蘆頭繁殖代數對懷山藥農藝性狀及品質的影響

劉國彬，張紅瑞，李世可，高致明

(河南農業大學 農學院，河南 鄭州 450046)

山藥為薯蕷科多年生草質纏繞藤本植物薯蕷(DioscoreaoppositaThunb.)的干燥根莖[1]。《本草綱目》記載，山藥具有益腎氣、健脾胃、止泄痢、化痰涎、潤皮毛等功效[2-3]，現代臨床廣泛用于治療糖尿病、腎炎、癌癥等疾病[4]。懷山藥亦是著名的“四大懷藥”之一，被《中華人民共和國藥典》收錄，藥用十分廣泛。其富含人體所需的多種氨基酸、維生素及礦質元素，既是上好的補品，又是美味的佳肴[5-6]。山藥生產上以蘆頭(又稱龍頭、種栽，指薯蕷塊莖上端有芽的一節[7])繁殖(秋末冬初挖取山藥時，選擇頸短粗壯、無分枝、無病蟲害的山藥，將上端有芽的一節貯藏至第2年春栽種[8-9])為主，蘆頭在栽培中逐代(年)變細變長，山藥種性退化、抗病性差、產量和品質下降[5],需定期更新蘆頭。目前，關于山藥的研究多集中于藥理研究和食品開發應用[10]，栽培相關研究較少，張同慶等[11]提出山藥種栽更新周期應在2～3 a，李紅莉[12]認為種栽使用不應超過5 a，但未針對繁殖代數進行研究，缺乏理論依據。鑒于此，以蘆頭繁殖第1、2、3、4代的蘆頭為試驗材料，研究蘆頭繁殖不同代數懷山藥的農藝性狀和品質差異，以期摸清蘆頭繁殖代數與懷山藥農藝性狀及品質之間的關系，明確懷山藥蘆頭更新的時間節點，為懷山藥優質高產的栽培技術提供理論依據，為規范化種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與試驗設計

試驗于2017在河南省溫縣保和堂懷山藥種植基地進行，以新鮮、健康無病斑的懷山藥繁殖第1、2、3、4代蘆頭為試驗材料，經河南農業大學高致明教授鑒定為薯蕷D.opposita的健康蘆頭。每個小區面積10 m×4.5 m，行株距60 cm×15 cm，單溝種植，隨機區組排列，重復3次，大田常規栽培管理。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 農藝性狀 每處理隨機選取30株于種植后15～30 d測量其平均出苗時間(80%出苗)、出苗率、整齊度(80%出苗集中在5 d為整齊，在5～10 d出苗為較整齊，在10～15 d為較不整齊，15 d以上為不整齊)，10月28日收獲并及時測量山藥根莖長度、根莖直徑、單支鮮質量，105 ℃烘干至恒質量后，測定其單支干質量，備用。

1.2.2 品質性狀 蛋白質含量采用考馬斯亮藍法[13-14]測定，可溶性糖含量采用苯酚-硫酸法[15]測定，淀粉含量采用恩同比色法[16]測定，尿囊素、薯蕷皂苷含量用高效液相色譜法[17]測定。

1.3 數據處理與分析

試驗數據采用Excel 2010和SPSS 22.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 蘆頭繁殖代數對懷山藥農藝性狀的影響

2.1.1 出苗情況 由表1可知，蘆頭繁殖代數對懷山藥的平均出苗時間、出苗率、整齊度都有不同程度的影響。其中，第1代蘆頭平均出苗最早(5月11日)，比第2代(5月18日)、第3代(5月15日)、第4代(5月17日)分別早7、4、6 d。第3代蘆頭出苗率最高，為90%，比第1代(85%)、第2代(82%)、第4代(80%)分別高5、8、10個百分點。第1代、第2代蘆頭出苗整齊，第3代次之，第4代不整齊。

