木薯種莖越冬貯藏期間適宜溫、濕度分析

申章佑 林洪鑫 李華麗 周 佳 李艷英 周靈芝 勞承英 韋本輝

(1.廣西農業科學院 經濟作物研究所，南寧 530007；2.江西省農業科學院 土壤肥料與資源環境研究所，南昌 330200；3.福建省大田縣農業科學研究所，福建 三明 366100)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是典型的熱帶作物，廣泛種植于非洲、美洲和亞洲等100余個國家和地區，中國的木薯種植區域主要分布在海南省、廣西壯族自治區和廣東省，其次為福建省、江西省以及云南省的南部[1]。木薯是世界三大薯類作物之一，素有 “淀粉之王”美譽，是全世界約7億人口的主食，同時是生產酒精等產品的重要工業原料[2]。除了淀粉之外，木薯還含有蛋白質、維生素和膳食纖維等，而膳食纖維被證明具有抗癌、降低血糖、預防糖尿病和提高人體免疫力等功能[3]。隨著生活水平的提高，人們越來越多的關注功能性食品，因此木薯很受青睞，木薯的食用化隨之發展[4]。為了滿足木薯食用化的發展需求，木薯的種植區域也在逐步的北移[5]，但木薯是熱帶作物，在自然條件下其種莖在北方地區無法安全越冬。因此，研究木薯種莖越冬的安全儲藏條件，將有利于木薯的北移種植及開發利用，有效促進木薯產業的發展。

木薯以營養繁殖為主，其繁殖的材料為帶腋芽的莖稈(種莖)，與其他營養繁殖的作物一樣，當繁殖材料采收后必須要貯藏于相對適宜的環境中進行保存，否則種莖容易壞死，影響來年種植[6]。如，甘薯種薯貯藏期間適宜的溫度為10～15 ℃，相對濕度為85%～95%[7]。馬鈴薯種薯貯藏期間的適宜溫度為3～4 ℃，相對濕度為80%～95%[8]。有關木薯種莖越冬貯藏的研究，多數都集中在貯藏方式，如木薯種莖在貯藏期間，倒置斜放比豎直斜放和水平橫放有更好的貯藏效果，貯藏后田間出苗率更高[9]。貯藏期間木薯種莖進行蠟封，成活率表現為蠟封兩端(78.1%)>蠟封頂端(56.4%)>蠟封基端(44.2%)>不蠟封(11.8%)[10]。木薯種莖越冬貯藏時，露地堆放比室內堆放的種莖發芽較快、發芽整齊且發芽率較高[11]。采用棚內淺池橫置堆放法、棚內淺池直立堆放法能有效地提高種莖越冬貯藏成活率[6]。但是有關木薯種莖越冬期間貯藏環境條件的研究報道甚少。本研究通過設置不同貯藏條件，分析木薯種莖越冬貯藏期間的環境條件變化及其對種莖生理指標的影響，旨在明確適宜于木薯種莖安全越冬的溫、濕度條件，以期為木薯北移種植過程中的種莖安全貯藏提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試木薯品種為‘華南205’(‘SC205’)，中國熱帶農業科學院選育。

1.2 試驗方法

試驗于2018-12-28—2019-03-28分別在廣西壯族自治區南寧市西鄉塘區(108.2° E，22.8° N)、江西省贛州市大余縣(114.4° E，25.54° N)和福建省三明市大田縣進行(117.9° E，25.79° N)。

在廣西壯族自治區南寧市西鄉塘區試驗點，設置人工氣候箱(N1，溫度15 ℃、相對濕度不設置、光照0)、室內豎放(N2)和室外豎放(CK1)3種貯藏方式。挑選480根完全成熟、無病蟲、大小相對統一的木薯種莖，其中30根(分3次)用于貯藏開始(0 d)種莖的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白等參數測定，另外450根分別貯藏于3種貯藏方式，每個貯藏方式放置150根。在貯藏后30、60和90 d，每種貯藏方式隨機選取45根種莖(分3次)，調查種莖的存活率，然后用其中30根(分3次)進行種莖游離脯氨酸、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白等參數測定；剩余15根(分3次)砍成15 cm長的種莖段，在大棚內進行沙培，觀察記錄出苗情況。貯藏期間3種貯藏方式的溫度和相對濕度變化，見表1。

