遮光處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

秦玉芝，覃麗，何長(zhǎng)征,2，潘妃，謝潔，陳慧，羅江龍，丁旭，熊興耀,2,4*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙410128；4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081)

遮光處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

秦玉芝1,2,3，覃麗1，何長(zhǎng)征1,2，潘妃1，謝潔1，陳慧1，羅江龍1，丁旭1，熊興耀1,2,4*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙410128；4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081)

以3個(gè)常規(guī)馬鈴薯栽培品種費(fèi)烏瑞它、紫玉、冀張薯12號(hào)為材料，進(jìn)行非全程45%遮光、全程45%遮光、非全程70%遮光、全程70%遮光處理，比較分析馬鈴薯的植株生長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀受光照的影響效果。結(jié)果表明：馬鈴薯植株生長(zhǎng)、產(chǎn)量及其構(gòu)成性狀等都呈現(xiàn)出對(duì)照、非全程45%遮光、全程45%遮光、非全程70%遮光、全程70%遮光依次遞減的變化趨勢(shì)；遮光條件下馬鈴薯株高顯著增加，但費(fèi)烏瑞它的株高隨遮光程度增加變化不大；紫玉的主莖數(shù)對(duì)光照不敏感，費(fèi)烏瑞它和冀張薯12的主莖數(shù)隨光照強(qiáng)度的減弱而減少；冀張薯12植株的干物質(zhì)量受遮光影響最大；馬鈴薯單株薯質(zhì)量和商品薯質(zhì)量受遮光影響最大，單薯質(zhì)量受遮光影響最小，非全程45%遮光處理只對(duì)費(fèi)烏瑞它和紫玉單株薯質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，相同條件下冀張薯12的商品薯質(zhì)量也顯著下降；全程45%遮光處理下紫玉、費(fèi)烏瑞它的單株塊莖數(shù)，費(fèi)烏瑞它、紫玉、冀張薯12的單株薯質(zhì)量和紫玉的商品薯重都顯著降低，遮光程度達(dá)到70%時(shí)(非全程、全程)所有結(jié)薯性狀因子都顯著下降；費(fèi)烏瑞它在遮光為45%條件下減產(chǎn)41.6%～44.5%，非全程70%遮光下減產(chǎn)67.8%，而全程遮光條件下的減產(chǎn)86.6%，全程遮光和非全程遮光之間差異不明顯；冀張薯12和紫玉在非全程45%遮光下減產(chǎn)都在30%以內(nèi)，冀張薯12在全程45%遮光條件下減產(chǎn)57.4%，紫玉減產(chǎn)41.1%，全程70%遮光下冀張薯12減產(chǎn)達(dá)87.5%，紫玉減產(chǎn)78.8%。綜合試驗(yàn)結(jié)果，費(fèi)烏瑞它和紫玉前期耐弱光，產(chǎn)量構(gòu)成性狀受光照影響較小，生育期短，較適宜中國(guó)南方冬作栽培。

