不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)與生態(tài)因子相關(guān)性研究

杜彩艷，楊鵬，蜂述先，毛妍婷，陶瓊，此主拉姆，彭慧娉，和建美，李衛(wèi)林

1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2. 維西傈僳族自治縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，云南 維西 674600

山藥也稱白山藥、薯蕷或土薯，是薯蕷科（Dioscoreaceae）薯蕷屬（DioscoreaL.）多個種的統(tǒng)稱。山藥是多年生的草質(zhì)藤本植物，為藥食同源食材，藥性甘、平，益氣養(yǎng)陰，補脾肺腎，固精止帶（李明軍，2013）。因其營養(yǎng)豐富，易消化，可作為食品長期食用。維西糯山藥素以軟糯細膩、香甜可口而馳名，作為藥食又具有補脾養(yǎng)胃、補肺益腎的功效，深得廣大食客的喜愛。2021 年11 月23 日，維西糯山藥被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為“農(nóng)作物10 大優(yōu)異種質(zhì)資源”之一。目前，維西縣種植的糯山藥面積400 hm2左右，主要分布在保和鎮(zhèn)周邊、白濟汛鄉(xiāng)碧羅村、康普鄉(xiāng)扎子村，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)零星種植。然而，隨著種植面積不斷擴大，由于缺乏科學(xué)栽培管理技術(shù)指導(dǎo)，導(dǎo)致維西糯山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，產(chǎn)量低，品質(zhì)良莠不齊。

生態(tài)因素指環(huán)境中直接影響藥材形態(tài)、生理及其分布的因素，光照、溫度、水分、空氣、土壤是構(gòu)成生態(tài)因素的主要因子，適宜生長環(huán)境對優(yōu)質(zhì)藥材的形成起著舉足輕重的作用（謝彩香等，2011）。研究其與中藥材品質(zhì)的相關(guān)性，對于篩選最佳種植環(huán)境及其道地性研究具有重要意義（Dawish，2014）。郭杰等（2017）研究證實，降水是影響人參皂苷含量的主要氣象因子，高溫、日照時間是皂苷含量的限制因子，全氮、磷（P）、鉀（K）、有機質(zhì)（OM）、pH 值、鐵（Fe）、錳（Mn）、鋅（Zn）對人參化學(xué)品質(zhì)的影響較大。年降水量和相對濕度是影響黃花蒿（Artemisia annua）中青蒿素積累的主要氣象因子（Huang et al.，2010）。生長環(huán)境是影響山藥營養(yǎng)品質(zhì)的重要外在因素，不同山藥種植區(qū)域的氣候條件、土壤養(yǎng)分狀況千差萬別，導(dǎo)致同種異地山藥質(zhì)量存在明顯差異（郭林宇等，2021）。閆沛沛等（2016）研究表明，河南產(chǎn)地懷山藥多糖含量顯著高于河北產(chǎn)地懷山藥（P<0.05），藥用價值更高、品質(zhì)更優(yōu)。豐縣鐵棍山藥的灰分、多糖、可溶性糖含量和K、Fe、Zn、銅（Cu）含量顯著高于溫縣鐵棍山藥（P<0.05），但干物質(zhì)、鈣（Ca）、鎂（Mg）、Mn及淀粉含量都低于溫縣鐵棍山藥。張紅霞等（2017）研究了安順山藥種植土壤與塊莖中多種礦質(zhì)元素含量之間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同種植區(qū)山藥塊莖中灰分含量與土壤中Cu、Mn、Fe 和Zn 的含量呈顯著負相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)e、Zn、Mn 在土壤中的含量與山藥塊莖中的含量顯著相關(guān)。但系統(tǒng)性的關(guān)于生態(tài)因子對山藥品質(zhì)性狀影響的研究還尚少。因此，本研究采用GPS 定位及“點對點”采樣方法采集了不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥塊莖樣品和土壤樣品各60 個，探討不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)的差異，再結(jié)合不同生態(tài)區(qū)的土壤營養(yǎng)元素、氣象因子，旨在尋找影響維西糯山藥生長發(fā)育及品質(zhì)的主要生態(tài)因子，研究結(jié)果可為維西糯山藥生態(tài)種植技術(shù)及道地性研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與方法

