Evaluation of Agronomic Traits of Six Imported Oil Palm Varieties

FENG Meili; ZHANG Haiqing; CAO Hongxing

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2022.05.008

Chinese Journal of Tropical Crops >

2022 , Vol. 43 >Issue 5: 940 - 947

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.05.008

Evaluation of Agronomic Traits of Six Imported Oil Palm Varieties

FENG Meili ¹ ,
ZHANG Haiqing ² ,
CAO Hongxing ^,¹^,^*

Expand

1. Coconut Research Institute, Chinese Academy of Tropical Sciences, Wenchang, Hainan 571339, China
2. College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070, China

* CAO Hongxing,E-mail： hongxing1976@163.com.

Received date: 2021-09-02

Revised date: 2021-11-21

Online published: 2022-05-30

Fold

Abstract

Oil palm (Elaeis guineensis Jacq.), the “King of oil world”, is one of the tropical woody oil crops with the highest oil production efficiency in the world. The lack of excellent varieties bred independently is one of the main factors restricting the development of the oil palm industry in China. In order to provide the reference for the selection of oil palm varieties and excellent breeding materials suitable for cultivation in China, the plant growth, bunch, fruit, oil yield and other traits of six oil palm varieties introduced from Costa Rica were measured and comprehensively analyzed. After planting 4 years, the plant height was 3.45-4.78 m, the crown width was 5.28-6.11 m, the trunk height was 81.50- 105.00 cm, the total number of leaves was 32.50-41.50 leaves per plant, the length of leaves was 332.25-391.75 cm, and the number of new leaves was 18.00-22.50 leaves per plant per year. No.2 and No.5 varieties were relatively short. Six varieties were all small and medium-sized fruits and thin-shelled types. Among them, the young fruits of No.1variety were green, and 30%-75% of the fruits in the mature bunches had no drupe (seedless), the young fruits of No.3 variety were green and black, and the young fruits of other varieties were black. The number of bunch of six varieties was 8.48-13.31 bunch per plant per year, mesocarp to fruit ratio was 73.65%-83.50%, fruit to bunch ratio was 53.45%-59.21%, oil to wet mesocarp ratio was 47.92%-54.10% and oil to bunch rate was 20.83%-24.93%, which has the potential of high yield. Principal component analysis showed that there was no obvious separation among the six varieties in the first principal component. Hierarchical clustering and heat-map analysis visualized the clustering of agronomic traits of the six varieties. Comprehensive correlation analysis of the six varieties showed that the oil yield per plant was significantly positively correlated with bunch traits, fruit traits and oil to bunch rate. The indicators could be used as identification indicators of oil yield and provide useful information for breeding new varieties with high yield in the future.

Key words： oil palm; agronomic traits; oil production; evaluation

Cite this article

FENG Meili , ZHANG Haiqing , CAO Hongxing . Evaluation of Agronomic Traits of Six Imported Oil Palm Varieties[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2022 , 43(5) : 940 -947 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.05.008

油棕（Elaeis guineensis Jacq.）属棕榈科油棕属多年生植物,是当今世界种植面积最大、应用最为广泛的热带油料作物之一,因其单位面积产油量高而被誉为“世界油王”。油棕的主产品棕榈油在产量和消费量上已超过大豆成为世界第一大食用油,此外,油棕也是未来最有竞争力的生产生物柴油的原料之一^[1⇓-3]。

我国在1926年开始引种油棕试种,并在20世纪60~80年代大面积引进油棕进行栽培,因品种适应性不强和栽培技术等原因,产量较低,但也有部分个体植株表现较好^[4⇓⇓-7]。近年来,我国陆续从马来西亚、印度尼西亚等国引入了一些油棕品种,经过多年试种已证明,在我国热区的大部分地区均可以种植油棕。目前,我国的海南、广东、广西、云南等省（区）均有引种栽培,引进的优良品种还获得较高的产量^{[4,8 -9]},并选育出了‘热油4号'品种,实现了我国自主选育油棕品种零的突破^[10]。油棕种质资源是油棕新品种的选育和开发利用的基础和前提,长期以来,缺少自主选育的优良品种,是造成我国油棕产业一直未能形成规模化种植的主要原因之一^[7,11]。

