不同生态区维西糯山药品质与生态因子相关性研究
2023-09-06杜彩艳杨鹏蜂述先毛妍婷陶琼此主拉姆彭慧娉和建美李卫林
杜彩艳,杨鹏,蜂述先,毛妍婷,陶琼,此主拉姆,彭慧娉,和建美,李卫林
1. 云南省农业科学院农业环境资源研究所,云南 昆明 650205;2. 维西傈僳族自治县农业农村局,云南 维西 674600
山药也称白山药、薯蓣或土薯,是薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(DioscoreaL.)多个种的统称。山药是多年生的草质藤本植物,为药食同源食材,药性甘、平,益气养阴,补脾肺肾,固精止带(李明军,2013)。因其营养丰富,易消化,可作为食品长期食用。维西糯山药素以软糯细腻、香甜可口而驰名,作为药食又具有补脾养胃、补肺益肾的功效,深得广大食客的喜爱。2021 年11 月23 日,维西糯山药被农业农村部列为“农作物10 大优异种质资源”之一。目前,维西县种植的糯山药面积400 hm2左右,主要分布在保和镇周边、白济汛乡碧罗村、康普乡扎子村,其他乡镇零星种植。然而,随着种植面积不断扩大,由于缺乏科学栽培管理技术指导,导致维西糯山药产业发展缓慢,产量低,品质良莠不齐。
生态因素指环境中直接影响药材形态、生理及其分布的因素,光照、温度、水分、空气、土壤是构成生态因素的主要因子,适宜生长环境对优质药材的形成起着举足轻重的作用(谢彩香等,2011)。研究其与中药材品质的相关性,对于筛选最佳种植环境及其道地性研究具有重要意义(Dawish,2014)。郭杰等(2017)研究证实,降水是影响人参皂苷含量的主要气象因子,高温、日照时间是皂苷含量的限制因子,全氮、磷(P)、钾(K)、有机质(OM)、pH 值、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)对人参化学品质的影响较大。年降水量和相对湿度是影响黄花蒿(Artemisia annua)中青蒿素积累的主要气象因子(Huang et al.,2010)。生长环境是影响山药营养品质的重要外在因素,不同山药种植区域的气候条件、土壤养分状况千差万别,导致同种异地山药质量存在明显差异(郭林宇等,2021)。闫沛沛等(2016)研究表明,河南产地怀山药多糖含量显著高于河北产地怀山药(P<0.05),药用价值更高、品质更优。丰县铁棍山药的灰分、多糖、可溶性糖含量和K、Fe、Zn、铜(Cu)含量显著高于温县铁棍山药(P<0.05),但干物质、钙(Ca)、镁(Mg)、Mn及淀粉含量都低于温县铁棍山药。张红霞等(2017)研究了安顺山药种植土壤与块茎中多种矿质元素含量之间关系,发现不同种植区山药块茎中灰分含量与土壤中Cu、Mn、Fe 和Zn 的含量呈显著负相关关系,Fe、Zn、Mn 在土壤中的含量与山药块茎中的含量显著相关。但系统性的关于生态因子对山药品质性状影响的研究还尚少。因此,本研究采用GPS 定位及“点对点”采样方法采集了不同生态区维西糯山药块茎样品和土壤样品各60 个,探讨不同生态区维西糯山药品质的差异,再结合不同生态区的土壤营养元素、气象因子,旨在寻找影响维西糯山药生长发育及品质的主要生态因子,研究结果可为维西糯山药生态种植技术及道地性研究提供依据。
1 材料与方法
1.1 样品采集与方法
根据迪庆州维西县糯山药主要种植区生产情况,在维西县选择维西糯山药3 个生态区保和镇周边、白济汛乡碧罗村及康普乡扎子村定点调查和采样(图1)。本次调查以维西糯山药为研究对象。
图1 维西糯山药主栽区山药和土壤样品采集地点分布Figure 1 Distribution of yam and soil sample collection sites in the main cultivation area of Weixi glutinous yam
