中陽(yáng)縣主栽核桃品種礦物質(zhì)元素含量比較分析

丁欣欣，張清元，張小軍，李秋煜，孫 娟，劉群龍

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西 太谷 030801；2.中陽(yáng)縣經(jīng)濟(jì)林技術(shù)服務(wù)中心，山西 中陽(yáng) 033400）

核桃（Juglans regia L.）又名胡桃，系胡桃科（Juglandaceae）核桃屬（Juglans），是我國(guó)重要的木本油料樹種之一[1]。核桃種仁營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[2]，含有鈣、鐵、鋅等人體必需的微量元素，在降低膽固醇、抗癌、抗衰老、防治心血管疾病及糖尿病等方面均有一定療效[3]。山西省呂梁市中陽(yáng)縣核桃資源豐富，栽培面積已達(dá)2.23 萬(wàn)hm2，但現(xiàn)有栽培品種多達(dá)30 余個(gè)，混雜不清，急需確立主栽品種。有關(guān)研究表明，核桃仁礦質(zhì)元素的種類和含量都較為豐富[4-6]，其中，K 含量達(dá) 5.35 mg/g，Ca 含量達(dá) 2.11 mg/g，F(xiàn)e含量達(dá)0.15 mg/g，但不同品種間礦質(zhì)元素含量存在差異，且 Fe，Cu 和 Zn 含量差異較大[7]；此外，不同地區(qū)、不同立地條件下核桃仁Zn，F(xiàn)e 和Mn 元素含量也存在明顯差異[8]。因此，研究中陽(yáng)縣不同核桃品種間礦質(zhì)元素含量的差異，對(duì)指導(dǎo)當(dāng)?shù)睾颂移贩N化、良種化栽培具有重要意義，也是核桃營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深層次開發(fā)利用的關(guān)鍵。但有關(guān)中陽(yáng)縣核桃礦質(zhì)元素的含量差異，目前尚缺乏深入的研究和系統(tǒng)的評(píng)價(jià)分析。

本研究以呂梁市中陽(yáng)縣19 個(gè)核桃品種為試材，通過(guò)對(duì)其核仁中礦質(zhì)元素含量的測(cè)定、比較和分析，以篩選出適宜在中陽(yáng)縣推廣種植的礦質(zhì)元素含量較高的核桃品種，旨在為中陽(yáng)縣核桃品種選擇提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以呂梁市中陽(yáng)縣18 個(gè)主要核桃品種為試材，分別為遼核 1 號(hào)（LH-1）、遼核 3 號(hào)（LH-3）、遼核4 號(hào)（LH-4）、遼核 5 號(hào)（LH-5）、中林 1 號(hào)（ZL-1）、中林 3 號(hào)（ZL-3）、新新 2 號(hào)（XX-2）、中林 5 號(hào)（ZL-5）、西林 2 號(hào)（XL-2）、晉龍 1 號(hào)（JL-1）、晉龍2 號(hào)（JL-2）、禮品 2 號(hào)（LP-2）、魯光（LG）、薄殼香（BKX）、阿九（AJ）、綠嶺（LL）、香玲（XL）和 1 個(gè)地方品種（DF），樹齡在10～12 a，常規(guī)管理。以清香核桃品種（QX）為對(duì)照。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用單株小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，共選取57 株樹。于2017年9月核桃成熟期，選擇樹冠外圍青果皮變黃但尚未開裂的30 個(gè)果實(shí)，大小基本一致，無(wú)病蟲危害；采用核桃剝皮機(jī)脫青皮，用流水清洗，自然晾干后，存放于陰涼干燥通風(fēng)處；每個(gè)核桃用手工剝殼，取核仁的1/4，在60～70 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱烘至恒質(zhì)量，研缽研碎，混勻，自封袋保存。

1.3 礦質(zhì)元素含量測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.500 0 g 核桃樣品放入消解罐中，緩慢加入10 mL HNO3和2 mL 30%的雙氧水，輕輕搖勻后，讓其自然反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，放入消解爐內(nèi)進(jìn)行消解；將冷卻后的消解液轉(zhuǎn)入25 mL 三角瓶中，在140 ℃電熱板上沙浴加熱至近干，再加入6 mol/L HCl 5 mL，繼續(xù)在電熱板上加熱至溶液變成白色透明并冒白煙為止，待消解液冷卻后，用25 mL容量瓶定容，待測(cè)。