表1 懷山藥不同繁殖代數蘆頭的出苗情況

2.1.2 根莖長度 根莖長度是影響山藥產量的主要因素之一。由圖1可知，懷山藥長度隨著蘆頭繁殖代數的增加整體呈先上升后下降的趨勢，且第3代最長，為109.77 cm；第1代(91.69 cm)比第2代(92.92 cm)短1.23 cm，但差異不顯著；第3代比第2代長16.85 cm，差異顯著；第4代(95.08 cm)比第3代短14.69 cm，差異顯著；第4代與第1代、第2代均無顯著差異。可見，懷山藥繁殖第3代蘆頭所產山藥在長度上表現最優，且3代之后退化。

不同小、大寫字母分別表示不同處理間差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，下同

2.1.3 根莖直徑 山藥直徑也是影響山藥產量的主要因素之一。由圖2可知，隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥的直徑先增加后降低，并在第3代最大，為31.58 mm；第2代蘆頭所產山藥直徑(25.62 mm)較第1代(21.63 mm)增加3.99 mm，差異不顯著；第3代蘆頭所產山藥直徑比第2代增加5.96 mm，差異顯著。而第4代(20.73 mm)蘆頭所產山藥直徑比第3代小10.85 mm，差異極顯著，且顯著小于第2代，與第1代差異不顯著。可見，第3代蘆頭所產山藥直徑表現最優。

2.1.4 根莖單支鮮質量 由圖3可以看出，隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥根莖單支鮮質量先升后降，并且在第3代最大。第1—4代蘆頭所產山藥的單支鮮質量依次為231.88、281.22、324.78、247.54 g，其中任意2代蘆頭所產懷山藥單支鮮質量之間均存在極顯著差異。可見，懷山藥不同繁殖代數蘆頭所產山藥單支鮮質量表現差異極顯著，并且第3代表現最優。

圖3 蘆頭繁殖代數對懷山藥根莖單支鮮質量的影響

2.1.5 根莖單支干質量 由圖4可以看出，隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥根莖單支干質量同樣先升后降。第1—4代蘆頭所產懷山藥單支干質量分別為64.43、80.27、92.38、67.82 g。年際間均表現出極顯著差異。可見，蘆頭繁殖代數對懷山藥單支干質量影響明顯，且第3代表現最佳，第4代驟減。

圖4 蘆頭繁殖代數對懷山藥根莖單支干質量的影響

2.2 蘆頭繁殖代數對懷山藥品質的影響

2.2.1 蛋白質含量 由圖5可知，懷山藥根莖中蛋白質含量隨著蘆頭繁殖代數增加表現為先降后升，且第3代(152.89 mg/g)最低；第2代蘆頭所產山藥蛋白質含量(156.65 mg/g)比第1代(165.49 mg/g)低5.34%，差異極顯著，第3代比第2代低2.40%，差異顯著，第4代(156.19 mg/g)比第3代高2.15%，差異顯著。可見，懷山藥中蛋白質含量受蘆頭繁殖代數影響顯著，雖然第3代蘆頭所產山藥農藝性狀表現最佳，但蛋白質含量最低。

圖5 蘆頭繁殖代數對懷山藥蛋白質含量的影響

2.2.2 淀粉含量 第1代蘆頭所產山藥淀粉含量(158.10 mg/g)與第2代(151.39 mg/g)差異不顯著。但第3代(218.00 mg/g)比第2代含量高66.61 mg/g,差異極顯著；第4代(190.39 mg/g)比第3代降低27.61 mg/g,差異顯著；且第4代顯著高于第1代和第2代。可見，隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥淀粉含量呈先上升后下降的趨勢，且第3代含量最高。

圖6 蘆頭繁殖代數對懷山藥淀粉含量的影響

2.2.3 可溶性糖含量 由圖7可知，隨著蘆頭繁殖代數的增加，山藥可溶性糖含量呈下降趨勢。第2代蘆頭所產山藥(47.11 mg/g)比第1代(50.38 mg/g)低3.27 mg/g,差異顯著；第3代(46.53 mg/g)比第2代低0.58 mg/g,差異不顯著；第4代(34.23 mg/g)比第3代低12.30 mg/g，差異極顯著。可見，蘆頭繁殖代數越多，山藥可溶性糖含量越低。