馬鈴薯；遮光處理；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量構(gòu)成性狀

光照是馬鈴薯光合生長(zhǎng)不可或缺的環(huán)境因子。10～12 ℃為馬鈴薯幼芽的適宜生長(zhǎng)溫度[1]。國(guó)家農(nóng)業(yè)部已將南方冬作區(qū)確定為馬鈴薯發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域。在南方冬作區(qū)利用冬閑田進(jìn)行馬鈴薯生產(chǎn)時(shí)，一般根據(jù)市場(chǎng)和水稻種植情況在12 月中下旬播種，于翌年4—5月收獲，期間經(jīng)歷了全年氣溫最低、光照最弱的季節(jié)。馬鈴薯生長(zhǎng)旺盛期為2—3月，期間的氣溫多迂回變化，頻發(fā)“倒春寒”，且陰雨連綿，光照嚴(yán)重不足[2]。在低溫、弱光情況下，馬鈴薯光合強(qiáng)度低，光合產(chǎn)物積累少，產(chǎn)量與品質(zhì)受到嚴(yán)重影響，低溫、弱光是限制南方冬作區(qū)馬鈴薯種植的關(guān)鍵因素；因此，研究弱光逆境對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)和淀粉合成的影響，可以為間(套)作和南方冬作區(qū)馬鈴薯適栽品種的引種與選育提供參考與借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯栽培種：費(fèi)烏瑞它、紫玉和冀張薯12號(hào)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料于2016年1月7日播種，地膜覆蓋栽培。采用隨機(jī)區(qū)組排列。馬鈴薯開始出苗后，人為劃破地膜引導(dǎo)幼苗出膜。采用不同透光率的遮陽網(wǎng)進(jìn)行遮蓋處理。每個(gè)品種設(shè)置5種處理：Ⅰ.對(duì)照(不遮蓋)；Ⅱ.非全程45%遮光；Ⅲ.全程45%遮光；IV.非全程70%遮光；V.全程70%遮光?？紤]到馬鈴薯冬作區(qū)陰雨天氣主要出現(xiàn)在4月之前，非全程遮光處理統(tǒng)一在3月24日揭蓋；全程遮光處理在馬鈴薯成熟收獲時(shí)揭蓋。重復(fù)3次。小區(qū)面積20 m2。株行距20 cm×40 cm。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在馬鈴薯的苗期、塊莖形成期和收獲期各小區(qū)取樣3株，分別觀測(cè)以下項(xiàng)目。

株高為樣本從土壤表面到主莖頂端的高度，用卷尺測(cè)量。莖粗為樣本最粗莖的直徑，用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量。主莖數(shù)為樣本從地下直接生長(zhǎng)出來的莖數(shù)。匍匐莖數(shù)為樣本匍匐莖的數(shù)量。

葉片SPAD值用葉綠素儀測(cè)量。測(cè)量時(shí)以每個(gè)植株自上而下展開的第3片葉為測(cè)量點(diǎn)。

將每株樣本按地下部、莖、葉分開，烘干，測(cè)各部位的干物質(zhì)質(zhì)量。按小區(qū)收獲，稱重，測(cè)小區(qū)產(chǎn)量。收獲時(shí)調(diào)查單株塊莖數(shù)，取樣稱單株薯質(zhì)量。單薯質(zhì)量為單株薯質(zhì)量除以單株塊莖數(shù)。收獲時(shí)塊莖按大小分級(jí)后稱重，計(jì)算商品薯率。對(duì)鮮薯食用型品種而言，單薯質(zhì)量≥50 g的為商品薯；對(duì)薯?xiàng)l加工型品種而言，單薯質(zhì)量≥150 g的為商品薯；對(duì)薯片加工型品種而言，單薯直徑4～10 cm的為商品薯。

淀粉含量用蒽酮法測(cè)定[3]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用 Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖；采用SPSS 17.0軟件的Duncan 法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮光處理對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)勢(shì)的影響

與對(duì)照相比，遮光處理下馬鈴薯的植株都有不同程度增高，塊莖形成期之后增強(qiáng)光照(揭蓋)可以有效減弱植株的進(jìn)一步徒長(zhǎng)；不同遮光處理下莖粗的變化情況與株高相反，其中費(fèi)烏瑞它和冀張薯12的莖粗表現(xiàn)為前期受光照影響較大，紫玉的莖粗則表現(xiàn)為后期受光照影響較大(表1)。隨著遮光程度的加大，馬鈴薯匍匐莖形成減弱；塊莖形成之后增加光照，可在一定程度上促進(jìn)匍匐莖先端的進(jìn)一步膨大，對(duì)冀張薯12匍匐莖數(shù)的影響最為明顯；后期改變光照對(duì)紫玉、費(fèi)烏瑞它的匍匐莖數(shù)基本沒影響。隨光照強(qiáng)度的減弱，馬鈴薯主莖數(shù)減少，不同品種間也存在差異，其中冀張薯12 和費(fèi)烏瑞它受影響較大，紫玉主莖數(shù)對(duì)光照強(qiáng)度不敏感(表2)。

表1 各處理馬鈴薯植株在不同生長(zhǎng)期的株高和莖粗Table 1 Plant height and stem diameter of selected potatoes under each stages of different treatment

