河北省主栽山药品种矿质养分累积及矿质营养品质差异

杨雪贞，许华森，张月萌，马文奇，孙志梅*

（1 河北农业大学资源与环境科学学院，河北保定 071001；
2 河北省农田生态环境重点实验室，河北保定 071001）

作物养分累积量和分配特性是表征其对土壤中养分吸收利用和分配能力的重要指标，也是指导合理施肥的重要参数。作物对养分的累积分配特性受品种、土壤环境、养分供应等多方面的影响[1]。了解评价现有特色农产品的营养品质、矿质营养品质等内在品质差异，以充分发挥品种资源优势，并根据作物的养分需求特性优化施肥管理模式，对于提高肥料利用率、减轻环境污染风险，同时改善农产品品质，保证人类健康具有重要意义[2]。

山药起源于热带和亚热带地区，广泛种植于非洲、亚洲、南美洲及南太平洋岛屿[3–4]，我国从南到北也均有种植。作为一种药食兼用的经济作物，山药日益受到世人喜爱，市场需求量很大[5–7]。但山药的营养成分和药用价值及其养分累积分配特性同样受产地、品种和管理措施等诸多因素的影响，差异很大。已有研究表明，尼泊尔山药的粗纤维素含量明显高于世界其他产区[8]。我国河南产区山药的总多糖含量显著高于河北产区，吉林临江山药的尿囊素含量和薯蓣皂苷含量均高于长春和白城的山药[9–10]，印度引进品种的粗蛋白和粗纤维含量明显高于本地品种[11]；
谢彩侠等[12]研究表明，在沁阳种植的太古山药根茎对氮、磷、钾的吸收量远高于平遥[13]。北方地区主栽的西施、鸡皮糙、大和芋2号和铁棍山药淀粉含量明显高于大和长芋，蛋白质含量明显高于米山药和大和长芋[14]。Pan等[15]通过对11个山药品种中矿质养分利用及产量的比较，筛选出了2个高产同时富含钾、铁、锌的品种。可见，当前对山药品质及其养分吸收的研究不少，但主要集中在糖类、蛋白质、氨基酸、淀粉、尿囊素等有机营养成分和药性成分方面，对养分吸收累积特性的研究也多局限于大量营养元素氮磷钾，而对山药矿质营养品质及其吸收累积特性的研究还不多见。农产品中的矿质元素作为人体补充矿质营养的重要来源，对人体健康的重要性不言而喻[16]。而作物的养分吸收累积特性又直接决定着作物的矿质营养品质[17–18]。因此，探明不同品种山药养分累积分配特性及矿质营养品质差异，并从养分累积分配特性角度解析影响矿质营养品质形成的主要因素，对于今后通过养分的科学管理进一步提升山药产量和品质，实现山药产业绿色发展具有重要意义。

河北省蠡县的气候条件、土壤类型十分适宜山药的生长，是麻山药的发源地，也是我国五大山药栽培区之一[19]，至今已有3000余年的种植历史。由于经济效益远高于小麦、玉米等大田作物，山药产业已成为河北省农业经济发展的特色支柱产业。当前主栽品种除了棒药、紫药和小白嘴这3个原地方特色品种外[20–21]，大和白玉作为日本引进品种，因其适应性强，目前也已发展成为河北省主栽山药品种之一。随着人民生活水平的不断提高，对山药品质提出了更高的要求。因此，本研究以棒药、紫药、小白嘴和大和白玉4个山药品种作为供试材料，在解析山药生物量和养分累积分配特性、养分需求量的基础上，采用主成分分析法对山药根茎的矿质营养品质进行综合评价，旨在为山药食药功能的进一步开发及科学养分管理方案的制定提供理论依据和技术支撑。

