种栽对山药生长与产量品质的影响

李梦荷，张红瑞，高致明，李世可

(河南农业大学 农学院，河南 郑州 450046)

山药为薯蓣科缠绕型草质藤本薯蓣(DioscoreaoppositaThunb.)的根状茎。其在《本草纲目》中载：山药益肾气、健脾胃、止泻痢、化痰、润皮毛，即山药具有补脾养胃、生津益肺、补肾涩精的功效[1]。山药也是河南的道地药材四大怀药之一，道地产区主要是焦作的博爱、武陟、沁阳和温县等区域[2]，由于焦作特殊的地理环境，此区的山药质量最为优质。山药一般通过山药种栽、山药根茎或零余子繁殖，其中以种栽做种所产的山药产量明显高于以零余子做种所产地下根茎产量[3]。目前的研究主要集中在施肥[4]、栽培模式[5]、不同品种[6]、不同产区[7]对山药品质与产量的影响，不同规格种栽对山药的品质与产量的影响尚未见报道，而山药种栽是山药优质高产的关键，所以如何选择高质量的种栽来满足山药生产就显得尤为重要[8]。基于此，本研究设计了不同规格的种栽，采用大田试验和室内分析相结合的方法，通过对产量和品质的综合比较分析，找到最适的种栽规格，为山药的规范化种植提供依据，为药农的实际生产提供指导。

1 材料与方法

1.1 处理设计

本试验于2016年和2017年在河南省温县保和堂怀山药种植基地进行，以新鲜，健康无病斑的怀山药芦头为试验材料。经河南农业大学高致明教授鉴定为薯蓣科薯蓣属植物薯蓣(DioscoreaoppositaThunb.)的健康芦头。试验设置3个长度梯度处理，分别为C1(30～40 cm)、C2(40～50 cm)、C3(50～60 cm)；设置4个质量梯度处理，分别为Z1(30～50 g)、Z2(50～70 g)、Z3(70～90 g)、Z4(90～110 g)，正交试验设计，共有11个处理组合，其中长度为50～60 cm的芦头质量均大于50 g，因此，试验中无C3Z1处理。小区面积10 m×4.5 m，株行距15 cm×60 cm，单沟种植，随机区组排列，重复3次，常规栽培方法管理。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 农艺性状测定

每处理选取30棵有代表性的植株于山药幼苗期测量其出苗率、株高、茎粗和叶面积。用直尺测量株高，游标卡尺测量最大直径，叶面积仪测量山药绿叶面积。于收获期测量新鲜山药根茎长、根茎粗、单支鲜重；洗净105 ℃烘干至恒质量后，测定其单支干重。

1.2.2 山药品质性状测定

蛋白质含量采用考马斯亮蓝法；可溶性糖含量采用苯酚法；淀粉含量采用蒽酮比色法[9]。尿囊素[10]和薯蓣皂苷含量参照文献[11-12]的方法进行测定。

1.3 数据分析方法

试验数据采用Excel 2003和SPSS 22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同规格种栽对山药农艺性状的影响

2.1.1 根茎长度

由图1可知，在同一种栽长度下，收获的山药长度随种栽质量的增大而增加。其中长度为30～40 cm和50～60 cm时，70～90、90～110 g的种栽明显比30～50、50～70 g种栽收获的山药长度长，且达到极显著差异；长度为40～50 cm时，质量为90～110 g种栽收获的长度分别比30～50、50～70、70～90 g种栽收获的长度长12.11、8.14、5.24 cm，且达到极显著差异，30～50、50～70、70～90 g处理之间没有显著差异。山药种栽质量相同时，收获的山药根茎长度随种栽长度的增加逐渐减小，但没有达到显著差异，推测种栽质量相同时，生物量也相同，提供山药生长的营养比较一致。

同种栽长度柱上无相同大小写字母分别表示组间差异极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)。图2～9同。图1 不同规格种栽对山药长度的影响

2.1.2 根茎直径

由图2可知，在相同种栽长度下，山药直径随种栽质量的增加而增大。当种栽的长度为30～40 cm和40～50 cm时，质量为90～110 g与70～90 g的山药块茎直径差异不显著，但均与30～50 g、50～70 g有显著差异。种栽质量相同时，块茎直径随种栽长度的增大而减小。种栽质量为30～50 g和70～90 g的山药种栽在不同长度种栽间所产山药的直径无显著差异。种栽质量为50～70 g、长度为50～60 cm处理的块茎直径显著小于长度为30～40、40～50 cm的处理。种栽质量为90～110 g时，长度为50～60 cm处理的根茎直径小于长度为30～40、40～50 cm的处理且达到极显著差异。

