不同生態(tài)型馬鈴薯品種對湖南春季和秋季環(huán)境條件的響應

田敏，姜艷芳，張慧菊，胡新喜

(湖南農(nóng)業(yè)大學園藝學院/湖南省馬鈴薯工程技術研究中心，湖南 長沙 410128)

馬鈴薯(Solanum tuberosumL.)原產(chǎn)于南美洲安第斯山區(qū)，是茄科屬一年生草本塊莖作物[1-2]。而我國馬鈴薯種植面積居世界第一位。 馬鈴薯對環(huán)境的適應性較強，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富，喜歡低溫冷涼的生長環(huán)境，在我國各地都得到大面積推廣種植。根據(jù)各地氣候、地理條件、栽培制度和栽培類型等，可將馬鈴薯栽培區(qū)域劃分為北方一作區(qū)、中原二作區(qū)、西南混作區(qū)以及南方冬作區(qū)四大區(qū)域[3]。 馬鈴薯早熟品種主要分布在南方冬作區(qū)、中原二作區(qū)和西南低海拔二作區(qū)，中晚熟品種主要分布在北方一作區(qū)和西南的中、高海拔區(qū)。 馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)受品種特性與外部環(huán)境、栽培措施等的影響，環(huán)境條件特別是氣溫和光照對馬鈴薯植株生長、塊莖的形成、膨大和產(chǎn)量的影響至關重要。 因各地區(qū)環(huán)境條件不同，不同區(qū)域馬鈴薯的年生產(chǎn)周期和耕作時間差別較大[4]。 研究[5-9]表明，馬鈴薯在較冷涼(8 ～21 ℃)的溫度條件下才能正常產(chǎn)生塊莖，其最適生長溫度為21℃。 溫度過高會抑制植株的生長，當日平均溫度超過21 ℃時，馬鈴薯塊莖的生長發(fā)育會受到一定抑制，當超過24 ℃時，這種抑制則會加強[10-11]。 Blanc等[12]研究認為，晝夜溫度的變化更有利于塊莖的形成。 馬鈴薯是喜光作物，長日照有利于馬鈴薯植株莖葉的生長和開花、結(jié)實[13]，而短日照條件則有利于馬鈴薯塊莖的形成[14]。 張永成和田豐[15]研究表明，馬鈴薯株高與日照時數(shù)呈極顯著正相關，日照時數(shù)越長，株高越高。 但因不同品種馬鈴薯對光周期的感應程度不同，光周期變化對馬鈴薯普通栽培品種中的晚熟品種薯塊和莖葉生長的影響比其他類型品種都要大[16-18]。 大部分早熟品種對光周期反應不是特別敏感，尤其是極早熟的品種，即便是在長日照條件下也能正常結(jié)薯，并且還能獲得較高的產(chǎn)量[19-21]。 因此，高溫長日照對莖葉生長有利，可促進匍匐莖伸長，抑制塊莖形成；而較低溫度及短日照易引起匍匐莖頂端膨大，有利于塊莖形成和獲得高產(chǎn)[22-23]，但短日照處理可以消除高溫帶來的負面影響[24]，且不同馬鈴薯品種對溫度和光周期的要求不同[25-27]。 在實際生產(chǎn)中，馬鈴薯生長受溫、光等多種因子的綜合影響，遠比單一因子的影響更復雜。湖南位于亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，季節(jié)明顯，光照、熱度和水分基本同季，春季和秋季適合馬鈴薯的生長。 春季氣溫逐漸升高、日長逐漸延長，雨水充足，較適合早熟馬鈴薯生長；而秋季早期氣溫高，隨后氣溫逐漸降低，日長逐漸縮短，雨水相對較少。 湖南露地環(huán)境條件不適合進行馬鈴薯雜交育種，因此生產(chǎn)上的主推品種多由其他地方引進。 但引種前需進行品種比較試驗以降低種植風險。 由于湖南春、秋季條件差異較大，需分別進行品種比較試驗。 本研究選擇全國不同生態(tài)區(qū)域種植的8 個典型馬鈴薯品種，在湖南春季和秋季的環(huán)境條件下對其主要農(nóng)藝性狀進行鑒定評價，分析不同品種馬鈴薯對湖南春季和秋季環(huán)境條件的響應，以期為湖南春馬鈴薯和秋馬鈴薯的引種、品種選育和篩選提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗以中薯5 號、中薯18 號、尤金、冀張薯12 號、隴薯7 號、合作88、麗薯6 號、青薯9 號為試驗材料(表1)，在湖南省長沙市湖南農(nóng)業(yè)大學耘園試驗基地(28°07′58″N，113°17′32″E，海拔57 m) 進行試驗。