根據(jù)迪慶州維西縣糯山藥主要種植區(qū)生產(chǎn)情況，在維西縣選擇維西糯山藥3 個生態(tài)區(qū)保和鎮(zhèn)周邊、白濟汛鄉(xiāng)碧羅村及康普鄉(xiāng)扎子村定點調(diào)查和采樣（圖1）。本次調(diào)查以維西糯山藥為研究對象。

圖1 維西糯山藥主栽區(qū)山藥和土壤樣品采集地點分布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 月維西糯山藥成熟期，采用GPS 定位在維西糯山藥3 個生態(tài)區(qū)采集栽培管理水平、長勢相對一致的糯山藥樣品60 個，同時“點對點”原位采集土壤樣品60 個。土樣的采集要求在山藥收獲時尚未施用底肥和移栽以前進行，以反映采樣地塊的真實養(yǎng)分狀況和供肥能力。

本次維西糯山藥不同生態(tài)區(qū)土壤調(diào)查統(tǒng)一規(guī)定采樣深度為0－30 cm，采集的土樣要在田間用四分法棄去多余部分，最后保留1 kg，并爭取在潮濕狀態(tài)下用手撕碎并充分混勻，挑出根系、秸稈、石塊、蟲體等雜物以后，然后裝袋、編號、記錄，供土壤養(yǎng)分測定用。如在野外來不及徹底清理，也應(yīng)在室內(nèi)資料整理送驗前進行處理。

山藥樣品主要采集山藥的中段部分，每份樣品1 kg。

1.2 測定的項目及分析方法

土樣測定項目包括：pH 值、有機質(zhì)、陽離子交換量、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀、有效鋅、有效錳、有效鐵、有效銅、有效硼、交換性鈣、交換性錳土壤含水量等。土壤樣品各項指標具體測試方法參見土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法（魯如坤，2000）。

山藥樣品測定項目包括：總灰分、水溶性浸出物、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、粘液蛋白、總多酚、總皂苷、多糖、含水量、17 種水溶性氨基酸。

水溶性浸出物按照中國藥典2005 版一部附錄XA 浸出物測定法（冷浸法）；灰分含量的測定參照國家標準GB/T 5009.4—2010；水分含量采用常壓干燥法（GB/T 14074.3.5—2006）測定；淀粉含量測定參照GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測定》；直、支鏈淀粉測定參照GB/T 15683—2008/ISO 6647-1：2007《大米直鏈淀粉含量的測定》（左小安等，2004）。多糖含量測定參考文獻（張衛(wèi)明等，2009）的方法；多酚含量測定參考文獻（李致瑜，2012）的方法；皂苷含量測定參考文獻（謝晶等，2016）的方法；黏液蛋白質(zhì)含量依據(jù)朱建軍等（2020）的酶解絮凝方法測定。氨基酸含量按照國家標準GB/5009.124—2016 中的儀器分析法測定。

所有樣品分別送至云南同川農(nóng)業(yè)分析測試技術(shù)有限公司及云南省林業(yè)草業(yè)科學(xué)院完成。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對土壤養(yǎng)分與糯山藥品質(zhì)進行Person 相關(guān)性分析，并用多元逐步回歸篩選出影響糯山藥品質(zhì)的土壤因子；RDA（redundancy analysis）用于分析影響糯山藥品質(zhì)環(huán)境因子；采用SPSS 19.0 和Canoco 5 軟件進行具體數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)差異分析

不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥水分含量在74.9%－76.5%之間（表1），其中，保和鎮(zhèn)周邊的糯山藥水分含量最高，扎子村次之，碧羅村最低，3 個生態(tài)區(qū)間差異不顯著（P>0.05）。不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥灰分含量為0.46%－0.59%（表1），表現(xiàn)為：碧羅村>扎子村>保和鎮(zhèn)周邊，3 個生態(tài)區(qū)之間相比，差異分別都達到顯著水平（P<0.05）；說明碧羅村糯山藥礦質(zhì)元素含量較扎子村和保和鎮(zhèn)周邊可能更豐富。不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥多糖含量為：保和鎮(zhèn)周邊>扎子村>碧羅村（表1），其中保和鎮(zhèn)周邊糯山藥多糖含量較碧羅村高4.28%，3 個生態(tài)區(qū)之間相比，差異分別都達到顯著水平（P<0.05）。不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥氨基酸含量13.4%－13.7%，水溶性浸出物含量在12.9%－14.2%之間，均以扎子村的氨基酸含量和水溶性浸出物含量最高，保和鎮(zhèn)周邊最低（表1），然而不同生態(tài)區(qū)之間糯山藥氨基酸含量無顯著差異。

