刘国彬，张红瑞，李世可，高致明

(河南农业大学 农学院，河南 郑州 450046)

山药为薯蓣科多年生草质缠绕藤本植物薯蓣(DioscoreaoppositaThunb.)的干燥根茎[1]。《本草纲目》记载，山药具有益肾气、健脾胃、止泄痢、化痰涎、润皮毛等功效[2-3]，现代临床广泛用于治疗糖尿病、肾炎、癌症等疾病[4]。怀山药亦是著名的“四大怀药”之一，被《中华人民共和国药典》收录，药用十分广泛。其富含人体所需的多种氨基酸、维生素及矿质元素，既是上好的补品，又是美味的佳肴[5-6]。山药生产上以芦头(又称龙头、种栽，指薯蓣块茎上端有芽的一节[7])繁殖(秋末冬初挖取山药时，选择颈短粗壮、无分枝、无病虫害的山药，将上端有芽的一节贮藏至第2年春栽种[8-9])为主，芦头在栽培中逐代(年)变细变长，山药种性退化、抗病性差、产量和品质下降[5],需定期更新芦头。目前，关于山药的研究多集中于药理研究和食品开发应用[10]，栽培相关研究较少，张同庆等[11]提出山药种栽更新周期应在2～3 a，李红莉[12]认为种栽使用不应超过5 a，但未针对繁殖代数进行研究，缺乏理论依据。鉴于此，以芦头繁殖第1、2、3、4代的芦头为试验材料，研究芦头繁殖不同代数怀山药的农艺性状和品质差异，以期摸清芦头繁殖代数与怀山药农艺性状及品质之间的关系，明确怀山药芦头更新的时间节点，为怀山药优质高产的栽培技术提供理论依据，为规范化种植提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料与试验设计

试验于2017在河南省温县保和堂怀山药种植基地进行，以新鲜、健康无病斑的怀山药繁殖第1、2、3、4代芦头为试验材料，经河南农业大学高致明教授鉴定为薯蓣D.opposita的健康芦头。每个小区面积10 m×4.5 m，行株距60 cm×15 cm，单沟种植，随机区组排列，重复3次，大田常规栽培管理。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 农艺性状 每处理随机选取30株于种植后15～30 d测量其平均出苗时间(80%出苗)、出苗率、整齐度(80%出苗集中在5 d为整齐，在5～10 d出苗为较整齐，在10～15 d为较不整齐，15 d以上为不整齐)，10月28日收获并及时测量山药根茎长度、根茎直径、单支鲜质量，105 ℃烘干至恒质量后，测定其单支干质量，备用。

1.2.2 品质性状 蛋白质含量采用考马斯亮蓝法[13-14]测定，可溶性糖含量采用苯酚-硫酸法[15]测定，淀粉含量采用恩同比色法[16]测定，尿囊素、薯蓣皂苷含量用高效液相色谱法[17]测定。

1.3 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010和SPSS 22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 芦头繁殖代数对怀山药农艺性状的影响

2.1.1 出苗情况 由表1可知，芦头繁殖代数对怀山药的平均出苗时间、出苗率、整齐度都有不同程度的影响。其中，第1代芦头平均出苗最早(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)分别早7、4、6 d。第3代芦头出苗率最高，为90%，比第1代(85%)、第2代(82%)、第4代(80%)分别高5、8、10个百分点。第1代、第2代芦头出苗整齐，第3代次之，第4代不整齐。

表1 怀山药不同繁殖代数芦头的出苗情况

2.1.2 根茎长度 根茎长度是影响山药产量的主要因素之一。由图1可知，怀山药长度随着芦头繁殖代数的增加整体呈先上升后下降的趋势，且第3代最长，为109.77 cm；第1代(91.69 cm)比第2代(92.92 cm)短1.23 cm，但差异不显著；第3代比第2代长16.85 cm，差异显著；第4代(95.08 cm)比第3代短14.69 cm，差异显著；第4代与第1代、第2代均无显著差异。可见，怀山药繁殖第3代芦头所产山药在长度上表现最优，且3代之后退化。

不同小、大写字母分别表示不同处理间差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)，下同

2.1.3 根茎直径 山药直径也是影响山药产量的主要因素之一。由图2可知，随着芦头繁殖代数的增加，怀山药的直径先增加后降低，并在第3代最大，为31.58 mm；第2代芦头所产山药直径(25.62 mm)较第1代(21.63 mm)增加3.99 mm，差异不显著；第3代芦头所产山药直径比第2代增加5.96 mm，差异显著。而第4代(20.73 mm)芦头所产山药直径比第3代小10.85 mm，差异极显著，且显著小于第2代，与第1代差异不显著。可见，第3代芦头所产山药直径表现最优。

2.1.4 根茎单支鲜质量 由图3可以看出，随着芦头繁殖代数的增加，怀山药根茎单支鲜质量先升后降，并且在第3代最大。第1—4代芦头所产山药的单支鲜质量依次为231.88、281.22、324.78、247.54 g，其中任意2代芦头所产怀山药单支鲜质量之间均存在极显著差异。可见，怀山药不同繁殖代数芦头所产山药单支鲜质量表现差异极显著，并且第3代表现最优。

图3 芦头繁殖代数对怀山药根茎单支鲜质量的影响

2.1.5 根茎单支干质量 由图4可以看出，随着芦头繁殖代数的增加，怀山药根茎单支干质量同样先升后降。第1—4代芦头所产怀山药单支干质量分别为64.43、80.27、92.38、67.82 g。年际间均表现出极显著差异。可见，芦头繁殖代数对怀山药单支干质量影响明显，且第3代表现最佳，第4代骤减。