表2 各處理馬鈴薯不同生長(zhǎng)期植株莖的發(fā)生情況Table 2 Stem formation of potatoes under each stages of different treatment

表3表明，各品種不同處理在同一時(shí)期的葉片、地上莖和地下塊莖的干物質(zhì)質(zhì)量都隨著遮光程度的增加和遮光時(shí)間的延長(zhǎng)而減少，其中地下塊莖在同一品種，不同處理間差異最大，其次是葉片。后期增加光照有利于植株干物質(zhì)的積累，其中地下塊莖的干物質(zhì)質(zhì)量增加最明顯，其次是葉片。苗期和塊莖形成期，冀張薯12受遮光影響最大，費(fèi)烏瑞它最??；收獲期，冀張薯12受遮光影響最大，紫玉最小。

表3 各處理馬鈴薯植株不同時(shí)期不同部位的干物質(zhì)質(zhì)量Table 3 Plant dry matter from different parts of potatoes under different periods g

不同遮光處理下，冀張薯12和紫玉葉片的SPAD值下降，但差異不顯著。前期45%遮光處理能促進(jìn)費(fèi)烏瑞它葉片的SPAD值增加；70%遮光處理下費(fèi)烏瑞它葉片的SPAD值與對(duì)照相近。在70%遮光條件下，隨著遮光時(shí)間的延長(zhǎng)，塊莖形成期的冀張薯12和費(fèi)烏瑞它葉片的SPAD值與對(duì)照和45%遮光條件相比顯著降低。收獲期，以紫玉葉片的SPAD值變化最突出，45%遮光處理下全程遮光和非全程遮光的葉片SPAD值分別為對(duì)照的75%和88%，而70%遮光處理下的全程遮光和非全程遮光分別為對(duì)照的70%和86%，不同遮光處理之間差異顯著。而冀張薯12的SPAD值在同一遮光處理(全程和非全程)下差異不顯著，最大遮光程度下的葉片SPAD值與對(duì)照相比減少了11%，費(fèi)烏瑞它介于冀張薯12和紫玉之間。相同處理下，冀張薯12號(hào)和紫玉葉片的SPAD值高于費(fèi)烏瑞它(表4)。

表4 各處理馬鈴薯葉片的SPAD值Table 4 The SPAD value comparison of potatoes under different treatments

2.2 遮光處理對(duì)馬鈴薯生產(chǎn)性能的影響

收獲期，各處理生產(chǎn)性能指標(biāo)都隨遮光程度增加呈減小趨勢(shì)(表5)。45%遮光處理下(全程和非全程)冀張薯12的單株薯質(zhì)量和商品薯質(zhì)量受到影響較大，顯著低于對(duì)照。非全程45%遮光處理只對(duì)費(fèi)烏瑞它和紫玉單株薯質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，全程45%遮光處理對(duì)單株塊莖數(shù)、單株薯質(zhì)量和商品薯質(zhì)量有顯著影響，70%遮光處理(非全程、全程)顯著影響單株塊莖數(shù)、單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和商品薯率，同一遮光的全程和非全程處理間差異不顯著。

表5 各處理馬鈴薯的結(jié)薯性能Table 5 Tuberization comparison of potatoes under different treatments

2.3 遮光處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和塊莖淀粉含量的影響

遮光處理影響3種供試馬鈴薯的產(chǎn)量(表6)。同一品種各處理的產(chǎn)量均呈現(xiàn)對(duì)照、非全程45%遮光、全程45%遮光、非全程70%遮光、全程70%遮光依次遞減的趨勢(shì)。

表6 各處理馬鈴薯的產(chǎn)量及塊莖淀粉含量Table 6 Yield and starch content comparison of potatoes under different treatments