图2 不同规格种栽芦头对山药直径的影响

2.1.3 单支根茎鲜重

由图3可知，在种栽芦头长度相同条件下，山药鲜重随种栽鲜重的增加而增大。种栽长度为30～40 cm、40～50 cm时，质量为30～50、50～70 g的处理之间山药单支鲜重相差较小，差异不显著，质量90～110 g处理的单支块茎鲜重较其他质量梯度处理大，且达到极显著差异。种栽质量相同时，收获的单支山药鲜重与种栽长度之间没有明显规律。种栽质量为30～50 g时，长度30～40 cm处理较长度40～50 cm处理的单支根茎鲜重大14 g，达到显著差异。种栽质量为50～70 g时，长度为50～60 cm处理收获的单支鲜重分别比40～50、30～40 cm处理小17.00、27.66 g，差异均达到极显著水平。

图3 不同规格种栽芦头对山药单支鲜重的影响

2.1.4 单支根茎干重

由图4可知，在种栽长度相同条件下，单支块茎干重随种栽质量的增加而增大。种栽长度为30～40、40～50 cm时，种栽质量为30～50 g与50～70 g处理之间的单支块茎干重差异不显著，但均与其他处理有极显著差异，种栽质量为70～90 g处理较90～110 g处理的单支块茎干重分别小14.27、31.01 g，达到极显著水平。种栽质量为30～50 g时，长度为30～40、40～50 cm处理的单支块茎干重与50～60 cm处理差异达到极显著水平，其他各处理间均无显著差异。

图4 不同规格种栽对山药单支根茎干重的影响

2.2 不同规格种栽对山药品质的影响

2.2.1 蛋白质含量

由图5可知，山药块茎中蛋白质含量受种栽长度和质量影响较大，种栽长度30～40 cm时，种栽质量90～110 g处理与70～90 g处理之间的蛋白质含量差异不显著，除此之外，3个长度梯度的种栽所产山药的蛋白质含量均随种栽质量的增大而逐渐增加，均在种栽质量为90～110 g时达到最大值，分别为164.07、163.71、161.29 mg·g-1。种栽质量相同时，山药蛋白质含量随种栽长度的增加而逐渐减小，除90～110 g处理外，种栽长度30～40 cm处理的蛋白质含量均比40～50、50～60 cm处理的高，且差异极显著。

图5 不同规格种栽芦头对山药蛋白质含量的影响

2.2.2 淀粉含量

从图6可以看出，在相同种栽长度条件下，淀粉含量随种栽质量的增加逐渐降低，质量为30～50 g时山药淀粉含量最高，90～110 g处理山药淀粉含量最低。除与种栽长度为30～40 cm、质量为70～90 g处理无显著差异外，各种栽长度下，种栽质量90～110 g处理的块茎淀粉含量均极显著低于其他处理，分别为85.75、80.83、161.16 mg·g-1。在相同质量不同长度种栽条件下，山药淀粉含量随着长度增加有一定的差异，种栽质量为70～90 g时，长度40～50 cm处理的淀粉含量最低，与30～40 cm和50～60 cm处理均有极显著差异；种栽质量为90～110 g时，长度50～60 cm处理的淀粉含量极显著高于30～40、40～50 cm处理。

图6 不同规格种栽对山药淀粉含量的影响

2.2.3 可溶性糖含量

由图7可知，山药种栽质量明显影响山药可溶性糖含量，在山药种栽长度一定的条件下，山药可溶性糖含量随种栽质量的增加呈现出先降低后升高的趋势，30～50 g处理的山药块茎可溶性糖含量最高，分别为66.75、58.32 mg·g-1，70～90 g处理的山药块茎可溶性糖含量最低，分别为30.24、44.45、40.40 mg·g-1，显著低于其他处理。种栽质量相同时，不同长度种栽处理的可溶性糖含量差异较大。种栽质量为30～50 g时，30～40 cm处理的可溶性糖含量大于40～50 cm处理；种栽质量为50～110 g时，可溶性糖含量表现为长度40～50 cm处理>50～60 cm处理>30～40 cm处理，其中种栽质量为70～90、90～110 g时，不同长度种栽处理的可溶性糖含量均有极显著差异。

图7 不同规格种栽芦头对山药可溶性糖含量的影响

2.2.4 薯蓣皂苷含量

由图8可知，种栽长度相同时，薯蓣皂苷含量随种栽质量的增加而逐渐增大，且达到极显著差异(长度40～50 cm、质量70～90 g与90～110 g处理之间差异不显著)，种栽质量为90～110 g时含量最高。种栽质量相同时，山药中薯蓣皂苷含量随种栽长度的增加先增大后减小，具体为40～50 cm处理>30～40 cm处理>50～60 cm处理，40～50 cm处理的薯蓣皂苷含量最高，分别为0.223、0.370、0.468、0.472 mg·g-1，且40～50 cm处理与30～40、50～60 cm处理之间差异达到极显著水平，但30～40 cm处理和50～60 cm处理之间薯蓣皂苷含量差异不显著。