于2021 年11 月-2022 年1 月维西糯山药成熟期,采用GPS 定位在维西糯山药3 个生态区采集栽培管理水平、长势相对一致的糯山药样品60 个,同时“点对点”原位采集土壤样品60 个。土样的采集要求在山药收获时尚未施用底肥和移栽以前进行,以反映采样地块的真实养分状况和供肥能力。
本次维西糯山药不同生态区土壤调查统一规定采样深度为0-30 cm,采集的土样要在田间用四分法弃去多余部分,最后保留1 kg,并争取在潮湿状态下用手撕碎并充分混匀,挑出根系、秸秆、石块、虫体等杂物以后,然后装袋、编号、记录,供土壤养分测定用。如在野外来不及彻底清理,也应在室内资料整理送验前进行处理。
山药样品主要采集山药的中段部分,每份样品1 kg。
1.2 测定的项目及分析方法
土样测定项目包括:pH 值、有机质、阳离子交换量、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效锌、有效锰、有效铁、有效铜、有效硼、交换性钙、交换性锰土壤含水量等。土壤样品各项指标具体测试方法参见土壤农业化学分析方法(鲁如坤,2000)。
山药样品测定项目包括:总灰分、水溶性浸出物、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、粘液蛋白、总多酚、总皂苷、多糖、含水量、17 种水溶性氨基酸。
水溶性浸出物按照中国药典2005 版一部附录XA 浸出物测定法(冷浸法);灰分含量的测定参照国家标准GB/T 5009.4—2010;水分含量采用常压干燥法(GB/T 14074.3.5—2006)测定;淀粉含量测定参照GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的测定》;直、支链淀粉测定参照GB/T 15683—2008/ISO 6647-1:2007《大米直链淀粉含量的测定》(左小安等,2004)。多糖含量测定参考文献(张卫明等,2009)的方法;多酚含量测定参考文献(李致瑜,2012)的方法;皂苷含量测定参考文献(谢晶等,2016)的方法;黏液蛋白质含量依据朱建军等(2020)的酶解絮凝方法测定。氨基酸含量按照国家标准GB/5009.124—2016 中的仪器分析法测定。
所有样品分别送至云南同川农业分析测试技术有限公司及云南省林业草业科学院完成。
1.3 数据处理
对土壤养分与糯山药品质进行Person 相关性分析,并用多元逐步回归筛选出影响糯山药品质的土壤因子;RDA(redundancy analysis)用于分析影响糯山药品质环境因子;采用SPSS 19.0 和Canoco 5 软件进行具体数据处理。
2 结果与分析
2.1 不同生态区维西糯山药品质差异分析
不同生态区维西糯山药水分含量在74.9%-76.5%之间(表1),其中,保和镇周边的糯山药水分含量最高,扎子村次之,碧罗村最低,3 个生态区间差异不显著(P>0.05)。不同生态区维西糯山药灰分含量为0.46%-0.59%(表1),表现为:碧罗村>扎子村>保和镇周边,3 个生态区之间相比,差异分别都达到显著水平(P<0.05);说明碧罗村糯山药矿质元素含量较扎子村和保和镇周边可能更丰富。不同生态区维西糯山药多糖含量为:保和镇周边>扎子村>碧罗村(表1),其中保和镇周边糯山药多糖含量较碧罗村高4.28%,3 个生态区之间相比,差异分别都达到显著水平(P<0.05)。不同生态区维西糯山药氨基酸含量13.4%-13.7%,水溶性浸出物含量在12.9%-14.2%之间,均以扎子村的氨基酸含量和水溶性浸出物含量最高,保和镇周边最低(表1),然而不同生态区之间糯山药氨基酸含量无显著差异。
表1 不同生态区维西糯山药品质比较Table 1 Comparison of the quality of Weixi glutinous yam in different ecological regions %
