2種淀粉型甘薯生長發(fā)育規(guī)律及產(chǎn)量、品質(zhì)差異分析

陳路路，孫 哲，郝媛媛，田昌庚，張煥利，劉桂玲，鄭建利，趙豐玲

（1泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000；2山東省黃河三角洲可持續(xù)發(fā)展研究院管理中心，山東 東營 257000）

0 引言

甘薯根據(jù)塊根的品質(zhì)特點及用途主要分為兼用型、淀粉型、食用型、特用型、葉菜型5個類型[1-2]。淀粉型甘薯作為一種高產(chǎn)的能源型作物，其加工用途越來越廣泛，主要包括淀粉及燃料乙醇的加工，而隨著人們生活水平的提高以及環(huán)保意識的增強，人們對甘薯品質(zhì)的要求也越來越高[3-4]。甘薯品質(zhì)主要包括外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、貯藏品質(zhì)及加工品質(zhì)[5]，其中外觀品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)與甘薯栽培管理環(huán)節(jié)密切相關(guān)，從而備受關(guān)注。營養(yǎng)品質(zhì)又包括可溶性糖、淀粉、維生素、蛋白質(zhì)及氨基酸等營養(yǎng)成分的含量[6]，外觀品質(zhì)則包括薯塊大小、形狀、薯皮色及薯肉色等[7]，但不同甘薯品種塊根品質(zhì)性狀存在基因型差異[8-9]，故在淀粉型甘薯品種選育過程中應(yīng)加強對甘薯不同品種產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的差異研究，努力實現(xiàn)甘薯產(chǎn)量與品質(zhì)并重，選育推廣高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的淀粉型甘薯新品種。

甘薯的生長時期分為生長前期、生長中期和生長后期3個階段，不同生長時期甘薯的生長規(guī)律不同，在生長前中期甘薯莖葉生長較快用以維持較高的光合速率，積累光合產(chǎn)物，生長后期莖葉開始衰退，塊根迅速膨大直到收獲[10-12]。因此，加強對甘薯不同發(fā)育時期的生物特性變化規(guī)律研究，對實現(xiàn)莖葉生長與塊根膨大的平衡具有一定的意義，從而為實現(xiàn)甘薯高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

本試驗從生物學(xué)特性及產(chǎn)量、品質(zhì)3 個方面對淀粉型甘薯品種（系）‘泰薯15’及‘濟薯25’進行分析研究，明確兩品種（系）不同發(fā)育時期生物特性變化規(guī)律的差異，加深對‘泰薯15’產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的認識，為調(diào)節(jié)甘薯莖葉生長與塊根膨大的平衡，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)淀粉型甘薯的選育及配套栽培措施的制定提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為淀粉型甘薯品種‘濟薯25’和泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育的淀粉型甘薯新品系‘泰薯15’。

1.2 試驗設(shè)計

‘泰薯15’和‘濟薯25’2個品種（系）于2017年6月28日栽苗，2017年10月12日收獲。種植模式為單作，每個品種設(shè)3個小區(qū)，小區(qū)長5 m、寬4 m，小區(qū)面積20 m2，壟距80 cm，株距25 cm，每小區(qū)栽苗100株。生物學(xué)特性調(diào)查試驗的取樣于栽苗后40天開始，每20天取樣1次，直至栽苗后100天取樣結(jié)束；產(chǎn)量性狀在收獲時進行現(xiàn)場測定；品質(zhì)性狀在收獲后進行測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 生物學(xué)特性的測定方法 每次取樣分別選取生長正常且長勢一致的植株3株，調(diào)查莖粗、最長蔓長、單株莖葉鮮重、單株葉面積、薯重等，并計算T/R值和塊根膨大速率；收獲期調(diào)查單株結(jié)薯數(shù)、大中薯數(shù)，計算商品薯率及經(jīng)濟系數(shù)。單株平均值為所取樣本數(shù)據(jù)。相關(guān)計算如式(1)～(4)。

1.3.2 產(chǎn)量性狀的測定方法 甘薯收獲時每小區(qū)選中間3 行進行測產(chǎn)，測產(chǎn)面積為12 m2，隨后折合成公頃產(chǎn)量，產(chǎn)量數(shù)據(jù)取3個小區(qū)的平均值。