1.1 试验地概况

本研究试验地点位于河北蠡县随东村，平均海拔15.6 m，年平均气温11℃，年均降水量522 mm，为暖温带季风气候。供试土壤类型为砂壤土，土壤有机质11.04 g/kg，全氮0.58 g/kg，铵态氮1.60 mg/kg，硝态氮32.92 mg/kg，有效磷9.94 mg/kg，速效钾80.00 mg/kg，交换性钙9.68 g/kg，交换性镁346.80 mg/kg，有效铁25.87 mg/kg，有效锰5.87 mg/kg，有效铜1.04 mg/kg，有效锌0.76 mg/kg，pH 8.11，电导率170 μs/cm。供试山药品种为当地主栽品种棒药、大和白玉、紫药和小白嘴。

1.2 试验设计

品种试验在保证地力水平相当，及施肥、水分管理和病虫害防控等农田管理措施均一致的基础上进行。施肥方法除基肥在播种之前施用外，追肥按照农户普遍采用的撒施后大水漫灌的方式。在施肥量的确定方面，因为种植山药的土壤为漏水漏肥严重的砂壤土，农民采用的大水漫灌方式又容易造成养分损失量较大，而且山药的生育期长，产量水平高，所以种植期间的养分投入量按农民传统施肥经验确定，基肥量为N 224 kg/hm2，P2O5227 kg/hm2，K2O 240 kg/hm2；
追肥量为N 226 kg/hm2，P2O576 kg/hm2，K2O 270 kg/hm2。追肥于苗期(促苗生长，保证地上部的生物量)、根茎膨大初期和膨大盛期(保证根茎产量和品质的形成)分3次施入。当年5月1日播种，10月9日收获，每个品种种植面积667 m2。收获时，各品种随机划定3个小区[小区面积为89.7 m2(39 m×2.3 m)]，进行测产和样品采集。

1.3 样本采集、处理及分析方法

收获季在每个小区随机选取远离边行的代表性样点3个，量取10 m长采样段进行测产，用于折算单位面积产量。测产之前，在其中段量取3 m长采样段，采集地上部的茎、叶和零余子，现场称重，记录各品种每个部位鲜重，再折算地上部单位面积鲜生物量。然后取部分样品带回实验室，蒸馏水洗净后，105℃杀青0.5 h，65℃烘干至恒重，记录干重，再折算单位面积干生物量，试验结果的地上部为茎、叶、零余子三者之和。将山药干样粉碎，经浓H2SO4–H2O2消煮后，全氮含量用凯氏定氮法测定，全磷含量用钒钼黄比色法测定，全钾含量用火焰光度计法测定；
样品经干灰化后，中量元素(钙、镁)和微量元素(铁、锰、铜、锌)采用用原子吸收分光光度法测定。

1.4 矿质营养品质评价方法

山药根茎矿质营养品质综合评价以《中国食物成分表》中干山药的矿质营养品质指标作为参考标准[22]。因《中国食物成分表》中无干山药的全氮含量及镁含量，故评价之前首先将干山药的蛋白质含量除以换算系数6.25转换为全氮含量；
根据表中鲜山药含水量、镁含量及干山药的含水量，计算干山药的镁含量，转换后的值设定为品质评价参考值。

采用主成分分析法[23]对4个供试山药品种的矿质营养品质进行综合评价。将选定的9个评价指标依次标记为X1，X2，X3，···，X9，4个山药品种的9个评价指标构成了数据矩阵X=[Xij]4×9，式中Xij代表第i个品种第j个评价指标的数据(i=1，2，3，4；
j=1，2，3，···，9)。

为了消除指标量纲及数量级的影响，首先要将原始数据标准化，公式如下：

式中，Xij*为Xij标准化后的数据；
和Sj为第j个指标的平均值和标准差。利用SPSS软件对各原始变量进行主成分分析，从方差分析结果中选取特征值大于1的前m个主成分，建立标准化变量与m个主成分之间的关系，公式如下：

