陳 涵，胡慧云，程建峰，黃英金，毛曉嶸，徐小明，曾研華

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西興安種業(yè)有限公司，江西 橫峰 334300）

甘薯（Ipomoea batatasLam.）又名番薯、紅苕、紅薯、山芋、白芋、地瓜和白薯等，為旋花科（Convolvulaceae）番薯屬（Ipomoea）1 年或多年蔓生雙子葉草本植物，性喜溫，不耐寒，是喜光的短日照作物[1-3]。甘薯作為一種雜糧作物，具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耐熱抗旱、適應(yīng)性強(qiáng)及營養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，是世界衛(wèi)生組織推薦的最佳食物，兼具糧食、經(jīng)濟(jì)作物的功能，用途廣泛，可用作鮮食、淀粉加工、食品加工、葉菜和觀賞等，已成為世界上重要的糧食、飼料及工業(yè)、食品原料、園藝等作物[4-6]。甘薯的品種繁多，分類方式有多種，根據(jù)肉質(zhì)顏色可分為白色、黃色、紅色、粉紅色、橘紅色、紫色和五彩等，根據(jù)用途可分為食用型、食品加工型、淀粉加工型、莖葉菜用型、保健色素型和飼用型等[7-8]。甘薯除含有豐富的碳水化合物外，還含有膳食纖維、多糖、多酚、維生素、礦物質(zhì)、糖蛋白和花青素等功能活性成分，具有健脾、強(qiáng)腎、防癌、抗癌、抗衰老、抗氧化、調(diào)節(jié)腸道菌群、增強(qiáng)機(jī)體免疫能力和防治心血管病等保健功能和藥用價(jià)值[3，9-11]。近年來，隨著薯類作物主食化的提出，甘薯的消費(fèi)市場逐步擴(kuò)大，其所具有的營養(yǎng)成分以及保健功能也逐漸受到人們的青睞和重視，由傳統(tǒng)概念上解決饑餓的粗糧轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸喾N功效的營養(yǎng)保健食品[12-14]。

人類至今為止從自然界中發(fā)現(xiàn)了92 種元素及300多種同位素，其中具有生物效應(yīng)（豐缺對動(dòng)植物和人類的遺傳、生長發(fā)育、新陳代謝有著重要的影響）的元素有47 種[15-16]。農(nóng)業(yè)化學(xué)一般分為植物營養(yǎng)元素、有益元素和重金屬有毒元素[17]。植物營養(yǎng)元素是對植物生長發(fā)育起直接作用的必需元素[18]，目前有19種，其中鐵、鋅、錳和銅也是動(dòng)物和人體必需的微量元素，如鐵具有造血功能，參與血紅蛋白的生成及細(xì)胞色素和各種酶的合成，在血液中運(yùn)輸和攜帶營養(yǎng)物質(zhì)[19-20]；鋅能提高免疫力，保持味覺平衡，保證胃腸道的營養(yǎng)菌群處于正常狀態(tài)，維護(hù)視力，保持肝臟代謝[20-22]。植物有益元素是指雖非植物必需但對一些植物生長具有良好作用的元素，主要有硒、鈷和鋁等[17]。其中，硒被譽(yù)為人類的“健康窗口元素”“長壽元素”“抗癌之王”“心臟守護(hù)神”“生命的火種”“天然解毒劑”和“明亮使者”等[23-26]。重金屬有害元素是指有些少量或過量存在時(shí)對植物有害的元素，如重金屬鎘、鉛、鉻、汞和非金屬砷等[27-28]。甘薯收獲的產(chǎn)品器官為生長在土壤中的塊根，全生育期都被土壤包裹著，與絕大多數(shù)產(chǎn)品器官暴露在空氣中的地上部不同，大大減少了各類元素的長距離運(yùn)輸與分配，使得甘薯塊根中的礦質(zhì)元素與土壤中的元素密切相關(guān)，即表現(xiàn)出對土壤元素的特定自然富集能力[29-36]。陸國權(quán)等[37]研究發(fā)現(xiàn)，21個(gè)甘薯品種（系）的5 個(gè)產(chǎn)地200 多份樣品中的鐵、鋅、鈣和硒含量存在明顯的基因型差異。廖青等[38]研究發(fā)現(xiàn)，廣西壯族自治區(qū)10個(gè)主栽甘薯品種中的桂紫薇薯1 號自然富硒能力最強(qiáng)。黃婷等[39]研究發(fā)現(xiàn)，7 個(gè)甘薯品種在大田中對硒的富集能力差異明顯，富硒能力最強(qiáng)的品種為徐薯18 號，其次為高系14 號，富硒能力最差的品種為寧紫薯。目前，有關(guān)甘薯對自然元素富集能力的研究主要集中于硒元素[37-41]，極少關(guān)注鐵、鋅和鈣等其他有益元素[42]，對有害元素的研究主要集中于鎘和鉻[43-45]，尚未見同時(shí)對多個(gè)有益和有害元素進(jìn)行系統(tǒng)研究的報(bào)道。為此，以16個(gè)在生產(chǎn)上廣泛種植的不同基因型甘薯為材料，首先測定和分析了不同甘薯基因型塊根中的鐵、鋅、硒、鎂、鎘、鉻、鉛、汞和砷元素含量與累積量的差異，并采用模糊隸屬函數(shù)法、熵權(quán)優(yōu)劣解距離法和模糊綜合評判法對不同基因型甘薯的自然富集元素能力進(jìn)行綜合評價(jià)，從而闡明不同基因型甘薯塊根自然富集元素能力的差異，明確高富集有益元素和低富集有害元素的甘薯基因型，為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)安全甘薯品種的遺傳改良和生產(chǎn)種植提供理論依據(jù)及實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021 年3—11 月在江西省橫峰縣港邊鄉(xiāng)善塘村進(jìn)行，選擇適宜甘薯高產(chǎn)栽培的地塊，土層深厚，肥力中上等且較均勻，富含有機(jī)質(zhì)，疏松、通氣，排灌方便，前作為油菜的砂壤地或砂性地。土壤含硒0.35 mg∕kg、鐵24315.4 mg∕kg、鎂483.6 mg∕kg、鋅196.0 mg∕kg、鎘0.11 mg∕kg、鉻28.0 mg∕kg、鉛25.0 mg∕kg、汞0.038 mg∕kg、砷9.38 mg∕kg。