在45%遮光處理下，費(fèi)烏瑞它的產(chǎn)量比對(duì)照減少700～800 kg/(666.7 m2)，減產(chǎn)41.6%～44.5%。全程70%遮光處理下的產(chǎn)量銳減至對(duì)照產(chǎn)量的1/7，減產(chǎn)86.6%；非全程遮光下的產(chǎn)量比對(duì)照減少1 060 kg/(666.7 m2)，減產(chǎn)67.8%。與對(duì)照相比，冀張薯12和紫玉在非全程45%遮光下減產(chǎn)都少于30%；冀張薯12在全程45%遮光條件下減產(chǎn)57.4%，紫玉減產(chǎn)41.1%。全程70%遮光下冀張薯12實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為136.7 kg/(666.7 m2)，減產(chǎn)87.5%，而紫玉實(shí)際產(chǎn)量為250 kg/(666.7 m2)，減產(chǎn)78.8%。

遮光處理影響馬鈴薯塊莖淀粉含量的積累。在非全程45%遮光下，費(fèi)烏瑞它和紫玉的塊莖淀粉含量與對(duì)照比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。相同條件下冀張薯12的淀粉含量顯著低于對(duì)照；除非全程45%遮光處理外，其他處理紫玉的淀粉含量都顯著低于對(duì)照，費(fèi)烏瑞它各遮光處理間都存在顯著差異。冀張薯12除70%全程遮光處理外，其他處理之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)論與討論

許多研究表明，植物不同器官在形態(tài)發(fā)生方面對(duì)光的敏感性不同，植株在弱光脅迫下會(huì)進(jìn)行形態(tài)重塑，以捕獲更多的光能來維持正常生長(zhǎng)。植物具有主動(dòng)適應(yīng)其生長(zhǎng)環(huán)境光照條件的能力，并且不同基因型對(duì)弱光的適應(yīng)性差異顯著[2,4–9]。本研究結(jié)果表明，遮光使馬鈴薯植株的莖粗減小，株高增加，主莖數(shù)減少。這與秦玉芝等[10]、李彩斌等[11]的研究結(jié)果一致。不同遮光處理對(duì)冀張薯12苗期和紫玉塊莖形成期的植株生長(zhǎng)影響最大，對(duì)費(fèi)烏瑞它苗期及塊莖形成期、冀張薯12的塊莖形成期植株生長(zhǎng)的影響不明顯。收獲期植株已基本完成生長(zhǎng)發(fā)育，不受遮光處理影響。由此可見，不同品種對(duì)光照最敏感的生長(zhǎng)發(fā)育期不同。不同品種葉片SPAD值對(duì)遮光處理反應(yīng)存在差異，全程45%遮光條件下，從苗期到塊莖形成期葉片SPAD值有一個(gè)增加的過程，收獲期SPAD值下降，并低于對(duì)照。70%遮光條件下，3個(gè)品種葉片的SPAD值顯著低于對(duì)照。這與劉鐘等[12]的研究結(jié)果一致。

遮光處理對(duì)供試馬鈴薯在3個(gè)時(shí)期的匍匐莖的形成都產(chǎn)生顯著影響。單株結(jié)薯數(shù)、單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量、商品薯率以及產(chǎn)量都因?yàn)楣庹詹蛔愣鴾p少，其中單株薯質(zhì)量、商品率和產(chǎn)量受遮光影響最大。本試驗(yàn)結(jié)果表明，單薯質(zhì)量受光強(qiáng)影響相對(duì)較小。這與肖特等[13]在溫室條件下的研究結(jié)論相反，其原因可能與試驗(yàn)條件和處理方式不同有關(guān)。生長(zhǎng)前期 45%遮光處理，特早熟品種費(fèi)烏瑞它的產(chǎn)量受影響最大，早中熟品種紫玉次之，晚熟品種冀張薯12 受影響最小。這與不同成熟期品種的塊莖膨大的時(shí)間有關(guān)。生長(zhǎng)期全程遮光處理，40%遮光使費(fèi)烏瑞它和紫玉產(chǎn)量減產(chǎn)超過40%，冀張薯12減產(chǎn)57.4%；70%遮光處理使費(fèi)烏瑞它和冀張薯12產(chǎn)量減產(chǎn)超過86%，紫玉減產(chǎn)78.8%，說明不同的品種耐受弱光的能力不同，費(fèi)烏瑞它和紫玉對(duì)弱光的耐受性大于冀張薯12號(hào)。馬鈴薯塊莖的淀粉含量在遮光條件下的變化明顯，光照不足對(duì)淀粉的合成有顯著的抑制作用。這與李彩斌等[11]對(duì)溫室遮光下馬鈴薯塊莖淀粉含量的研究結(jié)果相似。塊莖形成期之前一定程度的弱光脅迫對(duì)費(fèi)烏瑞它和紫玉的淀粉積累影響不顯著，說明馬鈴薯淀粉合成對(duì)弱光適應(yīng)性具有基因型差異。綜合試驗(yàn)結(jié)果，費(fèi)烏瑞它和紫玉生長(zhǎng)前期耐弱光，產(chǎn)量構(gòu)成性狀受光照影響較小，生育期短，較適宜中國(guó)南方冬作栽培。

