摘要：以來自全國主產(chǎn)區(qū)的27個薯蕷品種為試驗材料，通過15個塊莖性狀指標的測定與分析，比較淺生定向槽種植模式下不同薯蕷品種塊莖品質差異；利用聚類分析、主成分分析等方法對不同薯蕷品種塊莖品質特征進行分類和綜合評價。結果表明，在淺生定向槽種植模式下，塊莖生物量、畸形率以及總多糖、總皂苷、總黃酮、總酚、尿囊素含量在不同薯蕷品種間存在豐富的變異性，是淺生薯蕷塊莖的關鍵性狀指標。聚類分析結果表明，27個薯蕷品種可劃分為7個品種類型，主要包括高生物量和高淀粉含量型、高尿囊素含量型、高皂苷含量型、塊莖綜合品質良好型等。采用主成分分析構建了淺生定向槽種植模式下不同薯蕷品種塊莖品質綜合得分計算模型；經(jīng)綜合評價后，來自河南的溫縣鐵棍山藥品種塊莖品質綜合得分最高。結合塊莖畸形率和品質綜合得分，最終篩選出粗牛腿山藥、六月薯和大東山藥是最適宜淺生定向槽種植技術的薯蕷品種。本研究為適宜淺生定向槽種植模式的薯蕷品種選擇提供了科學指導，也為高產(chǎn)優(yōu)質薯蕷品種選育、多樣化開發(fā)利用和品質高效評價提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：薯蕷；品種；淺生定向槽種植；塊莖品質；綜合評價

中圖分類號：S632.104" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）03-0140-08

金" 林，韓曉勇，郭文琦，等. 淺生定向槽種植下不同薯蕷品種塊莖品質性狀綜合評價［J］. 江蘇農業(yè)科學，2025，53（3）：140-147.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2025.03.019

收稿日期：2024-08-23

基金項目：國家現(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（編號：CARS-21）；江蘇省農業(yè)科技自主創(chuàng)新資金［編號：CX（22）3165］。

作者簡介：金" 林（1990—），女，安徽蕪湖人，博士，助理研究員，從事山藥資源評價與栽培技術研究。E-mail：newgreentree@foxmail.com。

通信作者：張培通，博士，研究員，從事山藥等藥食同源類作物栽培和育種研究。E-mail：1196764929@qq.com。

薯蕷為薯蕷科薯蕷屬多年生纏繞草質藤本植物，是世界上重要的食用塊莖（根）類植物之一［1］，在我國具有悠久的食、藥用歷史，應用廣泛。薯蕷塊莖呈長圓柱形，不僅是一種常見的根莖類蔬菜，更因其含有較高的直鏈淀粉含量、蛋白質含量和更低的脂肪含量［2］，而成為各類營養(yǎng)保健品與新型功能性食品開發(fā)的重要原料。薯蕷干燥塊莖被用作中藥材“山藥”，在《神農本草經(jīng)》中被列為“上品”，具有補脾養(yǎng)胃，生津益肺，補腎澀精之功［3］，在脾、腎、肺系疾病，軀體痹、瘺、瘤疾病及婦女經(jīng)帶病中均有應用［4］，藥用價值高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

我國薯蕷種植歷史悠久。在長期的栽培過程中，根據(jù)各地的生態(tài)條件和植株生長特點，形成了眾多地方特色薯蕷品種。在遺傳與環(huán)境因素的雙重影響下，不同薯蕷品種塊莖外形、營養(yǎng)品質、功能品質等存在明顯差異［5-7］，多樣化的種質資源為優(yōu)質薯蕷品種選育提供了重要材料。淺生定向槽種植技術由于其勞動強度相對較小、土壤和種植環(huán)境要求低等優(yōu)勢成為目前薯蕷種植中應用較為廣泛的一項技術，尤其在南方種植地區(qū)較為普遍。然而，該項新技術的應用也極大改變了薯蕷塊莖的生長環(huán)境，可能對薯蕷塊莖品質產(chǎn)生潛在影響。淺生定向槽種植模式下，對不同薯蕷品種的塊莖表現(xiàn)尚未進行系統(tǒng)比較和分析。為推動薯蕷產(chǎn)業(yè)優(yōu)質特色化發(fā)展，進一步支撐淺生定向槽種植技術熟化和推廣應用，本研究對來自全國主產(chǎn)區(qū)的27個薯蕷品種在淺生定向槽種植模式下的塊莖品質進行分析和綜合評價，以期為薯蕷種質資源多樣化開發(fā)利用和適宜淺生定向槽種植的品種選育提供科學指導。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

