木薯農藝性狀及品質對不同海拔梯度的響應

李月仙，周迎春，宋記明，張林輝，沈紹斌，姜太玲，段春芳,2，劉 倩，熊賢坤，嚴 煒，劉光華

（1云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所，云南保山 678000；2保山全心農業科技有限公司，云南保山 678000；3云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所，昆明 650205）

0 引言

木薯(Manihot esculantaCrantz.)是世界三大薯類（木薯、馬鈴薯和甘薯）之一[1]，有“地下糧倉”、“淀粉之王”和“能源作物”之美稱[2-3]，有食用、飼用、工業上加工利用、綜合利用等多種用途，其加工產品達2000 多種[4]，是一種用途廣泛，經濟價值較高的作物。木薯主要分布于熱帶、亞熱帶地區（簡稱熱區）的海南、廣東、廣西、云南和福建等省區[5]。云南省熱區氣候類型多樣，具有光照充足、終年氣溫較高、干濕季分明等特點，熱區分布海拔為76～1600 m，其中海拔低于1500 m 均有木薯種植[6]。木薯產業是云南鄉村振興產業之一，近年來，在圍繞木薯主要農藝性狀、塊根品質均有些研究[7-8]。羅興錄等[9]研究表明5 個木薯品種農藝性狀和塊根品質中淀粉含量有顯著差異，淀粉產量綜合反映木薯淀粉生產能力，可作為木薯品種品質評價的指標。徐娟等[10]研究表明木薯塊根品質中的干物率與淀粉含量呈極顯著正相關，因此木薯干物率可作為選育高淀粉木薯品種的重要參考指標。付海天等[11]通過不同木薯的農藝性狀及塊根品質中淀粉含量等綜合評價，木薯新品種系‘老撾6’、‘越南食用’、‘老撾5’、‘HL-S10’適合廣西南寧種植。楊開興[12]研究了食用型木薯新品種在漳州市漳浦縣適應性，結果表明，木薯品種‘SC6068’、‘水果木薯’、‘SC1424’和‘SC9’適應性好，具有塊根產量高或淀粉含量高的優良特性。劉倩等[13]在云南6個不同氣象條件及海拔的木薯種植區進行農藝性狀研究表明，‘GR4'適應在海拔552 m（元陽縣南沙鎮）、海拔956 m（瑞麗市畹町鎮）及海拔1152 m（滄源縣班洪鄉）種植，‘SC205'適應海拔750 m（保山市隆陽區潞江鎮）及海拔1468 m（勐海縣勐混鎮）種植。但在同一區域木薯農藝性狀及塊根品質如何對不同海拔梯度的響應尚不清楚。因此，立足云南多樣化氣候條件，科學分析影響云南木薯農藝性狀及塊根品質的關鍵因子，差異化發展木薯品種的種植，合理布局品種結構是云南木薯產業急需解決的問題。

海拔梯度是由氣溫、濕氣、陽光照射等因素構成的一個綜合性環境因子，隨著海拔梯度的變化，溫度、濕度和光照強度等都會有不同程度的變化，對這些生態因子的長期適應使得不同海拔生長的植物形成了獨特的生理生態適應機制，從而導致農藝性狀和品質表現出差異性[14-15]。尚未有在同一區域不同海拔梯度對木薯農藝性狀及塊根品質影響的研究，但在其他作物上已有諸多報道。張翠仙等[16]研究發現帕拉英達芒果果實外觀性狀及品質性狀中維生素C含量隨著海拔的升高而降低。楊加存[17]研究發現玉米株高農藝性狀隨著海拔高度的升高而降低。徐勝濤等[18]研究表明不同海拔高度下香蕉維生素C、蛋白質等果實品質隨著海拔高度的增加呈現顯著性提升趨勢。孫小紅等[19]研究表明海拔高度的變化綜合影響了香榧種子的部分外觀性狀和營養成分，其中隨海拔高度升高蛋白含量呈降低趨勢。因此，本研究以云南主栽木薯品種‘華南205’、‘桂熱4’為材料，通過在同一區域不同海拔梯度下，在不同時期觀測木薯株高、莖粗、主莖高等農藝性狀及塊根品質含量，探究這些指標隨海拔梯度的變化規律，分析海拔對木薯生長和塊根品質性狀的影響，為不同海拔區段木薯品種選擇及生產及提供理論和實踐依據，進一步揭示木薯栽培同海拔梯度因子的響應關系。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省保山市隆陽區潞江鎮高黎貢山區域的新寨村咖啡園。選擇裝有先進氣象儀器，海拔為800、1000、1200、1400、1600 m 的5 個咖啡園做試驗地（見表1）。試驗地年平均氣溫19.4℃，最冷月平均氣溫13.6℃，最熱月平均氣溫24.7℃，年降雨量418.7 mm，年平均濕度59.9%，日照時數286.4 min，光合有效曝輻量1.9 mol/m2，光合有效輻照度503.3 μmol/(m2·s)，該地地勢跌宕起伏，生境條件呈現多樣性，能滿足理想的試驗環境。