1.3.3 品質(zhì)性狀的測定方法 甘薯收獲后對薯塊分別進行干率、可溶性總糖及淀粉含量的測定。干率測定時選取代表性薯塊3 塊，將薯塊切成薄片后隨機取約300 g，自然晾曬24 h 后放入烘箱內(nèi)，先105℃殺青30 min，隨后80℃烘干至恒重，計算薯塊干率，3 次重復(fù)，取平均值；可溶性總糖及淀粉含量采用蒽酮比色法測定[13-14]；食味品質(zhì)測定采用人工品嘗法，即將薯塊蒸煮后人工品嘗反饋薯塊的甜度、粘度、纖維含量等，并進行打分，將對照品種記為70 分，試驗品種食味評分值越高表示性狀越好或纖維量越少。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010 軟件進行數(shù)據(jù)分析和作圖，圖表中數(shù)據(jù)均為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物學(xué)特性差異分析

2.1.1 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯蔓長及莖粗的變化 如圖1所示，‘泰薯15’和‘濟薯25’不同發(fā)育時期的蔓長在栽苗后40～100天呈持續(xù)升高的趨勢，‘泰薯15’蔓長在栽苗后40～60天高于‘濟薯25’，之后明顯低于‘濟薯25’，‘泰薯15’最長蔓長為212.33 cm，屬中長蔓型；2個品種（系）的莖粗在栽苗后40～100 天整體呈上升趨勢，但在栽苗后80 天略低于相鄰發(fā)育時期，可能由于取樣誤差引起，‘泰薯15’莖粗明顯大于‘濟薯25’。

2.1.2 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯單株莖葉鮮重及單株葉面積的變化如圖2所示，‘泰薯15’與‘濟薯25’不同發(fā)育時期單株莖葉鮮重呈先升高后下降的變化趨勢，其峰值均出現(xiàn)在栽苗后80天，‘泰薯15’單株莖葉鮮重在栽苗后40～80天明顯高于‘濟薯25’，栽苗后100天2個品種差異較??；不同發(fā)育時期甘薯單株葉面積的變化趨勢與單株莖葉鮮重變化趨勢一致。

圖1 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯蔓長及莖粗的變化

2.1.3 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯薯重的變化 如圖3所示，‘泰薯15’與‘濟薯25’不同發(fā)育時期的單株鮮薯重在栽苗后40～100天呈持續(xù)上升趨勢，‘泰薯15’的單株鮮薯重明顯高于‘濟薯25’；單薯重的變化趨勢與單株鮮薯重一致，但‘泰薯15’單薯重在發(fā)育中后期略低于‘濟薯25’。

2.1.4 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯T/R值的變化 如圖4所示，‘泰薯15’與‘濟薯25’不同發(fā)育時期T/R值都呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢。在栽苗后40～60天2個品種（系）T/R值下降最為迅速，此時薯塊開始膨大，地上部營養(yǎng)生長迅速；在栽苗后 80～100 天2 個品種（系）T/R值下降到1左右，此時薯塊迅速膨大，地上部營養(yǎng)生長逐漸衰退。

圖2 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯單株莖葉鮮重及單株葉面積的變化

2.1.5 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯塊根膨大速率 如圖5所示，‘泰薯15’與‘濟薯25’的塊根膨大速率均在栽苗后80～100天達到最大值，即2個品種（系）在生長后期地上部分衰弱，而塊根迅速膨大直至收獲，此時‘泰薯15’的塊根膨大速率小于‘濟薯25’，但‘泰薯15’在栽苗后40～60天塊根膨大速率也較大，明顯大于‘濟薯25’。

圖3 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯薯重的變化

圖4 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯T/R值的變化

圖5 不同發(fā)育時期淀粉型甘薯塊根膨大速率

2.2 產(chǎn)量性狀差異分析

如表1所示，‘泰薯15’鮮薯產(chǎn)量為38951.40 kg/hm2，明顯高于‘濟薯25’，增產(chǎn)幅度為17.76%，且‘泰薯15’單株結(jié)薯數(shù)明顯大于‘濟薯25’，但單薯重略低于‘濟薯25’，因此，‘泰薯15’產(chǎn)量高于‘濟薯25’的主要原因是具有較高的單株結(jié)薯數(shù)。

表1 淀粉型甘薯產(chǎn)量相關(guān)性狀的表現(xiàn)