試驗于2021年在江蘇省南京市江蘇省農業(yè)科學院六合基地（118.83°E，32.35°N）進行，供試品種為從全國收集的27份薯蕷種質資源，品種名稱與來源地信息見表1。供試土壤為馬肝土，有機質含量16.57 g/kg，堿解氮含量104.15 mg/kg，有效磷含量86.43 mg/kg，速效鉀含量588.78 mg/kg。試驗采用淺生定向槽種植方法，每個小區(qū)種植50株，隨機區(qū)組設計，每個品種種植3個小區(qū)；種植密度為 3萬株/hm2；2021年4月19日播種，2021年11月4日統(tǒng)一收獲。收獲后及時測定塊莖生物量、長徑、橫徑、畸形率、含水量，評判肉色和黏液量。取塊莖中段部位去皮切段，置于55 ℃烘箱中干燥至恒重，粉碎，過60目篩，用于測定粗蛋白含量、總多糖含量、總皂苷含量、總黃酮含量等指標。

1.2" 性狀指標調查與檢測

選取與薯蕷塊莖品質相關的15個性狀指標進行測定（表2）。按照薯蕷塊莖性狀觀察規(guī)范測定其外形、鮮重、肉色、畸形率和黏液量等指標。采用常壓干燥稱重法測定薯蕷塊莖的含水量，并計算折干率。采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量，酸解-二硝基水楊酸法測定淀粉含量，苯酚硫酸法測定總多糖含量，甲醇回流提取、香草醛高氯酸顯色分光光度法測定總皂苷含量［8］，正己烷浸提、磷硫鐵比色法測定總甾醇含量［9］，鹽酸甲醇溶液超聲提取、福林酚比色法測定總酚含量［10］，60%乙醇提取、亞硝酸鈉-氫氧化鈉-硝酸鋁顯色分光光度法測定總黃酮含量［11］，20%甲醇超聲提取、液相色譜法測定尿囊素含量，液相條件：流動相為水，流速0.5 mL/min，柱溫 30 ℃，檢測波長224 nm，色譜柱采用沃特世XSelect HSS T3（250 mm×4.6 mm，5 μm），進樣量10 μL。上述測定的指標含量以折干含量計。

1.3" 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010軟件對所有性狀指標數(shù)據(jù)的平均值、極差、變異系數(shù)（標準偏差與平均數(shù)的比值）等進行統(tǒng)計分析。使用SPSS Statistics（版本26.0）軟件對數(shù)據(jù)進行標準化處理，并以標準化數(shù)據(jù)進行相關性分析和聚類分析。使用SIMCA（版本13.0）對主要品質性狀指標數(shù)據(jù)進行主成分分析。

