四川馬鈴薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術(shù)創(chuàng)新鏈現(xiàn)狀與研究展望

沈?qū)W善，王 平，屈會娟，丁 凡，周全盧，李洪浩，黃靜瑋

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南山地農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，四川成都610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川成都610066；3.成都大學(xué)，四川成都610106）

馬鈴薯生產(chǎn)對于四川省貧困山區(qū)和民族地區(qū)口糧保障和扶貧增收具有特殊意義[1-2]。為持續(xù)推動馬鈴薯科技創(chuàng)新，四川省農(nóng)業(yè)廳、財政廳相繼啟動了國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系四川馬鈴薯創(chuàng)新團(tuán)隊（2008—2013 年）、四川薯類創(chuàng)新團(tuán)隊二期（2014—2018 年）和四川薯類創(chuàng)新團(tuán)隊三期（2019—2023 年），團(tuán)隊研究崗位逐期增加[3]。四川薯類創(chuàng)新團(tuán)隊二期圍繞“四川現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術(shù)創(chuàng)新鏈”中的品種、良繁、栽培、植保、貯藏、加工等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開展了技術(shù)研發(fā)與示范推廣，累計獲部省級科技進(jìn)步三等獎6 項，市級科技進(jìn)步二等獎1 項。但是，當(dāng)前四川馬鈴薯產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生著一些重要的變化[4]：一是供求關(guān)系出現(xiàn)了階段性過剩，馬鈴薯人均消費增速遞減；二是投資回報率逐年下降，生產(chǎn)成本不斷攀升；三是外延式增長方式不可持續(xù)，馬鈴薯種植面積難以擴(kuò)大；四是加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，馬鈴薯加工比例偏低。針對這些問題，必須深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，以中高端農(nóng)產(chǎn)品和食品消費市場為主攻目標(biāo)，實施科技驅(qū)動戰(zhàn)略，大力推動馬鈴薯產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

本文在總結(jié)四川薯類創(chuàng)新團(tuán)隊二期主要科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，按照現(xiàn)代綠色薯業(yè)“構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新鏈—延伸產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈—提升科技價值鏈”的三鏈聯(lián)動轉(zhuǎn)型升級原理，提出未來5 a 四川薯類創(chuàng)新團(tuán)隊在馬鈴薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術(shù)創(chuàng)新鏈的研究展望，對四川馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。

1 四川馬鈴薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀

1.1 馬鈴薯新品種選育與推廣

1.1.1 川芋系列新品種創(chuàng)制與配套栽培技術(shù)研究與應(yīng)用 利用遺傳配合力強(qiáng)的新親本材料44- 4 培育出新品種川芋12，引進(jìn)國際馬鈴薯中心實生種子培育出新品種川芋彩1 號、川芋16、川芋18、川芋19，均通過四川省品種審定，并已在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用。引進(jìn)國際馬鈴薯中心資源培育出新品種抗青9- 1，通過國家品種審定，在全國范圍內(nèi)廣泛使用。

1.1.2 達(dá)薯系列新品種選育與提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用 利用“聚合特異親本雜交、雜交種子高效育苗、生物組培脫毒快繁、高低海拔同步鑒選” 的高效育種方法，選育出適應(yīng)川東北氣候的新品種達(dá)薯1 號、達(dá)芋2 號、達(dá)芋3 號，被確定為四川省、達(dá)州市的主推品種。研發(fā)了“種薯規(guī)?；咝Ь珳?zhǔn)脫毒、脫毒試管苗分階段精細(xì)組培高效快繁、脫毒試管薯周年循環(huán)精細(xì)生產(chǎn)新工藝、霧化精細(xì)栽培五段管理、原原種立體混合雙層基質(zhì)精細(xì)栽培新方法”五大脫毒馬鈴薯繁育關(guān)鍵技術(shù)。優(yōu)化了秋馬鈴薯稻草覆蓋半淺耕輕簡化栽培模式和 “薯—稻—薯”種植模式，成為川東北馬鈴薯栽培主導(dǎo)技術(shù)。

1.1.3 西芋系列馬鈴薯專用新品種的選育與推廣

以加工型馬鈴薯新品種和早熟菜用鮮食型品種為育種目標(biāo)，采用不同的優(yōu)異種質(zhì)資源群進(jìn)行雜交，育成了西薯1 號和西芋2 號2 個馬鈴薯新品種。其中，西薯1 號淀粉含量18.1%，還原糖未檢出，高抗病毒病，抗晚疫病，是四川省育成的第1 個超低還原糖加工專用型新品種；西芋2 號生育期70 d 左右，高抗病毒病，抗晚疫病，是攀西地區(qū)選育的第1 個中早熟鮮食型品種。

