不同生态区维西糯山药品质与生态因子相关性研究.pdf

生态环境学报 2023,32(6):1053-1061 http:/ Ecology and Environmental Sciences E-mail: 基金项目：云南省科技创新强省计划（2014AE014）；维西县乡村振兴涉农项目（ZD20210147）；云南省科技厅 2022“三区”科技人才支持计划 作者简介：杜彩艳（1977 年生），女，副研究员，博士，主要从事植物营养和环境生态研究。E-mail: 收稿日期：2022-12-01 不同生态区维西糯山药品质与生态因子相关性研究 杜彩艳1，杨鹏2，蜂述先2，毛妍婷1，陶琼1，此主拉姆2，彭慧娉2，和建美2，李卫林2 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 摘要：为了探明生态因子对维西糯山药品质性状的影响，寻找影响维西糯山药生长发育的生态因子。该研究采用 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，对维西糯山药品质进行分析与综合评价，分析了维西糯山药品质与土壤养分相关性，筛选出了影响维西糯山药品质的主要土壤因子，并对品质指标与气象因子之间的关系作了详细分析。结果表明，（1）维西糯山药在不同生态区种植时，其品质存在明显差异。（2）根据各主成分的贡献率可知，对维西糯山药品质指标影响最大的是粘液蛋白含量、皂苷含量、支链淀粉含量、水溶性浸出物、多糖与灰分含量；维西糯山药在不同生态区种植的综合评价结果为：扎子村碧罗村保和镇周边。（3）影响维西糯山药品质的主要土壤因子为：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。（4）Person 相关性分析和冗余（RDA）分析结果表明：生长季最低温度和海拔是影响维西糯山药品质的显著气象因子。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。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提升维西糯山药综合品质的关键；此外，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。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。关键词：维西糯山药；品质评价；气象因子；生态区；道地性 DOI:10.16258/ki.1674-5906.2023.06.006 中图分类号：Q948;X171.1 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2023）06-1053-09 引用格式：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,2023.不同生态区维西糯山药品质与生态因子相关性研究J.生态环境学报,32(6):1053-1061.DU Caiyan,YANG Peng,FENG Shuxian,MAO Yanting,TAO Qiong,CI Zhulamu,PENG Huiping,HE Jianmei,LI Weilin,2023.Correlation between quality and ecological factors of Weixi glutinous yam in different ecological regions J.Ecology and Environmental Sciences,32(6):1053-1061.山药也称白山药、薯蓣或土薯，是薯蓣科（Dioscoreaceae）薯蓣属（Dioscorea L.）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1054 生态环境学报 第 32 卷第 6 期（2023 年 6 月）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（P0.05），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（P0.05）。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（P0.05）。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。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（P0.05）。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（P0.05）。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%（P0.05），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。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：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%品质指标 碧罗村 保和镇周边 扎子村 水分含量 74.92.07a 1)76.54.68a 76.32.62a 灰分含量 0.590.03a 0.460.02c 0.540.02b 多糖含量 7.280.15c 7.650.13a 7.470.07b 氨基酸含量 13.50.41a 13.40.69a 13.70.66a 水溶性浸出物含量 13.30.79a 12.90.87a 14.20.60a 粘液蛋白含量 0.860.06b 0.730.03c 0.950.04a 皂苷含量 0.290.01b 0.250.02c 0.380.03a 多酚含量 0.040.00a 0.040.00a 0.040.00a 淀粉含量 17.40.54b 16.70.62c 19.30.80a 直链淀粉含量 6.620.42b 6.000.25c 6.830.23a 支链淀粉含量 10.80.45b 10.70.52b 12.50.73a 1)平均值标准误（n=20），不同小写字母表示处理间差异显著（P碧罗村保和镇周边（表 3）。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 5.575.78 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（P0.05）。维西糯山药主要种植生态区土壤碱解氮含量为 102.2199.4 mgkg1（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（P0.05）。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 mgkg1，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（P0.05）；速效钾含量碧罗村（370.9 mgkg1）生态区显著高于扎子村（336.9 mgkg1）和保和镇周边（266.4 mgkg1），3个生态区间差异分别都达显著水平（P0.05）。维西糯山药 3 个生态区土壤全氮含量以碧罗村（2.90 mgkg1）最高（表 4），扎子村（2.66 gkg1）次之，保和镇周边（1.82 gkg1）最低，3 个生态区间差异分别达到显著水平（P0.05）；碧罗村和扎子村土壤全磷含量分别为 1.05gkg1和 1.00gkg1显著高于保和镇周边全磷含量 0.66 gkg1；全钾含量扎子村生态区显著高于碧罗村和保和镇周边（P0.05），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 mgkg1，保和镇周边（0.64 mgkg1）居中，碧罗村 0.53 mgkg1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（P0.05），扎子村和保和镇周边无显著差异；维西县