图4 芦头繁殖代数对怀山药根茎单支干质量的影响

2.2 芦头繁殖代数对怀山药品质的影响

2.2.1 蛋白质含量 由图5可知，怀山药根茎中蛋白质含量随着芦头繁殖代数增加表现为先降后升，且第3代(152.89 mg/g)最低；第2代芦头所产山药蛋白质含量(156.65 mg/g)比第1代(165.49 mg/g)低5.34%，差异极显著，第3代比第2代低2.40%，差异显著，第4代(156.19 mg/g)比第3代高2.15%，差异显著。可见，怀山药中蛋白质含量受芦头繁殖代数影响显著，虽然第3代芦头所产山药农艺性状表现最佳，但蛋白质含量最低。

图5 芦头繁殖代数对怀山药蛋白质含量的影响

2.2.2 淀粉含量 第1代芦头所产山药淀粉含量(158.10 mg/g)与第2代(151.39 mg/g)差异不显著。但第3代(218.00 mg/g)比第2代含量高66.61 mg/g,差异极显著；第4代(190.39 mg/g)比第3代降低27.61 mg/g,差异显著；且第4代显著高于第1代和第2代。可见，随着芦头繁殖代数的增加，怀山药淀粉含量呈先上升后下降的趋势，且第3代含量最高。

图6 芦头繁殖代数对怀山药淀粉含量的影响

2.2.3 可溶性糖含量 由图7可知，随着芦头繁殖代数的增加，山药可溶性糖含量呈下降趋势。第2代芦头所产山药(47.11 mg/g)比第1代(50.38 mg/g)低3.27 mg/g,差异显著；第3代(46.53 mg/g)比第2代低0.58 mg/g,差异不显著；第4代(34.23 mg/g)比第3代低12.30 mg/g，差异极显著。可见，芦头繁殖代数越多，山药可溶性糖含量越低。

图7 芦头繁殖代数对怀山药可溶性糖含量的影响

2.2.4 薯蓣皂苷含量 由图8可知，第1—4代芦头所产山药中薯蓣皂苷含量分别为0.149 7、0.134 9、0.177 3、0.160 4 mg/g；第2代最低，与其他处理均有显著差异；第3代最高，与第1代差异极显著，与第4代差异显著；第1代与第4代无显著差异。可见，第3代芦头所产山药有效成分含量最高，更适合入药。

图8 芦头繁殖代数对怀山药薯蓣皂苷含量的影响

2.2.5 尿囊素含量 由图9可知，随着芦头繁殖代数的增加，怀山药尿囊素含量表现为先升后降，且第3代最高，为21.79 mg/g；第2代(17.36 mg/g)比第1代(15.05 mg/g)高2.31 mg/g，差异显著；第3代比第2代高4.43 mg/g，差异极显著；第4代(14.25 mg/g)比第3代低7.54 mg/g,差异极显著。可见，怀山药尿囊素含量在芦头繁殖不同代数间也表现为第3代最高，入药品质最佳。

图9 芦头繁殖代数对怀山药尿囊素含量的影响

3 结论与讨论

山药作为市场需求量较大的药食同源植物，其繁殖方式是栽培研究的关注点之一。张同庆等[11]认为，生产中芦头更新周期应在2～3 a。李红莉[12]研究发现，零余子培育的龙头在生产上第1代产量一般，第2代最高，使用一般不超过5 a。本研究对怀山药4个芦头繁殖代数所产山药的出苗率、出苗时间、出苗整齐度、根茎长度、根茎直径、单支鲜质量、单支干质量、淀粉含量、可溶性糖含量、薯蓣皂苷含量、尿囊素含量进行比较，结果表明，随着芦头繁殖代数的增加，怀山药的长度、直径、单支鲜质量、单支干质量、尿囊素含量表现为先上升后下降，并在第3代芦头所产山药中达到峰值；薯蓣皂苷含量除第2代芦头所产的山药较低外，其他与以上规律相同；蛋白质含量先下降后上升，在芦头繁殖第3代所产山药中最低；可溶性糖含量逐代下降，虽然第3代芦头所产山药中蛋白质含量最低，但因其单支干质量有较大的提高，总含量仍然高于其他繁殖代数芦头所产山药。可溶性糖含量虽然逐代降低，但第1—3代芦头所产山药并没有极显著差异，且第2、3代无显著差异。可见，怀山药芦头繁殖代数对山药的农艺性状和品质性状有显著影响，并且第3代所产山药综合品质最佳。这与张同庆等[11]、李红莉[12]的研究结果一致。因此，为保证怀山药产量高、品质佳、疗效好，在芦头繁殖4代后需要及时更新种栽。

随着芦头繁殖代数的增加，怀山药根茎长度、根茎直径、单支鲜质量、单支干质量、尿囊素含量前3代呈上升趋势，这可能是与前一年的积累量有关。在前一年的基础上可以分化出更加健壮的新芽，并借助芦头的营养在展叶前快速生长，从而优于前一年的表现。而3代后出现的下降趋势则可能是因为，随着无性繁殖代数的增加，种性出现了退化，说明优势基础已经弱于种性退化的劣势。蛋白质含量变化规律恰恰与以上规律相反，说明影响蛋白质含量的因素与以上因素相同，但作用相反。谭健晖等[18-19]对桉树无性繁殖不同代数进行了研究，认为随着无性繁殖代数的增加，桉树的多种内源激素含量和多种酶活性有显著变化。同理，山药芦头繁殖也可能有这样的现象，故蛋白质含量的变化和以上指标的变化可能均与酶活性或内源激素的变化相关，怀山药无性繁殖种性退化的具体原因还有待进一步探索，下一步研究将分析怀山药芦头繁殖代数对内源激素和酶活性的影响。