卷丹種球分級標準研究

趙小紅, 楊天建, 余中蓮, 韓 量, 肖 波, 楊利平, 雷美艷

(1.重慶市藥物種植研究所, 重慶 南川 408435;2.長江師范學院現代農業與生物工程學院, 重慶 408100)

卷丹(LiliumlancifoliumThunb.)屬于百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)多年生草本植物,具有地下鱗莖,以干燥肉質鱗片入藥,是我國常用藥食兼用中藥材。被歷部《中華人民共和國藥典》收載,具有養陰潤肺、清心安神的功效[1]。卷丹鱗莖含有甾體皂苷、生物堿、黃酮類、酚酸甘油酯類和多糖等豐富的化學成分[2-3]。藥理學研究表明,卷丹具有抗菌和降血脂[4]、增強免疫[5]、抗抑郁[6]等作用。隨著藥理活性研究的深入,卷丹市場需求量增加,其栽培面積逐漸擴大。

卷丹為自然三倍體[7],自然結實率很低或不結實,主要采用分球、株芽、鱗片、組織培養等無性繁殖方式進行擴繁。近年來,隨著栽培面積的增加,不同地域間卷丹種源調撥頻繁,但無相應的種質檢驗和分級標準,造成各栽培區種質市場混亂,種球質量良莠不齊,嚴重影響了卷丹的經濟性狀和產業發展。目前,關于卷丹的研究主要集中在藥理作用[4-6]、化學成分[8]、栽培措施[9]和組培快繁技術[10-11]等方面,鮮有關于卷丹種球和籽球分級標準的研究,建立科學有效的卷丹種球分級標準,對規范卷丹種球流通和生產實踐具有重要意義。

本研究通過調查卷丹種植基地及市場銷售種球的質量相關指標,數據分析結合生產實際,確定種球分級標準,以各等級種球為試驗材料進行田間對比種植,對不同等級種球的形態特征、種苗生長特性和產量進行定量比較分析,進而驗證卷丹種球分級標準的科學性和有效性,為卷丹的規范化生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

2017年9月收集的1 447粒卷丹用于籽球分級標準研究,種球來源情況見表1;2018年9月收集的1 046粒卷丹用于種球分級標準研究。經楊利平教授鑒定為百合科植物卷丹的種球,以其作為研究材料。

表1 卷丹種球來源信息

1.2 方 法

1.2.1籽球分級標準的制定

將收集的16份卷丹種球每份隨機選取50個以上,觀察種球的顏色、形狀、鱗片松緊度,并將種球分離成獨立的籽球,測定籽球的周徑、重量、鱗莖高等3個指標。使用SPSS20.0統計分析軟件進行主成分分析,通過對周徑、鱗莖高和重量進行分析,確立分級指標。使用K-均值聚類法對觀測值進行樣本聚類,制定卷丹籽球分級標準。

1.2.2不同等級籽球對卷丹產量和植株性狀的影響

根據卷丹籽球分級結果設3個處理(分別為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級),3次重復,共9個小區,隨機區組排列。田間試驗在重慶南川陳家山基地進行,供試土壤為沙壤土,土層深厚、疏松、肥沃、排水良好。試驗地此前未栽培過卷丹,前茬作物為紅薯。株行距25 cm×40 cm,每個小區種植3 kg種球。栽種時間為9月下旬,種植期間田間管理同大田。

6月中旬統計不同等級籽球試驗卷丹的成活情況,測量不同等級規格卷丹株高、莖粗等,次年10月上旬收獲,收獲期測定卷丹重量、周徑、鱗莖分頭數等指標,統計小區產量。

1.2.3卷丹種球基礎數據收集和分級標準制定

從每一個產地的卷丹中隨機抽取不少于100個種球,測定周徑、重量、鱗莖高、分頭數、籽球重量等5個指標,對上述5個指標進行主成分分析,確定種球分級指標,并制定卷丹種球分級標準。