在江西省贛州市大余縣試驗點，挑選完全成熟、無病蟲、大小相對統一的木薯種莖，于天然巖洞內(YD)和巖洞外(CK2)分別豎放貯藏150根，將洞口用雜草等封堵??；貯藏結束后，隨機抽取90根(分3次)調查種莖存活率，隨機抽取30根，將存活部分砍成15 cm長的種莖段進行沙培，3次重復，觀察記錄出苗情況。貯藏期間2種貯藏方式的溫度和相對濕度變化，見表2。

在福建省三明市大田縣試驗點，挑選完全成熟、無病蟲、大小相對統一的木薯種莖，于人工挖掘的土洞內(TD)和土洞外(CK3)分別貯藏150根，將洞口用木板等封堵??；貯藏結束后，隨機抽取90根(分成3次)調查種莖存活率，隨機抽取30根，將存活部分砍成15 cm長的種莖段進行沙培，3次重復，觀察記錄出苗情況。貯藏期間2種貯藏方式的溫度和相對濕度變化，見表2。

1.3 測定項目與方法

溫度、相對濕度：自動記錄，使用儀器為L92-1(杭州路格科技有限公司生產)，從種莖貯藏開始記錄，每2 h自動記錄1次，直至貯藏結束。

種莖存活率：種莖存活率=芽眼存活數/芽眼總數×100%。

出苗率：出苗率=出苗株數/下種株數×100%。

有效貯藏系數：有效貯藏系數=種莖存活率×出苗率

種莖游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量：將所有存活種莖的芽點全部取出，切碎混合均勻，參照李小方等[12]的方法測定。

1.4 數據處理及統計分析

用Microsoft Excel 2013和IBM SPSS Statistics 19.0進行數據統計、分析，采用新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏方式木薯種莖的生理變化

由表3可知，隨著貯藏時間的延長，木薯種莖內的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量都會隨之增加。

表3 越冬期間不同貯藏方式木薯種莖的生理指標Table 3 Physiological changes of cassava seed-stem in different storage methods overwintering storage

貯藏開始時木薯種莖的游離脯氨酸含量為8.34 nmol/g。貯藏30 d時，N1、N2和CK1分別增加1.70、3.16和4.17倍，均顯著高于貯藏開始時的含量，且3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)；貯藏60 d時，比貯藏開始時分別增加2.27、6.62和8.68倍，3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)；貯藏90 d時，比貯藏開始時分別增加3.09、8.63和10.07倍，3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)，含量由高到低為CK1>N2>N1。

貯藏開始時木薯種莖的丙二醛含量為0.55 nmol/g。貯藏30 d時，N1、N2和CK1分別增加1.22、1.64和2.35倍，均顯著高于貯藏開始時的含量，且3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)；貯藏60 d時，比貯藏開始時分別增加1.44、2.89和4.45倍，3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)；貯藏90 d時，比貯藏開始時分別增加1.69、3.71、6.56倍，3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)，含量由高到低為CK1>N2>N1。

貯藏開始時木薯種莖的可溶性蛋白含量為1.52 mg/g。貯藏30 d時，N1、N2和CK1分別增加1.30、1.36和1.74倍，均顯著高于貯藏開始時的含量，N1和N2顯著小于CK1(P<0.05)，N1和N2差異不顯著(P>0.05)；當貯藏60 d時，比貯藏開始時分別增加1.62、2.09和2.99倍，3種貯藏方式之間差異均顯著(P<0.05)；當貯藏90 d時，比貯藏開始時分別增加1.95、3.05和4.62倍，3種貯藏方式之間差異互為顯著(P<0.05)，含量由高到低為CK1>N2>N1。

貯藏開始時木薯種莖的可溶性糖含量為11.60 mg/g。貯藏30 d時，N1、N2和CK1分別增加1.33、1.65和2.13倍，均顯著高于貯藏開始時的含量，且3種貯藏方式之間差異互為顯著(P<0.05)；貯藏60 d時，比貯藏開始時分別增加1.45、2.37和4.02倍，3種貯藏方式之間差異互為顯著(P<0.05)；貯藏90 d時，比貯藏開始時分別增加1.67、3.41和5.23倍，3種貯藏方式之間差異互為顯著(P<0.05)，含量由高到低為CK1>N2>N1。