式中，Yk代表第k个主成分得分(k=1，2，···，m)；
hk为第k个主成分的特征向量。

各个主成分的权重，用以下公式计算：

式中，αk代表第k个主成分的权重；
λk表示第k个主成分的贡献率。

根据公式(2)筛选出的m个主成分和公式(3)得到的权重建立综合评价函数：

其中，F为各品种的综合得分，得分越高，说明该品种的矿质营养品质越好。

1.5 统计分析与数据计算

采用SPSS 24.0对数据进行统计分析，多重比较用Duncan法。采用origin 2021绘制PCA载荷图。

本研究所用元素累积量和元素累积分配系数的计算方法如下：

植株各矿质元素累积量=总干物质量×植株内该矿质元素含量[24]；

根茎中某元素累积分配系数=根茎中该元素累积量/整株该元素累积量[25]。

2.1 不同品种山药地上部和地下部生物量

4个山药品种单位面积根茎的鲜生物量、干生物量均明显高于地上部(表1)。其中，棒药地上部的鲜生物量显著高于其他3个品种。根茎的鲜生物量则以大和白玉最高，棒药其次，紫药和小白嘴较低，且二者差异不显著。各品种地上部的干生物量之间差异不显著，但根茎的干生物量则以棒药最低，且显著低于紫药和大和白玉，而与小白嘴差异不显著。

表1 不同山药品种的生物量(t/hm2)Table 1 Biomass of different yam cultivars

4个供试山药品种根茎的鲜生物量、干生物量与地上部的比值均大于1，其中鲜生物量的根茎/地上部表现为大和白玉＞紫药＞小白嘴＞棒药，干生物量的根茎/地上部表现为紫药＞大和白玉＞小白嘴＞棒药。

2.2 矿质元素累积量及在根茎中的分配

2.2.1 大量营养元素 由表2可知，不同山药品种的整株氮累积量存在显著差异。其中，大和白玉的整株氮累积量最高，为206.45 kg/hm2(P＜0.05)，紫药则显著高于小白嘴。紫药、大和白玉根茎的氮累积量显著高于棒药和小白嘴。地上部的氮累积量则表现为大和白玉、棒药显著高于紫药和小白嘴。

不同山药品种整株以及根茎中的磷累积量均表现为紫药和小白嘴显著高于棒药和大和白玉，而紫药和小白嘴之间、棒药和大和白玉之间差异不显著。地上部的磷累积量各品种之间的差异也基本表现出了相似的结果，同样以紫药和小白嘴累积量最高，大和白玉和棒药基本相当，但紫药和大和白玉之间差异没有达到统计学上的显著水平。

不同山药品种整株钾累积量表现为紫药＞大和白玉＞小白嘴＞棒药，大和白玉和小白嘴之间差异不显著。根茎部则表现为紫药和大和白玉钾素累积量显著高于小白嘴，棒药钾素累积量显著低于小白嘴，且前二者显著高于后二者。地上部的钾素累积量仍以紫药最高，其次是小白嘴，而大和白玉和棒药钾素累积量差异不大，且显著低于紫药和小白嘴。

对氮磷钾的累积量进行比较发现，4个品种根茎中均以钾累积量最高，其次是氮。

矿质元素在根茎中的分配用分配系数，即根茎中该元素累积量占整株该元素累积总量的比例来表征。表2结果表明，氮磷钾在山药根茎中的分配以钾最高(75%～80%)，其次是磷(59%～68%)，氮最低(52%～59%)。大和白玉根茎钾的分配系数显著高于其他品种。紫药根茎磷的分配系数与小白嘴差异不显著，但显著高于大和白玉和棒药。紫药、大和白玉根茎氮的分配系数显著高于棒药和小白嘴。可见，氮磷钾在不同山药品种根茎中的分配系数差异较大。

表2 不同山药品种各部位氮、磷、钾累积量及根茎分配系数Table 2 Accumulation of N, P, and K in different parts of yam cultivars and their distribution ratios in tubers (DI)

2.2.2 中量营养元素 对4个山药品种的钙元素累积情况进行分析(表3)发现，根茎中以大和白玉和棒药的钙累积量最高，其次是小白嘴，紫药钙累积量最低，且差异显著。地上部和整株的钙累积量表现基本一致，均以棒药最高，且显著高于其他3个品种。

