民勤荒漠区油莎豆种质资源筛选研究

2024-06-23康才周朱淑娟安红燕王家奇姜生秀张德魁

安徽农业科学 2024年11期

康才周朱淑娟安红燕王家奇姜生秀张德魁

摘要［目的］筛选出适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆，对民勤产业发展具有重要的战略意义。［方法］引入10个不同种质资源油莎豆，观测其出苗率，测量产量和油脂含量，同时运用SPSS软件对比分析不同种源地油莎豆种质资源的产量、油酸含量，以及人体不能合成而必须从膳食中补充的亚油酸和亚麻酸含量。［结果］不同种源地油莎豆种质资源之间产量有差异；不同种源地油莎豆种质资源之间油酸、亚油酸含量差异显著；引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，出苗率均超过90%，产量均超过6 000.0 kg/hm2，其中有4个油莎豆种质资源的油酸含量位于最佳食用油脂肪酸组成区间，其亚油酸和亚麻酸含量由高到低排序为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号、武汉1号。［结论］适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆种质资源依次为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号。

关键词油莎豆；种质资源；筛选；荒漠区；推广

中图分类号 S56 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）11-0019-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.11.005

Selection of Cyperus esculentus Germplasm Resources Adaptable to Minqin Desert Area

KANG Cai-zhou1，ZHU Shu-juan1，AN Hong-yan2 et al

（1．Gansu Desert Control Research Institute，Lanzhou，Gansu 730000； 2．Wuwei ‘Golden Avenue · Horse Stepping on Flying Swallow Big Scenic Area Management Committee，Wuwei，Gansu 733000）

Abstract ［Objective］ It is of strategic significance for Minqins industrial development to screen out the high-yield and high-oil cyperus rotundus suitable for planting in Minqins desert areas. ［Method］ Ten different germplasm resources of Cyperus esculentus were introduced， their emergence rate， yield and oil content were observed， and the yield and oleic acid content of C. esculentus germplasm resources from different provenances were analyzed by SPSS Software， as well as the linoleic acid and linolenic acid contents， which could not be synthesized by the human body but must be supplemented from the diet. ［Result］ The yields of C. esculentus from different provenances were different. Their contents of oleic acid and linoleic acid were significantly different. For the 10 C. esculentus germplasm resources introduced from different provenances， their germination rates were all beyond 90% and the yields were all more than 6 000.0 kg/hm2. Among the 10 germplasm resources， the oleic acid contents of 4 resources were within the range of optimal edible oil fatty acids. Their contents of linoleic acid and linolenic acid were in the order of Henan species>Spain species> Chinese Academy of Sciences No.6 > Wuhan No.1. ［Conclusion］Therefore， Henan species， Spain species， Chinese Academy of Sciences No.6 and Wuhan No.1 were the optimal C. esculentus germplasm resources adaptable to Minqin desert area.

Key words Cyperus esculentus;Germplasm resource;Selection;Desert area;Extension

基金项目甘肃省科技计划国际科技合作类项目（21YF5WA039）；中央财政林业科技推广示范项目（〔2022〕ZYTG014）。

作者简介康才周（1972—），男，甘肃古浪人，研究员，硕士，从事生物多样性保护及荒漠化防治研究。*通信作者，正高级工程师，硕士，从事水土保持与荒漠化防治研究。

收稿日期 2023-07-03

油莎豆（Cyperus esculentus L.）又称虎坚果、油莎草等，原产于非洲和地中海沿岸，是防风固沙及地力培育等脆弱生态系统生物修复的先锋植物，也是一种优质、高产、综合利用价值很高的油、粮、饲、药等多用新型经济作物，具有适应性强、生育期短、抗逆性强、耐瘠薄、生物量大、含油量高、附加值高等特性［1-4］。油莎豆提取油脂的主要脂肪酸组成为油酸，高油酸含量的植物油被认为是健康、稳定的高品质食用油，而亚油酸和亚麻酸是人体不能合成的必需脂肪酸，需要从食物供给才能维持人体的正常新陈代谢，带有高含量的油酸和低含量的亚油酸、亚麻酸的油脂具有更好的氧化稳定性和更高的营养价值［5-7］。民勤位于石羊河流域下游，是典型的荒漠绿洲区，生态环境极为脆弱，水土流失、风蚀沙化、生态退化等环境问题严重影响了民勤绿洲的高质量发展［8-10］。在民勤建立以油莎豆为核心的生态循环经济模式，有助于发展特色优势产业，推动生态治理可持续发展，实现生态治理、生态产业、生态富民“三生共赢”［5］。因此，在民勤荒漠区研究推广种植油莎豆具有重要的战略意义。