1.1.4 紫色馬鈴薯新品種的引進(jìn)與推廣 通過多年多點品種比較試驗，篩選出適合寶興縣及類似生態(tài)區(qū)的紫色馬鈴薯新品種黑美人和紫云1 號。針對該縣立體氣候特點，制定了低海拔和河谷區(qū)用黑美人、高山區(qū)用紫云1 號的分布格局。研究制定了“寶興縣紫色馬鈴薯標(biāo)準(zhǔn)化有機(jī)種植技術(shù)規(guī)程”的區(qū)域性地方標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 馬鈴薯不同世代脫毒種薯生長發(fā)育特性與高效擴(kuò)繁關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 不同世代脫毒種薯的萌芽與生長發(fā)育特性研究了不同世代脫毒種薯休眠特性及其萌芽的酶學(xué)與激素生理、原種（原原種到原種）和生產(chǎn)種（原種到生產(chǎn)種） 擴(kuò)繁的生長發(fā)育動態(tài)及其產(chǎn)量形成差異，明確了不同世代脫毒種薯休眠期的梯級變化規(guī)律和優(yōu)質(zhì)種薯的生理質(zhì)量特征。

1.2.2 不同世代脫毒種薯擴(kuò)繁的營養(yǎng)、光合與塊莖發(fā)育生理特性 研究發(fā)現(xiàn)，原種擴(kuò)繁與生產(chǎn)種擴(kuò)繁相比，氮磷鉀積累數(shù)量少，但P2O5∶N 和K2O∶N 較高；研究明確了肥料運(yùn)籌對脫毒種薯擴(kuò)繁養(yǎng)分吸收利用、光合特性、抗旱性以及塊莖發(fā)育激素生理的影響規(guī)律。

1.2.3 脫毒種薯高效擴(kuò)繁的“調(diào)、增、促、控”四大關(guān)鍵技術(shù) 創(chuàng)新了優(yōu)質(zhì)種薯生理質(zhì)量調(diào)控、增密優(yōu)配高效群體構(gòu)建、肥料高效運(yùn)籌促生長、化學(xué)調(diào)控平衡物質(zhì)分配的“調(diào)、增、促、控”四大關(guān)鍵技術(shù)，分類優(yōu)化集成了原種和生產(chǎn)種高效擴(kuò)繁技術(shù)規(guī)程，擴(kuò)繁產(chǎn)量提高30%以上，生產(chǎn)成本降低20%以上。

1.3 馬鈴薯高效種植模式與周年生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 多季高效種植模式 通過間套增種和填閑復(fù)種方式，充分利用春秋冬光溫資源和空閑田地種植馬鈴薯，構(gòu)建7 套馬鈴薯與主要作物協(xié)調(diào)共生、多季種植、周年高產(chǎn)高效新模式，實現(xiàn)馬鈴薯由一季春作為主向春、秋、冬馬鈴薯多季高效種植協(xié)調(diào)發(fā)展的種植制度轉(zhuǎn)型。

1.3.2 季節(jié)性專用品種生態(tài)布局與周年生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù) 制定春、秋、冬季種植的馬鈴薯品種選育標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)國內(nèi)外季節(jié)性專用馬鈴薯品種選育標(biāo)準(zhǔn)制定的空白。選育出適應(yīng)春、秋、冬不同季節(jié)種植的季節(jié)性專用新品種17 個，研究明確了主要品種的生理生態(tài)特性與調(diào)控途徑，從種植季節(jié)和生態(tài)區(qū)域2 個方面優(yōu)化了品種布局。研究提出春、秋、冬馬鈴薯高產(chǎn)高效“五改”（改稀大窩栽培為合理密植，改平作為壟作雙行播種，改偏施氮肥為全程平衡配方施肥，改露地栽培為增加地膜或稻草覆蓋，改粗放管理為肥促化控精細(xì)管理）共性關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化集成了春、秋、冬馬鈴薯高產(chǎn)高效栽培技術(shù)規(guī)程，集成創(chuàng)新了馬鈴薯周年生產(chǎn)技術(shù)體系。