2.2 不同貯藏方式木薯種莖的貯藏質量

木薯種莖的貯藏質量可以由存活率、出苗率和有效貯藏系數來衡量。由表4可知，越冬期間不同貯藏方式的木薯種莖存活率表現為，N1最高，為97.80%，CK2最低，為15.83%；N1均顯著高于(P<0.05)YD、N2、CK1、CK2和CK3，但與TD差異不顯著(P>0.05)；N2與CK1差異不顯著(P>0.05)，CK2與CK3差異不顯著(P>0.05)。

表4 越冬期間不同貯藏方式木薯種莖的存活率、出苗率和有效貯藏系數Table 4 Survival rate,emergence rate and effective storage coefficient of cassava seed-stem in different storage methods overwintering %

種莖出苗率表現為，N1最高，為97.43%，CK2最低，為48.20%；CK2和CK3均顯著低于其余5種貯藏方式，變化范圍在32.00～49.23個百分點；N1、N2、YD和TD這4種貯藏方式之間差異均不顯著(P>0.05)。

木薯種莖有效貯藏系數表現為，N1最高，為95.29%，TD次之，為90.33%，CK2最低，為7.79%；N1和TD均顯著高于(P<0.05)其余5種貯藏方式，但兩者之間差異不顯著(P>0.05)；YD顯著高于(P<0.05)N2、CK1、CK2、CK3，高出0.06～10.82倍；N2和CK1顯著高于(P<0.05)CK2、CK3，高出7.21～9.57倍；N2和CK1、YD和TD、CK2和CK3，兩兩之間差異均不顯著(P>0.05)。

以上結果表明，木薯種莖在越冬貯藏期間，有保護措施的貯藏方式可以提高木薯種莖的品質，而對于無保護措施的貯藏方式，在低緯度地區也可以獲得較好的貯藏效果。

2.3 溫、濕度變化與木薯種莖生理變化、貯藏質量之間的相關性

由表5可知，越冬貯藏期間環境的最高溫度、平均溫度、溫度差與木薯種莖的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈正相關關系，其中最高溫度和溫度差與丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈顯著正相關；最低溫度與游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈顯著負相關關系。

表5 越冬期間溫度與木薯種莖生理指標和貯藏效果的Person相關分析Table 5 Pearson correlation analysis results of overwintering storage temperature with cassava seed-stem physiological indexes and storage quality

越冬貯藏期間的最高溫度、溫度差與木薯種莖的存活率、出苗率、有效貯藏系數均呈負相關關系，其中溫度差與存活率、出苗率、有效貯藏系數均呈顯著負相關；平均溫度與木薯種莖的存活率、出苗率、有效貯藏系數均呈正相關關系，其中，最低溫度與存活率、出苗率、有效貯藏系數均呈顯著正相關。

由表6可知，越冬貯藏期間的最大相對濕度、最小相對濕度、平均相對濕度與木薯種莖的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈負相關關系，其中最小相對濕度與游離脯氨酸含量之間均呈顯著負相關；相對濕度差與木薯種莖的生理指標之間均呈正相關關系，但不顯著。

表6 越冬貯藏期間相對濕度與木薯種莖生理指標和貯藏效果的person相關分析Table 6 Pearson correlation analysis results of overwintering storage relative humidity with cassava seed-stem physiological indexes and storage quality

越冬貯藏期間的最大相對濕度、相對濕度差與木薯種莖的存活率、出苗率、有效貯藏系數呈負相關關系，其中相對濕度差與存活率、出苗率、有效貯藏系數均呈顯著負相關；最小相對濕度、平均相對濕度與木薯種莖的存活率、出苗率、有效貯藏系數均呈顯著正相關。

以上結果表明，越冬貯藏期間不論是高溫還是低溫都會顯著增強木薯種莖的生理活動，加劇種莖貯藏物質的消耗，從而降低種莖的貯藏品質，較低的相對濕度也會影響種莖的貯藏品質，相對穩定的溫度和相對濕度條件將有利于木薯種莖的越冬貯藏。