表1 不同生態(tài)區(qū)域馬鈴薯品種基本情況Table 1 Introduction of potato varieties from different ecological regions

1.2 試驗方法

選擇完好、無病害的脫毒種薯，于春季將種薯切塊進行種植。 春馬鈴薯收獲后，留30 ～50 g/個的無病蟲馬鈴薯作為秋馬鈴薯的種薯，晾干表面水分后，貯藏于4 ℃冷庫。 7 月20 日，將種薯取出置于20 ℃條件下，通過散射光催芽。 播種前10 d 左右，試驗地用旋耕機翻耕，翻耕深度30 cm 以上。

以上8 個馬鈴薯品種均種植2 季，1 季春馬鈴薯和1 季秋馬鈴薯。 試驗采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積20 m2，3 次重復。 春季播種時間為2019 年12月10 日，秋季播種時間為2020 年9 月9 日，采用單壟雙行種植，春季壟寬(包溝)1 m，秋季壟寬(包溝)1.3 m。 施復合肥1 125 kg/hm2，全部溝施做基肥。播種后覆蓋地膜，種薯出苗后，人工破膜引苗。

1.3 項目測定與分析

在塊莖膨大期，各小區(qū)隨機取10 株植株，調(diào)查株高、主莖數(shù)、匍匐莖數(shù)，單株結(jié)薯數(shù)，烘干后測定生物量。 按小區(qū)收獲后，折算產(chǎn)量。 調(diào)查單株塊莖數(shù)、單株塊莖質(zhì)量、單薯質(zhì)量，并將塊莖按大小分級(單薯質(zhì)量≥50 g 的為商品薯，其他為非商品薯)，計算商品薯率。參考姜艷芳等[28]的方法測定馬鈴薯塊莖干物質(zhì)和淀粉含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)整理和繪圖；采用SPSS 23.0 軟件進行方差分析與相關性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 春季和秋季環(huán)境條件的比較

根據(jù)表2，春季的月平均氣溫、平均最高氣溫和平均最低氣溫均低于秋季，春季氣溫呈上升趨勢，秋季氣溫呈下降趨勢，春季的月降水量、降水日數(shù)與降水量均高于秋季。 春季日照時數(shù)呈增加趨勢，春分后為長日照；秋季日照時數(shù)呈降低趨勢，秋分后為短日照。

表2 長沙市1—4 月、9—12 月氣象情況Table 2 Meteorological elements of Changsha from January to April and September to December

2.2 湖南環(huán)境條件對不同生態(tài)型馬鈴薯植株生長和產(chǎn)量的影響

2.2.1 湖南環(huán)境條件對不同生態(tài)型馬鈴薯植株生長的影響

由表3 可以看出，來自不同生態(tài)區(qū)域的馬鈴薯品種春季出苗日期在1 月28 日至2 月12 日之間。3 月20 日前，馬鈴薯生長在短日照條件下，3 月21日后生長在長日照下。 各品種生育期為75 ～90 d，出苗率為95.06%～99.18%，株高為33.97～83.63 cm(合作88 的株高最高，尤金最矮)，主莖數(shù)為1.00 ～3.33(合作88 的主莖數(shù)顯著多于其他品種)，匍匐莖數(shù)為2.00～10.33(合作88 顯著高于其他品種，尤金最少)，塊莖膨大期生物量為45.00 ～156.67 g/株(隴薯7 號顯著高于其他品種，尤金顯著低于其他品種)。 除中薯5 號、尤金、隴薯7 號外，其他5 個品種均開花。

秋季各品種出苗日期在9 月18 日至9 月23 日之間，各品種基本上生長在短日照條件下，生育期為76～81 d，出苗率為90.33%～99.33%，植株株高為49.37～83.40 cm(麗薯6 號株高顯著高于尤金，其他馬鈴薯品種間差異不顯著)，主莖數(shù)為1.67 ～2.67(中薯5 號顯著高于尤金和冀張薯12 號，其他品種間差異不顯著)，匍匐莖數(shù)為2.33 ～8.00(中薯5 號和中薯18 號顯著高于尤金)，塊莖膨大期生物量為48.57～265.07 g/株(冀張薯12 號顯著高于其他品種，尤金顯著低于其他品種)。 中薯18 號、合作88 和麗薯6 號開花，其他品種未開花。

