不同種薯規(guī)格及施肥量對(duì)馬鈴薯新品種“桂農(nóng)薯1號(hào)”農(nóng)藝性狀及產(chǎn)質(zhì)量的影響

劉國(guó)敏，覃維治，閆飛燕，韋榮昌，石達(dá)金，蒙炎成，鄧英毅，鄭虛*

(1 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西 南寧 530007；2 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，廣西 南寧 530007； 3 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007；4 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 53004)

馬鈴薯又名土豆、洋芋，是菜糧兩用的茄科經(jīng)濟(jì)作物，2015年我國(guó)將馬鈴薯列為繼小麥、玉米、水稻之后的第四大主糧作物[1]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，近10 a來，我國(guó)馬鈴薯播種面積呈“增—降—增—降”趨勢(shì)，產(chǎn)量呈“增—降—增”的趨勢(shì)，但總體波動(dòng)不大。2018年，我國(guó)馬鈴薯的播種面積和總產(chǎn)量分別達(dá)到4 758.07 khm2和1 798.37萬t，均居世界首位，但是單產(chǎn)只有3 779.62 kg/hm2，并未達(dá)到世界平均水平。馬鈴薯對(duì)肥料需求量較大，尤其氮肥的施用對(duì)產(chǎn)量的形成起關(guān)鍵性作用[2-3]，氮磷鉀肥的合理配施也能明顯提高粗蛋白、淀粉、還原糖及干物質(zhì)含量[4]。廣西是典型的馬鈴薯南方冬作區(qū)，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)已成為廣西農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一[5]。然而廣西在馬鈴薯生產(chǎn)上仍普遍存在肥料濫用、利用率低、施肥方式和方法不合理等問題，導(dǎo)致種植成本偏高、土壤鹽堿化、土壤養(yǎng)分嚴(yán)重失衡，生物多樣性遭到嚴(yán)重?fù)p害等[6-7]，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，制約了廣西馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。廣西地區(qū)在馬鈴薯種植過程中，普遍以切薯播種為主，該方法存在種薯用量大、爛種率高、發(fā)病率高、人工切薯成本高、傷口極易感病傳病等問題。整薯播種可有效降低成本、減少病蟲害傳播，比切薯播種出苗時(shí)間提前、出苗率提高、出苗整齊、抗逆性強(qiáng)[8-9]。研究[10-12]表明，馬鈴薯品種特性、施肥量及種薯規(guī)格是影響馬鈴薯優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的重要因素。因此，針對(duì)上述問題，提出科學(xué)的問題是：不同種薯規(guī)格和施肥量處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)質(zhì)量的形成是否有影響？為此，本研究以不同種薯規(guī)格的“桂農(nóng)薯1號(hào)”脫毒原種小整薯為試驗(yàn)材料，通過肥料減施、常規(guī)施及增施處理來探討施肥量和種薯規(guī)格對(duì)馬鈴薯產(chǎn)質(zhì)量的影響，以及種薯規(guī)格與施肥量之間的平衡關(guān)系，旨在為廣西馬鈴薯節(jié)肥增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與土壤背景

田間試驗(yàn)于2017年在廣西欽州市浦北縣進(jìn)行，供試品種是廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的黃皮黃肉早熟馬鈴薯新品種“桂農(nóng)薯1號(hào)”，因其抗凍優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的特性深受種植戶的歡迎[13]。選擇當(dāng)?shù)氐湫退径e田中地勢(shì)相對(duì)平坦、肥力中等、有代表性、排灌方便的田塊進(jìn)行試驗(yàn)，前茬作物為水稻，基本土壤肥力指標(biāo)為pH5.6，有機(jī)質(zhì)26.3 g/kg，水解性氮114 mg/kg，有效磷73.3 mg/kg，速效鉀195 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與取樣方法