表1 試驗地概況

1.2 材料與方法

以云南主栽木薯品種‘華南205’(‘SC205’)‘、桂熱4’(‘GR4’)為為試驗材料，試驗時間：2017 年5 月16 日種植，2018 年2 月5 日收獲及2018 年3 月16 日種植，2019 年1 月10 日收獲，田間管理按常規管理，在每個海拔梯度的咖啡園行間種植50 株，株行距為0.8 m×1.0 m，小區長8 m，寬5 m，小區面積為40 m2，重復3次。定值3個月后，固定20株并編號，每個月測量或觀察1次農藝性狀，株高：用鋼卷尺測量植株從地面至最高點的高度；莖粗：用游標卡尺測量離地面10 cm高處主莖的直徑；主莖高：用鋼卷尺測量植株從地面至主莖第一分枝處的高度；落葉高度：用鋼卷尺測量從地面至植株落葉處高度；木薯塊根品質性狀測定，取樣后立即送往保山市質量技術監督綜合檢測中心進行相關指標的測定，淀粉測定參照GB/T 5009.9－2008 食品中淀粉的測定；蛋白質測定參照GB/T5009.5－2010 食品中蛋白質的測定；粗纖維測定參照GB/T5009.10－2003植物類食品中粗纖維的測定；L(+)－抗壞血酸測定參照GB 5009.86—2016食品中抗壞血酸含量的測定；氫氰酸的測定參照GB/T 5009.36—2003 食品中氰化物的測定，相關測定標準依據“木薯種質資源描述規范”[20]。土壤指標委托廣州市欣華農業技術開發有限公司檢測。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel和DPS V9.01軟件進行處理，并采用Duncan差異顯著性分析方法。

2 結果與分析

2.1 不同海拔梯度下木薯農藝性狀分析

2.1.1 不同海拔梯度下木薯株高生長量分析 隨著時間的增加，不同海拔梯度下木薯植株不斷長高，且在8—10月生長最快，11月生長相對緩慢，到12月生長基本停止。在同一時間段，海拔800 m生長最快，其次是海拔1000 m，而海拔1400 m生長最緩慢，說明隨海拔高度的升高，木薯植株生長量呈降低趨勢，海拔1200 m 生長較平緩，但1600 m均比1200 m和1400 m生長快（圖1），這為木薯栽培選地提供理論依據，木薯品種‘SC205’植株比‘GR4’生長快，從生長量方面考慮，可為選擇青貯飼料品種提供理論依據。

圖1 不同海拔梯度下木薯株高生長量變化

2.1.2 不同海拔梯度下木薯莖粗分析 隨著時間的增加，木薯莖粗不斷增粗，8—10 月份增粗最快，且在11月份生長達最粗。在同一時間段，海拔800 m 木薯莖粗增粗最快，其次是海拔1000 m，說明隨海拔高度的升高，木薯莖粗生長量呈降低趨勢，而生長最慢‘SC205’為1200 m，‘GR4’為1400 m，整體‘SC205’比‘GR4’增粗快，且海拔1600 m 均比1200 m、1400 m 生長快（圖2），這可能是試驗地氣候因子、土壤環境及品種差異所致。

圖2 不同海拔梯度下木薯莖粗生長量變化

2.1.3 不同海拔梯度下木薯主莖高生長量分析 隨著時間的增加，木薯主莖高不斷長高，8—10 份增高最快，且在11月基本長到最高。在同一時間段，隨海拔的增加，木薯主莖高與其呈相反生長，海拔800 m木薯主莖高生長最快，其次是海拔1000 m，而生長最慢是1600 m，整體上‘SC205’比‘GR4’增長快（圖3），這可能是品種差異、土壤環境等因素所致。

