5 芽重系數(shù)測定 如圖4所示,參試材料的芽重系數(shù)最低為1.07,最高為8.40。芽重系數(shù)超過7的材料占總數(shù)的4.7%,平均芽重系數(shù)為4.62,中位值為4.73。

        圖4 花生芽重系數(shù)統(tǒng)計

        2.2.6 產(chǎn)出系數(shù) 如圖5所示,產(chǎn)出系數(shù)最低為YY120紅花生,產(chǎn)出系數(shù)僅0.88;產(chǎn)出系數(shù)最高的為YY40號普通色花生,產(chǎn)出系數(shù)為8.24;YY35為對照‘天府22號’,產(chǎn)出系數(shù)為5.49。平均產(chǎn)出系數(shù)為4.28,中位值為4.43,產(chǎn)出系數(shù)在7以上的均為產(chǎn)量性狀比值大于1的材料,占總數(shù)的4.72%。

        圖5 不同遺傳背景花生的產(chǎn)出系數(shù)

        3 結(jié)論與討論

        不同遺傳背景的品種對作物發(fā)芽情況和品質(zhì)特性的影響十分顯著[27-29]。不同品種的種子,耐鹽性、抗性等諸多方面都存在顯著差異[30-31]。但是這些差異主要受到哪些主效因素影響,需要大量的實驗去闡釋和證實。本研究從種皮顏色、來源地區(qū)、百仁重大小3個方面對不同遺傳背景花生材料的花生芽產(chǎn)出系數(shù)進行分析和討論。

        3.1 不同種皮顏色花生材料的產(chǎn)出系數(shù)

        產(chǎn)出系數(shù)最高的黑色種皮材料為YY11,產(chǎn)出系數(shù)7.87;產(chǎn)出系數(shù)最高的白色種皮材料為YY81,產(chǎn)出系數(shù)6.69;產(chǎn)出系數(shù)最高的紅色種皮材料為YY71,產(chǎn)出系數(shù)5.87;產(chǎn)出系數(shù)最高的普通色種皮材料為YY40,產(chǎn)出系數(shù)8.24。

        由表5可知,不同種皮顏色的平均產(chǎn)出系數(shù)無明顯差異,平均產(chǎn)出系數(shù)最高的白花生也僅是平均產(chǎn)出系數(shù)最低的紅花生的1.17倍。不同種皮顏色的花生均可以篩選出產(chǎn)出系數(shù)較高的花生材料用于加工生產(chǎn),這有助于實現(xiàn)花生芽產(chǎn)品的市場多元化。

        表5 不同種皮色花生產(chǎn)出系數(shù)分析

        3.2 不同地區(qū)花生材料的產(chǎn)出系數(shù)

        由表6可知,產(chǎn)出系數(shù)最高的是華南地區(qū)的YY40,產(chǎn)出系數(shù)8.24,除了華北地區(qū)產(chǎn)出系數(shù)最高值為5.21外,其余地區(qū)產(chǎn)出最高值均高于7,但華北地區(qū)材料僅有3個參加實驗(圖2),樣本數(shù)量過少,因此不能得出顯著性差異結(jié)論。此外,除華東地區(qū)外,其余地區(qū)平均產(chǎn)出系數(shù)均在4~5,平均產(chǎn)出系數(shù)最高華東地區(qū)是最低西南地區(qū)的1.28倍。不同地區(qū)的材料均有花生發(fā)芽產(chǎn)出系數(shù)較高和較低的材料,本研究發(fā)現(xiàn)花生來源地并不是芽用品種篩選的關(guān)鍵因素。

        表6 不同地區(qū)花生產(chǎn)出系數(shù)分析

        3.3 不同百仁重大小花生材料的芽重系數(shù)與產(chǎn)出系數(shù)分析

        百仁重是衡量花生種仁大小的關(guān)鍵指標,百仁重高的花生更大,能量物質(zhì)儲存更豐富(表7)。將127份材料分為40~70、70~100、100~130 g 3個百仁重區(qū)域進行分析,發(fā)現(xiàn)3個不同百仁重范圍的花生均有芽重系數(shù)超過7.5和芽重系數(shù)低于2.5的材料。在平均芽重系數(shù)上,隨著百仁重逐漸增加,平均芽重系數(shù)逐漸降低。在產(chǎn)出系數(shù)上,40~70 g百仁重花生與70~100 g百仁重花生產(chǎn)出系數(shù)的最高值均超過7.5,但100~130 g百仁重花生產(chǎn)出系數(shù)最高值僅4.87,3個百仁重范圍的花生平均產(chǎn)出系數(shù)也呈現(xiàn)出隨著百仁重增加,平均產(chǎn)出系數(shù)逐漸降低的趨勢。說明并非種仁越大的花生越適宜花生發(fā)芽生產(chǎn),反而是中小型種仁的花生更具優(yōu)勢。

        表7 不同百仁重花生芽重系數(shù)與產(chǎn)出系數(shù)分析

        綜上所述,種皮顏色、來源地區(qū)的花生材料與花生發(fā)芽產(chǎn)出系數(shù)并沒有直接的關(guān)聯(lián)。但是隨著花生百仁重的增加,花生平均芽重系數(shù)與平均產(chǎn)出系數(shù)逐漸降低,這可能與百仁重增加導致單位質(zhì)量的花生種子數(shù)量減少有關(guān)。但是不同遺傳背景的花生材料芽重系數(shù)與產(chǎn)出系數(shù)差異很大,百仁重高的花生中依然有芽重系數(shù)與產(chǎn)出系數(shù)較高的材料,而百仁重低的花生中依然有芽重系數(shù)與產(chǎn)出系數(shù)較低的材料。YY40、YY2與YY11排名產(chǎn)出系數(shù)前3位,是較好的芽用花生材料。這些花生材料在品質(zhì)、口味上的差異與優(yōu)缺點,有待進一步實驗研究。

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