2" 結果與分析

2.1" 不同品種薯蕷塊莖品質指標統(tǒng)計分析

27個薯蕷品種在淺生定向槽種植下的塊莖性狀指標調查結果見表3。不同薯蕷品種中，來自江蘇南通的雙胞山藥生物量最高，為1 200.25 g；來自江蘇宿遷的三莊山藥生物量最低，僅54.51 g；塊莖生物量的變異系數(shù)較高，為57.33%。薯蕷塊莖畸形率的變異系數(shù)為48.91%；三莊山藥、大東山藥、粗牛腿山藥、六月薯和水山藥這5個品種的畸形率較低，均低于20%；而河南懷山藥、麻山藥、洪河山藥、羅茨山藥、平壩山藥、雪薯和雙胞山藥這7個薯蕷品種的塊莖畸形率均為100%。在塊莖外觀性狀方面，長徑和橫徑的表現(xiàn)相對穩(wěn)定，變異系數(shù)都低于20%；不同薯蕷品種的塊莖肉色雖有白、淺黃白、淺黃、黃之分，但70%的薯蕷品種塊莖肉色均為白色。塊莖含水量、粗蛋白含量、淀粉含量、總甾醇含量4個指標的變異系數(shù)都低于20%，其中含水量的變異系數(shù)在所測所有塊莖性狀指標中最低，僅為6.35%。薯蕷品種總酚含量的變異系數(shù)在所有塊莖性狀指標中最高，為62.89%；總皂苷、尿囊素、總多糖、總黃酮含量指標的變異系數(shù)均高于29%。27個薯蕷品種中，水山藥中總多糖和總酚的含量最高，分別為83.46、2.89 mg/g，長沙山藥中總皂苷和尿囊素的含量最高，分別為6.95、 3.16 mg/g，白玉山藥中總黃酮含量（0.64 mg/g ）最高。

2.2" 薯蕷塊莖性狀指標的相關性分析

利用相關性分析對所測15個薯蕷塊莖品質指標間內在關聯(lián)進行探討，從圖1可以看出，薯蕷塊莖性狀指標間具一定相關性。其中，塊莖含水量與黏液量呈顯著正相關關系（Plt;0.01），與粗蛋白含量呈顯著正相關關系（Plt;0.05）；塊莖肉色與淀粉含量呈顯著負相關關系，而與總黃酮含量、總酚含量呈極顯著正相關關系；塊莖黏液量除了與塊莖含水量呈極顯著正相關關系外，還與總黃酮含量呈顯著負相關關系。總酚含量與粗蛋白含量、總黃酮含量呈顯著正相關關系，與淀粉含量呈顯著負相關關系。

2.3" 基于塊莖性狀的不同品種薯蕷聚類分析

基于與塊莖產(chǎn)量、品質直接相關的性狀指標（生物量和粗蛋白、淀粉、總多糖、總皂苷、總甾醇、總酚、總黃酮、尿囊素的含量）進行聚類分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，當歐氏距離為9時，所有薯蕷品種可區(qū)分為7類。其中，來自江蘇徐州的水山藥和來自河北安國的白玉山藥各自成一類，分別為第Ⅰ類和第Ⅱ類；三莊山藥和長沙山藥聚為一類（第Ⅲ類）；紅廟山藥、水果山藥聚為一類（第Ⅳ類）；日本白山藥與云臺野山藥聚為一類（第Ⅴ類）；均來自江蘇南通的海門山藥與雙胞山藥被聚為一類（第Ⅵ類）；剩余17個薯蕷品種聚為一大類（第Ⅶ類）。

聚類后各類別塊莖性狀特征統(tǒng)計結果見表4。第Ⅰ類薯蕷品種塊莖中具活性功能的物質含量普遍較高，具有最高的總多糖含量、總酚含量和較高的總皂苷含量、總甾醇含量、總黃酮含量，但淀粉含量和尿囊素含量最低。第Ⅱ類品種總黃酮和總酚的含量突出，但總皂苷、總甾醇和粗蛋白的含量較低。第Ⅲ類品種總皂苷含量最高，而生物量最低；第Ⅳ類品種尿囊素含量最高； 第Ⅴ類品種總甾醇含

量最高，而總黃酮含量較低；第Ⅵ類品種生物量和淀粉含量最突出，總黃酮含量最低；第Ⅶ類品種淀粉含量較高，粗蛋白含量、總酚含量較低，其他指標表現(xiàn)處于中等水平。