因此,开展油棕种质资源的研究利用和品种选育具有十分重要的理论意义和较强的实际生产应用价值。为丰富我国油棕的种质资源及选育适合我国种植的油棕品种,中国热带农业科学院椰子研究所于2015年引进了一批油棕新品种,经过种苗培育和定植管理,对其栽培表现性状进行了观测,取得了初步结果。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地为海南省文昌市中国热带农业科学院椰子研究所科研基地（110º76´E,19º53´N）,海拔高度46.7 m。该区属于亚热带季风气候,年平均气温23.9℃,年平均>10℃积温为8474.3℃,年平均降水量为1500~2000 mm,但时空分布不均,干、湿季明显。土壤为滨海沙土,pH值为4.83,有机质为10.12 g/kg,全氮0.58 g/kg,碱解氮30.28 g/kg,速效磷37.33 mg/kg,速效钾33.51 mg/kg。

供试材料为2016年11月种植的6个引自哥斯达黎加的油棕品种,品种编号依次为1~6号。种植株行距为8 m×8 m等边三角形种植。种植前每株施有机肥20 kg,种植后田间肥水管理水平中等且基本保持一致。

1.2 方法

2020年12月每个品种随机选4株生长健壮、无病虫害的4年生油棕树,参照油棕种质资源描述规范^[12]测量株高（自然高度）、冠幅、茎高（地面到植株第3片叶基部的垂直距离）、叶片总数、叶片长度、叶轴长、叶柄长、叶柄宽、叶柄厚、小叶长、小叶宽、小叶对数、新增叶数等生长性状。于2020年3月、6月、9月和12月分别对全园植株调查果穗情况,并统计全年果穗数;每个品种采摘4串成熟果穗观测果穗和果实性状。分别取果肉（中果皮）和核仁粉碎后,以正己烷为溶剂浸提15 h,用索氏提取器抽提6 h,测定果肉和核仁出油率,并按以下方法计算单果重、果实出油率、果穗出油率和单株产油量：

$单果重（g）=\frac{果穗中所有果实重}{果实数}$

$果实出油率（\%）=\frac{果肉重}{果实重}×果肉出油率+\frac{核仁重}{果实重}×核仁出油率$

$果穗出油率（\%）=\frac{果实重}{果穗重}×果实出油率$

$单株产油量（kg/年）=\frac{果穗重\times 果穗数 \times 果穗出油率 }{100}$

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据处理,利用SPSS 17.0（Chicago, IL, USA）软件进行统计分析。采用在线分析平台OmicShare （ http://www.omicshare.com/tools）进行数据的多元统计分析、显著性分析、主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）、热图和皮尔逊相关性分析。

2 结果与分析

2.1 农艺性状

2.1.1 植株性状分析

由表1可知,种植4年后6个油棕品种的植株性状均存在着不同程度的差异,其中1号、4号和6号品种的植株较高大,而2号和5号的植株相对较矮小,主要体现在自然高度、冠幅、茎高、叶片长度、叶轴长、叶柄长等方面,其中除冠幅无显著差异外,其他性状指标均存在显著差异;从叶片性状看,除了叶柄厚和小叶长间无显著差异,其他性状指标均存在显著差异,其中1号的小叶宽显著大于其他品种,小叶对数显著少于其他品种;而1号与3号、5号在新增叶数差异不显著的情况下,叶片总数却存在显著差异,主要是1号树冠下部老叶的枯叶较少,而3号和5号则相反。

表1 6个油棕品种植株性状比较

Tab. 1 Comparison of plant characteristics of six oil palm varieties (December 2020)