供試甘薯為兼用型甘薯廣薯87（對照），淀粉型甘薯蘇薯29、龍薯10號、煙薯1915、贛薯203、贛薯3號和濟(jì)薯25，鮮食型甘薯浙紫3號、贛渝3號、徐紫8號、贛薯6 號、龍薯9 號、心香、贛K06、湛薯16 和普薯32（西瓜紅），所有品種均由江西省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)，重復(fù)間過道寬1.0 m，試驗(yàn)四周保護(hù)區(qū)寬2.0 m。小區(qū)長3.5 m、寬4.0 m，4 行區(qū)。采用機(jī)械起壟、人工栽插方式種植，單壟單行。3 月育苗，于2021 年5 月21 日栽插，栽插密度為60 000 株∕hm2，11 月9 日收獲。栽培管理按農(nóng)戶常規(guī)管理進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量 收獲時(shí)，在每壟中部連續(xù)挖取10株計(jì)算塊根產(chǎn)量。

1.3.2 元素含量 收獲測產(chǎn)后，按小區(qū)采集甘薯地下塊根并編號，隨后帶回實(shí)驗(yàn)室對甘薯樣品進(jìn)行分塊烘干處理，烘干后研磨成粉，過0.074 mm 尼龍篩，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（GB 5009.268—2016）測定樣品中的鐵、鋅、硒、鎂、鎘、鉻、鉛、汞和砷元素含量[46]。

1.4 富集元素能力的綜合評價(jià)

因單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映甘薯品種自然富集元素的能力強(qiáng)弱，普遍存在指標(biāo)間的此低彼高現(xiàn)象，無法進(jìn)行直觀比較，需進(jìn)行多指標(biāo)的綜合評價(jià)。在多指標(biāo)的綜合評價(jià)時(shí)，運(yùn)用模糊隸屬函數(shù)法綜合評判較準(zhǔn)確，而模糊隸屬函數(shù)法又需選擇適宜的指標(biāo)并確定其權(quán)重，若將指標(biāo)同等對待（權(quán)重相等）則不能反映出不同指標(biāo)的重要性差異[47-49]。熵權(quán)優(yōu)劣解距離法是一種多指標(biāo)的決策分析方法，可客觀地對各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值，有效避免人為主觀因素對評價(jià)的影響[50-52]，故本研究在評價(jià)甘薯自然富集元素能力的優(yōu)劣時(shí)將采用此法。根據(jù)甘薯塊根的9個(gè)元素指標(biāo)對甘薯塊根品質(zhì)優(yōu)劣的影響方式，將指標(biāo)分為正向（值越大越好）和負(fù)向（值越小越好）指標(biāo)，并進(jìn)行歸一化處理，正向指標(biāo)：Rij=（Xij-Xmin）∕（Xmax-Xmin），負(fù)向指標(biāo)：Rij=（Xmax-Xij）∕（Xmax-Xmin）。Rij代表不同指標(biāo)類型，Xij代表多目標(biāo)決策矩陣，其中i表示樣本值，j表示指標(biāo)值。

