遮光處理對葉柄芋芋梗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

袁淑娜, 潘 劍, 黃堅雄, 鄭定華, 陳俊明, 涂寒奇, 桂 青, 周立軍

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/農(nóng)業(yè)部儋州熱帶作物科學(xué)觀測試驗站/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院林下資源綜合利用研究中心，海南 ?？?571101)

芋[Colocasiaesculenta(L.) Schott]是天南星科芋屬栽培品種的總稱，又名芋頭或芋艿，具有重要的食用、藥用和觀賞價值[1-3].芋的品種類型較多，張志[4]依據(jù)食用部位的不同，將其分為兩大類：球莖芋變種[Colocasiaesculenta(L.) Schott var.cormosaZhang]和葉柄芋變種[Colocasiaesculenta(L.) Schott var.petiolataZhang].葉柄芋以無澀味、可食用的葉柄為產(chǎn)品，其球莖不發(fā)達或品質(zhì)劣，根據(jù)其種植地條件又可分為水芋和旱芋.葉柄芋芋梗富含粗纖維、多糖和類黃酮等營養(yǎng)物質(zhì)，是一種優(yōu)良的可食用纖維，具有一定的養(yǎng)生保健功效，食用歷史悠久[5-8].晉郭義恭創(chuàng)作的《廣志》和明代李時珍《本草綱目》中均有葉柄芋的藥用和食用記錄；另有《民間常用草藥匯編》和《湖南藥物志》記載芋梗有利水、和脾、消腫、治腹瀉痢疾的功效[9].

光照是影響植物生長發(fā)育的關(guān)鍵因子之一.光照過強或不足，對植物生長均會造成負面影響，選擇合適的光照條件有利于提升植物產(chǎn)量和品質(zhì)[10-14].遮蔭條件下，植物多表現(xiàn)為莖稈伸長、株高增加、分蘗減少、開花提前等典型的避蔭反應(yīng)[15-17]；也有植物表現(xiàn)為植株變矮、莖稈縮短[18].Caesar[19]研究表明，遮蔭使香芋植株生長緩慢，產(chǎn)量顯著降低；而Pouliot et al[20]研究表明，遮蔭條件下芋頭的植株生物量和球莖產(chǎn)量均顯著增加.有關(guān)遮蔭對葉柄芋生長和產(chǎn)量的影響鮮有報道.本試驗通過設(shè)置不同水平的遮光處理，研究遮光率對葉柄芋生長指標、產(chǎn)量相關(guān)指標和營養(yǎng)成分的影響，以期為葉柄芋規(guī)范化種植和膠園林下合理間作提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為蔭棚育苗獲得的葉柄芋幼苗,株高為15 cm，5片葉.葉柄芋為2015年野外采集的海南本地野生品種，移栽于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所A點苗圃，具有較強適應(yīng)性和較高的食用品質(zhì)，葉柄淺綠色，食用無澀味，球莖不發(fā)達，繁殖方式為分蘗繁殖.

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017年3—10月在海南省儋州市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所苗圃(19°32′55″N、109°28′30″E)進行.共設(shè)置5個處理，即全光照(對照)、30%遮光率、50%遮光率、70%遮光率和90%遮光率.采用黑色遮蔭網(wǎng)搭建成東西走向的長×寬×高為35 m×5 m×4 m的遮蔭棚,遮蔭棚開口位于東面，棚之間距離為5 m.

選取苗齡一致、株高15 cm的葉柄芋幼苗，移栽至不同遮光率處理的蔭棚中，株行距為60 cm×80 cm.每個處理3個重復(fù)，共120株.

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生長指標測定 于移栽后第90天測定葉柄芋株高、分蘗數(shù)、葉片數(shù)和葉面積.株高為植株從基部到最頂部葉片的高度，分蘗數(shù)為分生小苗數(shù)量.將同一株的葉片裝入一個自封袋，帶回實驗室內(nèi)拍照，將照片導(dǎo)入電腦，用Image pro-Plus 6.0圖像處理軟件分析葉面積[21-22].每個處理測定10株.