采用火焰光度法測(cè)定核桃樣品中K 元素含量，采用原子吸收分光光度法測(cè)定核桃樣品中Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn，Cu 和 Zn 元素的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SAS 8.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同核桃品種礦質(zhì)元素含量比較分析

2.1.1 大量元素比較 從表1可以看出，不同品種K 含量在0.698 9%～0.934 6%，平均值達(dá)0.813 6%。JL-1，LH-3，JL-2，LL，ZL-3，LP-2，XL-2 和 LH-4 的K 含量較其平均值分別提高14.87%，14.12%，8.87%，6.77%，6.62%，6.13%，3.75%和2.97%，其中，JL-1，LH-3 和JL-2 的K 含量較對(duì)照清香品種分別顯著提高了 24.10%，23.29%和 17.62%（P＜0.05）。

不同品種Ca 含量在0.046 9%～0.155 6%，平均值達(dá) 0.090 4%。LH-4，LG，XL-2，LH-1，XL，ZL-5，BKX，ZL-1，XX-2 和 JL-1 的 Ca 含量較其平均值分別提高了72.02%，55.53%，33.41%，13.83%，8.74%，5.31%，4.31%，4.31%，1.77%和 1.55%，其中，LH-4，LG 和 XL-2 的 Ca 含量分別是對(duì)照的 3.32 倍，3.00 倍和2.57 倍，且差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。

不同品種Mg 含量在0.057 0%～0.088 5%，平均值達(dá) 0.074 3%。XL，LH-4，ZL-3，JL-1，LG，AJ，JL-2，LH-3，ZL-1 和LP-2 的 Mg 含量較其平均值分別提高了 19.11%，7.94%，7.00%，6.06%，5.79%，5.38%，3.10%，2.83%，2.69%和 0.94%，其中，XL，LH-4，ZL-3，JL-1，LG，AJ，JL-2，LH-3，ZL-1 和 LP-2 的Mg 元素含量較高，與對(duì)照相比，分別顯著提高了38.93%，25.90%，24.80%，23.70%，23.39%，22.92%，20.25%，19.94%，19.78%和 17.74%（P＜0.05）。

2.1.2 微量元素比較 不同品種Fe 含量在0.751 7～23.784 0 mg/kg，平均值達(dá) 18.195 4 mg/kg。LP-2，JL-1，LG，DF，XL，LH-1，XL-2，LH-4，JL-2，BKX，QX和XX-2 的Fe 含量較其平均值分別提高了30.71%，25.45%，23.55%，22.05%，20.51%，19.12%，15.15%，9.03%，8.33%，6.15%，5.65%，4.28%，其中，LP-2，JL-1，LG，DF，XL，LH-1 和 XL-2 的 Fe 含量較高，與對(duì)照相比，分別提高了23.72%，18.75%，16.94%，15.52%，14.06%，12.75%和8.99%。

不同品種Mn 含量在14.285 0～35.525 0 mg/kg，平均值達(dá) 24.121 8 mg/kg。ZL-5，LG，LL，JL-2，XX-2，AJ，XL-2，QX 和 XL 的 Mn 含量較其平均值分別提高了68.19%，68.07%，66.80%，59.32%，39.45%，28.62%，23.55%，17.18%和 16.56%，其中，ZL-5，LG，LL，JL-2，XX-2，AJ 和 XL-2 的 Mn 含量較高，與對(duì)照相比，分別提高了43.54%，43.43%，42.35%，35.97%，19.01%，9.76%和5.43%。

不同品種Cu 含量在9.311 7～19.890 3 mg/kg，平均值達(dá) 12.905 0 mg/Kg。BKX，LG，JL-1，ZL-5，LH-1，XL，LP-2，JL-2，XX-2 和 LH-3 的 Cu 含量較其平均值分別提高了46.38%，27.52%，13.52%，11.17% ，11.16% ，10.32% ，3.72% ，3.27% ，2.22% 和1.27%，其中，BKX 和LG 的Cu 元素含量相對(duì)較高，分別是對(duì)照的2.03 倍和1.77 倍，且差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。

不同品種Zn 含量在81.410 0～155.146 7 mg/kg，平均值達(dá) 132.029 0 mg/kg。BKX，ZL-5，JL-1，LH-3，LP-2，XL-2，XX-2，QX，DF 和 LL 的 Zn 含量較其平均值分別提高了17.51%，12.71%，11.69%，11.45%，9.68%，5.63%，5.38%，5.17%，4.87%和3.11%，其中，BKX，ZL-5，JL-1 和 LH-3 的 Zn 含量較高，與對(duì)照相比，分別顯著提高了11.73%，7.16%，6.20%，5.96%（P＜0.05）。