表3 不同山药品种各部位钙、镁累积量及根茎分配系数Table 3 Accumulation of Ca and Mg in different parts of yam cultivars and their distribution ratio in tubers (DI)

不同山药品种整株及根茎中镁累积量的差异结果相似，且与根茎的钙累积量差异表现基本一致，但大和白玉根茎镁累积量显著高于棒药，紫药和小白嘴镁累积量相对较低，且二者无显著差异。地上部的镁累积量4个品种之间差异不显著。

各品种钙、镁累积量在根茎中的分配系数均较低，分别仅为16%～24%和24%～36%，说明山药累积的钙、镁主要分配于地上部，且不同品种之间的分配系数差异也较大，钙、镁在大和白玉根茎中的分配系数显著高于其他品种，小白嘴根茎的钙分配系数显著高于紫药，但与棒药差异不显著。

2.2.3 微量营养元素 对不同品种间铁的累积量进行比较（表4）可以看出，整株铁元素的累积量表现为大和白玉最高，其次是棒药，但二者差异不显著，第3位是紫药，小白嘴铁的累积量最低。根茎中铁元素的累积量则以棒药最高，其次是大和白玉，但二者差异仍不显著，紫药和小白嘴铁的累积量基本相当，且显著低于大和白玉和棒药。地上部的铁累积量则以大和白玉最高，其次是紫药和棒药，小白嘴则显著低于大和白玉和紫药。

表4 不同山药品种各部位微量元素累积量及根茎分配系数Table 4 Accumulation of micronutrients in different parts of yam cultivars and their distribution ratios in tubers (DI)

整株锰累积量表现为棒药最高，其次是紫药，大和白玉和小白嘴差异不显著。根茎的锰累积量则表现为大和白玉显著高于小白嘴，小白嘴显著高于紫药和棒药。紫药、棒药地上部的锰累积量显著高于大和白玉和小白嘴。

不同山药品种整株铜累积量表现为大和白玉＞小白嘴＞紫药＞棒药，但紫药和小白嘴差异不显著。根茎中铜的累积量差异与整株铜的累积量差异一致。地上部的铜累积量则表现为大和白玉、棒药和小白嘴含量差异不大，且均显著高于紫药。

4个山药品种整株和根茎锌累积量的差异与铜在整株和根茎中的累积特征一致。地上部锌累积量则表现为大和白玉和小白嘴显著高于紫药和棒药。

对微量营养元素在山药体内的分配进行分析，可以看出，铁和锰元素在根茎中的分配系数均在50%以下，而铜和锌的占比均大于50%，说明山药累积吸收的铁、锰元素主要分配在地上部，而铜、锌元素则主要分配在根茎中。进一步对4个微量元素进行比较发现，以锰在根茎中的分配系数最低，仅为15%～35%，大和白玉根茎中的锰分配系数最高，其次是小白嘴，棒药和紫药差异不显著。铁元素在根茎中的分配系数为30%～45%，以棒药在根茎中的铁分配系数最高，其次是大和白玉，紫药和小白嘴差异不显著。锌元素在根茎中的分配系数为61%～69%，品种间差异表现为紫药、大和白玉显著高于棒药和小白嘴。铜元素在根茎中的分配系数在4个微量元素中是最高的，达到了62%～80%，且各品种间差异较大，以大和白玉根茎铜分配系数最高，棒药根茎铜的分配系数最低，紫药和小白嘴基本相当。

2.3 形成1000 kg产量的养分需求量

由表5可知，不同山药品种形成1000 kg产量对大量营养元素的需求量存在明显差异。紫药、小白嘴对氮、磷、钾的需求量均较高，大和白玉的需磷量显著低于其他3个品种，棒药的需氮量和需钾量最低，但与大和白玉差异不显著。不同山药品种形成1000 kg产量对大量元素的需求比例为1∶(0.19～0.33)∶(1.06～1.31)。