對相同品種不同季節(jié)的表現(xiàn)進行比較，除合作88 和青薯9 號外，其他品種秋季株高均高于春季；除合作88 外，其他品種秋季主莖數(shù)均多于春季；除隴薯7 號、合作88 和青薯9 號外，其他品種秋季匍匐莖數(shù)均多于春季。 中薯18 號、合作88 和麗薯6號在春季和秋季均開花，說明其對日長不敏感。

2.2.2 湖南環(huán)境條件對不同生態(tài)型馬鈴薯品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由表4 可知，各品種馬鈴薯春季產(chǎn)量為20.27～44.84 t/hm2，產(chǎn)量最高的品種是冀張薯12 號，其次是青薯9 號、中薯18 號，合作88 產(chǎn)量最低，部分品種間差異顯著；秋季產(chǎn)量為8.72 ～36.44 t/hm2，產(chǎn)量最高的品種是冀張薯12 號，其次是青薯9 號、中薯18 號，尤金產(chǎn)量最低，部分品種間差異顯著。 相同品種春季栽培產(chǎn)量顯著高于秋季，且不同品種春季和秋季產(chǎn)量排名基本一致。 一般線性模型分析表明，季節(jié)、品種對產(chǎn)量的影響極顯著，季節(jié)與品種互作效應不顯著。 冀張薯12 號、青薯9 號、中薯18 號都是晚熟品種，由于湖南春季和秋季短日條件有利于結(jié)薯，其生育期提前，獲得了高產(chǎn)。

表4 不同生態(tài)區(qū)域馬鈴薯品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因子Table 4 Yield and its components of potato cultivars from different ecological regions

不同生態(tài)區(qū)域品種春季馬鈴薯的商品薯率為46.58%～92.08%，中薯18 號最高，合作88 最低；單株塊莖數(shù)為4.17～21.17，合作88 單株塊莖數(shù)最多，中薯5 號最少，部分品種間差異顯著；單株塊莖質(zhì)量為235.83～610.51 g，冀張薯12 號的單株塊莖質(zhì)量最大，合作88 最小，部分品種間差異顯著；單薯質(zhì)量為11.79 ～102.37 g，中薯5 號的單薯質(zhì)量最大，合作88 最小，部分品種間差異顯著。

各品種秋季商品薯率為83.91%～96.33%，冀張薯12 號的商品薯率最高，隴薯7 號的商品薯率最低，部分品種間差異顯著；單株塊莖數(shù)為3.27 ～7.40，合作88 單株塊莖最多，中薯18 號最少，部分品種間差異顯著；單株塊莖質(zhì)量為193.33～634.33 g，冀張薯12 號的單株塊莖質(zhì)量最大，尤金最小，部分品種間差異顯著；單薯質(zhì)量為58.70 ～132.19 g，冀張薯12 號的單薯質(zhì)量最大，尤金最小，部分品種間差異顯著。

除中薯5 號、尤金和隴薯7 號外，其他品種秋季商品薯率高于春季；除中薯5 號和尤金外，其他品種秋季單薯質(zhì)量高于春季；除中薯5 號外，其他品種春季單株塊莖數(shù)高于秋季；中薯5 號、中薯18 號、尤金和隴薯7 號單株塊莖質(zhì)量為春季高于秋季，而冀張薯12 號、合作88、麗薯6 號和青薯9 號單株塊莖則為秋季高于春季。 一般線性模型分析表明，季節(jié)、品種對塊莖商品薯率、單株塊莖質(zhì)量和單薯質(zhì)量的影響極顯著，季節(jié)與品種互作效應極顯著。 品種顯著影響單株塊莖數(shù)，但季節(jié)對單株塊莖數(shù)的影響不顯著，季節(jié)與品種對單株塊莖數(shù)的互作效應顯著。

2.3 湖南環(huán)境條件對不同生態(tài)區(qū)域馬鈴薯品種塊莖干物質(zhì)含量和淀粉含量的影響

各品種春季塊莖干物質(zhì)含量如表5 所示。 各品種塊莖干物質(zhì)含量為15.19%～20.69%，其中隴薯7號的干物質(zhì)含量最高，為20.69%；秋季塊莖干物質(zhì)含量為15.69%～21.60%，隴薯7 號的干物質(zhì)含量最高，為21.60%，部分品種間差異顯著，但季節(jié)間差異不顯著。 各品種春季塊莖淀粉含量為9.50%～14.90%，其中隴薯7 號的淀粉含量最高，為14.90%，部分品種間差異顯著；秋季塊莖淀粉含量為9.93%～15.83%，隴薯7 號淀粉含量最高，為15.83%，其次是中薯18 號，為15.25%，淀粉含量最低的品種為尤金(9.93%)，部分品種間差異顯著。 除尤金和合作88 外，其他6 個品種淀粉含量均為秋季高于春季，但差異不顯著。