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責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

Effect of shading treatment on the agronomic traits and yield of potato(Solanum tuberosum L.)

QIN Yuzhi1,2,3,QIN Li1, HE Changzheng1,2, PAN Fei1, XIE Jie1, CHEN Hui1, LUO Jianglong1, DING Xu1, XIONG Xingyao1,2,4*
(1.College of Horticuture and Landscape, Hunan Agricutural University, Changsha 410128, China; 2.Hunan Provincial Engineering Research Center for Potatoes, Changsha 410128, China; 3.Southern Regional Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in China, Changsha 410128, China; 4.nstitute of Vegetables and Flowers, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

In this field experiment, three potato varieties of Favorita, Ziyu and Jizhangshu–12 were used as material, five light treatments (45% shading in certain growth stage, 45% shading in the whole growth stage, 70% shading in certain growth stage, 70% shading in the whole growth stage, no shading as control) were conducted to study the effects of different light treatments on growth dynamic, yield and its components of potato varieties by measuring plant height，dry matter, the content of starch in tuber，tuber numbers per plant, tuber yield and other main agronomic traits.The results showed that the change trend of the agronomic traits was: the control was the best, 45% shading treatments were better than 70% shading treatments, shading in certain growth stage were better than shading in whole growing period.The plant heights of potato varieties were significant different between the shading treatments and the control except Favorita.The main stem numbers decreased with the shading increase except Ziyu.The dry weight of Jizhangshu–12 declinedmore severely than those of Favorita and Ziyu potatos.45% shading treating before tuber rapid expansion stage had significant effects on the tuber weight per plant of Favorita and Ziyu varieties and significantly decreased the commodity potato weight per plant of Jizhangshu–12.The tuber numbers per plant of Favorita and Ziyu, tuber weight of three varieties and commodity potato weight of Ziyu decreased significantly under 45% shading treated in whole growing period.The all characters of tuberization were significantly reduced under 70% shading treatments regardless of the shading stage.The yields of Favorita decreased by 41.6%–44.5% with both 45% shading treatments and there was not significant difference between the two treatments.67.8% and 86.6% decreased with 70% shading treated in certain growth stages and whole growth stage, respectively.The yields of Jizhangshu–12 and Ziyu reduced less than 30% under 45% shading treated in certain stage, decreased by 57.4% (Jizhangshu–12) and 41.1%(Ziyu) with 45% shading treated in whole growing period, and decreased by 87.5% (Jizhangshu–12) and 78.8%(Ziyu) with 70% shading treatment in whole growing stages.In conclusion, Favorita and Ziyu, the varieties of early–maturing, of which yield and it’s components were less affected by light intensity, can adapt more readily to the cultivation environment of weak light and high humidity in southern winter.

potato; shading treatment; agronomic characters; yield traits

S532.1

：A

：1007-1032(2017)01-0001-06

2016–06–24

2016–12–15

國(guó)家“十二·五”農(nóng)村領(lǐng)域科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD02B05–8)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS–10–P19)

秦玉芝(1971—)，女，湖南永順人，博士，副教授，主要從事逆境生理與蔬菜遺傳育種研究，qyuz@163.com；*通信作者，熊興耀，教授，主要從事園藝資源研究，xiongxingyao @126.com