3 討 論

木薯以營養繁殖為主，其繁殖的材料為帶腋芽的莖稈(種莖)，木薯種莖砍收后，與其他作物種子一樣，仍然是一個生命活體，體內的生命活動仍在繼續，貯藏的時間以及貯藏的環境條件對貯藏品質有較大的影響。我國冬季的氣候特征普遍表現為低溫干燥，植物在低溫逆境中表現為，活性氧爆發，生物膜系統受破壞，電解質外滲，保護酶系統起動[13-14]，如果機體內的活性氧不能被有效清除，則誘發膜脂過氧化，導致丙二醛含量增加[15]。此時如果滲透調節物質增加，將有利于維持植物機體的滲透平衡，緩解植物的逆境傷害[16]。游離脯氨酸[17]、可溶性蛋白[18]和可溶性糖[19]等均是植物體內的滲透調節物質，在一定低溫范圍內它們含量的變化與脅迫程度呈顯著正相關關系。如在低溫脅迫下，甘蔗根系內丙二醛、游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量等指標均呈先上升后降低趨勢[20]。隨低溫春化時間增加，白菜型冬油菜萌動種子的丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖呈先升高后降低的趨勢[21]。在本試驗中，3種貯藏方式的種莖受低溫脅迫的程度由重到輕均為CK1>N2>N1，木薯種莖內的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量由高到低也均表現為CK1>N2>N1，與劉惠杰等[22]研究結果一致。木薯種莖內的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量隨著貯藏時間的延長逐漸升高，與羅興錄[23]和陳晨[24]等研究結果一致。就本試驗而言，貯藏期間的相對濕度條件對木薯種莖的游離脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量無顯著影響。

貯藏環境的溫、濕度和貯藏時間的長度以及種子本身的含水量都會對貯藏的品質造成影響，且作物種子類型不同，適宜貯藏條件也不同[25]。木薯以營養體繁殖，其安全貯藏的環境條件有別于水稻[26-27]、玉米[28]等作物。本試驗中，木薯種莖貯藏品質最好的3種貯藏方式為N1、YD和TD，貯藏溫度均保持在15～18 ℃，相對濕度都在85%以上，且溫濕度的波動不能過大，與馬鈴薯種薯的貯藏條件(溫度3～4 ℃，相對濕度80%～95%)[8]和甘薯種薯的貯藏條件(溫度10～15 ℃，相對濕度85%～95%)[7]類似。木薯種莖貯藏期間的損失主要有2種，一種是低溫引起的霉爛死亡，另一種因為相對濕度不夠導致的干枯死亡[29]。在本試驗中，CK2和CK3兩種方式的有效貯藏系數最低，這是因為CK2在2019-01-26—2019-02-07，連續13 d處在1.8～5.2 ℃的低溫時段，CK3在2019-01-28—2019-02-07，連續10 d處在2.5～5.1 ℃的低溫時段，且整個貯藏期間，CK2和CK3的相對濕度在85%以下的時間分別為85和78 d，占整個貯藏期的時間比分別為91.40%和83.87%，貯藏期間遭受持續低溫和干燥導致木薯種莖貯藏品質下降，該結果與劉海剛等[30]的研究結果相似。本試驗中，木薯種莖的貯藏品質與貯藏期間的最低溫度、最小相對濕度和平均相對濕度之間均呈顯著正相關，與溫度差、相對濕度差均呈顯著負相關，也說明越冬貯藏期間較低的溫度和較低的相對濕度條件會嚴重的降低木薯種莖的貯藏質量，越冬貯藏期間相對穩定的溫度和較大的相對濕度水平條件將有利于提高木薯種莖的貯藏品質。

4 結 論

根據本試驗結果，建議木薯種莖越冬貯藏期間的溫度控制在15～18 ℃，同時將相對濕度保持在85%以上。江西省贛州市大余縣和福建省三明市大田縣的地理緯度都在北緯25.5°附近，屬于木薯的北移種植區，根據本試驗的結果，可以在這些地區因地制宜的應用巖洞或者土洞進行木薯種莖的安全越冬貯藏。