表5 不同生態(tài)區(qū)域馬鈴薯品種干物質(zhì)和淀粉含量Table 5 Dry matter and starch content of potato cultivars from different ecological regions %

表6 不同生態(tài)區(qū)域馬鈴薯品種生長、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子相關性分析Table 6 Correlation analysis of growth，yield and its components of potatoes from different ecological regions

2.4 不同生態(tài)區(qū)域馬鈴薯品種生長、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子相關性分析

相關性分析結(jié)果見表5。 株高與匍匐莖數(shù)、總生物量呈極顯著正相關，與主莖數(shù)顯著正相關；主莖數(shù)與匍匐莖數(shù)、總生物量呈顯著正相關；匍匐莖數(shù)與總生物量、單株塊莖數(shù)呈極顯著正相關；總生物量與單株塊莖質(zhì)量呈顯著正相關，與單薯質(zhì)量呈極顯著正相關；產(chǎn)量與單株塊莖質(zhì)量呈極顯著正相關；商品薯率與單薯質(zhì)量呈顯著正相關；單株塊莖數(shù)與單薯質(zhì)量呈極顯著負相關；單株塊莖質(zhì)量與單薯質(zhì)量呈極顯著正相關。

3 討論

季節(jié)對馬鈴薯的影響主要是由于氣溫和光照的差異所造成，春季溫度逐漸升高，日照逐漸增長，秋季剛好相反。 本試驗中除合作88 和青薯9 號外的6 個品種的株高均為秋季高于春季，與王良俊[29]等的研究基本相符，可能與秋季前期為高溫弱光環(huán)境有關。 隴薯7 號與青薯9 號只在春季開花，而中薯18 號、麗薯6 號和合作88 兩季均開花，對日長反應不敏感，其余3 個品種兩季均不開花。 各品種的主莖數(shù)、匍匐莖數(shù)和單株塊莖數(shù)為秋季高于春季，可能是因為春季采用切塊種植，而秋季采用整薯播種，芽眼多，出苗數(shù)多，主莖數(shù)多，從而匍匐莖數(shù)和單株塊莖數(shù)增多。 各品種秋季生物量大于春季，可能是由于取樣的時間不同及秋季結(jié)薯較早的原因造成。 但是，春季馬鈴薯產(chǎn)量顯著高于秋季。 可能是由于以下原因:一是秋季馬鈴薯的種薯不是脫毒種薯，而是來源于春季馬鈴薯所剩下的小個商品薯，種薯質(zhì)量差，且?guī)в猩僭S病毒。 二是由于早霜的影響，秋季生育期短于春季。 Jefferies 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)條件對馬鈴薯產(chǎn)量的影響明顯，不同生態(tài)型品種對環(huán)境的適應能力也具有較大差異。 中薯18 號、冀張薯12 號、隴薯7 號、青薯9 號在湖南春秋2 季的產(chǎn)量均較高。 東北生態(tài)型品種尤金的產(chǎn)量最低，其株高和生物量也最低，可能是因為其對光照強度要求較高，而湖南春季和秋季光照強度弱，地上部生長嚴重受到抑制，進而影響塊莖產(chǎn)量。 而云南高原選育的品種麗薯6 號和合作88，地上部在春季和秋季均生長旺盛，影響了塊莖膨大和產(chǎn)量的形成，產(chǎn)量較低。

馬鈴薯塊莖干物質(zhì)的主要成分是淀粉，淀粉含量除由自身的遺傳條件決定外，還不同程度地受到氣候條件等生態(tài)因素的影響[31-34]。 本試驗研究結(jié)果表明，除尤金和合作88 外，其他6 個品種的淀粉含量均為秋季高于春季，與Burton[35]的研究結(jié)果一致。 可能因為春季馬鈴薯生長期間降水量較多，光照弱，影響了光合作用和干物質(zhì)的積累。

4 結(jié)論

綜合分析，供試品種中，冀張薯12 號、青薯9號、中薯18 號、隴薯7 號適合湖南地區(qū)春、秋季栽培；中薯5 號適合春季栽培；而尤金、麗薯6 號和合作88 對湖南春季和秋季的光照、溫度等條件較敏感，塊莖產(chǎn)量較低，不適合在湖南地區(qū)栽培。