性状Character	1	2	3	4	5	6
自然高度/m	4.78±0.52^a	3.53±0.21^c	3.68±0.54^bc	4.43±0.46^a	3.45±0.64^c	4.33±0.39^ab
冠幅/m	5.99±0.57^a	5.54±0.28^a	6.00±0.62^a	6.20±0.42^a	5.28±0.90^a	6.11±0.33^a
茎高/cm	95.75±16.50^ab	93.00±8.21^ab	90.00±20.31^ab	98.00±7.79^ab	81.50±5.51^b	105.00±8.21^a
每株叶片总数	41.50±3.70^a	37.75±2.75^ab	32.50±3.70^b	36.75±2.63^ab	33.75±5.25^b	33.25±2.06^b
叶片长度/cm	354.50±24.72^ab	332.25±23.75^b	375.50±39.14^ab	378.00±32.93^ab	333.50±44.65^ab	391.75±19.81^a
叶轴长/cm	269.50±18.38^ab	235.25±16.60^b	298.75±27.22^a	289.25±20.71^a	248.25±41.06^b	288.50±12.45^a
叶柄长/cm	69.75±6.95^a	58.75±6.70^bc	49.25±6.6^c	60.25±7.14^ab	51.00±4.24^bc	69.00±5.94^a
叶柄宽/cm	3.80±0.36^ab	3.23±0.75^b	3.95±0.81^ab	4.38±0.53^a	3.20±0.50^b	4.08±0.69^ab
叶柄厚/cm	3.63±0.17^a	2.70±0.88^a	2.68±0.75^a	2.66±0.17^a	2.18±0.49^a	2.60±0.26^a
小叶长/cm	67.75±3.20^a	68.50±1.91^a	66.75±5.32^a	61.75±5.62^a	64.50±9.00^a	65.50±8.10^a
小叶宽/cm	5.00±0.08^a	3.50±0.58^b	3.70±0.48^b	3.50±0.58^b	3.75±0.50^b	3.75±0.50^b
每片小叶对数	78.25±7.68^d	89.50±10.15^cd	101.25±9.22^bc	118.75±3.30^a	92.25±11.95^bc	104.00±3.83^b
每年每株新增叶数	19.00±0.82^ab	22.25±0.96^a	21.25±3.30^ab	18.00±1.83^b	20.75±2.22^ab	19.75±2.36^ab

	注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

2.1.2 植株结果情况

对全园植株结果情况调查发现,在定植后约2.5年6个品种均可开花结果,6个油棕品种的植株结果率为91.9%~96.8%,其中5号的结果率最高;果穗数为8.48~13.31串/（株·年）,其中3号的果穗数最多,为13.31串/（株·年）（表2）,高产植株果穗数可达19串/（株·年）,但品种间结果率和果穗数均无显著差异。

表2 6个油棕品种的结果情况

Tab. 2 Fruiting characteristics of six oil palm varieties

性状Character	1	2	3	4	5	6
植株结果率/%	93.80±8.10^a	91.90±3.64^a	94.40±3.13^a	94.70±3.34^a	96.80±2.27^a	93.50±2.16^a
每年每株果穗数	11.35±3.93^a	10.20±3.31^a	13.31±3.85^a	10.82±0.76^a	9.84±3.91^a	8.48±3.67^a

	注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

2.1.3 果穗性状分析

果穗性状是油棕品种特性的重要指标。在初结果期,6个品种的果穗大小和重量均较小,平均果穗长为20.58~25.65 cm、果穗宽为17.05~19.53 cm、果穗厚为15.58~ 17.75 cm、果穗重为1.26~2.04 kg/串,果实数也少,为74.25~232.75粒/串,果实占果穗比重为53.45%~59.21%（表3）,各品种间除了果穗宽和果实数存在显著性差异外,其他指标均无显著差异,主要是各果穗性状在同一品种的差异也很大,可能与初结果期果穗性状表现还不稳定有关。