在進(jìn)行不同基因型甘薯塊根自然富集元素能力的綜合評價(jià)時(shí)，以元素含量和累積量為對象，首先采用模糊隸屬函數(shù)法獲得對應(yīng)的模糊隸屬函數(shù)值，接著采用熵權(quán)優(yōu)劣解距離法計(jì)算出模糊隸屬函數(shù)值對應(yīng)的信息權(quán)重，然后將每個(gè)基因型每個(gè)元素對應(yīng)的模糊隸屬函數(shù)值和信息權(quán)重的乘積之和作為對應(yīng)基因型的模糊綜合評判得分，并根據(jù)得分高低進(jìn)行自然富集元素能力的優(yōu)劣排序，最后對得分進(jìn)行聚類分析，從而對不同基因型甘薯塊根的自然富集元素能力進(jìn)行分類。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。方差分析、模糊隸屬函數(shù)分析、熵權(quán)優(yōu)劣解距離分析、模糊綜合評判分析和聚類分析均采用SPSSPRO 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行[53]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基因型甘薯塊根產(chǎn)量差異

由表1 可以看出，不同基因型甘薯的塊根產(chǎn)量存在巨大差異，介于16 524.0 kg∕hm2（浙紫3號）～51 267.0 kg∕hm2（贛薯203），平均產(chǎn)量為30 552.7 kg∕hm2，最高產(chǎn)量是最低產(chǎn)量的3.1 倍，變異系數(shù)為30.8%。不同鮮食型甘薯的塊根產(chǎn)量存在顯著或極顯著差異，平均產(chǎn)量為31 266.3 kg∕hm2，最高產(chǎn)量（46 170.0 kg∕hm2）是最低產(chǎn)量（16 524.0 kg∕hm2）的2.80 倍，變異系數(shù)為30.1%。其中，龍薯9號產(chǎn)量（46 170.0 kg∕hm2）最高，比對照（30 748.5 kg∕hm2）增產(chǎn)50.2%；浙紫3 號產(chǎn)量（16 524.0 kg∕hm2）最低，比對照減產(chǎn)46.3%。不同淀粉型甘薯的塊根產(chǎn)量也存在顯著或極顯著差異，平均產(chǎn)量為29 449.5 kg∕hm2，最高產(chǎn)量（51 267.0 kg∕hm2）是最低產(chǎn)量（21 006.0 kg∕hm2）的2.4 倍，變異系數(shù)為37.4%。其中，贛薯203產(chǎn)量（51 267.0 kg∕hm2）最高，較對照增產(chǎn)66.7%；贛薯3 號產(chǎn)量（21 006.0 kg∕hm2）最低，較對照減產(chǎn)31.7%。從變異系數(shù)大小來看，淀粉型甘薯的塊根產(chǎn)量差異大于鮮食型，而鮮食型甘薯間的差異略小于總體間，說明淀粉型甘薯基因型間的塊根產(chǎn)量存在明顯的多樣性。

表1 不同基因型甘薯的塊根產(chǎn)量（鮮質(zhì)量）Tab.1 Yield of fresh root tubers of different genotypes of sweet potatokg∕hm2

2.2 不同基因型甘薯塊根自然富集有益元素的能力差異

2.2.1 有益元素含量差異 不同基因型甘薯的塊根（鮮質(zhì)量）中不同有益元素含量間存在巨大差異（表2），鎂含量（167.97 mg∕kg）最高，鐵含量（9.25 mg∕kg）次之，硒和鋅含量較低。

表2 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素含量的差異Tab.2 Differences of beneficial element content in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potato

由表2 可知，不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中同一有益元素含量存在較大差異。鎂含量在97.95 mg∕kg（徐紫8 號）～263.33 mg∕kg（贛K06），最大值∕最小值為2.69，平均值為167.97 mg∕kg；鐵含量在5.34 mg∕kg（徐紫8 號）～20.33 mg∕kg（蘇薯29），最大值∕最小值為3.81，平均值為9.25 mg∕kg；鋅含量在1.59 mg∕kg（心香）～3.42 mg∕kg（贛渝3號），最大值∕最小值為2.07，平均值為2.28 mg∕kg；硒含量高出檢測限3μg∕kg 的品種只有50%（8 個(gè)），在3.84 μg∕kg（普薯32）～8.99 μg∕kg（贛薯203），最大值∕最小值為2.64，所有基因型平均值為2.95μg∕kg。不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中4個(gè)有益元素含量的變異系數(shù)表現(xiàn)為硒（110.37%）＞鐵（44.24%）＞鎂（27.50%）＞鋅（19.53%），即甘薯基因型間塊根（鮮質(zhì)量）中的硒含量差異最大，鐵次之，鋅最小。