2.4" 不同品種薯蕷塊莖品質的綜合評價

對薯蕷塊莖主要品質性狀（生物量和粗蛋白、淀粉、總多糖、總皂苷、總甾醇、總酚、總黃酮、尿囊素的含量）進行主成分分析，通過擬合，選擇特征值大于1的前4個主成分進行分析，分別解釋了25.330%、17.739%、13.360%和12.651%的變量信息，累計貢獻率達69.080%（表5），表明這4個主成分解釋了共計9個性狀指標69.08%的信息量，可用于不同品種薯蕷塊莖性狀的綜合評價。

由主成分載荷矩陣（表6）可知，淀粉、總酚含量以及塊莖生物量對主成分1的貢獻較大；尿囊素含量、總黃酮含量與粗蛋白含量對主成分2的貢獻較大；總多糖含量、總甾醇含量對主成分3的貢獻較大；而主成分4主要體現(xiàn)了總皂苷含量指標信息。

根據(jù)各主成分特征值與載荷矩陣，計算得出各主成分得分（F1、F2、F3、F4）方程與薯蕷塊莖性狀綜合評價得分（F）方程如下，式中X1～X9分別代表薯蕷塊莖生物量與粗蛋白、淀粉、總多糖、總皂苷、總甾醇、總酚、總黃酮、尿囊素的含量這9個性狀指標的標準化數(shù)值。

F1＝0.335X1-0.338X2＋0.531X3-0.182X4-0.308X5-0.256X6-0.483X7-0.209X8-0.144X9；

F2＝0.182X1＋0.420X2-0.161X3＋0.086X4＋0.146X5-0.063X6-0.375X7-0.529X8＋0.559X9；

F3＝0.231X1-0.291X2-0.042X3＋0.713X4-0.041X5＋0.394X6＋0.091X7-0.374X8-0.216X9；

F4＝-0.098X1-0.171X2-0.051X3-0.411X4＋0.638X5＋0.388X6-0.261X7-0.246X8-0.321X9；

F＝0.196X1-0.104X2＋0.136X3＋0.018X4＋0.033X5＋0.037X6-0.303X7-0.330X8-0.010X9。

根據(jù)上述公式計算各薯蕷品種塊莖性狀的主成分得分與綜合排名，具體見表7。來自河南焦作的溫縣鐵棍山藥、來自江蘇南通的雙胞山藥與海門山藥、來自遼寧沈陽的粗牛腿山藥和來自福建三明的雪薯的綜合得分依次排名第1、2、3、4、5位。而來自河南焦作的河南懷山藥、來自江蘇南通的長沙山藥、來自云南楚雄的羅茨山藥、來自河北安國的白玉山藥和來自江蘇徐州的水山藥的綜合得分較低，分別排在第23、24、25、26、27位。

3" 討論

3.1" 基于淺生種植方式的薯蕷塊莖外觀品質差異

近年來，薯蕷種植隨著人工成本的增加和自然災害的影響，傳統(tǒng)粉壟種植方式的風險加大，種植戶轉向應用更為輕簡抗災的淺生定向槽種植方式。本研究收集國內薯蕷主產(chǎn)區(qū)的27個地方品種，采用統(tǒng)一的淺生定向槽種植方式，評價其品質變異特征。試驗結果表明，薯蕷品種間塊莖品質指標存在較大差異，塊莖性狀指標變異系數(shù)為6.35%～62.89%，這與前人的研究結果［12-13］相一致，表明不同薯蕷品種間塊莖性狀差異主要來源于品種間不同程度的遺傳分化。