試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)因素，分別為施肥量和種薯規(guī)格，施肥量設(shè)置3個(gè)水平，以常規(guī)施肥為對(duì)照，H1減施肥料：N、P2O5、K2O各施187.5、187.5、360 kg/hm2；H2常規(guī)施肥：N、P2O5、K2O各施217.5、217.5、390 kg/hm2；H3增施肥料：N、P2O5、K2O各施247.5、247.5、420 kg/hm2。種薯規(guī)格(均選用脫毒原種小整薯)設(shè)置3個(gè)水平，分別為Y1：10～20 g/個(gè)；Y2：20～30 g/個(gè)；Y3：30～40 g/個(gè)。試驗(yàn)共9個(gè)處理組合，3個(gè)重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)96株，小區(qū)面積為13.2 m2，行距1.1 m，株距0.25 m，每壟雙行種植，采取裂區(qū)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)所用N、P、K肥分別為尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀并作為基肥一次性施入，田間管理按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及取樣方法

1.3.1 馬鈴薯不同處理植株農(nóng)藝性狀調(diào)查

在馬鈴薯成熟期分別測(cè)定主莖數(shù)、株高、莖粗，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取10株進(jìn)行測(cè)定，然后取平均值。主莖數(shù)為由地下或者由種薯直接生長(zhǎng)出來的莖的數(shù)目；株高為從泥土的表層到主莖的第1個(gè)花序分支處的高度；主莖粗為近基部最粗處的直徑。

1.3.2 馬鈴薯結(jié)薯性狀、產(chǎn)量和薯塊經(jīng)濟(jì)性狀的調(diào)查分析

收獲時(shí)對(duì)所有小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行稱重，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株進(jìn)行單株結(jié)薯數(shù)、單株薯重、商品薯率調(diào)查測(cè)定。

1.3.3 馬鈴薯塊莖品質(zhì)分析

收獲時(shí)每小區(qū)隨機(jī)抽取10株的薯塊進(jìn)行分析。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2013輸入數(shù)據(jù)和制作圖表，用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)不同種薯規(guī)格和施肥量的馬鈴薯淀粉含量、多酚氧化酶活力、化學(xué)成分、農(nóng)藝性狀及經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行方差分析，隨后用LSD進(jìn)行多重比較。為分析不同種薯規(guī)格和施肥量處理的馬鈴薯農(nóng)藝性狀、單株薯重對(duì)產(chǎn)量、商品薯率的影響，進(jìn)行了一元回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種薯規(guī)格及施肥量處理對(duì)馬鈴薯塊莖淀粉含量的影響

從圖1可知，不同施肥量和種薯規(guī)格處理，“桂農(nóng)薯1號(hào)”馬鈴薯塊莖淀粉含量表現(xiàn)為，在Y1種薯規(guī)格處理下，常規(guī)施肥H2Y1、增施肥料H3Y1處理的馬鈴薯塊莖淀粉含量顯著高于減施肥料處理H1Y1；在Y2種薯規(guī)格處理下，增施肥料處理H3Y2塊莖淀粉含量顯著高于H1Y2、H2Y2；在Y3種薯規(guī)格處理下，常規(guī)施肥處理H2Y3的淀粉含量顯著高于H1Y3、H3Y3。在H1減施肥料的處理下，不同種薯規(guī)格處理的塊莖淀粉含量表現(xiàn)為差異不顯著；在H2常規(guī)施肥處理下，不同種薯規(guī)格處理的塊莖淀粉含量差異性顯著，由高到低為H2Y1、H2Y3、H2Y2；在H3增施肥料處理下，不同種薯規(guī)格處理的塊莖淀粉含量差異性顯著，由高到低為H3Y2、H3Y1、H3Y3。綜上，不同試驗(yàn)處理的馬鈴薯淀粉含量表現(xiàn)為H3Y2最高、H1Y1最低。