不同用途類型甘薯間及同一用途類型的不同基因型甘薯間塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素含量均存在明顯差異（表2），鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎂平均含量（176.70 mg∕kg）明顯大于淀粉型（159.30 mg∕kg），其變異系數(shù)（30.57%）也大于淀粉型（23.17%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鐵平均含量（9.15 mg∕kg）明顯小于淀粉型（9.91 mg∕kg），其變異系數(shù)（38.35%）遠(yuǎn)小于淀粉型（53.46%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鋅平均含量（2.33 mg∕kg）與淀粉型（2.25 mg∕kg）基本相同，但其變異系數(shù)（25.05%）遠(yuǎn)大于淀粉型（8.13%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中硒平均含量（2.98 μg∕kg）明顯小于淀粉型（3.39μg∕kg），其變異系數(shù)（98.85%）遠(yuǎn)小于淀粉型（117.66%）。說明鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中的鎂含量普遍比淀粉型高，但其鐵和硒含量普遍低于淀粉型，而鋅含量兩者基本無差異；且鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎂和鋅含量的基因型間差異大于淀粉型，而鐵和硒含量的基因型間差異小于淀粉型。

2.2.2 有益元素累積量差異 不同基因型甘薯的塊根（鮮質(zhì)量）中不同有益元素累積量間存在較大差異（表3），鎂累積量（4 956.83 g∕hm2）最高，鐵（285.19 g∕hm2）次之，鋅和硒較低。

表3 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素累積量的差異Tab.3 Differences of beneficial element accumulation in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potato

不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中同一有益元素累積量存在較大差異（表3），鎂累積量在2 987.85 g∕hm2（贛薯3號）～8 030.55 g∕hm2（贛K06），最大值∕最小值為2.69，平均值為4 956.83 g∕hm2；鐵累積量在127.65 g∕hm2（心香）～529.65 g∕hm2（龍薯9號），最大值∕最小值為4.15，平均值為285.19 g∕hm2；鋅累積量在28.50 g∕hm2（心香）～105.00 g∕hm2（龍薯9 號），最大值∕最小值為3.68，平均值為69.35 g∕hm2；高出檢測限的甘薯基因型硒累積量在98.70 mg∕hm2（心香）～460.95 mg∕hm2（贛薯203），最大值∕最小值為4.67 所有莖因型，所有基因型平均值為88.29 mg∕hm2。不同基因型甘薯4 個(gè)有益元素累積量的變異系數(shù)表現(xiàn)為硒（139.02%）＞鐵（50.50%）＞鋅（33.26%）＞鎂（31.45%），即甘薯基因型間塊根（鮮質(zhì)量）中的硒累積量差異最大，鐵次之，鋅和鎂較小。

不同用途類型甘薯間及同一用途類型的不同基因型甘薯間塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素累積量均存在明顯差異（表3），鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎂平均累積量（5 307.20 g∕hm2）明顯大于淀粉型（4 533.05 g∕hm2），其變異系數(shù)（33.71%）也大于淀粉型（28.40%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鐵平均累積量（297.85 g∕hm2）略大于淀粉型（282.23 g∕hm2），其變異系數(shù)（53.39%）也略大于淀粉型（49.62%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鋅平均累積量（72.93 g∕hm2）略大于淀粉型（65.10 g∕hm2），其變異系數(shù)（36.99%）也略大于淀粉型（29.87%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中硒平均累積量（77.83 mg∕hm2）小于淀粉型（118.70 mg∕hm2），其變異系數(shù)（102.99%）遠(yuǎn)小于淀粉型（150.83%）。說明鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中的鎂累積量普遍比淀粉型高，鐵和鋅累積量差異不大，而硒累積量低于淀粉型；且鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎂、鐵和鋅累積量的基因型間差異大于淀粉型，而硒累積量的基因型間差異小于淀粉型。

2.3 不同基因型甘薯塊根自然富集有害元素的能力差異

2.3.1 有害元素含量差異 不同基因型甘薯的塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素含量間存在較大差異（表4），鉻含量（9.84 μg∕kg）最高，鎘（5.45μg∕kg）次之，砷（1.82μg∕kg）較低，鉛和汞含量均低于檢測限。

表4 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素含量的差異Tab.4 Differences of hazardous element content in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potatoμg∕kg

由表4 可知，不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中同一有害元素含量存在較大差異：鉻含量在0.00μg∕kg（普薯32）～38.20μg∕kg（蘇薯29），最大值∕最小值為2.09，平均值為9.84 μg∕kg；鎘含量在2.20（煙薯1915）～10.46 μg∕kg（贛渝3 號），最大值∕最小值為4.75，平均值為5.45μg∕kg；砷含量在0.00μg∕kg（濟(jì)薯25）～3.88 μg∕kg（蘇薯29），最大值∕最小值為3.92，平均值為1.82 μg∕kg；不同基因型甘薯有害元素含量的變異系數(shù)表現(xiàn)為鉻（142.65%）＞砷（50.61%）＞鎘（45.30%），即甘薯基因型間塊根（鮮質(zhì)量）中的鉻含量差異最大，砷和鎘次之。