表5 不同山药品种形成1000 kg产量的养分需求量Table 5 Amounts of N, P2O5, K2O, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu and Zn for producing 1000 kg yield of different yam cultivars

4个山药品种形成1000 kg产量对镁的需求量明显高于钙，且品种间无显著差异。棒药、小白嘴对钙的需求量显著高于紫药和大和白玉。

不同山药品种形成1000 kg产量对微量营养元素的需求量表现为铁＞锌＞锰＞铜。4个品种间形成1000 kg产量的需铁量无显著差异，但小白嘴的需锌量显著高于其他品种，棒药的需锰量显著高于大和白玉和小白嘴，与紫药差异不显著，大和白玉、小白嘴的需铜量显著高于紫药和棒药。

2.4 根茎矿质营养品质评价

2.4.1 根茎矿质元素含量对比 以《中国食物成分表》中各矿质元素含量为参考进行比较发现，供试4个山药品种根茎中的磷、钾、镁、铁、锰、锌含量均较高(表6)。4个山药品种的氮、钙含量以及棒药、紫药和小白嘴的铜含量则均低于参考值。

表6 不同山药品种根茎矿质元素含量比较Table 6 Comparison of mineral element contents in tubers of different yam cultivars

对供试4个山药品种进行比较发现，大和白玉的氮含量显著高于紫药和小白嘴。紫药和小白嘴的磷含量无显著差异，但显著高于其他2个品种。4个品种的钾含量差异不显著。棒药的钙含量显著高于小白嘴和紫药，但与大和白玉差异不显著。大和白玉的镁、锰、铜、锌含量显著高于其他3个品种。紫药、小白嘴的铁含量显著低于大和白玉和棒药。

2.4.2 根茎矿质营养品质综合评价 对山药9个矿质营养品质指标进行主成分分析（表7)，根据特征值大于1的原则提取出3个主成分，第1主成分与第2主成分的贡献率较大，分别达到了56.45%和29.09%，第3主成分的贡献率较小，只有11.22%，但前3个主成分的累计贡献率达到了96.77%，说明前3个主成分已经代表了山药矿质营养品质指标96.77%的信息。因此，可以用这3个主成分来反映9个原始指标的基本信息，前3个主成分主要包括钾、镁、铁、锰和锌元素。用3个主成分中各指标的因子载荷除以各主成分的特征值的算术平方根得到各指标对应的特征向量，将特征向量与标准化后的数据相乘，得到各主成分的函数表达式，其结果为各主成分的得分。

表7 山药矿质营养品质的主成分分析Table 7 Principal component analysis of mineral nutrition quality of yam cultivars

根据F=0.583×Y1+0.301×Y2+0.116×Y3计算各个品种的综合得分(Y1、Y2、Y3分别为主成分1、2、3的得分)，结果如表8所示。主成分1、2中，大和白玉得分最高，主成分3中，棒药得分最高。综合得分为大和白玉＞棒药＞小白嘴＞紫药，均优于《中国食物成分表》中的山药矿质营养品质。

表8 山药矿质营养品质各主成分得分与排名Table 8 Scores and rankings of principal components of yam mineral nutrition quality

2.4.3 矿质元素对根茎矿质营养品质的影响程度分析

主成分分析中的因子载荷是原始变量与主成分的相关系数，载荷值越大说明元素对该主成分的影响程度越大。由图1可见，N对第2、3主成分的影响均为正向，但载荷值不高(分别为0.585和0.168)，而对第1主成分的影响为负向，且载荷值较高(–0.743)；
P对第1主成分的影响较大(载荷值0.891)，但对第2、3主成分的影响均为负向(载荷值分别为–0.441和–0.035)；
K对第1、3主成分的影响均为正向，且在第1主成分的载荷值高达0.993，而对第2主成分的负向影响很小(–0.098)；
Ca对第1主成分的影响为负向，载荷值为–0.579，而对第2、3主成分的影响均为正向，且载荷值分别达到了0.607和0.394；
Mg对3个主成分的影响均为正向，且在1、2主成分的载荷值分别达0.577和0.777；
Fe与Mg相似，且在第1和3主成分的载荷值(0.812和0.495)均高于Mg；
Mn在第1、2主成分的载荷值分别高达0.715和0.657，而对第3主成分的负向影响很弱；
Cu虽对第2主成分是正向影响，载荷值较高(0.676)，但对第1、3主成分均为负向，且载荷值分别为–0.299和–0.673；
Zn对第1、2主成分的影响均为正向，且在第1主成分的载荷值高达0.907。因此，K、Zn是第1主成分的主要影响因素；
Mg、Mn是第2主成分的主要影响因素；
Fe是第3主成分的主要影响因素。