2.1.3 礦質(zhì)元素變異性分析 對(duì)不同核桃品種礦質(zhì)元素含量的變異性分析可知，大量元素中Ca，Mg和K 的變異系數(shù)依次為30.06%，9.00%和8.27%，微量元素中Mn，F(xiàn)e，Cu 和Zn 的變異系數(shù)依次為29.43%，29.34%，18.21%和 12.93%。其中，Ca，Mn，F(xiàn)e 和Cu 元素含量的變異系數(shù)相對(duì)較大，Mg 和K元素含量的變異系數(shù)相對(duì)較小。不同核桃品種核仁礦質(zhì)元素含量中 K，Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn，Cu 和 Zn 元素的最高含量分別是最低含量的1.34 倍、3.32 倍、1.55 倍、31.64 倍、2.49 倍、2.03 倍和 1.91 倍。

表1 核桃各品種礦質(zhì)元素含量分析

2.2 核桃礦質(zhì)元素含量的主成分分析

對(duì)19 個(gè)核桃品種礦質(zhì)元素含量的主成分分析表明（表2），第1 主成分的貢獻(xiàn)率較高，達(dá)到32.888%，第1 主成分 PCA1＝0.539 K＋0.647 Ca＋0.328 Mg＋0.640 Fe＋0.569 Mn＋0.705 Cu＋0.506 Zn，由于 K，Ca，F(xiàn)e，Mn，Cu，Zn 的權(quán)重系數(shù)均為正值，且數(shù)值較大，所以，PCA1 可以看成是 K，Ca，F(xiàn)e，Mn，Cu，Zn 含量的綜合指標(biāo)，若某核桃品種的PCA1 值較高，說(shuō)明該品種的這6 種礦質(zhì)元素含量均較高。第2 主成分PCA2 的貢獻(xiàn)率為17.461%，只有Mg 的權(quán)重系數(shù)最高，為0.860，所以，PCA2 主要反映的是Mg 元素的含量。第3 主成分PCA3 的貢獻(xiàn)率為16.522%，Zn 的權(quán)重系數(shù)為正值，且較高，Ca，Mn 的權(quán)重系數(shù)為負(fù)，權(quán)重系數(shù)絕對(duì)值也較高，若某核桃品種的PCA3 值高，說(shuō)明該品種的Zn 含量較高，且Ca 和Mn 含量較低。主成分分析結(jié)果說(shuō)明，在反映核桃礦質(zhì)元素綜合含量時(shí)，Cu 元素可以作為首要性狀；其次是Ca，F(xiàn)e 和Mn；再次是K 和Zn；最后是Mg，因此，在比較或評(píng)判不同核桃品種礦質(zhì)元素含量時(shí)，可將Cu，Ca，F(xiàn)e 和Mn 元素作為重要的參考指標(biāo)。

表2 礦質(zhì)元素成分的主成分矩陣

2.3 綜合評(píng)判結(jié)果及等級(jí)的劃分

對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行極值標(biāo)準(zhǔn)化處理[9]，得到評(píng)判模糊矩陣：R＝（rij），rij＝（xij-minxj）/（maxxijminxij[10]；根據(jù)核桃各礦質(zhì)元素含量的主成分分析結(jié)果中各成分在3 大主成分中所占比例的綜合[9]，分別給 K，Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn，Cu 和 Zn 元素含量賦以權(quán)重值，分別為0.211，0.128，0.202，0.106，0.036，0.172和0.145。

對(duì)核桃礦質(zhì)元素進(jìn)行模糊綜合評(píng)判，評(píng)判值越大，表明該品種礦質(zhì)元素綜合含量越高。根據(jù)綜合評(píng)判值的大小，結(jié)合評(píng)判值差異分布（圖1），將各品種礦質(zhì)元素含量劃分為4 個(gè)等級(jí)：綜合評(píng)判值＞0.60 的為礦質(zhì)元素含量相對(duì)較高的品種，從高到低排序依次為 JL-1，LG，LH-3，JL-2 和 XL；綜合評(píng)判值在0.53～0.60 的為礦質(zhì)元素含量較高的品種，從高到低核桃品種依次為BKX，LH-4，XL-2，LP-2和ZL-5；綜合評(píng)判值在0.42～0.53 的為礦質(zhì)元素含量中等的品種，從高到低排序依次為L(zhǎng)H-1，DF，LL 和XX-2；綜合評(píng)判值小于0.42 的為礦質(zhì)元素含量較低的品種，從高到低排序依次為ZL-1，ZL-3，AJ，QX 和 LH-5。