不同用途類型甘薯間及同一用途類型的不同基因型甘薯間塊根（鮮質(zhì)量）中鉻、鎘和砷含量均存在較大差異（表4），鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鉻平均含量（10.68μg∕kg）與淀粉型（10.23μg∕kg）基本相同，而其變異系數(shù)（127.57%）遠(yuǎn)小于淀粉型（161.73%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎘平均含量（6.55 μg∕kg）明顯大于淀粉型（3.68 μg∕kg），其變異系數(shù)（37.97%）略小于淀粉型（41.95%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中砷平均含量（1.76μg∕kg）小于淀粉型（2.08 μg∕kg），但其變異系數(shù)（51.55%）略大于淀粉型（47.14%）。說明鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎘含量普遍比淀粉型高，但其砷含量普遍低于淀粉型，而鉻含量兩者基本無差異；且鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中砷含量的基因型間差異大于淀粉型，而鉻和鎘含量的基因型間差異小于淀粉型。

2.3.2 有害元素累積量差異 不同基因型甘薯的塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素累積量間均存在明顯差異（表5），鉻累積量（298.93 mg∕hm2）最高，鎘（165.54 mg∕hm2）次之，砷（55.85 mg∕hm2）較低。

表5 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素累積量的差異Tab.5 Differences of hazardous element accumulation in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potatomg∕hm2

不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中同一有害元素累積量存在較大差異（表5），鉻累積量在0.00 mg∕hm2（心香）～1 127.55 mg∕hm2（湛薯16），最大值∕最小值為3.19，平均值為298.93 mg∕hm2；鎘累積量在58.80 mg∕hm2（濟(jì)薯25）～318.45 mg∕hm2（贛渝3號），最大值∕最小值為5.42，平均值為165.54 mg∕hm2；砷累積量在0.00 mg∕hm2（心香）～126.15 mg∕hm2（龍薯9 號），最大值∕最小值為5.88，平均值為55.85 mg∕hm2；不同基因型甘薯有害元素累積量的變異系數(shù)表現(xiàn)為鉻（144.17%）＞砷（59.60%）＞鎘（53.44%），即甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中基因型間的鉻累積量差異最大，砷和鎘次之。

不同用途類型甘薯間及同一用途類型的不同基因型甘薯間塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素累積量存在明顯差異（表5），鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鉻平均累積量（356.87 mg∕hm2）明顯大于淀粉型（261.85 mg∕hm2），但其變異系數(shù)（132.67%）小于淀粉型（158.82%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎘平均累積量（204.45 mg∕hm2）遠(yuǎn)大于淀粉型（102.95 g∕hm2），其變異系數(shù)（46.41%）也大于淀粉型（37.93%）；鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中砷平均累積量（56.98 mg∕hm2）略小于淀粉型（59.13 g∕hm2），其變異系數(shù)（68.47%）遠(yuǎn)大于淀粉型（44.53%）。說明鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中的鉻和鎘累積量普遍比淀粉型高，而砷累積量與淀粉型無顯著差異；且鮮食型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中鎘和砷累積量的基因型間差異大于淀粉型，而鉻累積量的基因型間差異小于淀粉型。

2.4 不同基因型甘薯塊根自然富集元素能力的綜合評價(jià)

2.4.1 不同基因型甘薯塊根自然富集元素能力的模糊隸屬函數(shù)分析

2.4.1.1 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中元素含量的模糊隸屬函數(shù)分析 依據(jù)甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素含量的模糊隸屬函數(shù)值大小進(jìn)行甘薯塊根自然富集有益元素能力評價(jià)（表6），發(fā)現(xiàn)鮮食型甘薯塊根自然富集有益元素的能力表現(xiàn)為贛K06＞湛薯16＞贛渝3 號＞浙紫3 號＞普薯32＞心香＞龍薯9號＞贛薯6 號＞徐紫8 號，淀粉型甘薯塊根自然富集有益元素的能力表現(xiàn)為蘇薯29＞贛薯3 號＞贛薯203＞濟(jì)薯25＞龍薯10 號＞煙薯1915。綜合來看，甘薯塊根高富集有益元素的基因型表現(xiàn)為贛K06＞湛薯16＞蘇薯29，中富集有益元素的基因型表現(xiàn)為贛渝3號＞浙紫3號＞普薯32＞贛薯3號＞贛薯203＞濟(jì)薯25，低富集有益元素的基因型表現(xiàn)為心香＞龍薯10號＞龍薯9 號＞煙薯1915＞廣薯87＞贛薯6 號＞徐紫8號。

表6 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素含量的模糊隸屬函數(shù)值Tab.6 Fuzzy membership function values of beneficial element content in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potato