1.3.2 產(chǎn)量相關(guān)指標測定 生物量測定：每個小區(qū)隨機取10株，將整個植株地上部分和地下部分分別切段裝入紙袋中，置于烘箱內(nèi)，105 ℃殺青1 h，85 ℃烘干至恒重，稱重并記錄重量，即得葉柄芋地上部分和地下部分生物量.根據(jù)以下公式計算根冠比：

于移栽后第90天，采收葉柄芋植株，測定產(chǎn)量指標共取樣3次，每次每個處理取樣15株，采收間隔為28 d.采收后去掉葉片，測定芋梗長度、單重(單根芋梗重量)和單株產(chǎn)量.測定產(chǎn)量后立即進行烘干處理，用于營養(yǎng)成分分析.

1.3.3 營養(yǎng)成分分析 芋梗粗蛋白含量用凱氏定氮法[23]測定；粗纖維含量用水解法[24]測定；淀粉含量用酸水解法[25]測定；總糖含量用蒽酮比色法[26]測定.

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用SPSS軟件進行方差分析及檢驗.圖表中數(shù)據(jù)均為平均值±標準差.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同遮光率處理對葉柄芋植株生長的影響

由表1可知，在遮光率70%、50%、90%和30%處理下葉柄芋的株高均顯著高于對照(P<0.05)，分別較對照增加了80.73%、67.41%、44.24%和39.57%.植株分蘗數(shù)在30%遮光率處理下最多，較對照增加60.00%；其他3個遮光處理的植株分蘗數(shù)顯著低于對照(P<0.05)，其中，90%遮光率處理下植株分蘗數(shù)僅為0.29個，比對照降低97.5%. 50%和70%遮光率處理下的植株葉片數(shù)顯著高于對照(P<0.05)，分別較對照增加了21.95%和17.07%.70%遮光率處理下的植株葉面積最大；50%和30%遮光率處理次之；90%遮光率處理下植株葉面積最小，比對照降低32.99%.

表1 不同遮光率處理下葉柄芋株高、分蘗數(shù)、葉片數(shù)和葉面積1)

1)同列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示在0.05水平上差異顯著，附相同小寫字母者表示差異不顯著.

2.2 不同遮光率處理對葉柄芋植株產(chǎn)量相關(guān)因子的影響

2.2.1 植株生物量和根冠比 如圖1所示，70%、50%和30%遮光率處理的地上部分生物量和地下部分生物量均顯著高于對照(P<0.05).其中，70%遮光率處理下葉柄芋地上和地下部分生物量均最高，分別為對照的18.98和3.42倍.90%遮光率處理下植株的地上部分生物量顯著高于對照(P<0.05)，而地下部分生物量與對照沒有顯著差異(P>0.05).

如圖2所示，30%、50%、70%、90%遮光率處理下葉柄芋植株的根冠比均顯著低于對照(P<0.05)，且根冠比隨著遮光率的增大而降低.其中，30%和50%遮光率處理間差異不顯著(P>0.05)，其根冠比分別比對照降低了54.27%和60.17%；70%和90%遮光率處理間差異不顯著(P>0.05)，其根冠比分別比對照降低了76.74%和76.57%.

柱上不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，相同小寫字母表示差異不顯著.

圖1 不同遮光率處理下葉柄芋植株的生物量

Fig.1 Plant biomass of taro cultivar with edible petiole under different shading conditions

柱上不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，相同小寫字母表示差異不顯著.

圖2 不同遮光率處理下葉柄芋植株的根冠比

Fig.2 Root/shoot ratios of taro cultivar with edible petiole under different shading conditions

2.2.2 可采收芋梗長度、單重和產(chǎn)量 如圖3所示，葉柄芋可采收芋梗長度和單重隨遮光率的增加呈先增加后降低的趨勢.在70%遮光率處理下達最大值，其長度和單重分別比對照增加137.41%和217.82%；50%遮光率處理下的芋梗長度和單重均顯著高于對照(P<0.05)，分別比對照增加97.55%和46.37%；30%和90%遮光率處理下芋梗長度顯著高于對照(P<0.05)，而單重與對照沒有顯著差異(P>0.05).

如圖4所示，70%遮光率處理下的芋梗產(chǎn)量最高，達10 517 kg·hm-2；50%遮光率處理次之，為6 170 kg·hm-2;30%遮光率處理下的芋梗產(chǎn)量與對照沒有顯著差異(P>0.05)；90%遮光率處理下的芋梗產(chǎn)量比對照降低19.03%，且采收一次后植株生長緩慢甚至死亡.