圖3 不同海拔梯度下木薯主莖高生長量變化

2.1.4 不同海拔梯度下木薯落葉高度分析 隨著時間的增加，10月份后木薯落葉高度隨之增加，到12月木薯葉急劇脫落，到翌年1月份落葉高度達最高，且葉子基本脫落完。在同一時間段，隨著海拔的升高，落葉高度與其呈反比，落葉最高是海拔800 m，其次是1000 m，在11月份之前，海拔1200、1400、1600 m落葉高度基本不變，且‘GR4’落葉高度比‘SC205’高（圖4），可能是品種特性所致，這為選育抗寒品種提供一定的理論依據。

圖4 不同海拔梯度下木薯落葉高度變化

2.2 不同海拔梯度下木薯塊根品質分析

2.2.1 不同海拔梯度下木薯淀粉含量比較 不同海拔梯度下，木薯塊根淀粉含量存在較大變化（見圖5）。‘SC205’在1200 m 海拔淀粉含量最低，僅為(16.90±0.30)g/100g，與其他海拔相比，其塊根淀粉含量均極顯著低于其他海拔，且除海拔800 m與海拔1000 m間差異不顯著，其他海拔間差異達極顯著；‘GR4’淀粉含量最低(27.67±2.12)g/100g出現在海拔1000 m，其均極著性低于海拔1200、1400、1600 m，但與800 m差異不顯著；‘SC205’和‘GR4’淀粉含量最高均出現在1400 m，分別為(32.00±0.10)g/100g、(41.17±0.56)g/100g，除海拔1600 m外，‘SC205’、‘GR4’品種間淀粉含量比較無顯著性差異外，其他4 個海拔同海拔品種間比較為差異顯著。

圖5 不同海拔梯度下木薯塊根淀粉含量變化

2.2.2 不同海拔梯度下木薯蛋白質分析 在不同海拔梯度間，木薯品種‘SC205’塊根蛋白質含量最低出現在海拔1000 m，為(0.40±0.10)%，極顯著低于海拔1400 m、1600 m，海拔800 m 與1000 m 間差異顯著，其他差異不顯著；木薯品種‘GR4’蛋白質含量最低出現在海拔800 m，為(0.50±0.10)%，其含量極顯著低于海拔1400 m，但其他海拔間差異不顯著；同海拔2 個品種間除海拔1400 m、1600 m間差異顯著外，其他差異均不顯著。2個品種蛋白質含量最高均出現在海拔1400 m，為(1.70±0.20)%、(1.33±0.15)%，其含量均極顯著高于其他海拔，到1600 m時2個品種的蛋白質含量出現下降趨勢（圖6）。

圖6 不同海拔梯度下木薯塊根蛋白質含量變化

2.2.3 不同海拔梯度下木薯粗纖維含量分析‘SC205’粗纖維含量最低出現在海拔800 m，為(0.80±0.10)%，最高出現在海拔1200 m，為(1.10±0.20)%，其兩個海拔間差異顯著；‘GR4’粗纖維含量最低在海拔800 m，為(0.80±0.10)%，最高在海拔1400 m，為(0.93±0.06)%，其2 個海拔間差異不顯著；同海拔不同品種間差異不顯著（圖7）。

圖7 不同海拔梯度下木薯塊根粗纖維含量變化

2.2.4 不同海拔梯度下木薯L(+)-抗壞血酸含量分析從圖8 中可以看出，木薯品種‘SC205’塊根的L(+)-抗壞血酸含量最低在海拔1000 m，僅為(6.70±0.20)mg/100g，與其他海拔相比，其含量均極顯著低于其他海拔，最高在海拔1600 m，達(57.20±0.20)mg/100g，其含量均極顯著高于其他海拔；‘GR4’塊根的L(+)-抗壞血酸含量最低在海拔1600 m，為(28.30±0.60)mg/100g，與其他海拔相比其含量均極顯著低于其他海拔，而在海拔1400 m 時含量最高，為(44.60±0.20)mg/100g，均極顯著高于其他海拔；同海拔不同品種間差異均達極顯著。