依據(jù)甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素含量的模糊隸屬函數(shù)值大小進(jìn)行甘薯塊根自然富集有害元素能力評價(jià)（表7），發(fā)現(xiàn)鮮食型甘薯塊根自然富集有害元素的能力表現(xiàn)為徐紫8 號＜贛薯6 號＜浙紫3號＜心香＜贛K06＜普薯32＜贛渝3 號＜龍薯9 號＜湛薯16，淀粉型甘薯塊根自然富集有害元素的能力表現(xiàn)為濟(jì)薯25＜煙薯1915＜贛薯203＜贛薯3 號＜龍薯10 號＜蘇薯29。綜合來看，甘薯塊根高富集有害元素的基因型表現(xiàn)為湛薯16＞蘇薯29，中富集有害元素的基因型表現(xiàn)為龍薯9 號＞贛渝3 號＞普薯32＞龍薯10 號，低富集有害元素的基因型表現(xiàn)為心香＞浙紫3 號＞贛薯3 號＞廣薯87＞贛薯203＞煙薯1915＞贛薯6號＞徐紫8號＞濟(jì)薯25。

表7 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素含量的模糊隸屬函數(shù)值Tab.7 Fuzzy membership function values of hazardous element content in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potato

2.4.1.2 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中元素累積量的模糊隸屬函數(shù)分析 依據(jù)甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中元素累積量的模糊隸屬函數(shù)值大小進(jìn)行甘薯塊根自然富集有益元素能力評價(jià)（表8），發(fā)現(xiàn)鮮食型甘薯塊根自然富集有益元素的能力表現(xiàn)為普薯32＞贛K06＞湛薯16＞龍薯9 號＞贛渝3 號＞贛薯6 號＞徐紫8 號＞浙紫3 號＞心香，淀粉型甘薯塊根自然富集有益元素的能力表現(xiàn)為贛薯203＞蘇薯29＞龍薯10號＞濟(jì)薯25＞煙薯1915＞贛薯3 號。綜合來看，甘薯塊根高富集有益元素的基因型為贛薯203，中富集有益元素的基因型表現(xiàn)為普薯32＞贛K06＞湛薯16＞龍薯9 號＞贛渝3 號＞蘇薯29，低富集有益元素的基因型表現(xiàn)為龍薯10 號＞濟(jì)薯25＞贛薯6 號＞廣薯87＞煙薯1915＞贛薯3號＞徐紫8號＞浙紫3號＞心香。

表8 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有益元素累積量的模糊隸屬函數(shù)值Tab.8 Fuzzy membership function values of beneficial element accumulation in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potato

依據(jù)甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中元素累積量的模糊隸屬函數(shù)值大小進(jìn)行甘薯塊根自然富集有害元素能力評價(jià)（表9），發(fā)現(xiàn)鮮食型甘薯塊根自然富集有害元素的能力表現(xiàn)為徐紫8號＜浙紫3號＜贛薯6號＜心香＜贛K06＜贛渝3號＜普薯32＜湛薯16＜龍薯9號，淀粉型甘薯塊根自然富集有害元素的能力表現(xiàn)為濟(jì)薯25＜煙薯1915＜贛薯3 號＜贛薯203＜龍薯10 號＜蘇薯29。綜合來看，甘薯塊根高富集有害元素的基因型表現(xiàn)為龍薯9 號＞湛薯16，中富集有害元素的基因型表現(xiàn)為普薯32＞蘇薯29＞贛渝3 號＞龍薯10號，低富集有害元素的基因型表現(xiàn)為贛K06＞贛薯203＞廣薯87＞心香＞贛薯6 號＞贛薯3 號＞浙紫3 號＞煙薯1915＞徐紫8號＞濟(jì)薯25。

表9 不同基因型甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中有害元素累積量的模糊隸屬函數(shù)值Tab.9 Fuzzy membership function values of hazardous element accumulation in root tubers（fresh weight）of different genotypes of sweet potato

2.4.2 甘薯塊根自然富集元素能力的評價(jià)權(quán)重

以元素含量、元素累積量及兩者共同為評價(jià)指標(biāo)，通過熵權(quán)優(yōu)劣解距離法計(jì)算獲得信息權(quán)重（表10）。由表10可知，若以元素含量為評價(jià)指標(biāo)，硒含量的權(quán)重（34.862%）最大，其次為鐵含量（22.649%）、鎂含量（11.131%）、鋅含量（10.178%）、鉻含量（7.897%）、鎘含量（7.492%）、汞含量（5.791%），鉛和砷含量的權(quán)重均為0。若以元素累積量為評價(jià)指標(biāo)，硒累積量的權(quán)重（39.442%）最大，其次為鎂累積量（15.196%）、鐵累積量（12.649%）、鎘累積量（10.143%）、鉛累積量（8.292%）、鋅累積量（8.079%）、砷累積量（6.199%），鉻和汞累積量的權(quán)重均為0。若同時(shí)以元素含量和累積量為評價(jià)指標(biāo)，硒累積量的權(quán)重（20.078%）最大，其次為硒含量（17.144%）、鐵含量（11.138%）、鎂累積量（7.728%）、鐵累積量（6.437%）、鎂含量（5.474%）、鎘累積量（5.101%）、鋅含量（5.005%）、鉻累積量（4.208%）、鋅累積量（4.115%）、鉻含量（3.884%）、鎘含量（3.684%）、砷累積量（3.155%）和砷含量（2.848%），鉛和汞的含量及累積量的權(quán)重均為0。