不同生态区糯山药皂苷含量为:0.26%-0.38%(表1),以扎子村最高,碧罗村次之,保和镇周边最低,3 个生态区之间糯山药皂苷含量都达到显著水平(P<0.05)。不同生态区糯山药粘液蛋白含量表现为扎子村最高,碧罗村第二,保和镇周边最低(表1),且不同生态区之间糯山药粘液蛋白含量差异分别都达到显著水平(P<0.05)。从表1 可知,不同生态区糯山药多酚含量依次为碧罗村>扎子村>保和镇周边,然而不同生态区之间糯山药多酚含量差异不显著。
不同生态区糯山药淀粉含量从高到低依次为:扎子村>碧罗村>保和镇周边(表1),3 个生态区之间差异分别都达到显著水平(P<0.05)。直链淀粉含量为:扎子村>碧罗村>保和镇周边,3 个生态区之间差异分别都达到显著水平(P<0.05)。不同生态区糯山药支链淀粉含量高低顺序与淀粉、直链淀粉含量相同,以扎子村最高,达12.5%,均显著高于碧罗村13.1%、保和镇周边13.8%(P<0.05),碧罗村和保和镇周边之间支链淀粉含量差异不显著。
2.2 不同生态区维西糯山药品质综合评价
对不同生态区维西糯山药块茎主要品质性状指标进行主成分分析,得到不同生态区糯山药成分特征、方差贡献率和累计贡献率(表2)。第1 主成分特征值4.75,方差贡献率43.2%,第2 主成分特征值1.67、方差贡献率15.2%,第3 主成分特征值1.35、方差贡献率12.3%,第4 主成分特征值为1.03,方差贡献率9.39。4 个主成分特征值均大于1,并且累计方差贡献率达到80.1%,可代表维西糯山药块茎主要品质性状指标基本信息。根据因子旋转后的载荷矩阵可知,主成分1 中,以粘液蛋白含量(0.92)、皂苷含量(0.80)、支链淀粉含量(0.81)、水溶性浸出物(0.61)、多糖(0.66)与灰分含量(0.91)为主,说明在第一个主成分中主要反映这6 个指标主要信息;第2 主成分主要以淀粉含量(0.71)与水溶性浸出物含量(−0.67)为主;第3 主成分主要以直链淀粉含量为主;第4 主成分主要以氨基酸含量(0.85)为主。根据各主成分贡献率,说明对维西糯山药品质影响最大是粘液蛋白含量、皂苷含量、支链淀粉含量、水溶性浸出物、多糖与灰分含量。
表2 4 个主成分的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率Table 2 Eigenvectors, eigenvalues, contribution rates and cumulative contribution rates of the four principal components
进一步计算变量,得到4 个主成分Y1、Y2、Y3和Y4的函数表达式如下:
以各主成分的特征值占所提取主成分特征值之和的比例作为权重系数,求得主成分综合得分模型:
式中:
YI-Y4——不同生态区糯山药4 个主成分;
X1——多糖;
X2——淀粉;
X3——直链淀粉;
X4——支链淀粉;
X5——多酚;
X6——灰分;
X7——水溶性浸出物;
X8——粘液蛋白;
X9——皂苷;
X10——水分;
X11——氨基酸。
根据主成分综合得分模型可计算出糯山药综合得分值,根据得分进行排序,即可对不同生态区维西糯山药进行综合评价比较,综合得分越高代表糯山药品质越好(表3)。维西糯山药在保和镇周边、碧罗村和扎子村3 个不同生态区种植时,综合评价结果为:扎子村>碧罗村>保和镇周边(表3)。
表3 不同生态区维西糯山药品质的综合评价结果Table 3 Comprehensive evaluation results of the quality of Wixi glutinous yam in different ecological regions
2.3 维西糯山药品质与不同生态区土壤养分之间的相关性分析
2.3.1 不同生态区土壤养分状况分析
为了了解土壤养分含量与不同生态区维西糯山药品质之间关系,本研究对土壤因子与糯山药品质指标进行相关性分析和多元回归分析建立回归方程,对影响糯山药品质主要土壤因子进行筛选。
表4 表明,维西县不同生态区土壤pH 在5.57-5.78 之间,3 个生态区间无显著差异。维西糯山药3 个主要种植生态区土壤有机质含量依次为:碧罗村>扎子村>保和镇周边,3 个生态区之间差异分别都达到显著水平(P<0.05)。