1.4 馬鈴薯主食化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與示范

1.4.1 主食化專用品種選育與栽培 制定了四川生態(tài)區(qū)馬鈴薯主食化品種標(biāo)準(zhǔn)，篩選和自主選育出6 個適宜四川生態(tài)區(qū)栽培的馬鈴薯主食化專用品種，其中，蓉紫芋5 號為四川省選育的第1 個紫皮紫肉品種。優(yōu)化了馬鈴薯早熟防寒高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和成都平原生態(tài)區(qū)馬鈴薯全程機(jī)械化配套技術(shù)。

1.4.2 主食化系列產(chǎn)品研發(fā) 提出以馬鈴薯冷凍薯泥為原料生產(chǎn)馬鈴薯饅頭的思路，配套研發(fā)了專用關(guān)鍵設(shè)備，形成了年產(chǎn)2 000 t 馬鈴薯冷凍薯泥的生產(chǎn)能力，開發(fā)出12 種馬鈴薯主食化食品。

2 加強(qiáng)品質(zhì)育種主攻特色專用新品種

2.1 種質(zhì)資源利用與育種方法改進(jìn)

研究建立了田間鑒定、室內(nèi)分析和數(shù)據(jù)分析的親本評價系統(tǒng)，確立了骨干親本，擴(kuò)大了優(yōu)良組合群體，創(chuàng)制具有突出性狀的優(yōu)異育種中間材料。通過集團(tuán)雜交增加了遺傳變異度，提高了選擇概率；充分利用原生質(zhì)體融合、外源基因?qū)?、染色體倍性育種等生物技術(shù)手段，對近緣野生資源進(jìn)行基因挖掘，建立馬鈴薯重要性狀的分子標(biāo)記，提高選擇效率和準(zhǔn)確性[5-6]。

2.2 加強(qiáng)特色專用型品種選育

一是鮮食專用型品種，應(yīng)制定各有特色的二級育種目標(biāo)，選育炒薯絲型、薯泥型、薯條型、薯片型、沙拉型、燉煮型、糕點型、水果型等，薯形、薯皮和薯肉的色澤也應(yīng)豐富多彩，風(fēng)味特色各異。二是加工專用型品種，區(qū)分淀粉型、全粉型、薯條型、薯片型、薯泥型、花青素提取型等，同樣，薯形、薯皮和薯肉的色澤也應(yīng)豐富多彩，各種營養(yǎng)指標(biāo)符合加工原料標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2.3 加強(qiáng)生物技術(shù)在馬鈴薯育種中的應(yīng)用

耐貯藏分子標(biāo)記輔助育種是應(yīng)該加強(qiáng)的研究領(lǐng)域[8-9]。選擇短休眠品種和長休眠品種利用誘導(dǎo)馬鈴薯開花結(jié)實技術(shù)，配制雜交組合，通過實生種子高效利用技術(shù)開展F1塊莖休眠性狀的檢測，構(gòu)建短休眠期群體庫和長休眠期群體庫，結(jié)合馬鈴薯參考基因組序列，利用軟件設(shè)計多對引物，開發(fā)耐貯藏分子標(biāo)記，以加快選育耐貯藏品種的效率。利用轉(zhuǎn)錄組分析挖掘控制塊莖花青素合成和晚疫病水平抗性的重要基因，創(chuàng)制高花青素含量和高抗晚疫病的遺傳改良新材料[10]。

3 種薯快繁技術(shù)創(chuàng)新與良繁體系提升

3.1 莖尖脫毒組培苗高效擴(kuò)繁技術(shù)

針對不同品種不同接種部位細(xì)化研究，添加不同的植物生長調(diào)節(jié)劑，篩選出最適培養(yǎng)基。針對脫毒苗的不同培養(yǎng)目的（繼代擴(kuò)繁培養(yǎng)、壯苗出瓶培養(yǎng)），改進(jìn)培養(yǎng)基配方，摸索不同的培養(yǎng)條件，研究出最適宜的培養(yǎng)基和培養(yǎng)方式[11]。

3.2 優(yōu)化脫毒苗高效繁育栽培技術(shù)