表10 甘薯塊根（鮮質(zhì)量）中9個(gè)元素含量和累積量的信息權(quán)重Tab.10 Information weight of 9 elements content and accumulation in root tubers（fresh weight）of sweet potato%

2.4.3 不同基因型甘薯塊根自然富集元素能力的綜合得分和排名 根據(jù)甘薯中9個(gè)元素含量和累積量的歸一化處理后的模糊隸屬函數(shù)值（表6—9）及相對應(yīng)的權(quán)重（表10），采用模糊綜合評判法對16個(gè)甘薯基因型塊根自然富集元素的能力進(jìn)行綜合評價(jià)（表11）。從表11 可以看出，若以元素含量及其權(quán)重為評價(jià)指標(biāo)，不同甘薯塊根自然富集元素的能力表現(xiàn)為贛K06（高）＞贛薯203（高）＞贛薯3 號（高）＞浙紫3 號（高）＞湛薯16（中）＞濟(jì)薯25（中）＞普薯32（中）＞心香（中）＞蘇薯29（中）＞贛渝3 號（中）＞煙薯1915（低）＞龍薯10號（低）＞龍薯9號（低）＞廣薯87（低）＞贛薯6 號（低）＞徐紫8 號（低）；若以元素累積量及其權(quán)重為評價(jià)指標(biāo)，不同甘薯塊根自然富集元素能力表現(xiàn)為贛薯203（高）＞贛K06（中）＞普薯32（中）＞濟(jì)薯25（低）＞湛薯16（低）＞贛薯3 號（低）＞贛渝3 號（低）＞浙紫3 號（低）＞贛薯6 號（低）＞蘇薯29（低）＞龍薯9 號（低）＞心香（低）＞煙薯1915（低）＞廣薯87（低）＞徐紫8號（低）＞龍薯10號（低）；若以元素含量和累積量及其權(quán)重為評價(jià)指標(biāo)，不同甘薯塊根自然富集元素能力表現(xiàn)為贛薯203（高）＞贛K06（高）＞普薯32（中）＞贛薯3 號（中）＞濟(jì)薯25（中）＞湛薯16（中）＞浙紫3 號（低）＞心香（低）＞蘇薯29（低）＞贛渝3 號（低）＞煙薯1915（低）＞贛薯6 號（低）＞龍薯9 號（低）＞龍薯10 號（低）＞廣薯87（低）＞徐紫8 號（低）。

表11 不同基因型甘薯塊根自然富集元素能力的綜合得分和排名Tab.11 Comprehensive score and rank of natural enrichment ability of element in root tubers of different genotypes of sweet potato

3 結(jié)論與討論

3.1 相同基因型甘薯塊根對不同元素的富集能力分析

眾多研究表明，同一作物品種對不同元素的富集能力是不同的[37，54-55]。陸國權(quán)等[37]研究發(fā)現(xiàn)，21個(gè)甘薯品種（系）的5 個(gè)產(chǎn)地200 多份樣品中的鐵、鋅、鈣和硒含量存在明顯的基因型差異，鋅、鈣和硒含量產(chǎn)地間均存在顯著差異，但不同肉色甘薯間的鐵、鋅、鈣和硒含量無顯著差異。胡燕等[54]研究發(fā)現(xiàn)，38 個(gè)甘薯品種中10 種元素含量表現(xiàn)為鉀＞鈉＞磷＞鈣＞鎂＞鐵＞鋅＞錳＞銅＞硒。余華等[55]認(rèn)為，不同肉色甘薯的銅、鐵、錳、鎂含量存在極顯著差異，鋅、鈣含量存在顯著差異。本研究發(fā)現(xiàn)，相同甘薯基因型塊根的不同元素含量差異巨大，鎂含量最高，其次為鐵，鉻、鎘、鋅、硒、砷含量較低，鉛和汞未被檢測出，除鐵含量的差異性與陸國權(quán)等[37]研究結(jié)果不同外，其他結(jié)果都與以往研究結(jié)果相似[37，54-56]；相同甘薯基因型塊根的不同元素累積量差異也巨大，鎂累積量最高，其次為鐵，鉛、汞累積量較低。不同元素含量差異表現(xiàn)為鉻（142.65%）＞硒（110.37%）＞砷（50.61%）＞鎘（45.30%）＞鐵（44.24%）＞鎂（27.50%）＞鋅（19.53%），不同元素累積量差異表現(xiàn)為鉻（144.17%）＞硒（139.02%）＞砷（59.58%）＞鎘（53.44%）＞鐵（50.50%）＞鋅（33.28%）＞鎂（31.45%），說明不同元素在甘薯塊根中的差異是非常大的，即甘薯塊根對不同元素的富集能力具有明顯的差異，這可能與不同元素的吸收、利用與運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)，具體機(jī)制有待于深入研究。

