高寒黑土區(qū)不同耕作與秸稈還田方式對馬鈴薯營養(yǎng)成分及產(chǎn)量的影響

摘 要 為尋找在高寒黑土區(qū)，對馬鈴薯營養(yǎng)成分與產(chǎn)量適宜的耕作方式，以費(fèi)烏瑞它為研究對象，試驗(yàn)共設(shè)4個處理，分別為：深翻+秸稈還田（PS）、深松+秸稈還田（SS）、旋耕+秸稈還田（RS）、常規(guī)耕作（CK），分析不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯淀粉、蛋白質(zhì)、維生素C、干物質(zhì)、還原糖含量。結(jié)果表明：1）不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯淀粉含量存在極顯著差異，SS淀粉含量最高，為16.87 %，其次是PS淀粉含量，為15.99 %，兩個處理都極顯著高于RS和CK，與CK相比，SS與PS顯著增加了27.7 %與21.04 %，不同耕作措施馬鈴薯淀粉含量為：SS＞PS＞RS＞CK；SS處理的馬鈴薯維生素C含量最高，為17.07 mg·（100 g）-1，與CK相比增加了30.21%，維生素C含量為：SS＞PS＞RS＞CK；PS處理的馬鈴薯蛋白質(zhì)與干物質(zhì)含量最高，其中蛋白質(zhì)含量為1.02%，與CK相比增加了7.58 %；干物質(zhì)含量達(dá)到20.63 mg·（100 g）-1，較CK增加了13.91 mg·（100 g）-1，不同耕作措施的干物質(zhì)含量為：PS＞SS＞RS＞CK；馬鈴薯還原糖含量以SS、PS處理最高，都達(dá)到了0.27 %，較CK增加了12.5 %。2）與CK處理相比，SS、PS、RS處理下的馬鈴薯產(chǎn)量與商品薯率均高于CK，其中產(chǎn)量較CK分別顯著提高了25.79%、19.79%、16.56%。綜上，在高寒黑土區(qū)深翻+秸稈還田、深松+秸稈還田兩種耕作措施使馬鈴薯營養(yǎng)成分含量表現(xiàn)最佳。

關(guān)鍵詞 馬鈴薯；耕作方式；秸稈還田；營養(yǎng)成分；產(chǎn)量；高寒黑土區(qū)

中圖分類號：S532 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.19.002

馬鈴薯（Solanum tuber L.）又名洋芋、土豆，是繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物，是一種高淀粉、低脂肪、果腹感強(qiáng)的重要經(jīng)濟(jì)作物，也是唯一的塊莖類糧食作物[1]，因其具有耐貧瘩、耐干旱的特點(diǎn)，目前已在全球157個國家和地區(qū)廣泛種植[2]。近年來隨著馬鈴薯主食產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略的實(shí)施和政府政策的有力支持，中國馬鈴薯生產(chǎn)發(fā)展迅速[3]。據(jù)統(tǒng)計，目前我國馬鈴薯種植面積和產(chǎn)量均居世界首位[4]。大力發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)及深入推進(jìn)馬鈴薯主糧化對保障我國糧食安全、緩解食品安全壓力、滿足居民膳食結(jié)構(gòu)升級和促進(jìn)鄉(xiāng)村振興將產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響[5]。

馬鈴薯品種大致可分為3類：鮮食型品種、油炸加工型品種和淀粉加工型品種[6-7]。隨著中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的快速崛起和人民生活水平的日益提高，人們對馬鈴薯的消費(fèi)需求發(fā)生了根本轉(zhuǎn)變，對馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)要求逐步提高。隨著馬鈴薯成為越來越多人的主食，馬鈴薯營養(yǎng)成分的微小差異將對居民健康產(chǎn)生重大影響[8]，其含有的碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)和抗氧化劑（多酚和類黃酮），為人類提供了很高的營養(yǎng)價值[9]。目前干物質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì)、維生素C、還原糖等仍是評價馬鈴薯品質(zhì)性狀的主要指標(biāo)[10]。關(guān)于不同馬鈴薯品種營養(yǎng)品質(zhì)分析評價的研究已有大量報道[11-14]，而由于受不同地質(zhì)地貌、氣候、土壤環(huán)境等的影響，種植在不同地區(qū)的同一馬鈴薯品種，其品質(zhì)也存在較大差異[15]。