表4 不同生态区土壤养分含量差异比较Table 4 Comparison of soil nutrient content differences in different ecological regions
维西糯山药主要种植生态区土壤碱解氮含量为102.2-199.4 mg·kg−1(表4),以碧罗村最高,保和镇周边最低,3 个生态区之异差异分别都达到显著水平(P<0.05)。维西糯山药3 个主要种植生态区中扎子村土壤有效磷最高,为36.6 mg·kg−1,较碧罗村、保和镇周边分别高19.68%和43.08%,3 个生态区间差异分别都达显著水平(P<0.05);速效钾含量碧罗村(370.9 mg·kg−1)生态区显著高于扎子村(336.9 mg·kg−1)和保和镇周边(266.4 mg·kg−1),3个生态区间差异分别都达显著水平(P<0.05)。
维西糯山药3 个生态区土壤全氮含量以碧罗村(2.90 mg·kg−1)最高(表4),扎子村(2.66 g·kg−1)次之,保和镇周边(1.82 g·kg−1)最低,3 个生态区间差异分别达到显著水平(P<0.05);碧罗村和扎子村土壤全磷含量分别为1.05g·kg−1和1.00g·kg−1显著高于保和镇周边全磷含量0.66 g·kg−1;全钾含量扎子村生态区显著高于碧罗村和保和镇周边(P<0.05),碧罗村和保和镇周边生态区全钾含量无显著差异。
3 个不同生态区土壤中有效锌、有效锰、有效铁和有效硼含量均存在显著性差异(P<0.05)。扎子生态区有效锌(3.33 mg·kg−1)最高,碧罗村(2.40 mg·kg−1)次之,保和镇周边(1.10 mg·kg−1)第三;保和镇周边生态区有效锰(67.4 mg·kg−1)最高,扎子村(18.7 mg·kg−1)第二,碧罗村(10.9 mg·kg−1)第三;3 个生态区土壤有效铁含量高低顺序与有效锌一样,同样表现为扎子村>碧罗村>保和镇周边;土壤有效硼含量表现为扎子村最高为0.73 mg·kg−1,保和镇周边(0.64 mg·kg−1)居中,碧罗村0.53 mg·kg−1最低。就有效铜而言,3 个生态区表现为碧罗村显著高于扎子村和保和镇周边(P<0.05),扎子村和保和镇周边无显著差异;维西县3 个主要种植糯山药生态区土壤交换性钙为1 042.1-1 808.0 mg·kg−1,扎子村最高,保和镇周边最低,3 个生态区间差异亦分别都达显著水平(P<0.05);保和镇周边土壤交换性镁(209.9 mg·kg−1)含量最高,扎子村(194.3 mg·kg−1)次之,碧罗村(182.2 mg·kg−1)最低,3 个生态区间差异分别都达显著水平(P<0.05)。就土壤阳离子交换量而言,3 个生态区表现为碧罗村(17.9 cmol·kg−1)显著高于保和镇周边和扎子村(P<0.05),保和镇周边和扎子村无显著差异。
2.3.2 维西糯山药品质与土壤养分的相关性分析
土壤养分与维西糯山药品质之间的相关性如表5 所示,除土壤pH、全钾外,多糖含量与有效硼呈正相关关系;与有效锰、交换性镁呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.721 和0.461,与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、有效锌、有效锰、有效铁、有效铜、交换性钙和阳离子交换量之间均有极显著负相关关系;淀粉含量与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效锌、有效铁、有效硼和交换性钙之间呈极显著正相关关系,但与交换性镁呈显著负相关,与有效锰呈极显著负相关关系,相关系数为−0.526;直链淀粉含量与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效锌、有效铁、交换性钙和阳离子交换量之间呈极显著正相关关系,但与有效锰和交换性镁呈极显著负相关关系,相关系数分别为−0.696 