表1 不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)比較Table 1 Comparison of the quality of Weixi glutinous yam in different ecological regions %

不同生態(tài)區(qū)糯山藥皂苷含量為：0.26%－0.38%（表1），以扎子村最高，碧羅村次之，保和鎮(zhèn)周邊最低，3 個生態(tài)區(qū)之間糯山藥皂苷含量都達到顯著水平（P<0.05）。不同生態(tài)區(qū)糯山藥粘液蛋白含量表現(xiàn)為扎子村最高，碧羅村第二，保和鎮(zhèn)周邊最低（表1），且不同生態(tài)區(qū)之間糯山藥粘液蛋白含量差異分別都達到顯著水平（P<0.05）。從表1 可知，不同生態(tài)區(qū)糯山藥多酚含量依次為碧羅村>扎子村>保和鎮(zhèn)周邊，然而不同生態(tài)區(qū)之間糯山藥多酚含量差異不顯著。

不同生態(tài)區(qū)糯山藥淀粉含量從高到低依次為：扎子村>碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊（表1），3 個生態(tài)區(qū)之間差異分別都達到顯著水平（P<0.05）。直鏈淀粉含量為：扎子村>碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊，3 個生態(tài)區(qū)之間差異分別都達到顯著水平（P<0.05）。不同生態(tài)區(qū)糯山藥支鏈淀粉含量高低順序與淀粉、直鏈淀粉含量相同，以扎子村最高，達12.5%，均顯著高于碧羅村13.1%、保和鎮(zhèn)周邊13.8%（P<0.05），碧羅村和保和鎮(zhèn)周邊之間支鏈淀粉含量差異不顯著。

2.2 不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)綜合評價

對不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥塊莖主要品質(zhì)性狀指標進行主成分分析，得到不同生態(tài)區(qū)糯山藥成分特征、方差貢獻率和累計貢獻率（表2）。第1 主成分特征值4.75，方差貢獻率43.2%，第2 主成分特征值1.67、方差貢獻率15.2%，第3 主成分特征值1.35、方差貢獻率12.3%，第4 主成分特征值為1.03，方差貢獻率9.39。4 個主成分特征值均大于1，并且累計方差貢獻率達到80.1%，可代表維西糯山藥塊莖主要品質(zhì)性狀指標基本信息。根據(jù)因子旋轉(zhuǎn)后的載荷矩陣可知，主成分1 中，以粘液蛋白含量（0.92）、皂苷含量（0.80）、支鏈淀粉含量（0.81）、水溶性浸出物（0.61）、多糖（0.66）與灰分含量（0.91）為主，說明在第一個主成分中主要反映這6 個指標主要信息；第2 主成分主要以淀粉含量（0.71）與水溶性浸出物含量（?0.67）為主；第3 主成分主要以直鏈淀粉含量為主；第4 主成分主要以氨基酸含量（0.85）為主。根據(jù)各主成分貢獻率，說明對維西糯山藥品質(zhì)影響最大是粘液蛋白含量、皂苷含量、支鏈淀粉含量、水溶性浸出物、多糖與灰分含量。

表2 4 個主成分的特征向量、特征值、貢獻率和累計貢獻率Table 2 Eigenvectors, eigenvalues, contribution rates and cumulative contribution rates of the four principal components

進一步計算變量，得到4 個主成分Y1、Y2、Y3和Y4的函數(shù)表達式如下：

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為權(quán)重系數(shù)，求得主成分綜合得分模型：