图1 矿质元素对山药根茎矿质营养品质的影响Fig.1 Effects of mineral elements on mineral nutritional quality of yam tuber

作物对矿质元素的吸收累积分配特性因品种而异，通过分析基因型差异挖掘利用作物本身的养分高效利用潜力和较高的矿质营养品质，对于养分资源高效管理，同时维护人类健康具有重要意义[26–27]。本研究在同样的地力水平上，采用相同的栽培管理措施进行品种比较试验，结果发现，供试4个山药品种的养分累积特性和养分需求特性存在明显差异。大和白玉根茎的氮、镁、锰、铜和锌的累积量最高，棒药根茎的钙、铁累积量最高，而紫药根茎的钾累积量最高。作物形成单位产量的养分需求量是生产中确定施肥量的重要参数，供试4个山药品种形成1000 kg产量对氮、磷、钾的需求量分别为4.38～4.86 kg、0.83～1.60 kg 和 4.65～6.27 kg，4 个品种均表现为对钾的需求量最高，其次是氮，而对磷的需求量最低。且紫药和小白嘴对氮的需求量显著高于棒药，对磷的需求量显著高于棒药和大和白玉，而对钾素的需求量则以紫药最高；
形成1000 kg产量对钙、镁的需求量分别为0.38～0.54 kg、1.00～1.07 kg，可见对镁的需求量明显高于对钙，甚至与对磷的需求量相当，但4个品种间对镁的需求量无显著差异，而对钙的需求量则表现为棒药和小白嘴显著高于大和白玉和紫药；
形成1000 kg产量对铁、锰、铜、锌的需求量分别为15.04～16.39 g、3.44～5.02 g、1.19～1.76 g和 4.92～6.95 g，可见山药对铁的需求量明显高于锰、铜、锌，但与对镁的需求特性相似，4个品种对铁的需求量也无显著差异，棒药对锰的需求量最高，大和白玉、小白嘴对铜的需求量显著高于棒药和紫药，而对锌的需求量4个品种间则表现为小白嘴＞大和白玉＞紫药＞棒药(P＜0.05)。当前河北省山药主产区氮磷钾养分投入量分别为 N 209～1978 kg/hm2、P2O5263～2016 kg/hm2和K2O 429～2017 kg/hm2，平均分别达到了884 kg/hm2、759 kg/hm2和 943 kg/hm2[28]。可见，当前的养分投入量很高，变异也很大。本试验中养分投入总量为N 450 kg/hm2、P2O5303 kg/hm2和K2O 510 kg/hm2，虽然也偏高，但均低于河北省山药主产区的养分投入量平均水平。当前山药生产中对中微量元素投入的关注很少，也缺乏相关的技术参数作为依据。本研究通过对4个不同山药品种养分累积量以及形成1000 kg产量的矿质养分需求量的分析，为未来山药生产中合理施肥量的确定，特别是中微量元素养分的科学管理提供了重要的技术参数。