2.3 品質(zhì)性狀差異分析

2.3.1 商品薯率、經(jīng)濟系數(shù)如圖6所示，‘泰薯15’的商品薯率及經(jīng)濟系數(shù)分別為82.22%和45.96%，明顯高于‘濟薯25’，‘泰薯15’在商品薯比例及經(jīng)濟系數(shù)上均表現(xiàn)優(yōu)異。

圖6 淀粉型甘薯商品薯率及經(jīng)濟系數(shù)

2.3.2 薯塊營養(yǎng)成分及食味品質(zhì)如表2所示，‘泰薯15’干率為29.37%，淀粉含量為756.07 mg/(g·DW)，均略低于‘濟薯25’；但其可溶性總糖含量達到74.07 mg/(g·DW)，明顯高于‘濟薯25’，故其甜度較高，且口感軟糯，纖維含量少，食味性較好。

3 結(jié)論與討論

3.1 甘薯地上部與地下部協(xié)調(diào)生長和甘薯高產(chǎn)

甘薯產(chǎn)量的形成過程是光合產(chǎn)物不斷積累并不斷向塊根分配的過程，光合產(chǎn)物在甘薯生長前期主要用于地上部植株形態(tài)的構(gòu)建，在塊根形成與膨大后期干物質(zhì)不斷向地下部分轉(zhuǎn)移，從而形成經(jīng)濟產(chǎn)量[15-17]，因此，甘薯地上部與地下部的協(xié)調(diào)生長是其產(chǎn)量形成的關(guān)鍵。董立峰[18]研究表明，甘薯單株綠葉重對單株產(chǎn)量影響最大，單株薯數(shù)和單薯重對甘薯產(chǎn)量的直接影響最大。孫哲[15]研究表明，在甘薯栽苗后60～140 天，塊根膨大速率呈現(xiàn)出“升高-降低-升高”的變化趨勢，T/R值逐漸減小。本研究表明，‘泰薯15’單株莖葉鮮重及單株葉面積先升高后降低并在栽苗后80 天達到最大值，T/R值在生長后期明顯降低，塊根膨大初期膨大速率高，栽苗后80～100 天塊根膨大速率達到最大值，具有前期早生快發(fā)、中期生長穩(wěn)定、后期不易早衰等特點，地上部與地下部生長協(xié)調(diào)，實現(xiàn)了光合產(chǎn)物向塊根的快速轉(zhuǎn)移，從而形成更高的經(jīng)濟產(chǎn)量。

表2 淀粉型甘薯的營養(yǎng)成分及食味品質(zhì)分析

3.2 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)淀粉型甘薯的選育指標(biāo)

隨著人們對自身生活水平的要求的不斷提高，甘薯及其制品憑借自身蘊藏的豐富營養(yǎng)價值被越來越多的人搬上飯桌，人們對甘薯品質(zhì)的關(guān)注日益增強，因此在甘薯品種選育過程中要努力克服高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)之間的矛盾，實現(xiàn)甘薯產(chǎn)量與品質(zhì)并重[19-20]。鄢錚[21]研究表明，淀粉產(chǎn)量與鮮薯產(chǎn)量顯著正相關(guān)；張立明[22]、辛國勝[23]對甘薯品質(zhì)的研究表明，塊根中淀粉及淀粉組分、可溶性糖、蛋白質(zhì)等含量與甘薯的營養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)有密切關(guān)系；Enyi[24]認為薯塊的商品性是衡量甘薯品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)，其中薯塊大小是判斷其商品性的重要性狀。本研究表明，‘泰薯15’鮮薯產(chǎn)量為38951.40 kg/hm2，可溶性總糖含量為74.07 mg/(g·DW)，商品薯率達到82.22%，均明顯高于對照品種‘濟薯25’，而可溶性總糖含量較高是薯塊的蒸煮口味較好的原因之一[25]，且‘泰薯15’口感軟糯，食味性較好，在一定水平上實現(xiàn)了產(chǎn)量與品質(zhì)的并重，為泰薯15的推廣應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，但在本試驗過程中僅對淀粉型甘薯新品系‘泰薯15’的營養(yǎng)品指標(biāo)進行了部分測定，忽視了其加工品質(zhì)的重要性，在今后的淀粉型甘薯新品種選育過程中應(yīng)加強對淀粉型甘薯綜合品質(zhì)的測定，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的淀粉型甘薯新品種。