式中：

YI－Y4——不同生態(tài)區(qū)糯山藥4 個主成分；

X1——多糖；

X2——淀粉；

X3——直鏈淀粉；

X4——支鏈淀粉；

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。

根據(jù)主成分綜合得分模型可計算出糯山藥綜合得分值，根據(jù)得分進行排序，即可對不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥進行綜合評價比較，綜合得分越高代表糯山藥品質(zhì)越好（表3）。維西糯山藥在保和鎮(zhèn)周邊、碧羅村和扎子村3 個不同生態(tài)區(qū)種植時，綜合評價結(jié)果為：扎子村>碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊（表3）。

表3 不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)的綜合評價結(jié)果Table 3 Comprehensive evaluation results of the quality of Wixi glutinous yam in different ecological regions

2.3 維西糯山藥品質(zhì)與不同生態(tài)區(qū)土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析

2.3.1 不同生態(tài)區(qū)土壤養(yǎng)分狀況分析

為了了解土壤養(yǎng)分含量與不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)之間關(guān)系，本研究對土壤因子與糯山藥品質(zhì)指標進行相關(guān)性分析和多元回歸分析建立回歸方程，對影響糯山藥品質(zhì)主要土壤因子進行篩選。

表4 表明，維西縣不同生態(tài)區(qū)土壤pH 在5.57－5.78 之間，3 個生態(tài)區(qū)間無顯著差異。維西糯山藥3 個主要種植生態(tài)區(qū)土壤有機質(zhì)含量依次為：碧羅村>扎子村>保和鎮(zhèn)周邊，3 個生態(tài)區(qū)之間差異分別都達到顯著水平（P<0.05）。

表4 不同生態(tài)區(qū)土壤養(yǎng)分含量差異比較Table 4 Comparison of soil nutrient content differences in different ecological regions

維西糯山藥主要種植生態(tài)區(qū)土壤堿解氮含量為102.2－199.4 mg·kg?1（表4），以碧羅村最高，保和鎮(zhèn)周邊最低，3 個生態(tài)區(qū)之異差異分別都達到顯著水平（P<0.05）。維西糯山藥3 個主要種植生態(tài)區(qū)中扎子村土壤有效磷最高，為36.6 mg·kg?1，較碧羅村、保和鎮(zhèn)周邊分別高19.68%和43.08%，3 個生態(tài)區(qū)間差異分別都達顯著水平（P<0.05）；速效鉀含量碧羅村（370.9 mg·kg?1）生態(tài)區(qū)顯著高于扎子村（336.9 mg·kg?1）和保和鎮(zhèn)周邊（266.4 mg·kg?1），3個生態(tài)區(qū)間差異分別都達顯著水平（P<0.05）。

維西糯山藥3 個生態(tài)區(qū)土壤全氮含量以碧羅村（2.90 mg·kg?1）最高（表4），扎子村（2.66 g·kg?1）次之，保和鎮(zhèn)周邊（1.82 g·kg?1）最低，3 個生態(tài)區(qū)間差異分別達到顯著水平（P<0.05）；碧羅村和扎子村土壤全磷含量分別為1.05g·kg?1和1.00g·kg?1顯著高于保和鎮(zhèn)周邊全磷含量0.66 g·kg?1；全鉀含量扎子村生態(tài)區(qū)顯著高于碧羅村和保和鎮(zhèn)周邊（P<0.05），碧羅村和保和鎮(zhèn)周邊生態(tài)區(qū)全鉀含量無顯著差異。

3 個不同生態(tài)區(qū)土壤中有效鋅、有效錳、有效鐵和有效硼含量均存在顯著性差異（P<0.05）。扎子生態(tài)區(qū)有效鋅（3.33 mg·kg?1）最高，碧羅村（2.40 mg·kg?1）次之，保和鎮(zhèn)周邊（1.10 mg·kg?1）第三；保和鎮(zhèn)周邊生態(tài)區(qū)有效錳（67.4 mg·kg?1）最高，扎子村（18.7 mg·kg?1）第二，碧羅村（10.9 mg·kg?1）第三；3 個生態(tài)區(qū)土壤有效鐵含量高低順序與有效鋅一樣，同樣表現(xiàn)為扎子村>碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊；土壤有效硼含量表現(xiàn)為扎子村最高為0.73 mg·kg?1，保和鎮(zhèn)周邊（0.64 mg·kg?1）居中，碧羅村0.53 mg·kg?1最低。就有效銅而言，3 個生態(tài)區(qū)表現(xiàn)為碧羅村顯著高于扎子村和保和鎮(zhèn)周邊（P<0.05），扎子村和保和鎮(zhèn)周邊無顯著差異；維西縣3 個主要種植糯山藥生態(tài)區(qū)土壤交換性鈣為1 042.1－1 808.0 mg·kg?1，扎子村最高，保和鎮(zhèn)周邊最低，3 個生態(tài)區(qū)間差異亦分別都達顯著水平（P<0.05）；保和鎮(zhèn)周邊土壤交換性鎂（209.9 mg·kg?1）含量最高，扎子村（194.3 mg·kg?1）次之，碧羅村（182.2 mg·kg?1）最低，3 個生態(tài)區(qū)間差異分別都達顯著水平（P<0.05）。就土壤陽離子交換量而言，3 個生態(tài)區(qū)表現(xiàn)為碧羅村（17.9 cmol·kg?1）顯著高于保和鎮(zhèn)周邊和扎子村（P<0.05），保和鎮(zhèn)周邊和扎子村無顯著差異。