表3 6个油棕品种的果穗性状比较

Tab. 3 Comparison of bunch fruiting characteristics of six oil palm varieties

性状Character	1	2	3	4	5	6
果穗长/cm	20.58±4.39^a	23.30±6.48^a	25.65±3.47^a	22.85±2.75^a	24.57±2.15^a	21.51±2.79^a
果穗宽/cm	17.05±2.99^b	18.65±5.09^ab	22.83±1.95^a	19.53±2.47^ab	18.89±0.42^ab	17.98±1.17^b
果穗厚/cm	15.58±2.37^a	15.80±3.58^a	17.75±1.50^a	16.33±2.35^a	15.70±1.06^a	15.53±0.83^a
每串果穗重/kg	1.45±0.63^a	1.75±0.98^a	2.04±0.54^a	1.97±0.97^a	1.50±0.66^a	1.26±0.13^a
每串果实重/kg	0.83±0.42^a	1.03±0.70^a	1.20±0.51^a	1.25±0.85^a	0.95±0.59^a	0.67±0.14^a
每串果实数	232.70±104.20^a	174.50±111.80^ab	168.00±62.60^ab	148.80±86.80^ab	135.80±73.30^ab	74.30±14.50^b
果实/果穗	56.02±8.50^a	56.29±8.19^a	56.99±11.10^a	58.65±13.62^a	59.21±16.51^a	53.45±9.60^a

	注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

2.1.4 果实性状分析

由表4可见,6个品种均属于中小果类型且为薄壳种,单果重为3.52~8.75 g,核壳厚为1.13~1.50 cm,果肉/果实比重为73.65%~83.5%,核仁/果实比重为5.65%~9.49%,其中1号品种的果实最小,其单果重仅为3.52 g,与其他品种差异显著（2号品种除外）,果实横径为14.15 cm,与其他5个品种差异显著,但1号品种的果肉占果实比例最高,为83.5%,主要是1号品种的果实存在无核仁（无籽）情况,在不同果穗中有30%~75%的果实没有核仁。2号品种的核果较小,其核果纵径、核果横径和核壳厚与其他5个品种差异显著。此外,调查发现1号品种的幼果颜色为绿色,3号品种中约60%的植株幼果颜色为绿色,约40%的植株幼果颜色为黑色,其他品种的幼果颜色均为黑色。

表4 6个油棕品种的果实性状比较

Tab. 4 Comparison of fruit characteristics of six oil palm varieties

性状Character	1	2	3	4	5	6
幼果颜色	绿色	黑色	绿色、黑色	黑色	黑色	黑色
单果重/g	3.52±0.48^c	5.85±0.59^bc	7.68±2.32^ab	8.75±1.65^a	8.15±2.45^ab	8.64±0.96^a
果肉/果实	83.50±10.27^a	76.58±4.88^a	79.42±8.20^a	76.38±5.93^a	76.09±8.10^a	73.65±9.00^a
核仁/果实	5.65±3.74^a	9.19±0.88^a	6.84±3.97^a	9.33±3.99^a	9.49±3.42^a	8.76±2.80^a
果实纵径/mm	30.98±1.19^b	36.55±4.17^ab	38.28±6.08^ab	38.83±5.46^ab	42.75±7.99^a	38.15±4.20^ab
果实横径/mm	14.15±1.14^b	20.23±2.13^a	22.58±3.71^a	23.85±3.29^a	22.93±3.21^a	24.10±4.49^a
果肉厚/mm	4.69±0.59^a	5.38±0.56^a	5.73±1.49^a	5.80±1.49^a	4.70±1.04^a	6.13±1.35^a
核果纵径/mm	20.95±2.03^ab	15.75±4.05^b	19.68±4.71^ab	20.85±2.13^ab	22.20±3.90^a	18.73±4.70^ab
核果横径/mm	14.93±1.97^ab	11.43±2.98^b	13.28±1.99^ab	14.70±2.13^ab	15.58±0.98^a	13.38±2.82^ab
核壳厚/mm	1.50±0.24^a	1.13±0.10^b	1.35±0.21^ab	1.50±0.18^a	1.38±0.18^ab	1.35±0.17^ab
核仁纵径/mm	12.13±1.87^a	11.58±1.90^a	12.63±1.76^a	13.15±1.82^a	13.80±2.44^a	12.18±1.55^a
核仁横径/mm	10.55±1.85^a	9.13±1.36^a	9.45±0.30^a	10.42±1.79^a	10.85±0.94^a	9.90±1.25^a