和−0.415;支链淀粉含量与碱解氮、有效磷、全磷、全钾、有效锌、有效铁、有效硼和交换性钙之间呈极显著正相关关系,但与有效锰之间呈极显著负相关关系;灰分含量与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、有效锌、有效铁、交换性钙和阳离子交换量之间呈极显著正相关关系(P<0.01),但与有效锰和交换性镁呈极显著负相关关系;水溶性浸出物含量与有机质、碱解氮、有效磷、全磷、全钾、有效锌、有效铁和交换性钙之间呈极显著正相关关系,与速效钾、全氮呈显著正相关关系,但与有效锰呈极显著负相关关系;粘液蛋白含量与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效锌、有效铁和交换性钙之间呈极显著正相关关系,与有效铜和阳离子交换量呈显著正相关关系,但与有效锰呈极显著负相关关系,相关系数为−0.777,与交换性镁呈显著负相关关系;皂苷含量与土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效锌、有效铁、有效硼和交换性钙之间呈极显著正相关关系,但与有效锰呈极显著负相关关系,相关系数为−0.587;水分含量与土壤pH 呈显著正相关关系;氨基酸含量与有效磷呈显著正相关关系。
表5 土壤因子与维西糯山药品质的相关性分析Table 5 Correlation analysis between soil factors and the quality of Wixi glutinous yam
综上,维西糯山药不同品质指标与不同土壤养分因子的相关性存在较大差异,同一土壤养分因子对糯山药不同品质指标影响不同,简单的双变量相关性分析不能较好地全面解释土壤养分与糯山药块茎品质间的复杂关系,还需借助多元统计进一步探讨其相关性。
2.3.3 土壤养分含量对糯山药品质影响因子的筛选和回归方程建立
表6 所示是影响维西糯山药品质主要土壤因子及逐步回归方程,经显著性检验,所得方程均达极显著水平,表明建立方程有效。表6 表明,维西糯山药多糖含量主要受土壤碱解氮和全钾的影响,且碱解氮为正相关关系,全钾为负相关关系;淀粉含量主要受土壤全钾和有效锌的影响,且均表现为正相关关系;直链淀粉主要受土壤有效铁和碱解氮的影响,均表现为正相关关系;支链淀粉含量与全钾之间为正相关关系;影响灰分含量的主要土壤因子为有效锰、有效硼和有效铜,均表现为负相关关系;水溶性浸出物含量与土壤有效锌表现为正相关关系,与阳离子交换量表现为正相关关系;粘液蛋白含量主要受有效锌、有效铜、全钾和有机质的影响,且都为正相关关系;皂苷含量与全钾和交换性钙均表现为正相关关系。因此,研究结果进一步说明有机质、碱解氮、有效磷、全钾、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、交换性钙是影响糯山药块茎品质的重要因子。
表6 影响维西糯山药品质的主要土壤养分因子筛选和回归方程建立Table 6 Selection of main soil nutrient factors affecting the quality of Weixi glutinous yam and establishment of regression equations
2.4 维西糯山药品质与不同生态区气象因子之间的相关性分析
2.4.1 不同生态区主要气象因子的比较与分析
3 个不同生态区的生长季平均温度、生长季最高温度、生长季最低温度和昼夜温差之间均存在差异(表7),除生长季最高温度表现为:保和镇周边>扎子村>碧罗村外;生长季平均温、最低温度和昼夜温差均表现为:扎子村>保和镇周边>碧罗村。降水是一个地区湿度的直接影响因子,是糯山药生长发育的重要影响因子之一。表7 中显示了不同生态区年总降水量与糯山药生长季的总降水量,年总降水量为:碧罗村>扎子村>保和镇周边(表7);生长季总降水为:碧罗村>保和镇周边>扎子村。海拔主要通过影响环境中温度及降雨量对植物生长产生影响。表7 表明,3 个不同生态区海拔为:碧罗村>保和镇周边>扎子村。