2.3.2 維西糯山藥品質(zhì)與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析

土壤養(yǎng)分與維西糯山藥品質(zhì)之間的相關(guān)性如表5 所示，除土壤pH、全鉀外，多糖含量與有效硼呈正相關(guān)關(guān)系；與有效錳、交換性鎂呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.721 和0.461，與有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、有效鋅、有效錳、有效鐵、有效銅、交換性鈣和陽離子交換量之間均有極顯著負相關(guān)關(guān)系；淀粉含量與有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀、有效鋅、有效鐵、有效硼和交換性鈣之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與交換性鎂呈顯著負相關(guān)，與有效錳呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為?0.526；直鏈淀粉含量與有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀、有效鋅、有效鐵、交換性鈣和陽離子交換量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與有效錳和交換性鎂呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為?0.696 和?0.415；支鏈淀粉含量與堿解氮、有效磷、全磷、全鉀、有效鋅、有效鐵、有效硼和交換性鈣之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與有效錳之間呈極顯著負相關(guān)關(guān)系；灰分含量與有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、有效鋅、有效鐵、交換性鈣和陽離子交換量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），但與有效錳和交換性鎂呈極顯著負相關(guān)關(guān)系；水溶性浸出物含量與有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、全磷、全鉀、有效鋅、有效鐵和交換性鈣之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效鉀、全氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與有效錳呈極顯著負相關(guān)關(guān)系；粘液蛋白含量與有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀、有效鋅、有效鐵和交換性鈣之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與有效銅和陽離子交換量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與有效錳呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為?0.777，與交換性鎂呈顯著負相關(guān)關(guān)系；皂苷含量與土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀、有效鋅、有效鐵、有效硼和交換性鈣之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與有效錳呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為?0.587；水分含量與土壤pH 呈顯著正相關(guān)關(guān)系；氨基酸含量與有效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

表5 土壤因子與維西糯山藥品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between soil factors and the quality of Wixi glutinous yam

綜上，維西糯山藥不同品質(zhì)指標與不同土壤養(yǎng)分因子的相關(guān)性存在較大差異，同一土壤養(yǎng)分因子對糯山藥不同品質(zhì)指標影響不同，簡單的雙變量相關(guān)性分析不能較好地全面解釋土壤養(yǎng)分與糯山藥塊莖品質(zhì)間的復(fù)雜關(guān)系，還需借助多元統(tǒng)計進一步探討其相關(guān)性。

2.3.3 土壤養(yǎng)分含量對糯山藥品質(zhì)影響因子的篩選和回歸方程建立

表6 所示是影響維西糯山藥品質(zhì)主要土壤因子及逐步回歸方程，經(jīng)顯著性檢驗，所得方程均達極顯著水平，表明建立方程有效。表6 表明，維西糯山藥多糖含量主要受土壤堿解氮和全鉀的影響，且堿解氮為正相關(guān)關(guān)系，全鉀為負相關(guān)關(guān)系；淀粉含量主要受土壤全鉀和有效鋅的影響，且均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系；直鏈淀粉主要受土壤有效鐵和堿解氮的影響，均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系；支鏈淀粉含量與全鉀之間為正相關(guān)關(guān)系；影響灰分含量的主要土壤因子為有效錳、有效硼和有效銅，均表現(xiàn)為負相關(guān)關(guān)系；水溶性浸出物含量與土壤有效鋅表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系，與陽離子交換量表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系；粘液蛋白含量主要受有效鋅、有效銅、全鉀和有機質(zhì)的影響，且都為正相關(guān)關(guān)系；皂苷含量與全鉀和交換性鈣均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系。因此，研究結(jié)果進一步說明有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、全鉀、有效鐵、有效錳、有效硼、有效鋅、有效銅、交換性鈣是影響糯山藥塊莖品質(zhì)的重要因子。