圖8 不同海拔梯度下木薯塊根L(+)-抗壞血酸含量變化

2.2.5 不同海拔梯度下木薯氫氰酸含量分析 從圖9中可以看出，‘SC205’、‘GR4’兩個參試品種在海拔800 m、1000 m、1200 m 的氫氰酸含量極顯著性低于1400 m、1600 m；‘SC205’氫氰酸含量最低出現在海拔1000 m，為(5.90±0.20)mg/kg，其含量極顯著低于其他海拔，之后隨著海拔的上升而升高，最高出現在海拔1600 m，為(53.60±0.30)mg/kg，其含量極顯著高于其他海拔；‘GR4’的氫氰酸含量最低為海拔800 m，為(5.33±0.35)mg/kg，其含量極顯著低于其他海拔，隨著海拔的上升氫氰酸含量升高，至1400 m時達到最高值(48.70±0.2)mg/kg，海拔達1600 m 時，氫氰酸含量又開始呈現下降趨勢；同海拔不同品種間差異達極顯著。

圖9 不同海拔梯度下木薯塊根氫氰酸含量變化

3 討論與結論

3.1 不同海拔梯度下木薯農藝性狀變化

海拔作為一個重要的生態因子，其變化會對氣候環境、生態因子、作物生產等產生一定的影響，不同木薯品種的主要農藝性狀有明顯差異，而且這些農藝性狀通常具有相對穩定的遺傳[21-22]。本研究發現在不同海拔梯度下，隨著時間的增加，2 個木薯品種植株、莖粗、主莖高不斷增加，且在8—10 月生長最快，11—12月生長相對緩慢，到12 月基本不長高，這與陳冠喜等[23]、許泳清等[24]的研究結果基本一致，可能是低海拔熱量高，利于木薯的生長；在同一時間段，木薯農藝性狀隨海拔高度升高呈降低趨勢，這與隨著海拔高度升高，黑籽花生的主莖生長量、單株分枝數量明顯下降[25]，泡核桃樹高及胸徑呈減小趨勢，長勢較弱，樹形矮小[26]結果一致，這可能是不同海拔梯度下氣候因子、土壤差異及作物品種不同導致，這也為在不同海拔梯度下選育抗寒品種提供一定的理論依據。本研究結果顯示海拔800 m生長最快，其次是海拔1000 m，而海拔1400 m 生長相對最緩慢，整體上‘SC205’比‘GR4’增長快，這可能是品種差異、遺傳基因[27-28]及土壤環境等因素所致，而在同一時間段，落葉高度隨著海拔的升高而降低，說明在一定海拔內低海拔有利于木薯生長，這與曾紀維[26]的在一定的海拔范圍內，較低的海拔有利于泡核桃樹高生長的結果基本一致，為在不同海拔梯度下選育抗寒木薯品種提供一定的理論依據。

3.2 不同海拔梯度下木薯塊根品質變化

本研究對不同海拔梯度下木薯塊根品質分析結果表明，隨著海拔梯度升高，同一品種木薯塊根淀粉、蛋白質、粗纖維、L(+)-抗壞血酸、氫氰酸含量呈上升趨勢，這與徐勝濤等[29]、李俊南等[30]研究香蕉、娘青核桃堅果維生素C、粗纖維及蛋白含量等品質隨著海拔的增加呈現顯著提升趨勢的結果一致，可能是因為海拔變化引起的溫度變化不僅對作物生長發育、功能結構等方面有很重要的影響，也對作物的品質性狀有顯著影響，且隨海拔梯度的變化，木薯形成了相應的響應機制，具體是什么因素控制，需要進一步的研究。本研究中，不同海拔木薯塊根中蛋白質、L(+)-抗壞血酸含量差異達極顯著，這與葉偉華等[31]研究茶葉蛋白質的含量隨海拔的升高變化不顯著，不同海拔茶葉中VC 含量差異顯著的結果不一致，可能是因為不同作物形成相應品質的機制有所不同所致。本研究中，木薯塊根品質含量最低在海拔1000 m 或800 m，最高大部分均在海拔1400 m，這與李俊南等[30]研究娘青核桃堅果中結果一致，可能是因為高海拔利于淀粉、蛋白質、L(+)-抗壞血酸等品質的形成。

綜上所述，隨海拔梯度的變化，木薯農藝性狀及塊根品質形成了相應的響應機制，且隨海拔梯度升高，木薯農藝性狀呈降低趨勢，而塊根品質含量則呈升高趨勢；木薯在海拔800～1000 m木薯生長旺盛，海拔1400 m塊根品質相對較好，因此，這為木薯青貯、育種及產業發展等方面，選擇適宜的木薯種植海拔，提供了理論依據。