從薯蕷淺生定向槽種植實踐表明，種植方式的改變伴隨著塊莖畸形率的提升，成為淺生定向槽種植技術的重要障礙，因而對配套的薯蕷品種提出更高要求。本研究中不同薯蕷品種的塊莖畸形率普遍較高，且存在較大差異；其中，7個薯蕷品種的塊莖全部存在畸形現(xiàn)象，提示各地在應用淺生定向槽種植模式時應充分考慮品種的適應性；而本研究結果為適宜淺生定向槽種植模式的薯蕷品種選育提供了重要參考依據(jù)。結合本研究27個薯蕷品種的塊莖畸形率數(shù)據(jù)，三莊山藥、大東山藥、粗牛腿山藥、六月薯和水山藥這5個薯蕷品種的塊莖畸形率均低于20%，是適宜淺生定向槽種植薯蕷品種進一步選育和改良的種質資源材料；7個薯蕷品種，即河南懷山藥、麻山藥、洪河山藥、羅茨山藥、平壩山藥、雪薯和雙胞山藥的塊莖畸形率均為100%，為不適宜淺生定向槽種植方式的資源材料。

3.2" 淺生薯蕷塊莖關鍵性狀指標篩選

由本研究27個品種薯蕷塊莖的數(shù)量性狀指標測定結果可見，不同品種薯蕷塊莖長徑、橫徑、含水量和粗蛋白、淀粉、總甾醇含量的變異系數(shù)相對較低，均低于20%，說明上述薯蕷塊莖性狀指標表現(xiàn)較穩(wěn)定。而塊莖生物量、畸形率和總多糖、總皂苷、總黃酮、總酚、尿囊素的含量變異系數(shù)較高，這些性狀指標不僅關乎淺生薯蕷塊莖的產(chǎn)量和內在、外在品質，也為高品質薯蕷塊莖的選育提供參考。

由薯蕷塊莖性狀指標的相關性分析結果可以看出，在數(shù)量性狀與質量性狀指標間以及塊莖品質性狀指標間均存在一定相關性。已有研究表明，薯蕷塊莖中的黏液質組分為多糖-蛋白質復合物［14］，其中水分含量高達96%［15］；本研究所得薯蕷塊莖中含水量與黏液量間極顯著正相關，粗蛋白含量與含水量間顯著正相關的結果與這些報道相一致。相關性分析結果顯示，薯蕷塊莖肉色與淀粉、總黃酮、總酚含量具有顯著相關性；這一結果符合淀粉、天然黃酮類化合物的物質規(guī)律。淺生薯蕷塊莖中總酚含量與淀粉含量呈顯著負相關關系，這與周生茂的相關研究結果［16］相同。因此，薯蕷塊莖性狀指標間存在的相關性也為評價指標進一步精簡，實現(xiàn)品質“一測多評”的高效評價提供了數(shù)據(jù)支持。

綜合薯蕷塊莖性狀指標檢測及相關性分析結果，以品種間變異系數(shù)較高且與其他性狀具相關性為篩選標準，建議篩選塊莖生物量、畸形率、總多糖含量、總皂苷含量、總黃酮含量、總酚含量、尿囊素含量這7個檢測項作為淺生薯蕷塊莖的關鍵性狀指標進行重點考察。

3.3" 基于淺生薯蕷塊莖品質性狀的品種分類與開發(fā)利用

從聚類分析結果可以發(fā)現(xiàn)，27個薯蕷品種根據(jù)塊莖主要品質性狀被分為7類。其中，溫縣鐵棍山藥、豐縣鐵棍山藥、麻山藥等17個薯蕷品種被聚為一類，說明這些薯蕷品種具有更相近的性狀特征，提示遺傳關系可能更為相近；這與彭斌利用ISAP分子標記研究發(fā)現(xiàn)，河南鐵棍山藥與麻山藥的遺傳關系最近，利用ISSR分子標記分析發(fā)現(xiàn)，江蘇徐州與河南溫縣的鐵棍山藥遺傳關系最近的結果［17］相一致。另一方面，本研究中部分薯蕷品種雖種源地的地理分布距離相近，但無法聚為一類，這可能與我國薯蕷產(chǎn)區(qū)眾多、品種繁雜，且薯蕷生產(chǎn)以無性繁殖為主，產(chǎn)區(qū)間無序混亂地串種、引種有關。