	注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

2.1.5 产油量分析

由表5可见,各品种的果肉出油率为47.92%~54.10%,核仁出油率为29.72%~ 40.85%,果实出油率为38.91%~46.99%,果穗出油率为20.83%~24.93%,其中1号品种的果肉、果实和果穗出油率均最高,但其核仁出油率最低。从单株产油量看,3号最高,为6.60 kg/年,6号最低,仅为2.20 kg/年。经方差分析结果表明,除1号的核仁出油率与其他品种差异显著外,其他指标均无显著差异。单株产油量与果肉与果实占比、果实与果穗占比、果穗重及果穗数等相关,在结果初期,这些性状指标还不稳定,尤其是果穗大小和果实与果穗占比。

表5 6个油棕品种的产油量

Tab. 5 Oil yield characteristics of six oil palm varieties

指标Index	1	2	3	4	5	6
果肉出油率/%	54.10±4.82^a	48.26±15.36^a	49.62±4.40^a	47.92±2.64^a	50.76±6.97^a	48.51±4.06^a
核仁出油率/%	29.72±4.33^b	39.18±4.26^a	40.80±2.53^a	40.85±1.30^a	39.29±2.90^a	37.08±3.47^a
果实出油率/%	46.99±6.29^a	40.86±13.79^a	42.04±2.17^a	40.31±1.72^a	42.13±4.62^a	38.91±4.12^a
果穗出油率/%	24.93±2.40^a	23.10±10.01^a	23.79±3.60^a	23.81±6.48^a	24.73±6.53^a	20.83±4.62^a
每年单株产油量/kg	4.19±1.94^a	5.02±5.12^a	6.60±2.59^a	5.57±3.94^a	3.76±2.02^a	2.20±0.44^a

	注：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05).

2.2 主成分分析

为明确6个油棕品种各农艺性状和产量差异,通过13个植株生长性状评价指标,以及23个果穗、果实和产油性状指标开展主成分分析。如图1A所示,植株生长性状主成分分析结果表明,在第一主成分（PC1）上6个品种并无显著分离。前2个主要成分（PC1和PC2）分别占总方差的82.3%和7.1%。果穗、果实和产油性状主成分分析（图1B）也表明,在第一主成分（PC1）上6个品种并无显著分离。前2个主要成分（PC1和PC2）分别占总方差的95.5%和1.6%。

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图1 6个油棕品种植株性状（A）、果穗性状、果实性状和产油性状（B）的主成分分析得分图

Fig. 1 Principal component analysis scores of six oil palm plant traits (A), bunch traits, fruit traits and oil production traits (B)

2.3 层次聚类和热图

结合层次聚类分析（HCA）的热图结果表明,13个农艺性状指标很多小的层次聚类族（图2A）,可以看出自然高度和叶柄长、茎高等较为相近,而与小叶长和新增叶数等指标相距较远;6个品种在这些农艺指标下聚为两类,1、3、4、6品种为一类,2、5品种为一类。而在23个果穗、果实和产油性状指标的层次聚类中（图2B）,自上而下主要分为4个小类,而品种间1号和6号相距较远。其中,果实数、果肉/果实、果穗出油率、鲜果肉出油率和果实出油率为一类,1号和6号品种中的这些指标表现为1号高于6号。

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图2 6个油棕品种植株性状（A）,果穗性状、果实性状和产油性状（B）的层次聚类和热图分析

Fig. 2 Hierarchical clustering and heat map analysis of six oil palm plant traits (A), bunch traits, fruit traits and oil production traits (B)

2.4 相关性分析

综合6个品种的植株生长性状和单株产油量相关性分析热图可以看出,单株产油量和植株生长性状各指标呈负相关,但是相关性差异未达显著（图3）;单株产油量与果穗性状（果穗长、果穗宽、果穗厚、果穗重）、果实性状（果实重、果实数和果实/果穗）和产油性状（果穗出油率）呈极显著正相关（P<0.01）,与果壳厚呈负相关,但是相关性差异未达显著（图4）。

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图3 6个油棕品种植株性状与单株产油量的相关性分析热图

*、**和***分别表示0.5、0.1和0.01水平显著相关。

Fig. 3 Heat map of the correlation analysis among planting characteristics, oil yield per plant of six oil palm plants.