2.2 不同種薯規(guī)格及施肥量處理對(duì)馬鈴薯塊莖多酚氧化酶活力的影響

同一種薯規(guī)格不同施肥量處理的馬鈴薯塊莖多酚氧化酶活力均呈現(xiàn)顯著性差異(圖2)，由高到低為H1Y1、H3Y1、H2Y1，H3Y2、H1Y2、H2Y2，H3Y3、H2Y3、H1Y3，其中Y1、Y2兩種種薯規(guī)格下，不同肥料處理的馬鈴薯塊莖多酚氧化酶活力均表現(xiàn)為隨施肥量的增加，塊莖多酚氧化酶活力先減后增，而Y3處理下，則表現(xiàn)為隨著施肥量的增加塊莖多酚氧化酶的活力遞增。

H1、H2、H3代表不同施肥量處理，Y1、Y2、Y3代表不同種薯 規(guī)格處理，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。 數(shù)據(jù)分析用到了方差分析和LSD多重比較。圖2 不同種薯規(guī)格及施肥量處理對(duì)“桂農(nóng)薯1號(hào)” 馬鈴薯塊莖多酚氧化酶活力的影響

2.3 不同種薯規(guī)格及施肥量處理對(duì)馬鈴薯塊莖礦物質(zhì)元素含量的影響

由表1可知，在Y1種薯規(guī)格處理下，H1肥料處理的馬鈴薯塊莖Na含量顯著低于H2、H3，H2與H3處理差異不顯著；在Y2種薯規(guī)格下，H3塊莖Na含量顯著高于H1、H2；在Y3種薯規(guī)格處理下，3種肥料處理的馬鈴薯塊莖Na含量差異性顯著，由高到低為H1Y3、H2Y3、H3Y3。同一種薯規(guī)格處理下，不同肥料處理的馬鈴薯塊莖Ca含量均呈現(xiàn)為顯著性差異，由高到低為H3Y1、H2Y1、H1Y1，H3Y2、H2Y2、H1Y1，H1Y3、H3Y3、H2Y3，可以看出，在Y1、Y2種薯規(guī)格下，不同肥料處理的馬鈴薯塊莖Ca含量隨著施肥量的增加而增加，在Y3種薯規(guī)格下，隨著施肥量的增加，Ca含量先減后增。在同一種薯規(guī)格處理下，馬鈴薯塊莖的Fe、Zn、N含量均隨著施肥量的增加而增加。在同一種薯規(guī)格處理下，不同肥料處理的馬鈴薯塊莖P含量均表現(xiàn)為H3顯著高于H1和H2處理，而H1與H2差異不顯著。不同施肥量和種薯規(guī)格處理下，馬鈴薯塊莖K含量差異均不顯著。綜合分析得出，不同試驗(yàn)處理的馬鈴薯塊莖除了Na、N含量外，Ca、Fe、Zn、P、K均表現(xiàn)為H3Y1最高。

表1 不同種薯規(guī)格和施肥量處理對(duì)“桂農(nóng)薯1號(hào)”馬鈴薯塊莖礦物質(zhì)元素含量的影響

方差分析結(jié)果顯示，種薯規(guī)格、施肥量及兩因素互作均對(duì)馬鈴薯塊莖Na、Ca、Fe、Zn含量有極顯著影響。種薯規(guī)格對(duì)塊莖N含量無顯著影響，施肥量及兩因素互作對(duì)N含量有極顯著影響。種薯規(guī)格和施肥量對(duì)馬鈴薯塊莖P含量有極顯著影響，兩因素互作對(duì)馬鈴薯P含量無顯著性影響。種薯規(guī)格、施肥量及兩因素互作對(duì)馬鈴薯塊莖K含量均無顯著影響。