表6 影響維西糯山藥品質(zhì)的主要土壤養(yǎng)分因子篩選和回歸方程建立Table 6 Selection of main soil nutrient factors affecting the quality of Weixi glutinous yam and establishment of regression equations

2.4 維西糯山藥品質(zhì)與不同生態(tài)區(qū)氣象因子之間的相關(guān)性分析

2.4.1 不同生態(tài)區(qū)主要氣象因子的比較與分析

3 個不同生態(tài)區(qū)的生長季平均溫度、生長季最高溫度、生長季最低溫度和晝夜溫差之間均存在差異（表7），除生長季最高溫度表現(xiàn)為：保和鎮(zhèn)周邊>扎子村>碧羅村外；生長季平均溫、最低溫度和晝夜溫差均表現(xiàn)為：扎子村>保和鎮(zhèn)周邊>碧羅村。降水是一個地區(qū)濕度的直接影響因子，是糯山藥生長發(fā)育的重要影響因子之一。表7 中顯示了不同生態(tài)區(qū)年總降水量與糯山藥生長季的總降水量，年總降水量為：碧羅村>扎子村>保和鎮(zhèn)周邊（表7）；生長季總降水為：碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊>扎子村。海拔主要通過影響環(huán)境中溫度及降雨量對植物生長產(chǎn)生影響。表7 表明，3 個不同生態(tài)區(qū)海拔為：碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊>扎子村。

表7 不同生態(tài)區(qū)主要氣象資料Table 7 Main meteorological data for different ecological regions

2.4.2 氣象因子與維西糯山藥品質(zhì)之間的相關(guān)性分析

對維西糯山藥不同生態(tài)區(qū)7 個氣象因子與維西糯山藥11 個品質(zhì)指標進行RDA 分析（圖2）。結(jié)果表明，所選擇的7 個氣象因子共解釋了57.8%處理變化信息。前2 軸累計解釋了50.3%的處理變化信息7.61%的糯山藥品質(zhì)指標與環(huán)境因子變化關(guān)系信息。根據(jù)Effects 重分析，在選擇的7 個因子共同作用下，生長季最低溫對維西糯山藥品質(zhì)影響解釋度是：42.1%，P=0.002；海拔對維西糯山藥品質(zhì)影響解釋度：15.8%，P=0.002，可以看出生長季最低溫度和海拔是影響維西糯山藥品質(zhì)的顯著環(huán)境因子（P<0.05），其他氣象因子對維西糯山藥品質(zhì)影響不顯著（P>0.05）。生長季最低溫度與多糖和多酚之間為負相關(guān)關(guān)系外，與糯山藥其他品質(zhì)均為正相關(guān)關(guān)系；海拔與多酚、灰分、水溶性浸出物和粘液蛋白之間均為正相關(guān)關(guān)系，與多糖、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、皂苷、水分和氨基酸之間呈負相關(guān)關(guān)系。

圖2 氣象因子與維西糯山藥品質(zhì)的RDA 分析Figure 2 RDA analysis of meteorological factors and the quality of Wixi glutinous yam