一是開展基質(zhì)消毒研究，利用夏季高溫天氣，選擇不同材料的膜覆蓋在栽培基質(zhì)苗床上，通過苗床熱效應(yīng)直接進(jìn)行消毒處理；采用生物防治方法，在栽培基質(zhì)中添加有益菌，利用其生長抑制致病菌生長，達(dá)到苗床消毒的目的。二是栽培技術(shù)和施肥模式研究，利用新型栽培基質(zhì)椰糠，根據(jù)不同品種的生長特性和需肥規(guī)律，對栽培技術(shù)和施肥模式進(jìn)行優(yōu)化。三是根據(jù)不同品種生理特性，研究水培高效繁育關(guān)鍵技術(shù)，包括優(yōu)化營養(yǎng)液配方、嚴(yán)格控制苗床水溫和苗床溫度等，提高水培苗的存活率[12]。

3.3 種薯催芽、調(diào)控及高效擴(kuò)繁栽培技術(shù)

為打破冬季12 月收獲的原原種的休眠期，提高原種繁殖效率，對冬季收獲的原原種進(jìn)行催芽新技術(shù)研究，在室內(nèi)嚴(yán)格控制溫度、濕度和光照，在保證種薯質(zhì)量的前提下提前打破原原種休眠，做到出芽早、壯、齊，在春季適宜的播種時間及時提供發(fā)芽的原原種播種。根據(jù)不同品種生長發(fā)育的特點，利用調(diào)整營養(yǎng)液配方、葉面噴施微肥、控制植株頂端優(yōu)勢和應(yīng)用外源激素等方法調(diào)控植株生長，促進(jìn)結(jié)薯[13]。

4 綠色安全生產(chǎn)技術(shù)與周年供給體系優(yōu)化

4.1 春馬鈴薯新種植模式與提質(zhì)增效栽培

以周年供給為目標(biāo)，引進(jìn)、篩選一批適宜間套種植的多種類型專用品種，因地制宜地開展高效種植新模式和提質(zhì)增效關(guān)鍵栽培技術(shù)研究[14]，更充分發(fā)揮間套作、輪作、凈作等種植方式時空調(diào)控效能，多層次、多方位充分利用西南生態(tài)區(qū)光、溫、水、肥等資源優(yōu)勢，優(yōu)化復(fù)合型種植結(jié)構(gòu)。

4.2 秋冬馬鈴薯種植新模式與簡化高效栽培

以現(xiàn)有種植模式為基礎(chǔ)，增種或改種秋冬馬鈴薯，充分挖掘秋冬馬鈴薯的面積和增產(chǎn)潛力，補(bǔ)充和完善周年供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈。以抗凍耐冷為重點[15]，引進(jìn)篩選生育期短、商品性好、耐弱光、耐低溫的馬鈴薯新品種。在川東北研究密植桑園、經(jīng)濟(jì)林或幼果林套作秋、冬馬鈴薯等農(nóng)林結(jié)合復(fù)合型高效種植新模式。

4.3 紫色馬鈴薯綠色高效栽培技術(shù)

有關(guān)栽培因子對馬鈴薯地下部塊莖花青素合成與積累影響將成為研究熱點[16]。重點研究不同類型肥料施用時期、施用量、水肥一體化對紫馬鈴薯塊莖花青素合成與積累的影響；研究不同栽培因子對紫馬鈴薯塊莖花青素合成與積累的調(diào)控效應(yīng)及調(diào)節(jié)機(jī)制。

5 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝深度融合機(jī)械化技術(shù)體系提升

5.1 機(jī)械化生產(chǎn)模式與水肥一體化

重點研究丘陵山區(qū)馬鈴薯中小型機(jī)械化種植與膜下滴灌水肥一體化的關(guān)鍵技術(shù)[17]，采用滴灌、微噴灌技術(shù)，結(jié)合水溶肥料應(yīng)用，實現(xiàn)高效補(bǔ)灌和水肥一體的主要參數(shù)和配套機(jī)具及其改進(jìn)優(yōu)化方案。創(chuàng)新肥料、農(nóng)藥的篩選和施用方案，加強(qiáng)水肥一體化管理。

5.2 植保無人機(jī)在馬鈴薯生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

植保無人機(jī)是現(xiàn)代綠色薯業(yè)栽培的發(fā)展方向[18]。開展植保無人機(jī)在馬鈴薯生產(chǎn)中的應(yīng)用試驗研究，從無人機(jī)的總體結(jié)構(gòu)參數(shù)、飛行穩(wěn)定性、作業(yè)精準(zhǔn)度、操作難易程度、仿地飛行等方面進(jìn)行對比選型。重點對人工施藥和無人機(jī)施藥進(jìn)行對比研究，在同等防效情況下，對比人工噴藥和無人機(jī)噴藥的用藥量差異以及工作效率、工作時間的差異。