圖7 蘆頭繁殖代數對懷山藥可溶性糖含量的影響

2.2.4 薯蕷皂苷含量 由圖8可知，第1—4代蘆頭所產山藥中薯蕷皂苷含量分別為0.149 7、0.134 9、0.177 3、0.160 4 mg/g；第2代最低，與其他處理均有顯著差異；第3代最高，與第1代差異極顯著，與第4代差異顯著；第1代與第4代無顯著差異。可見，第3代蘆頭所產山藥有效成分含量最高，更適合入藥。

圖8 蘆頭繁殖代數對懷山藥薯蕷皂苷含量的影響

2.2.5 尿囊素含量 由圖9可知，隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥尿囊素含量表現為先升后降，且第3代最高，為21.79 mg/g；第2代(17.36 mg/g)比第1代(15.05 mg/g)高2.31 mg/g，差異顯著；第3代比第2代高4.43 mg/g，差異極顯著；第4代(14.25 mg/g)比第3代低7.54 mg/g,差異極顯著。可見，懷山藥尿囊素含量在蘆頭繁殖不同代數間也表現為第3代最高，入藥品質最佳。

圖9 蘆頭繁殖代數對懷山藥尿囊素含量的影響

3 結論與討論

山藥作為市場需求量較大的藥食同源植物，其繁殖方式是栽培研究的關注點之一。張同慶等[11]認為，生產中蘆頭更新周期應在2～3 a。李紅莉[12]研究發現，零余子培育的龍頭在生產上第1代產量一般，第2代最高，使用一般不超過5 a。本研究對懷山藥4個蘆頭繁殖代數所產山藥的出苗率、出苗時間、出苗整齊度、根莖長度、根莖直徑、單支鮮質量、單支干質量、淀粉含量、可溶性糖含量、薯蕷皂苷含量、尿囊素含量進行比較，結果表明，隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥的長度、直徑、單支鮮質量、單支干質量、尿囊素含量表現為先上升后下降，并在第3代蘆頭所產山藥中達到峰值；薯蕷皂苷含量除第2代蘆頭所產的山藥較低外，其他與以上規律相同；蛋白質含量先下降后上升，在蘆頭繁殖第3代所產山藥中最低；可溶性糖含量逐代下降，雖然第3代蘆頭所產山藥中蛋白質含量最低，但因其單支干質量有較大的提高，總含量仍然高于其他繁殖代數蘆頭所產山藥。可溶性糖含量雖然逐代降低，但第1—3代蘆頭所產山藥并沒有極顯著差異，且第2、3代無顯著差異。可見，懷山藥蘆頭繁殖代數對山藥的農藝性狀和品質性狀有顯著影響，并且第3代所產山藥綜合品質最佳。這與張同慶等[11]、李紅莉[12]的研究結果一致。因此，為保證懷山藥產量高、品質佳、療效好，在蘆頭繁殖4代后需要及時更新種栽。

隨著蘆頭繁殖代數的增加，懷山藥根莖長度、根莖直徑、單支鮮質量、單支干質量、尿囊素含量前3代呈上升趨勢，這可能是與前一年的積累量有關。在前一年的基礎上可以分化出更加健壯的新芽，并借助蘆頭的營養在展葉前快速生長，從而優于前一年的表現。而3代后出現的下降趨勢則可能是因為，隨著無性繁殖代數的增加，種性出現了退化，說明優勢基礎已經弱于種性退化的劣勢。蛋白質含量變化規律恰恰與以上規律相反，說明影響蛋白質含量的因素與以上因素相同，但作用相反。譚健暉等[18-19]對桉樹無性繁殖不同代數進行了研究，認為隨著無性繁殖代數的增加，桉樹的多種內源激素含量和多種酶活性有顯著變化。同理，山藥蘆頭繁殖也可能有這樣的現象，故蛋白質含量的變化和以上指標的變化可能均與酶活性或內源激素的變化相關，懷山藥無性繁殖種性退化的具體原因還有待進一步探索，下一步研究將分析懷山藥蘆頭繁殖代數對內源激素和酶活性的影響。