1.2.4卷丹種球分頭數和籽球重量對卷丹產量的影響

設置種球分頭數、籽球重量二因素三水平試驗,9個處理,3次重復,共27個小區,隨機區組排列。7月中旬統計卷丹的成活率,測量株高、地徑等指標,收獲期測定重量、周徑、分頭數、產量等指標。

1.2.5數據分析

運用Excel2010軟件進行逐步多元回歸分析,構建卷丹種球重量、卷丹種球分頭數、卷丹種球周徑的最優回歸模型,SPSS20.0軟件進行主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 卷丹籽球分級標準

2.1.1不同產地卷丹籽球整體樣本分析

由表2可以看出,不同產地之間卷丹籽球周徑和鱗莖高變異范圍較小;重量變異范圍較大。各產地卷丹籽球周徑在10.41～15.43 cm之間,鱗莖高范圍為27.87～41.51 mm,重量在16.62～52.77 g之間。卷丹籽球周徑和鱗莖高的最大值分別出現在重慶市南川區三泉鎮和湖南省保靖縣陽朝鄉,最小值分別出現在湖北省來鳳縣舊司鎮和重慶市石柱縣六塘鄉;重量最大值和最小值分別出現在重慶市南川區三泉鎮和重慶市石柱縣六塘鄉。

表2 卷丹籽球表型性狀

2.1.2卷丹籽球分級指標的確定

對各產地卷丹籽球周徑、鱗莖高和重量等3項指標進行主成分分析。結果(表3)表明,周徑、鱗莖高和重量的貢獻率分別為80.70%,16.22%和3.10%,周徑可作為卷丹籽球分級的主要指標,鱗莖高在實際測量時操作不便且易產生誤差,因此將重量作為輔助指標。

表3 卷丹籽球分級指標的確立

2.1.3卷丹籽球分級標準

對卷丹籽球的周徑、重量2項指標進行K-均值聚類分析,獲得初步的分級標準后,結合生產實踐,對初步分級數據進行優化,得到卷丹籽球分級標準(表4)。采用最低定級原則,即任何一項不符合規定標準都不能定為相應等級的合格種球。根據修正分級,Ⅰ級和Ⅱ級籽球的合格率63.06%(其中Ⅰ級合格率20.17%)。

表4 卷丹籽球質量標準

2.1.4不同等級籽球對卷丹產量和植株性狀的影響

卷丹植株生長狀況與籽球等級密切相關,除保苗率外,其他相關性狀在不同等級籽球間存在顯著差異(表5)。由表5可知,Ⅰ級籽球植株生長狀況最佳,Ⅲ級籽球植株生長狀況最差,不同等級籽球間地徑、株高、鱗莖高、周徑、產量和分頭數的規律均表現為:Ⅰ級>Ⅱ級>Ⅲ級,不同等級之間的差異具有統計學意義(p<0.05);Ⅰ級籽球種植后收獲產量較Ⅱ級和Ⅲ級分別高出16.9%和24.64%。由此可知,卷丹籽球質量直接影響植株的生長和收獲期產量,提升種球質量有利于植株干物質的積累,增強環境適應性,提高卷丹產量。

表5 不同等級籽球對植株生長和產量的影響

2.1.5卷丹產量和植株性狀的相關性分析

對卷丹植株生長和收獲期各性狀進行相關性分析,結果(表6)表明,籽球周徑和籽球鱗莖高、籽球重量、收獲鱗莖產量、地徑均極顯著正相關。由此推斷,卷丹種球周徑越大、重量越重,出苗后植株越強壯,環境適應性越強,鱗莖產量越高,說明根據卷丹籽球的周徑、重量將其分為3級科學有效。

表6 不同等級籽球與田間試驗結果相關性分析

2.2 卷丹種球質量分級標準的制定

2.2.1卷丹種球基礎樣本分析

根據分頭數將收集到的卷丹種球主要分為分頭數3,4,5三類(分別用T=3、T=4、T=5表示),分別測定種球周徑、鱗莖高和重量(表7)。隨著分頭數的增加,卷丹種球周徑、鱗莖高和重量均值逐漸增大,其中種球周徑和鱗莖高變化幅度較小,重量差異較大,分頭數4和分頭數5種球重量較分頭數3高出35.07%和44.82%。