表7 不同生态区主要气象资料Table 7 Main meteorological data for different ecological regions
2.4.2 气象因子与维西糯山药品质之间的相关性分析
对维西糯山药不同生态区7 个气象因子与维西糯山药11 个品质指标进行RDA 分析(图2)。结果表明,所选择的7 个气象因子共解释了57.8%处理变化信息。前2 轴累计解释了50.3%的处理变化信息7.61%的糯山药品质指标与环境因子变化关系信息。根据Effects 重分析,在选择的7 个因子共同作用下,生长季最低温对维西糯山药品质影响解释度是:42.1%,P=0.002;海拔对维西糯山药品质影响解释度:15.8%,P=0.002,可以看出生长季最低温度和海拔是影响维西糯山药品质的显著环境因子(P<0.05),其他气象因子对维西糯山药品质影响不显著(P>0.05)。生长季最低温度与多糖和多酚之间为负相关关系外,与糯山药其他品质均为正相关关系;海拔与多酚、灰分、水溶性浸出物和粘液蛋白之间均为正相关关系,与多糖、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、皂苷、水分和氨基酸之间呈负相关关系。
图2 气象因子与维西糯山药品质的RDA 分析Figure 2 RDA analysis of meteorological factors and the quality of Wixi glutinous yam
3 讨论
3.1 不同生态区维西糯山药品质的分析
药用植物的品质除决定于物种的遗传特性,生态环境对物种亦起重要作用(祝蕾等,2021)。近年来,维西糯山药的种植面积在不断扩大,基于维西糯山药本身的遗传因素和生长环境的影响,维西糯山药在不同生态区种植时,块茎品质性状存在差异。对其差异进行分析与综合评价有利于选择优异种质和推广种植。本研究选择保和镇周边、白济汛乡碧罗村和康普乡扎子村3 个不同生态区的维西糯山药进行品质的差异分析与评价,在此之前,并未见对维西糯山药品质指标进行相关研究,本研究一定程度上填补了维西糯山药在不同生态区种植时块茎品质差异方面的研究空白。但此研究结果仅限于对2021 年不同生态区维西糯山药块茎品质的分析。
主成分分析法被广泛用于农产品品质评价因子的筛选和品质的综合评价,适用于评价指标较多时的降维处理,利用主成分分析法进行降维处理后,可以根据主成分综合得分模型计算综合得分值进行排序评价(关倩倩等,2018;郭林宇等,2021)。本研究通过主成分分析可以将糯山药块茎品质的11 个指标简化为4 个主要成分,4 个主要成分特征值均大于1,方差贡献率达80.1%,可以代表指标绝大部分的信息,根据主成分得分方程计算得到不同生态区的综合得分,由此可知维西糯山药在保和镇周边、白济汛乡碧罗村和康普乡扎子村3 个不同生态区种植时,综合得分顺序为:扎子村>碧罗村>保和镇周边。这一结果与康普乡扎子村生态区的昼夜温差大有关,这与田彦龙等(2021)的结果类似。不同生态区糯山药综合品质各有差异,可能是因为气象因子和土壤因子对山药块茎品质有综合影响,生态因子与农产品品质之间有着极为复杂的关系(Hossain et al,2011)。
3.2 维西糯山药品质与生态因子的关系