3.2 不同基因型甘薯塊根對同一元素的富集能力分析

廖青等[38]研究揭示，廣西10 個(gè)主栽甘薯品種薯塊硒含量存在顯著差異，且莖葉硒含量均高于薯塊，以桂紫薇薯1 號的富硒能力最強(qiáng)。黃婷等[39]研究發(fā)現(xiàn)，7 個(gè)甘薯品種塊根的硒含量以徐薯18 號和蘇薯16 號較高，其次為高系14、川山紫、蘇薯17 和寧紫薯，海南本地紫薯硒含量最低。不同基因型甘薯對鉻的吸收能力差異較大，廣薯87 最強(qiáng)，金山57最弱，且新鮮塊根中最高，薯肉最低[45]。胡燕等[54]研究認(rèn)為，相同產(chǎn)地的38 個(gè)甘薯品種中10 種元素鉀、鈉、磷、鈣、鎂、鐵、鋅、錳、銅、硒含量相差均較大。在鎘污染稻田區(qū)種植50個(gè)當(dāng)前推廣甘薯品種，各試驗(yàn)點(diǎn)鮮薯產(chǎn)量無顯著差異，但不同類型甘薯鮮薯鎘含量平均值存在差異，且隨土壤鎘含量的增加，不同類型甘薯鮮薯鎘含量差異變大[56]。潘曉紅[40]研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型甘薯塊根自然富硒能力存在顯著差異，表現(xiàn)為蘇薯16號＞濟(jì)薯26＞秦薯8 號＞榆薯1號＞煙薯25＞紫薯2號＞秦薯5 號＞紫薯3 號。王戈亮[41]研究發(fā)現(xiàn)，紅黃心甘薯品種的鐵、鋅和硒含量普遍高于白心甘薯品種，而鈣含量則以紅心甘薯品種最高，白心甘薯品種次之，黃心甘薯品種最低，但4種礦物質(zhì)元素含量的差異均沒有達(dá)到顯著水平。羅啟燕等[43]研究發(fā)現(xiàn)，2017 年在重慶市彭水縣3 個(gè)地點(diǎn)種植的9 個(gè)食用型甘薯品種薯塊中，鉀含量最高，其次為鈣、磷、鎂、鐵、錳、鋅、硼和銅，硒含量最低。不同肉色甘薯的銅、鐵、錳和鎂含量存在極顯著差異，鋅和鈣含量存在顯著差異，其他營養(yǎng)成分含量差異不顯著；黃色甘薯中的鋅含量介于橘紅色甘薯和紫色甘薯之間，紫色甘薯鋅、鐵、錳、鎂和鈣含量均顯著高于黃色[55]。本研究結(jié)果表明，在供試的16 個(gè)甘薯基因型中，龍薯9 號對鐵和鋅的富集能力最強(qiáng)，贛薯203對硒的富集能力最強(qiáng)，贛K06對鎂的富集能力最強(qiáng)；湛薯16 容易富集鉻元素，贛渝3號容易富集鎘元素，龍薯9號容易富集砷元素，供試基因型均不易富集鉛和汞。

綜上，甘薯自然富集元素能力存在較大的基因型差異，且與用途類型有關(guān)，在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)自身需求進(jìn)行基因型的選擇。鮮食型甘薯中，贛K06對硒和鎂元素的富集能力最強(qiáng)，龍薯9號對鐵和鋅元素的富集能力最強(qiáng)；淀粉型甘薯中，蘇薯29 對鐵元素的富集能力最強(qiáng)，贛薯203 具有較強(qiáng)的富集鋅、硒和鎂能力。鮮食型甘薯中，心香不易富集鎘元素，徐紫8 號不易富集砷元素，湛薯16 容易富集鉻元素，贛渝3號容易富集鎘元素；淀粉型甘薯中，濟(jì)薯25 不易富集鎘和砷元素，蘇薯29 容易富集鉻元素。從有益元素的高積累和有害元素的低積累綜合表現(xiàn)來看，鮮食型甘薯中的贛K06 最佳，徐紫8 號最差；淀粉型甘薯中的贛薯203 綜合表現(xiàn)最佳，龍薯10號最差。供試甘薯基因型塊根均不易富集鉛和汞元素。