根茎的矿质营养品质同样存在品种间的显著差异。在同样的地力水平及栽培管理措施下，供试4个主栽山药品种中，以大和白玉的矿质营养品质最优，其次是棒药，小白嘴和紫药分列第3和第4位。进一步比较发现，4个山药品种根茎的大量营养元素氮磷钾含量变化范围分别为1.21%～1.56%、0.14%～0.22%和1.89%～1.98%，中量营养元素钙和镁的含量变化范围分别为0.34～0.65 g/kg和1.25～2.13 g/kg，微量营养元素铁、锰、铜、锌的含量变化范围分别为22.68～44.64 mg/kg、3.50～7.08 mg/kg、4.79～8.38 mg/kg和18.95～25.40 mg/kg，与明鹤等[29]的研究相比，氮、钾、镁含量较高，磷含量基本相当，其余5个矿质元素含量结果均偏低，即使矿质营养品质最优的大和白玉也表现出同样的结果，其原因可能与栽培方式、土壤中的矿质元素含量及生育期不同的水肥管理措施等因素有关。与李元亭等[30]对根(块)茎类蔬菜营养成分的研究比较，山药的钙、铁、锌含量平均分别提高了0.03～0.34 g/kg、15.68～37.64 mg/kg和15.95～22.40 mg/kg，说明山药是富钙、铁、锌的根茎类蔬菜，其中，棒药为高钙、铁品种，大和白玉为高锌品种。在栽培管理、环境因子相同的条件下，不同山药品种的矿质营养品质差异主要取决于其本身的遗传特性，主要包括生长发育特性和养分吸收累积分配特性差异[17–18]。通过矿质元素对矿质营养品质的贡献度分析发现，钾、镁、铁、锰和锌含量是造成山药矿质营养品质差异的主要特征元素。大和白玉根茎的干生物量较高，且氮、镁、锰、铜、锌含量均为最高，钾、钙、镁、锰、铜、锌在根茎中的分配系数也最高，故其矿质营养品质最优；
棒药根茎的干生物量虽最低，但氮、钙、镁、铁的含量均为较高水平，且铁在根茎中的分配系数最高，故其矿质营养综合品质也较优，排名第2；
而小白嘴的干生物量较低，但磷、钙、镁、铁、锰、铜、锌含量均高于紫药，其矿质营养品质综合评价相对较差，排名第3；
紫药的干生物量、钾含量及根茎的氮、磷分配系数虽较高，但与其他3个品种的差异较小，故紫药的矿质营养品质最低。此外，从日本引进的大和白玉的矿质营养品质最优，可能也与其遗传背景有关[31]。由此可见，干生物量、养分吸收分配特性等基因型差异通过综合影响矿质元素含量，最终影响不同山药品种的矿质营养品质。对山药矿质营养品质、食用品质、药用品质的综合评价，仍是今后山药综合品质研究方面需要进一步深入探讨的问题。

综上所述，从养分资源高效管理和利用以及有利于改善山药矿质营养品质角度考虑，山药生产中，应在优先选择高产、高效、优质品种的前提下，以提高产量、品质和养分资源利用效率，减少农业环境污染、促进农业绿色高质量发展为目标，在充分考虑山药的养分需求特性、影响矿质营养品质的不同矿质元素贡献度及山药田土壤肥力特性基础上，结合当前农户施肥习惯，采用稳氮、控磷钾、增镁，同时注意补铁、锌的养分管理策略，以进一步改善山药矿质营养品质。

山药形成1000 kg根茎产量对营养元素的需求表现为钾＞氮＞磷(大量元素)，镁＞钙(中量元素)，铁＞锌＞锰＞铜(微量元素)。4个供试山药品种相比，大和白玉根茎氮、钙、镁、锰、铜和锌累积量最高，且钾、钙、镁、锰、铜、锌在根茎的分配系数也最高；
棒药根茎的铁累积量和铁分配系数均为最高；
而紫药根茎的磷、钾累积量最高，氮分配系数较高，磷分配系数最高。

4个山药品种中矿质营养元素含量均高于《中国食物成分表》中的参考值，矿质营养品质排名依次为大和白玉、棒药、小白嘴、紫药。大和白玉为高锌品种，棒药为高钙、铁品种，土壤中钾、镁、铁、锰和锌含量是影响山药矿质营养品质差异的主要元素。

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