本研究在对不同生态区维西糯山药块茎品质进行差异分析及评价基础上,进一步研究了糯山药块茎品质与土壤、气象因子之间相关性。不同矿质元素对糯山药块茎品质影响不同。本研究发现,通过相关系数大小筛选的影响糯山药块茎品质的土壤因子与应用典型相关性分析得出的结果存在较大差异。因此需要采用多元分析法代替简单相关性分析,才能探究土壤元素与糯山药块茎品质之间关系。本研究通过典型相关性分析,分析了不同生态区维西糯山药块茎品质与种植土壤养分含量两个不同正态总体间关系,并筛选出有机质、碱解氮、有效磷、全钾、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、交换性钙是影响糯山药块茎品质重要因子。陈美艳等(2021)通过典型相关性分析,分析了32 家‘东红’猕猴桃果园果实品质与果园土壤元素两个不同正态总体间关系,并筛选出土壤果园有机质含量是影响果实综合品质的重要因子,其次是速效钾、有效硫和碱解氮。刘振成等(2021)采用相关性分析、多元回归分析等方法,探讨了土壤因子对朝鲜淫羊藿活性成分的影响,结果发现,影响朝藿定A 的土壤决定因子是有效钙;影响朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷的土壤决定因子是有效钙、有效镁;影响总黄酮土壤决定因子是有机质、有效钙、有效镁、碱解氮。高柱等(2022)采用典型相关性分析筛选出交换性镁、有效态铜是影响‘红阳’猕猴桃果实品质的关键土壤因子,其次为有机质、有效态铁与土壤pH。综上可以看出,影响作物品质主要土壤因子因不同研究区不同作物不同品种各有差异,这主要与土壤养分背景值、作物种类不同所致。
气象因子对中药材质量的影响主要通过气温、光照、降雨量等来表达。赵倩(2019)研究了北沙参多糖及浸出物含量与气象因子相关性,结果显示水溶性浸出物、多糖含量与海拔高度、日照时数等呈正相关,与降水量、相对湿度呈负相关,与经纬度有一定相关性。郭兰萍等(2005)通过逐步回归分析寻找影响苍术质量的生态主导因子,结果表明,降雨量是影响其质量的生态主导因子之一,降雨量越大组分与总挥发油含量就越高,而组分是随旱季长短和降雨量大小处于动态变化中。影响人参皂苷含量的气象因子主要是降水,高温、日照时间是皂苷含量的限制因子(郭杰等,2017)。赵英等(2001)通过对西洋参产地生态环境进行分析,确定月平均气温、月平均气温、年相对空气湿度、年降雨量和无霜期作为其气候生态的控制因子。本研究对维西保和镇周边、白济汛乡碧罗村、康普乡扎子村3 个不同生态区的气象因子与糯山药块茎品质相关性进行研究。结果表明,生长季最低温度和海拔是影响维西糯山药品质的显著环境因子。生长季最低温度与多糖和多酚之间为负相关关系外,与糯山药其他品质均为正相关关系;海拔与多酚、灰分、水溶性浸出物和粘液蛋白之间均为正相关关系,与多糖、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、皂苷、水分和氨基酸之间呈负相关关系。可见,糯山药块茎品质形成与产生地气象条件密切相关,同一品质指标同时受多个气象因子影响,同一气象因子也影响糯山药多个品质指标,这与杨素苗等(2021)和张波等(2022)研究结果基本一致,但不同作物之间存在较大差异性。此外,研究中气象资料均来自于维西糯山药不同生态区所在乡镇两要素自动站数据,缺少日照时数等要素,气象要素不全,不能完全代表糯山药不同生态区气象条件,因此分析结论将有待进一步完善和验证。
4 结论
(1)根据各主成分贡献率可知,对维西糯山药品质指标影响最大为粘液蛋白含量、皂苷含量、支链淀粉含量、水溶性浸出物、多糖与灰分含量。
(2)通过对土壤养分与果实品质进行Person 相关分析、多元逐步回归筛选影响果实品质主要土壤指标和回归方程的建立,结果表明,影响维西糯山药品质主要土壤因子为:有机质、碱解氮、有效磷、全钾、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、交换性钙。增施有机肥,科学合理施用氮、磷、钾肥,并及时补充钙和铁肥是今后提升维西糯山药综合品质的关键。
(3)生长季最低温度和海拔是影响维西糯山药品质显著环境因子。生长季最低温度与多糖和多酚之间为负相关关系外,与糯山药其他品质均为正相关关系;海拔与多酚、灰分、水溶性浸出物和粘液蛋白之间均为正相关关系,与多糖、淀粉、直链淀粉、支链淀粉、皂苷、水分和氨基酸之间呈负相关关系。在进行维西糯山药种植过程中,应注意生长季最低温度和海拔对糯山药品质的影响。