2.4 不同種薯規(guī)格及施肥量處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表2可知，不同處理馬鈴薯產(chǎn)量表現(xiàn)為H1Y1最低、H2Y3最高，3種不同種薯規(guī)格處理的馬鈴薯產(chǎn)量差異性顯著，表現(xiàn)為隨種薯規(guī)格的增加，不同處理產(chǎn)量呈現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)。不同處理馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)表現(xiàn)為H2Y1最低、H1Y3最高，從整體來看隨種薯規(guī)格的增加，不同處理單株結(jié)薯數(shù)也呈現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)。不同處理的馬鈴薯株高表現(xiàn)為H2Y2最低、H1Y3最高。不同處理馬鈴薯植株的莖粗表現(xiàn)為H2Y1最低、H2Y3最高。不同處理馬鈴薯單株主莖數(shù)、單株薯重、商品薯率均表現(xiàn)為H3Y1最低、H2Y3最高。

表2 不同種薯規(guī)格和施肥量處理對(duì)“桂農(nóng)薯1號(hào)”馬鈴薯農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的影響

方差分析顯示，種薯規(guī)格及兩因素互作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量有極顯著影響，施肥量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響不顯著。種薯規(guī)格、施肥量及兩因素互作對(duì)單株結(jié)薯數(shù)、單株主莖數(shù)、單株薯重均有極顯著影響。種薯規(guī)格及施肥量對(duì)株高有極顯著影響，兩因素互作對(duì)株高影響不顯著。種薯規(guī)格對(duì)植株莖粗有極顯著影響，施肥量對(duì)植株莖粗無顯著影響，兩因素互作對(duì)莖粗有顯著影響。種薯規(guī)格、施肥量及兩因素互作對(duì)馬鈴薯商品薯率均無顯著影響。

2.5 不同種薯規(guī)格和施肥量處理的馬鈴薯農(nóng)藝性狀、單株薯重對(duì)產(chǎn)量、商品薯率的回歸分析

從表3可知，各指標(biāo)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的貢獻(xiàn)(R2值)表現(xiàn)為單株薯重最大，其次是單株主莖數(shù)，株高最小。各農(nóng)藝性狀指標(biāo)對(duì)馬鈴薯商品薯率的貢獻(xiàn)表現(xiàn)為單株主莖數(shù)最大，其次是單株薯重，莖粗最小。所以生產(chǎn)過程中通過增加單株主莖數(shù)和單株薯重可以提高馬鈴薯的產(chǎn)量和商品薯率。

表3 不同種薯規(guī)格和施肥量處理的馬鈴薯農(nóng)藝性狀、單株薯重對(duì)產(chǎn)量、商品薯率的回歸分析

3 討論和結(jié)論

馬鈴薯塊莖中富含蛋白質(zhì)、淀粉、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，它們是衡量馬鈴薯品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是衡量馬鈴薯品種優(yōu)劣的重要依據(jù)。馬鈴薯淀粉理化性質(zhì)特殊、品質(zhì)優(yōu)異，具有其他植物淀粉不可替代的獨(dú)特功能[14]。孫建波[15]研究表明，適量施用氮肥可促進(jìn)馬鈴薯塊莖中淀粉的積累。吉瑋蓉[16]認(rèn)為施用氮肥對(duì)馬鈴薯淀粉含量影響不顯著，蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加而增加。李昊駿[17]研究表明，氮磷鉀配施可顯著增加馬鈴薯塊莖淀粉含量。本研究結(jié)果表明，種薯規(guī)格為Y1(10～20 g)時(shí)，減施肥料顯著降低了馬鈴薯塊莖淀粉含量，種薯規(guī)格為Y2(20～30 g)時(shí)，增施肥料處理能顯著提高馬鈴薯塊莖淀粉含量，種薯規(guī)格為Y3(30～40 g)時(shí)，常規(guī)施肥(H2Y3)的馬鈴薯塊莖淀粉含量最高，這說明在一定的種薯規(guī)格范圍內(nèi)，增施肥料可以提高馬鈴薯塊莖的淀粉含量。