郑旭等［11］的研究表明，覆膜提高了油莎豆生育前期的土壤温度和含水量，优化了根系构型，是产量提高的关键因素。李变变等［12］的研究表明，留茬30～40 cm在长期（第7～28天）更有利于油莎豆再生生长。邓淑君等［13］研究发现，微波预处理对油莎豆的安全贮藏和其油中脂质伴随物的溶出有积极作用。王润润等［14］设置了不同种植密度和不同矮壮素浓度处理，结果显示在15.60×104株/hm2种植密度和2 500 mg/L矮壮素条件下，干旱区绿洲农田油莎豆种植可实现高产优质的目标。于馥榕等［15］采用水培法，测定17个幼苗生长相关指标，利用主成分分析（PCA）、聚类分析、隶属函数等方法综合评价筛选出耐盐性强的油莎豆种质资源3份。王亚茹等［16］通过室内盆栽试验，测定39份油莎豆种质在正常灌溉和自然干旱胁迫条件下的17个表型和生理指标，采用相关性分析、主成分分析、隶属函数及聚类分析相结合的方法，筛选出苗期抗旱性强的油莎豆种质资源3个。梁培鑫等［17］探究了油莎豆在不同浓度混合盐碱胁迫下的生长和生理响应，揭示盐碱胁迫对油莎豆生长发育的影响及其适应机制。

鉴于此，笔者在民勤荒漠区引入10个不同种质资源的油莎豆，观测其出苗率，测量产量和油脂含量，同时运用方差分析法、相关性分析法和主成分分析法对比分析不同种源地油莎豆种质资源的产量、油酸、亚油酸及亚麻酸含量，旨在筛选出适宜在荒漠区推广种植的高产高油的油莎豆种质资源。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠交接地带的甘肃省民勤治沙综合试验站进行，该地三面环沙，属典型的温带大陆性荒漠气候。海拔1 375 m，年平均气温7.6 ℃，极端低温-30.8 ℃，极端高温40.0 ℃；年降水量113.2 mm，年蒸发量2 604.3 mm；年日照时数2 799.4 h，相对湿度47%，干燥度4.5以上，无霜期 175 d。年均风沙日83 d，多集中在3—5月，年均风速2.5 m/s。地带性土壤为灰棕荒漠土和风砂土，pH 8.5左右，地下水位20 m，矿化度0.51～1.50 g/L。

1.2 供试材料及其处理

1.2.1

种子来源。从中国科学院、武汉、河南、甘肃等地引入中科院油莎豆6号、西班牙油莎豆、非洲油莎豆、俄罗斯油莎豆、河南油莎豆、武汉1号、武汉2号、甘肃小粒、甘肃中粒和甘肃大粒共10个不同种源地的油莎豆种质资源，在甘肃民勤治沙综合试验站开展试验。

1.2.2 种子处理。用0.5%高锰酸钾溶液浸泡20 min，再用清水冲洗3～5次，然后浸泡在清水中48 h，晾干待播。

1.3 试验设计

在水肥管理一致的前提下，将试验田分为5个试验小区，每个试验小区铺设条幅为1.4 m×10.0 m的黑色地膜10条，每条地膜种植1个种质资源，10个种质资源随机布设在1个试验小区内。播种深度为4 cm左右，株行距为30 cm×30 cm，重复5次。

1.4 指标测定

1.4.1 出苗率。观察记录不同种质资源油莎豆的出苗时间，统计出苗率。

1.4.2 产量。在每个试验小区内每个种质资源取小样方3个（1.4 m×1.4 m），采收晾晒至油莎豆含水量低于12%后，用精度为万分位的天平进行称量。

1.4.3 油脂测试。收获后将试验样品送至兰州海关技术中心测定不饱和脂肪酸油酸（C18：1）、亚油酸（C18：2）和亚麻酸（C18：3）含量，不饱和脂肪酸参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》中第三法测定，重复3次。

1.5 数据处理

数据处理主要运用SPSS软件，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较不同种质资源油莎豆间各指标的差异（α=0.05），用Pearson相关系数评价不同指标间的相关关系，用主成分分析法反映起主导作用的指标因素。