5.3 馬鈴薯農(nóng)膜使用與殘膜回收技術(shù)

根據(jù)農(nóng)藝要求和機(jī)械化栽培模式特點，確定適宜的揭膜、回收時期。開展地膜回收機(jī)械選型試驗，采用懸掛聯(lián)接方式，由拖拉機(jī)掛接地膜回收機(jī)械跨壟作業(yè)[19-20]。對比研究苗期揭膜回收和收獲后地膜回收方式對機(jī)械的需求，優(yōu)先采用收獲后地膜回收機(jī)型進(jìn)行試驗，在此基礎(chǔ)上研究改進(jìn)相應(yīng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)苗期揭膜回收。

6 主要病蟲害的預(yù)警與綠色防控技術(shù)優(yōu)化

6.1 抗病品種篩選與區(qū)域布局

開展適宜不同生態(tài)區(qū)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗（耐）病品種篩選，明確不同品種在不同生態(tài)區(qū)、不同海拔高度的適應(yīng)性和增產(chǎn)潛力，為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗（耐）病品種的推廣布局提供技術(shù)依據(jù)。廣泛地收集和鑒定馬鈴薯栽培種或野生種，挖掘和利用馬鈴薯晚疫病、青枯病和瘡痂病等的抗病基因，并對其進(jìn)行基因功能分析[21]。

6.2 藥劑篩選與配套機(jī)械

對四川不同生態(tài)區(qū)開展馬鈴薯病蟲害調(diào)查，分析其在不同地區(qū)、不同栽培模式下的發(fā)生規(guī)律和特點。以“四川馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”為指導(dǎo)，開展環(huán)境友好型藥劑篩選。針對施藥過程中“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，篩選和改進(jìn)施藥器械，研究手動、電動、機(jī)動噴霧器、無人機(jī)等不同類型噴霧器械噴霧粒徑大小、噴灑流量、氣象因素與防治效果的關(guān)系，實現(xiàn)最佳防治效果。

6.3 晚疫病監(jiān)測預(yù)警與化學(xué)農(nóng)藥減施

在全省完善馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)晚疫病的科學(xué)監(jiān)測、及時發(fā)布預(yù)警信息和指導(dǎo)馬鈴薯晚疫病保護(hù)性防治。跟蹤監(jiān)測不同生態(tài)區(qū)馬鈴薯晚疫病發(fā)生程度和病菌致病力分化和藥劑敏感性，研究其對不同類型殺菌劑的交互抗性現(xiàn)狀[22]。

7 休眠萌芽調(diào)控與安全貯藏技術(shù)提升

7.1 馬鈴薯綠色安全貯藏技術(shù)體系優(yōu)化提升

優(yōu)化輕簡高效的貯藏管理方法，以植物源控芽保鮮劑為主，優(yōu)選配方，提升藥效，確保綠色安全高效。改良傳統(tǒng)的噴施、浸泡的藥劑施用方法，創(chuàng)新馬鈴薯控芽保鮮劑電加熱熏蒸技術(shù)，增強(qiáng)施用效果。

7.2 深入研究馬鈴薯休眠萌芽調(diào)控新技術(shù)

深入研究內(nèi)源激素油菜素內(nèi)酯（BR）調(diào)控馬鈴薯萌芽機(jī)制及其與赤霉素等激素間的相互作用機(jī)制[23]，獲得新的聯(lián)合優(yōu)化萌芽調(diào)控技術(shù)、研發(fā)馬鈴薯休眠萌芽調(diào)控劑，實現(xiàn)食用薯、加工薯、種薯的安全貯藏管理與生物調(diào)控技術(shù)。

7.3 深入研究馬鈴薯光控萌芽機(jī)制

研究不同光質(zhì)、光強(qiáng)及處理時間對塊莖萌芽及壯苗的影響，利用光信號調(diào)控這一過程，可方便且低耗地保證播種時的種薯生理質(zhì)量，是極具潛力的高效、綠色控制種薯生理狀態(tài)的新方法。深入開展轉(zhuǎn)錄因子StGATA4L 等介導(dǎo)光調(diào)控種薯萌芽機(jī)制研究，創(chuàng)新種薯控芽理論[24]。