2.3 不同遮光率處理對葉柄芋營養(yǎng)成分的影響

如表2所示，30%和50%遮光率處理下芋梗粗纖維含量比對照略有增加，但未達到顯著水平(P>0.05)；70%遮光率處理下芋梗粗纖維含量比對照提高30.88%，達顯著水平(P<0.05)；90%遮光率處理下芋梗粗纖維含量顯著低于對照和其他處理(P<0.05).葉柄芋芋?？偺呛痛值鞍缀吭?0%遮光率處理下最高，50%遮光率處理下最低，但與對照、30%和70%遮光率處理間未達顯著差異(P>0.05).30%、50%和70%遮光率處理下芋梗淀粉含量與對照沒有顯著差異(P>0.05)；90%遮光率處理下芋梗淀粉含量比對照降低67.08%，達顯著水平(P<0.05).

柱上不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，相同小寫字母表示差異不顯著.

圖3 不同遮光率處理下葉柄芋可采收芋梗的平均長度和單重

Fig.3 Petiole length and weight of taro cultivar with edible petiole under different shading conditions

柱上不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，相同小寫字母表示差異不顯著.

圖4 不同遮光率處理下葉柄芋的芋梗產(chǎn)量

Fig.4 Petiole yield of taro cultivar with edible petiole under different shading conditions

表2 不同遮光率處理下葉柄芋芋梗的營養(yǎng)物質(zhì)含量1)

1)同列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示在0.05水平上差異顯著，附相同小寫字母者表示差異不顯著.

3 討論與結(jié)論

植株葉形態(tài)指標變化和生物量分配改變是其應(yīng)對光環(huán)境改變的典型反應(yīng).已有研究表明，遮蔭后植株生物量優(yōu)先分配至地上部分，主要表現(xiàn)為植株莖稈伸長、株高增加、葉面積增大等[27-28].本研究結(jié)果顯示，葉柄芋植株葉面積和總生物量隨遮光率的增大呈先增加后降低的趨勢，遮光率為70%時植株生物量最大；根冠比則隨遮光率的增大而逐漸降低.因此，葉柄芋在合理的遮蔭條件下生物量會優(yōu)先分配至莖和葉以提高光合速率；但重度遮蔭(90%)嚴重影響葉柄芋植株再生能力，使植株分蘗數(shù)和葉面積顯著降低.

遮光處理對不同植物分蘗能力的影響不同.黃徐駿等[29]研究表明，35%～50%遮蔭強度下白芨(Bletillastriata)的分蘗數(shù)最多；張小晶等[30]發(fā)現(xiàn)，遮蔭極顯著降低了藎草(Arthraxonhispidus)的分蘗數(shù)，從而促進主莖伸長.本研究結(jié)果顯示，遮光率為30%時，葉柄芋分蘗數(shù)顯著高于對照，而50%、70%和90%遮光率處理下葉柄芋分蘗數(shù)顯著降低，說明輕度遮光能夠促進葉柄芋植株的分蘗，而中度和重度遮光則嚴重抑制其分蘗能力.因此，生產(chǎn)上若以種苗繁育為主，可采用30%遮光率處理.

本研究結(jié)果顯示，30%和50%遮光率處理對葉柄芋芋?？偺恰⒋值鞍?、淀粉和粗纖維含量沒有明顯影響，而70%遮光率處理則顯著提高了芋梗粗纖維含量.任勝茂等[31]認為，大豆莖稈的纖維素含量與葉片光合速率呈極顯著的正相關(guān)，耐蔭型大豆品種在遮蔭條件下可保持較高的光合能力和纖維素合成能力.葉柄芋可能也存在類似的原理，70%遮光率處理下，葉柄芋植株生長旺盛，葉柄最長，葉面積最大，有利于其維持較高的光合效率，從而為纖維素的合成提供了更多的原料.

綜上所述，試驗所用葉柄芋為耐蔭植物，50%和70%遮光率處理下葉柄芋產(chǎn)量優(yōu)勢明顯.因此，將葉柄芋作為野生蔬菜種質(zhì)資源利用、引種馴化和人工栽培時，應(yīng)注意適當遮蔭；同時，在生產(chǎn)上應(yīng)充分利用葉柄芋的耐蔭性進行林下間作，既可以充分利用林下土地資源，又可以增加產(chǎn)出.