馬鈴薯在食用和加工過程中容易發(fā)生酶促褐變，從而影響外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[18]，Jimenez M等[19-20]研究表明，多酚氧化酶是導(dǎo)致馬鈴薯等果蔬褐變的重要酶類。付興發(fā)[21]研究表明，馬鈴薯塊莖褐變程度隨著有機(jī)肥施用量的增加而先減后增，這與本研究中Y1、Y2種薯規(guī)格下，馬鈴薯塊莖多酚氧化酶活力變化情況一致，即多酚氧化酶活力隨施肥量的增加而先減后增，常規(guī)施肥模式下，馬鈴薯塊莖的褐變程度最低。在Y3種薯規(guī)格下，馬鈴薯塊莖的多酚氧化酶活力則隨施肥量的增加而增加，這說明減施肥料有利于降低塊莖褐變程度。

礦物元素對(duì)維持人體正常生理健康至關(guān)重要，也是人體必需的七大營(yíng)養(yǎng)素之一[22]。馬鈴薯塊莖含有豐富的Ca、P、Fe、K等礦物質(zhì)[23]。本研究表明Y1、Y2種薯規(guī)格下，馬鈴薯Ca含量隨施肥量的增加而增加，Y3種薯規(guī)格下，則隨施肥量的增加而先減后增并且減施條件下Ca含量最高；在同一種薯規(guī)格下，馬鈴薯塊莖的Fe、Zn、N含量均隨施肥量的增加而增加，這說明施肥量的增加有利于塊莖中Fe、Zn、N的積累；同一種薯規(guī)格下，增施肥料能顯著增加塊莖P含量；種薯規(guī)格和施肥水平對(duì)塊莖K含量影響不顯著，這與秦魚生等[24]、邢海峰[25]的研究結(jié)果相似。綜合分析認(rèn)為增施肥料、種薯規(guī)格為(10～20 g)的H3Y1處理塊莖中礦物質(zhì)較為豐富。

作物的農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀是衡量作物生長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量的重要指標(biāo)，陳華[26]研究認(rèn)為合理的氮磷鉀施肥量能夠明顯改善馬鈴薯的農(nóng)藝性狀和生理指標(biāo)。趙懷勇等[27]研究表明，隨著種薯的增大，馬鈴薯單株鮮重、株高、主莖數(shù)等都呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。龍國(guó)等[28]認(rèn)為在一定的范圍內(nèi)產(chǎn)量與種薯大小呈正相關(guān)。本研究表明，不同種薯規(guī)格和施肥量處理的馬鈴薯除株高和單株結(jié)薯數(shù)表現(xiàn)為H1Y3最高外，產(chǎn)量、莖粗、單株主莖數(shù)、單株薯重及商品薯率均表現(xiàn)為H2Y3最高。通過產(chǎn)量、商品薯率與單株結(jié)薯數(shù)、株高、莖粗、單株主莖數(shù)及單株薯重的回歸分析得出，不同試驗(yàn)處理的馬鈴薯株高和單株結(jié)薯數(shù)對(duì)產(chǎn)量和商品薯率的貢獻(xiàn)與其他指標(biāo)相比較偏小，由此可以得出，常規(guī)施肥、種薯規(guī)格為(30～40 g)H2Y3處理的馬鈴薯整體表現(xiàn)最佳。

本研究對(duì)比馬鈴薯淀粉、礦物質(zhì)含量、多酚氧化酶活力、農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀各指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，Y1、Y2種薯規(guī)格下，較多指標(biāo)變化趨于一致，而Y3則呈現(xiàn)不同結(jié)果，具體原因有待下一步研究。綜合分析認(rèn)為，常規(guī)施肥、種薯規(guī)格為(30～40 g)的H2Y3組合，馬鈴薯塊莖品質(zhì)指標(biāo)雖未達(dá)最高水平，但各營(yíng)養(yǎng)成分較均衡，經(jīng)濟(jì)性狀突出，綜合表現(xiàn)較佳，更有利于產(chǎn)質(zhì)量的形成。本結(jié)果為廣西馬鈴薯生產(chǎn)過程中施肥量和種薯規(guī)格的選擇提供了理論依據(jù)，對(duì)廣西馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。