2 结果与分析

2.1 不同种源地油莎豆种质资源出苗率比较

由图1可知，引入的10个不同种质资源油莎豆中，非洲油莎豆10日出苗率即达到100%，中国科学院油莎豆6号和武汉1号20日出苗率达到100%；中国科学院油莎豆6号、武汉1号、武汉2号和西班牙油莎豆10日出苗率均达到95%，甘肃小粒和河南油莎豆20日出苗率均达到95%。甘肃中粒和甘肃大粒10日出苗率均低于80%，甘肃中粒20日出苗率达到90%，甘肃大粒20日出苗率超过85%，但未达到90%，这表明甘肃中粒和甘肃大粒的萌发速度较慢。俄罗斯油莎豆10日出苗率低于75%，20日出苗率为85%，是引入油莎豆中出苗率最低的种质资源。

2.2 不同种源地油莎豆种质资源产量比较

不同种源地油莎豆种质资源的产量平均值为5 144.1 kg/hm2，变幅在2 362.2～6 573.0 kg/hm2，变异系数为27.56%。由图2可知，引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，5个油莎豆种质资源产量均超过6 000.0 kg/hm2，分别为西班牙油莎豆、河南油莎豆、武汉1号、武汉2号和中科院油莎豆6号，其中西班牙油莎豆产量最高，为6 573.0 kg/hm2。非洲油莎豆的产量为5 286.2 kg/hm2，其余的4个油莎豆种质资源产量均低于4 500.0 kg/hm2，其中甘肃小粒油莎豆产量最低，为2 362.2 kg/hm2。

方差分析结果表明，不同种源地油莎豆种质资源之间产量差异明显（表1）。多重比较显示，在0.05的水平上，西班牙油莎豆与河南油莎豆、武汉2号间、河南油莎豆与武汉2号间、中科院油莎豆6号与武汉1号间、俄罗斯油莎豆与甘肃中粒间产量差异不显著，其他油莎豆种质资源间产量差异均显著。

2.3 不同种源地油莎豆种质资源油酸含量分析

不同种源地油莎豆种质资源的油酸含量平均值为68.41%，变幅在62.18%～72.14%，变异系数为4.48%。由图3可知，引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，有5个油莎豆种质资源油酸含量达到或超过70.00%，分别为武汉1号、西班牙油莎豆、河南油莎豆、中科院油莎豆6号和甘肃大粒，其中武汉1号油酸含量最高，达到72.14%。2个油莎豆种质资源油酸含量较高，为67.00%～70.00%，分别为甘肃中粒和非洲油莎豆。武汉2号的油酸含量为65.85%，俄罗斯油莎豆的油酸含量为64.60%，甘肃小粒的油酸含量最低为62.18%。

方差分析结果表明，不同种源地油莎豆种质资源之间油酸含量差异（表3）。多重比较显示，在0.05的水平上，10个不同种源地油莎豆种质资源之间油酸含量均有显著差异。

2.4 不同种源地油莎豆种质资源亚油酸含量比较

不同种源地油莎豆种质资源的亚油酸含量平均值为10.37%，变幅在9.23%～12.89%，变异系数为10.02%。由图4可知，引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，7个油莎豆种质资源亚油酸含量超过10.00%，分别为俄罗斯油莎豆、武汉2号、非洲油莎豆、河南油莎豆、甘肃大粒、甘肃中粒和甘肃小粒，其中甘肃小粒的亚油酸含量最高，达到12.89%。3个油莎豆种质资源亚油酸含量低于10.00%，分别为西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号，其中武汉1号的亚油酸含量最低，仅为9.23%。

方差分析结果表明，不同种源地油莎豆种质资源之间亚油酸含量差异显著（表3）。多重比较显示，在0.05的水平上，10个不同种源地油莎豆种质资源间亚油酸含量差异均显著。

2.5 不同种源地油莎豆种质资源亚麻酸含量比较

不同种源地油莎豆种质资源的亚麻酸含量平均值为0.21%，变幅在0.14%～0.37%，变异系数为32.83%。由图5可知，引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，4个油莎豆种质资源亚麻酸含量超过0.20%，分别为俄罗斯油莎豆、武汉2号、甘肃中粒和甘肃小粒，其中甘肃小粒的亚麻酸含量最高，达到0.37%。6个油莎豆种质资源亚麻酸含量低于0.20%，分别为河南油莎豆、甘肃大粒、非洲油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号，其中武汉1号的亚麻酸含量最低，仅为0.14%。

方差分析结果表明，不同种源地油莎豆种质资源之间亚麻酸含量有差异（表4）。多重比较显示，在0.05的水平上，河南油莎豆和非洲油莎豆间亚麻酸含量差异不显著，其他不同种源地油莎豆种质资源间亚麻酸含量差异均显著。