3 討論

3.1 不同核桃品種大量元素的差異

核桃中的大量元素與人體健康密切相關(guān)，其在調(diào)節(jié)體液平衡、構(gòu)成人體骨骼和牙齒、降低毛細(xì)血管和細(xì)胞膜通透性等方面具有重要作用[11]。有研究表明，不同地區(qū)[12]、不同類群[13]、不同品種[7，12，14]甚至不同單株間[15]核桃礦質(zhì)元素含量差異均較大。尚磊等[7]對(duì)安康市不同核桃品種大量元素研究表明，K 元素變幅在0.30%～0.40%，Ca 元素變幅在0.10%～0.32%，Mg 元素變幅在0.15%～0.20%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，K，Ca 和Mg 元素含量變幅分別在0.698 9%～0.934 6%，0.046 9%～0.155 6%和 0.057 0%～0.088 5%，中陽(yáng)縣核仁中大量元素中K 元素含量相對(duì)較高，Ca 和Mg 含量相對(duì)較低。地區(qū)和品種差異可能是造成試驗(yàn)結(jié)果不一致的主要原因。

變異系數(shù)反映性狀變異幅度的大小[12]。本研究表明，19 個(gè)核桃品種間大量元素含量變異明顯，變異系數(shù)在8.27%～30.06%，其中，Ca 元素含量變異系數(shù)最大，K 和Mg 含量變異系數(shù)相對(duì)較小，這與耿樹香等[16]、浦光蘭等[17]和常君等[18]分別對(duì)云南核仁，核桃雜交子代群體和山核桃不同無(wú)性系的研究結(jié)果一致；而這與辛洪河[8]、尚磊等[7]的研究結(jié)果不一致。可能是由于核仁中礦質(zhì)元素含量的變異情況與立地條件、品種、土壤和氣候等因素有關(guān)。

3.2 不同核桃品種微量元素的差異

核仁中的微量元素是人體轉(zhuǎn)氨酶和脯氨酸酞酶等多種酶的組成成分或激活劑[19]，同時(shí)也是肌紅蛋白、血紅蛋白等物質(zhì)的組成成分[20]，對(duì)人體健康起著重要的作用。尚磊等[7]、常君等[18]對(duì)核桃和山核桃微量元素含量的研究表明，不同核仁中Fe 和Mn含量差異相對(duì)較大。尚磊等[7]對(duì)不同核桃品種微量元素研究表明，F(xiàn)e 元素含量變幅為62.5～96.8 mg/kg，Mn 元素含量變幅為 36.1～84.3 mg/kg，Cu，Zn 元素含量變幅分別為11.1～20.2 mg/kg 和20.0～44.0 mg/kg。本試驗(yàn)結(jié)果表明，中陽(yáng)縣不同核桃品種Fe，Mn，Cu 和Zn 元素含量分別達(dá)到了0.751 7～23.784 0，14.285 0～35.325 0，9.311 7～18.890 3，81.410 0～155.146 7 mg/kg。中陽(yáng)縣核仁中微量元素Fe 和Mn元素含量相對(duì)較低，而Zn 元素含量相對(duì)較高。

4 結(jié)論

呂梁市中陽(yáng)縣19 個(gè)核桃品種間各礦質(zhì)元素含量存在差異，其中，JL-1，LG，LH-3，JL-2 和 XL 等核桃品種礦質(zhì)元素含量綜合較高，適宜在山西省中陽(yáng)縣推廣種植。不同核桃品種中，Ca，Mn，F(xiàn)e 和Cu元素含量變異系數(shù)相對(duì)較大，K 和Mg 含量變異系數(shù)相對(duì)較小。Cu 元素在核桃礦質(zhì)元素綜合性狀表現(xiàn)中為首要性狀，其次是Ca，F(xiàn)e 和Mn，再次是K 和Zn，最后是Mg。因此，在評(píng)價(jià)不同核桃品種礦質(zhì)元素含量時(shí)，應(yīng)將Cu，Ca，F(xiàn)e 和Mn 作為重要的參考指標(biāo)。