*, ** and *** indicate significant correlation at the levels of 0.5, 0.1 and 0.01, respectively.

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图4 6个油棕品种果穗性状、果实性状和产油性状的相关性分析热图

Fig. 4 Heat map of the correlation analysis among bunch, friuting, oil yield characteristicsof six oil palm plants

3 讨论

本研究观测与分析6个引进的4年生油棕品种,从植株生长性状来看,2号和5号的植株较矮化,利于果穗采收。据报道,油棕种植后2年左右开花结果,果实含油率为35%~60%,果实/果穗通常为60%~70%,但其初抽生的果穗小,质量也比较差,果实/果穗比重和中果皮（果肉）的含油率都比较低,果实/果穗有时不超过40%^[13]。本研究的6个品种目前还处于初产期,但其与产量性状相关的部分指标数据已接近盛产期,其中果肉/果实比重为73.65%~83.50%,果实/果穗比重为53.45%~59.21%、果肉出油率为47.92%~ 54.10%,果穗出油率为20.83%~24.93%,从产量性状预测,随着树龄的增加,6个品种进入盛产期后具有高产的潜力,可作为我国栽培油棕的选育品种和优良育种材料。主成分分析结果表明,6个品种间在第一主成分上无明显分离;通过层次聚类和热图分析呈现了各品种,各农艺指标的聚类情况,6个品种在植株性状指标下聚为两类,1号、3号、4号和6号品种为一类,2号和5号品种为一类,但从果穗、果实和产油性状指标的层次聚类中,品种间1号和6号相距较远,可能6个品种的亲缘性较近。

作物产量在表型上受多个性状影响,在植株生长性状方面,油棕产量取决于叶片的数量和大小以及能够长出雌花序的叶片比例,而且油棕植株可能首先满足其营养生长后才将“多余的”干物质用于生殖生长,形成果穗^[13]。本研究结果表明,单株产油量和植株生长性状各指标呈负相关,但是相关性差异未达显著,可能是由于油棕在结果初期营养生长与生殖生长之间的协调作用及雌花序比例较低的原因;在产量性状方面,果穗性状是油棕产量选择的一个重要参数,单株产油量与果穗性状、果实性状和果穗出油率呈极显著正相关,这与相关研究结果基本一致^{[14⇓⇓-17]},这些指标可作为油棕产量评价的重要指标。本研究结果还发现,6个品种均属于薄壳种,果壳厚为1.13~1.50 cm,果实大小为中小果,单果重为3.52~8.75 g,其中1号品种为绿果型,在不同果穗中有30%~75%的果实没有壳仁,3号品种具有黑果型和绿果型2种,这些可能是杂交种后代分离的结果^[13],相关的变异性还有待进一步观测。

由于本研究6个品种目前均属于初产期,且不同油棕品种的农艺性状在不同生长阶段存在差异,尤其与产量密切相关的果穗大小、果穗重和果穗数等尚未稳定。因此,相关的产量性状还有待于进一步观测。

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Abstract

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1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 农艺性状

2.1.1 植株性状分析

表1 6个油棕品种植株性状比较

2.1.2 植株结果情况

表2 6个油棕品种的结果情况

2.1.3 果穗性状分析

表3 6个油棕品种的果穗性状比较

2.1.4 果实性状分析

表4 6个油棕品种的果实性状比较

2.1.5 产油量分析

表5 6个油棕品种的产油量

2.2 主成分分析

图1 6个油棕品种植株性状（A）、果穗性状、果实性状和产油性状（B）的主成分分析得分图

2.3 层次聚类和热图

图2 6个油棕品种植株性状（A）,果穗性状、果实性状和产油性状（B）的层次聚类和热图分析

2.4 相关性分析

图3 6个油棕品种植株性状与单株产油量的相关性分析热图

图4 6个油棕品种果穗性状、果实性状和产油性状的相关性分析热图

3 讨论

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