3 討論

3.1 不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥品質(zhì)的分析

藥用植物的品質(zhì)除決定于物種的遺傳特性，生態(tài)環(huán)境對物種亦起重要作用（祝蕾等，2021）。近年來，維西糯山藥的種植面積在不斷擴大，基于維西糯山藥本身的遺傳因素和生長環(huán)境的影響，維西糯山藥在不同生態(tài)區(qū)種植時，塊莖品質(zhì)性狀存在差異。對其差異進行分析與綜合評價有利于選擇優(yōu)異種質(zhì)和推廣種植。本研究選擇保和鎮(zhèn)周邊、白濟汛鄉(xiāng)碧羅村和康普鄉(xiāng)扎子村3 個不同生態(tài)區(qū)的維西糯山藥進行品質(zhì)的差異分析與評價，在此之前，并未見對維西糯山藥品質(zhì)指標進行相關(guān)研究，本研究一定程度上填補了維西糯山藥在不同生態(tài)區(qū)種植時塊莖品質(zhì)差異方面的研究空白。但此研究結(jié)果僅限于對2021 年不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥塊莖品質(zhì)的分析。

主成分分析法被廣泛用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評價因子的篩選和品質(zhì)的綜合評價，適用于評價指標較多時的降維處理，利用主成分分析法進行降維處理后，可以根據(jù)主成分綜合得分模型計算綜合得分值進行排序評價（關(guān)倩倩等，2018；郭林宇等，2021）。本研究通過主成分分析可以將糯山藥塊莖品質(zhì)的11 個指標簡化為4 個主要成分，4 個主要成分特征值均大于1，方差貢獻率達80.1%，可以代表指標絕大部分的信息，根據(jù)主成分得分方程計算得到不同生態(tài)區(qū)的綜合得分，由此可知維西糯山藥在保和鎮(zhèn)周邊、白濟汛鄉(xiāng)碧羅村和康普鄉(xiāng)扎子村3 個不同生態(tài)區(qū)種植時，綜合得分順序為：扎子村>碧羅村>保和鎮(zhèn)周邊。這一結(jié)果與康普鄉(xiāng)扎子村生態(tài)區(qū)的晝夜溫差大有關(guān)，這與田彥龍等（2021）的結(jié)果類似。不同生態(tài)區(qū)糯山藥綜合品質(zhì)各有差異，可能是因為氣象因子和土壤因子對山藥塊莖品質(zhì)有綜合影響，生態(tài)因子與農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)之間有著極為復(fù)雜的關(guān)系（Hossain et al，2011）。

3.2 維西糯山藥品質(zhì)與生態(tài)因子的關(guān)系

本研究在對不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥塊莖品質(zhì)進行差異分析及評價基礎(chǔ)上，進一步研究了糯山藥塊莖品質(zhì)與土壤、氣象因子之間相關(guān)性。不同礦質(zhì)元素對糯山藥塊莖品質(zhì)影響不同。本研究發(fā)現(xiàn)，通過相關(guān)系數(shù)大小篩選的影響糯山藥塊莖品質(zhì)的土壤因子與應(yīng)用典型相關(guān)性分析得出的結(jié)果存在較大差異。因此需要采用多元分析法代替簡單相關(guān)性分析，才能探究土壤元素與糯山藥塊莖品質(zhì)之間關(guān)系。本研究通過典型相關(guān)性分析，分析了不同生態(tài)區(qū)維西糯山藥塊莖品質(zhì)與種植土壤養(yǎng)分含量兩個不同正態(tài)總體間關(guān)系，并篩選出有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、全鉀、有效鐵、有效錳、有效硼、有效鋅、有效銅、交換性鈣是影響糯山藥塊莖品質(zhì)重要因子。陳美艷等（2021）通過典型相關(guān)性分析，分析了32 家‘東紅’獼猴桃果園果實品質(zhì)與果園土壤元素兩個不同正態(tài)總體間關(guān)系，并篩選出土壤果園有機質(zhì)含量是影響果實綜合品質(zhì)的重要因子，其次是速效鉀、有效硫和堿解氮。劉振成等（2021）采用相關(guān)性分析、多元回歸分析等方法，探討了土壤因子對朝鮮淫羊藿活性成分的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，影響朝藿定A 的土壤決定因子是有效鈣；影響朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷的土壤決定因子是有效鈣、有效鎂；影響總黃酮土壤決定因子是有機質(zhì)、有效鈣、有效鎂、堿解氮。高柱等（2022）采用典型相關(guān)性分析篩選出交換性鎂、有效態(tài)銅是影響‘紅陽’獼猴桃果實品質(zhì)的關(guān)鍵土壤因子，其次為有機質(zhì)、有效態(tài)鐵與土壤pH。綜上可以看出，影響作物品質(zhì)主要土壤因子因不同研究區(qū)不同作物不同品種各有差異，這主要與土壤養(yǎng)分背景值、作物種類不同所致。