表7 卷丹種球表型性狀

2.2.2卷丹種球分級指標的確定

對種球周徑、重量、鱗莖高、分頭數、籽球重量等5個指標進行主成分分析。結果(表8)表明,周徑、重量、鱗莖高等3個主成分的貢獻率分別為58.91%,26.42%,13.01%,累積貢獻率達98.34%,可以很好地對卷丹種球質量進行表達。在實際生產中,由于種球鱗莖由多鱗片抱合而成,鱗莖高不便于準確測量。因此,結合主成分分析結果和生產實踐,選定種球周徑和重量作為卷丹種球分級的指標。

表8 各性狀主成分分析

2.2.3卷丹種球分級標準

對卷丹種球分頭數、周徑和重量三者進行分析,通過多次去除過大殘差,獲得較優回歸方程:

y=-256.083+16.744X1-3.156X2,

式中:y為種球重量;X1為周徑;X2為分頭數。

卷丹種球鱗莖由多個鱗莖抱合而成,鱗莖數量即分頭數與收獲時種球重量和周徑無顯著相關性(表9),說明購買種球時分頭數為3,4,5的種球均可用于生產種植。但對于種球自身而言,分頭數越多周徑越大種球越重(表7)。因此,種球生產中要控制種球質量,需根據分頭數分別制定相應分級標準。根據卷丹種球的周徑、重量兩項指標分別確定分頭數3,4,5的種球分級標準(表10),結合回歸方程驗證,該種球分級標準具有一定科學性。

表9 種球分頭數與籽球重量對產量和植株生長的影響相關性分析

表10 卷丹種球分級標準

3 結論和討論

卷丹鱗莖含有豐富的活性成分和次生代謝產物,具有獨特的藥理活性、良好的藥用價值和較高的食用價值,在藥用、食用和保健產品研發方面具有廣闊的市場前景[12-13]。卷丹產品價值開發以獲得高質量卷丹鱗莖作為原材料為前提,生產高品質的原材料則需要建立科學完善的種球質量標準、規范種質市場,加強生產管理[14]。本研究提出的卷丹種球和籽球分級標準,在試驗數據分析的基礎上結合生產實踐,具有一定科學性和可操作性,是卷丹生產質量管理的組成部分。

卷丹鱗莖由多個小鱗莖抱合組成,種球市場交易主要以完整的鱗莖即種球為主,而栽培時主要用分瓣小鱗莖即籽球進行種植。因此,本研究針對不同用途和形態對卷丹制定分級標準,可供有關企業和個人銷售、購買及種植卷丹時參考。在籽球分級標準的研究中,通過主成分分析和聚類分析,將籽球周徑和重量確定為籽球分級的主要指標,并以此為基礎初步制定了籽球分級標準,將籽球分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級,通過田間試驗發現,卷丹籽球周徑越大、重量越重,出苗后植株越強壯,環境適應性越強,產量越高。不同等級籽球種植后,Ⅰ級籽球質量最好,Ⅱ級次之,Ⅲ級較差,該標準可用于卷丹種植時籽球質量控制。

目前卷丹交易時主要以完整的卷丹鱗莖作為種球,而種球由多個小鱗莖組成,不同分頭數種球間周徑和重量差異較大。因此,針對不同分頭數建立種球分級標準,將分頭數為3,4和5的種球分別分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級,其中Ⅰ級種球質量較好,商品性佳。該標準可對市場上卷丹種球進行評價,為卷丹種球購買提供參考依據。本標準主要以周徑和重量兩個指標為主要衡量標準,在生產實踐中,還應考慮卷丹種球外觀要求,種球潔白、抱合緊密、無病蟲害、無機械損傷、未出芽等,選擇高質量種球,不僅可降低后期管理成本,提高生產效益,還對規范市場中卷丹種球的質量及其生產應用至關重要。