基于塊莖品質性狀對不同薯蕷品種進行分類評價，所得的7類薯蕷品種品質特征突出，為薯蕷品種的多樣化利用提供重要參考。如第Ⅰ類水山藥的塊莖中總多糖、總甾醇、總酚、總皂苷、總黃酮等有效物質含量均較突出。第Ⅲ類的三莊山藥、長沙山藥是典型的高皂苷薯蕷品種，它們在以薯蕷為原材料的功能產(chǎn)品和保健品開發(fā)中將具有較大優(yōu)勢，能較好地發(fā)揮薯蕷多糖、皂苷、黃酮等有效物質的降血脂［18-19］、增強免疫力［20］、調節(jié)胃腸功能［21］、抗衰老［22］等多種活性功能。第Ⅳ類的紅廟山藥、水果山藥中尿囊素含量遠高于其他薯蕷品種，在皮膚創(chuàng)傷愈合劑和抗?jié)兯巹┑拈_發(fā)中具一定應用潛力。第Ⅵ類的海門山藥與雙胞山藥塊莖生物量與淀粉含量突出，則更適宜用于日常飲食和相關薯蕷副食品開發(fā)。

3.4" 薯蕷塊莖品質綜合評價與適宜淺生定向槽種植品種篩選

主成分分析是常用的作物性狀綜合評價方法，在軟棗獼猴桃［23］、櫻桃［24］、雞血藤［25］等資源評價中均有使用，但在薯蕷相關研究中應用較少。本研究在對全國主產(chǎn)區(qū)的27個薯蕷品種塊莖性狀進行廣泛評價分析的基礎上，利用主成分分析對關鍵品質指標科學賦權，構建薯蕷塊莖品質評價方法，有利于全面、客觀地評價不同薯蕷品種塊莖的總體質量水平。綜合評價結果顯示，在淺生定向槽種植模式下，溫縣鐵棍山藥的綜合評分最高，這與目前公認的薯蕷最佳品種及其道地產(chǎn)區(qū)相一致。結合原始調查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，采用淺生定向槽種植技術收獲的溫縣鐵棍山藥，在27個品種中含水量最低、肉色白，符合傳統(tǒng)道地鐵棍山藥口感“面”、“白而堅實者入藥”的普遍認知?？梢?，定向槽淺生種植技術不僅能保持與傳統(tǒng)栽培薯蕷塊莖相近的口感、質地，同時可保證較高的食、藥用品質。

以薯蕷塊莖品質綜合評分高與塊莖畸形率低為原則，篩選適宜淺生定向槽種植方式的薯蕷品種。在塊莖畸形率低于20%的三莊山藥、大東山藥、粗牛腿山藥、六月薯和水山藥5個薯蕷品種中，其綜合評分排名依次為第16、10、4、9、27名。因此，宜選擇其中綜合評分較高的粗牛腿山藥、六月薯和大東山藥，作為最適宜淺生定向槽種植模式的薯蕷品種。

4" 結論

27個薯蕷品種在淺生定向槽種植模式下的塊莖性狀存在不同程度的差異；結合塊莖性狀指標間的相關性，優(yōu)選塊莖生物量、畸形率和總多糖、總皂苷、總黃酮、總酚、尿囊素含量是淺生薯蕷塊莖的關鍵性狀指標，將有助于淺生薯蕷塊莖高效評價體系的形成。在27個薯蕷品種中發(fā)現(xiàn)了高生物量和高淀粉含量、高尿囊素含量、高皂苷含量等多類特色薯蕷品種，為特色優(yōu)質薯蕷品種培育及其功能產(chǎn)品開發(fā)提供材料。來自河南的溫縣鐵棍山藥在淺生定向槽種植后的塊莖品質綜合評分最高；結合塊莖品質綜合得分和塊莖畸形率，篩選粗牛腿山藥、六月薯和大東山藥作為最適宜淺生定向槽種植技術的配套薯蕷品種。

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