图8 不同规格种栽芦头对山药薯蓣皂苷含量的影响

2.2.5 尿囊素含量

由图9可知，相同种栽长度下，随着种栽质量的增加，尿囊素含量不断增加，在种栽质量为90～110 g时尿囊素含量最高，种栽长度为30～40、40～50、50～60 cm时，尿囊素含量最高分别为24.47、24.85、21.38 mg·g-1。种栽长度30～40、40～50 cm时，质量为30～50 g处理的尿囊素含量分别为13.84、21.78 mg·g-1，差异极显著。种栽质量为50～70 g时，50～60 cm处理与其他2个长度梯度之间尿囊素含量有显著差异，40～50 cm处理尿囊素含量最高，达到22.77 mg·g-1，分别比30～40、50～60 cm处理高1.92%、29.91%。种栽质量为70～90 g时，30～40 cm与50～60 cm处理之间有显著差异。其他处理间均无显著差异。说明种栽长度对山药尿囊素含量的影响比较小。

图9 不同规格种栽对山药尿囊素含量的影响

3 小结与讨论

本试验研究结果表明，山药的产量和品质指标与种栽芦头的质量和长度显著相关，在相同种栽芦头长度条件下，山药长度、直径、单支鲜重和单支干重均随着种栽质量的增加而逐渐增大；山药块茎中蛋白质含量、薯蓣皂苷含量、尿囊素含量均随着种栽质量的增大而升高，这可能是因为种栽质量越大供应地上部生长的养分越充足，地上部长势越旺盛，其光合作用产生的用来供应地下根茎生长的养分也越多，产量与品质也就越高[13]。在相同芦头质量条件下，山药直径和单支干重均随着种栽长度的增加而逐渐减小，蛋白质含量随种栽长度的增大而降低，均在种栽长度30～40 cm时最高，可溶性糖含量、薯蓣皂苷含量、尿囊素含量均随着种栽长度的增大先升高后降低，都在种栽长度为40～50 cm时出现最大值，淀粉含量在种栽长度30～40 cm时含量最高。综合分析认为，种栽长度不宜太长，以30～50 cm为宜。生产上选择种栽时应选择合适的长度和质量，长度为30～50 cm、质量为30～50 g的种栽可以获得较高营养价值的山药，长度为30～50 cm、质量90～110 g的种栽可以获得较高药用价值的山药。

种栽的优劣是保障山药种植后能否获得稳产、高产和国家药典规定可控指标的关键，特别是生产纯天然、无公害的绿色山药，更离不开种苗的质量把控。生产上药农盲目地把怀山药芦头和块茎从整根的山药块茎上撇下作为种苗，如果取下的部分过大，就会造成浪费、降低经济收入；如果取下的部分过小[14]，会造成由于营养成分不足而影响种栽出苗与幼苗生长。铁棍山药种栽长度、百根重、围径均与山药等级显著相关，并且单株重、亩产、珠芽产量都与种栽等级呈正相关性。张岩蓉等[15]通过对药用山药种栽形态学指标进行相关性分析证明，山药种栽的芽数与长度、质量显著相关；余春霞等[13]以种栽生长年份和质量划分种栽等级，观察其出苗、生长与产量情况，发现2年生、3年生种栽生长势强，出苗旺盛，收获的山药产量优于1年生和4年生，种栽质量150 g的山药产量优于100 g和50 g的种栽，种栽质量越大山药产量越高，本试验结果与此一致；赵月丽等[16]研究发现，铁棍山药种栽长度、百根重、围径均与等级显著相关，并且单株重、亩产、珠芽产量都与种栽等级呈正相关性；赵喜亭等[14]研究发现，种栽鲜重等级与出苗率均存在极显著的相关性，本试验发现种栽质量与长度显著影响山药根茎的产量与品质，这与张岩蓉、余春霞、赵月丽、赵喜亭等人的研究相一致；刘永清等[17]将山药种薯划分为3个区段：栽子、尾子和随机区段，研究结果发现，栽子的出苗率显著高于尾子和随机区段，出苗率高达54.99%，说明山药种栽的部位对山药的出苗与生长发育可能也有影响，所以种栽规格的划分除了质量、长度之外，也可以根据种栽的部位、芽眼多少、直径大小等进行分类，因此，本试验的不足之处为只是按照种栽芦头的长度和质量划分的种栽规格，其他划分种栽规格的方式对山药产量与品质有何影响还需进一步讨论。