2.6 不同种源地油莎豆种质资源不饱和脂肪酸相关性分析

计算Pearson相关系数，结果显示不同种源地油莎豆种质资源油酸含量与亚油酸含量之间的相关系数为-0.917，呈极显著负相关（P<0.01）；油酸含量与亚麻酸含量之间的相关系数为-0.957，呈极显著负相关（P<0.01）；亚油酸含量与亚麻酸含量之间的相关系数为0.979，呈极显著正相关（P<0.01）。

对引入的10个不同种源地油莎豆种质资源的油酸、亚油酸和亚麻酸进行主成分分析，提取的第一个主成分的特征值大于1，累计方差贡献率为96.724%（表5），可包含3种不饱和脂肪酸的绝大部分信息，能综合反映不同种源地油莎豆种质资源不饱和脂肪酸的品质，主成分矩阵结果显示第1个主成分为亚麻酸，因此用亚麻酸可以反映不饱和脂肪酸的品质。

3 讨论

有研究表明，食用油的最佳脂肪酸组成是5%～7％的饱和脂肪酸（C16∶0＋C18∶0＋C20∶0）、67%～75％的油酸、15%～22％的亚油酸和≤3％亚麻酸［18］。引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，出苗率超过90%、产量超过6 000.0 kg/hm2的油莎豆种质资源分别为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中国科学院油莎豆6号和武汉1号，其油酸含量分别为70.03%、70.91%、71.23%和72.14%，位于最佳食用油脂肪酸组成中的油酸含量区间内；亚油酸含量分别为10.07%、9.76%、9.37%和9.23%，均低于最佳食用油脂肪酸组成中的亚油酸含量；亚麻酸含量分别为0.19%、0.17%、0.15%和0.14%，位于最佳食用油脂肪酸组成中的亚麻酸含量区间内。

4 结论

结果表明，除俄罗斯油莎豆和甘肃大粒外，其他种源地油莎豆种质资源出苗率均超过90%；引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中，有5个油莎豆种质资源产量出苗超过6 000.0 kg/hm2，分别为武汉2号、河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号；引入的10个不同种源地油莎豆种质资源之间油酸、亚油酸含量差异均显著；不同种源地油莎豆种质资源的油酸含量、亚油酸含量、亚麻酸含量间均呈现出极显著相关关系；主成分分析结果显示，亚麻酸含量可以反映不饱和脂肪酸的品质。

综上所述，河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号、武汉1号这4个油莎豆种质资源的发芽率均超过90%，产量均超过6 000.0 kg/hm2，油酸含量位于最佳食用油脂肪酸组成区间内的亚油酸和亚麻酸含量表现为河南油莎豆>西班牙油莎豆>中科院油莎豆6号>武汉1号。综合考虑出苗率、产量、不饱和脂肪酸含量以及食用油的品质，引入的10个油莎豆种质资源中适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油的油莎豆品种依次为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号。

参考文献

［1］张向前，方静，路战远，等.种植密度对夏播油莎豆光合特征及光响应影响的研究初报［J］.北方农业学报，2019，47（5）：9-15.

［2］李变变，张凤华，赵亚光.刈割高度对油莎豆氮代谢及产量和品质的影响［J］.草业学报，2023，32（2）：84-96.

［3］杨向东，李子勇.我国油莎豆产业发展现状、潜力及对策［J］.中国油料作物学报，2022，44（4）：712-717.

［4］陈丹阳，范杰英，赵倩倩，等.油莎豆籽粒理化性状相互关系的研究［J］.中国粮油学报，2023，38（3）：68-74.

［5］刘玉兰，王小宁，舒垚，等.不同产地油莎豆性状及组成分析研究［J］.中国油脂，2020，45（8）：125-129.

［6］蔡东芳，张书芬，肖英杰，等.甘蓝型油菜油酸、亚油酸和亚麻酸含量的关联分析［J］.中国油料作物学报，2016，38（4）：397-405.

［7］郑畅，杨湄，周琦，等.高油酸花生油与普通油酸花生油的脂肪酸、微量成分含量和氧化稳定性［J］.中国油脂，2014，39（11）：40-43.

［8］杨永春，李吉均，陈发虎，等.石羊河下游民勤绿洲变化的人文机制研究［J］.地理研究，2002，21（4）：449-458.

［9］常兆丰.民勤人工绿洲的形成、演变及其可持续性探讨［J］.干旱区研究，2008，25（1）：1-9.

［10］周俊菊，张恒玮，张利利，等.综合治理前后民勤绿洲景观格局时空演变特征［J］.干旱区研究，2017，34（1）：79-87.

［11］郑旭，郝东梅，陈瑞江，等.新疆沙区油莎豆根系构型及产量对覆膜响应［J］.石河子大学学报（自然科学版），2023，41（1）：36-43.