氣象因子對中藥材質(zhì)量的影響主要通過氣溫、光照、降雨量等來表達。趙倩（2019）研究了北沙參多糖及浸出物含量與氣象因子相關(guān)性，結(jié)果顯示水溶性浸出物、多糖含量與海拔高度、日照時數(shù)等呈正相關(guān)，與降水量、相對濕度呈負相關(guān)，與經(jīng)緯度有一定相關(guān)性。郭蘭萍等（2005）通過逐步回歸分析尋找影響蒼術(shù)質(zhì)量的生態(tài)主導(dǎo)因子，結(jié)果表明，降雨量是影響其質(zhì)量的生態(tài)主導(dǎo)因子之一，降雨量越大組分與總揮發(fā)油含量就越高，而組分是隨旱季長短和降雨量大小處于動態(tài)變化中。影響人參皂苷含量的氣象因子主要是降水，高溫、日照時間是皂苷含量的限制因子（郭杰等，2017）。趙英等（2001）通過對西洋參產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境進行分析，確定月平均氣溫、月平均氣溫、年相對空氣濕度、年降雨量和無霜期作為其氣候生態(tài)的控制因子。本研究對維西保和鎮(zhèn)周邊、白濟汛鄉(xiāng)碧羅村、康普鄉(xiāng)扎子村3 個不同生態(tài)區(qū)的氣象因子與糯山藥塊莖品質(zhì)相關(guān)性進行研究。結(jié)果表明，生長季最低溫度和海拔是影響維西糯山藥品質(zhì)的顯著環(huán)境因子。生長季最低溫度與多糖和多酚之間為負相關(guān)關(guān)系外，與糯山藥其他品質(zhì)均為正相關(guān)關(guān)系；海拔與多酚、灰分、水溶性浸出物和粘液蛋白之間均為正相關(guān)關(guān)系，與多糖、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、皂苷、水分和氨基酸之間呈負相關(guān)關(guān)系。可見，糯山藥塊莖品質(zhì)形成與產(chǎn)生地氣象條件密切相關(guān)，同一品質(zhì)指標同時受多個氣象因子影響，同一氣象因子也影響糯山藥多個品質(zhì)指標，這與楊素苗等（2021）和張波等（2022）研究結(jié)果基本一致，但不同作物之間存在較大差異性。此外，研究中氣象資料均來自于維西糯山藥不同生態(tài)區(qū)所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)兩要素自動站數(shù)據(jù)，缺少日照時數(shù)等要素，氣象要素不全，不能完全代表糯山藥不同生態(tài)區(qū)氣象條件，因此分析結(jié)論將有待進一步完善和驗證。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)各主成分貢獻率可知，對維西糯山藥品質(zhì)指標影響最大為粘液蛋白含量、皂苷含量、支鏈淀粉含量、水溶性浸出物、多糖與灰分含量。

（2）通過對土壤養(yǎng)分與果實品質(zhì)進行Person 相關(guān)分析、多元逐步回歸篩選影響果實品質(zhì)主要土壤指標和回歸方程的建立，結(jié)果表明，影響維西糯山藥品質(zhì)主要土壤因子為：有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、全鉀、有效鐵、有效錳、有效硼、有效鋅、有效銅、交換性鈣。增施有機肥，科學(xué)合理施用氮、磷、鉀肥，并及時補充鈣和鐵肥是今后提升維西糯山藥綜合品質(zhì)的關(guān)鍵。

（3）生長季最低溫度和海拔是影響維西糯山藥品質(zhì)顯著環(huán)境因子。生長季最低溫度與多糖和多酚之間為負相關(guān)關(guān)系外，與糯山藥其他品質(zhì)均為正相關(guān)關(guān)系；海拔與多酚、灰分、水溶性浸出物和粘液蛋白之間均為正相關(guān)關(guān)系，與多糖、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、皂苷、水分和氨基酸之間呈負相關(guān)關(guān)系。在進行維西糯山藥種植過程中，應(yīng)注意生長季最低溫度和海拔對糯山藥品質(zhì)的影響。