馬鈴薯高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提是擁有良好的土壤環(huán)境，在高寒黑土區(qū)馬鈴薯是主要種植作物之一，黑土作為東北主要耕作土壤，主要特征為性狀優(yōu)良、肥力較高、適合農(nóng)耕等，是世界上寶貴又富饒的土壤之一[16]，在保障世界糧食安全方面具有舉足輕重的地位[17]。然而近年來不合理的耕作制度和田間管理措施會使農(nóng)田生態(tài)承載力和生產(chǎn)承載力不斷下降，造成耕地地力透支進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)田土壤退化、土壤養(yǎng)分下降、作物減產(chǎn)等[18-19]。合理的耕作措施是改變土壤條件的重要方法之一。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)想要可持續(xù)發(fā)展，前提是農(nóng)田土壤是否優(yōu)質(zhì)、健康。而影響土壤質(zhì)量的演變和農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用的一大因素就是耕作方式。合理的耕作方式不僅可以改善土壤特性，還可以提高田間水分利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)，有效促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，提高資源利用效率[20]。前人研究發(fā)現(xiàn)，適宜的耕作方式+秸稈還田能夠改變土壤耕層結(jié)構(gòu)，提高土地生產(chǎn)力，更加利于作物種植[21-24]。本試驗(yàn)在氣候獨(dú)特、有“高寒禁區(qū)”之稱的高寒黑土區(qū)大興安嶺西麓，探究不同耕作方式與秸稈還田對馬鈴薯營養(yǎng)成分與產(chǎn)量的影響，實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”的國家戰(zhàn)略需求，為高寒黑土區(qū)的可持續(xù)利用與發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 "材料與方法

1.1 "試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019—2022年，連續(xù)4年開展于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市牙克石市免渡河鎮(zhèn)蕓麥興農(nóng)場，該農(nóng)場位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部、呼倫貝爾市中部，是內(nèi)蒙古自治區(qū)高緯度地區(qū)之一，地處大興安嶺中脊中段西坡，47°39′～50°52′N、120°28′～122°29′E，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫-2.9 ℃，晝夜溫差大，年均日照時數(shù)2 378～2 720 h，土壤類型為黑鈣土，供試作物為馬鈴薯，品種為費(fèi)烏瑞它，取樣后，在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析檢測。

1.2 "試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用大區(qū)設(shè)計、定位試驗(yàn)，試驗(yàn)共設(shè)4個處理（見表1），2021年種植作物為小麥，于2022年5月初播種馬鈴薯，株距為25 cm，行距為90 cm，小區(qū)面積為300 m2，施肥量：氮肥（N）300 kg·hm-2、磷肥（P2O5）150 kg·hm-2、鉀肥（K2O）150 kg·hm-2，田間管理模式按農(nóng)戶常規(guī)耕作進(jìn)行。

表1 "試驗(yàn)設(shè)計

[處理 耕作方式 具體操作方法 CK 常規(guī)耕作 秋季收獲后，人工移除麥稈 RS 旋耕+秸稈還田 小麥秸稈全量還田，還田量4 500 kg·hm-2 PS 深翻+秸稈還田 小麥秸稈全量還田，還田量4 500 kg·hm-2 SS 深松+秸稈還田 小麥秸稈全量還田，還田量4 500 kg·hm-2 ]

1.3 "測定項目與方法

馬鈴薯收獲期采用隨機(jī)取樣法，每個小區(qū)隨機(jī)選取3個壟長為2 m的馬鈴薯進(jìn)行產(chǎn)量與商品薯率的測定，商品薯率=大中薯塊莖質(zhì)量/塊莖總質(zhì)量×100%。選擇薯形比較一致、生長健康的馬鈴薯塊莖帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。馬鈴薯還原糖采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，干物質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì)、維生素C含量的測定，分別采用GB 5009.3—2016[25]、GB 5009.9—2016[26]、CB5009.5—2016[27]、GB5009.86—2016[28]。

1.4 "數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進(jìn)行整理，并利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，用單因素方差分析法檢驗(yàn)處理間差異顯著性。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "不同耕作方式與秸稈還田對馬鈴薯營養(yǎng)成分的影響

對不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯淀粉、蛋白質(zhì)、干物質(zhì)、維生素C、還原糖含量進(jìn)行測定并分析，如表2所示，不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯淀粉含量存在顯著差異，不同耕作措施的馬鈴薯淀粉含量維持在13.21%～16.87%，SS淀粉含量最高，為16.87%，極顯著高于RS和CK，較CK顯著增加了27.7%；其次是PS，淀粉含量為15.99 %，較CK顯著提升了21.04%；不同耕作措施淀粉含量為：SS＞PS＞RS＞CK。

不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯蛋白質(zhì)含量維持在0.950%～1.022%，其中以PS處理最高，達(dá)到1.022%，與其余處理差異不顯著，較CK增加了7.58%。

不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯干物質(zhì)含量維持在18.11～20.63 mg·（100 g）-1，以PS處理最高，達(dá)到20.63 mg·（100 g）-1，與其余處理差異不顯著，較CK增加了13.91 mg·（100 g）-1；不同耕作措施馬鈴薯干物質(zhì)含量為：PS＞SS＞RS＞CK。

不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯維生素C含量維持在13.11～17.07 mg·（100 g）-1，以SS處理最高，達(dá)到17.07 mg·（100 g）-1，與其余處理差異不顯著，較CK增加了30.21%；不同耕作措施馬鈴薯維生素C含量為：SS＞PS＞RS＞CK。

不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯還原糖含量維持在0.24%～0.27%，以SS、PS處理最高，都達(dá)到了0.27%，與其余處理差異不顯著，較CK增加了12.5%；不同耕作措施馬鈴薯還原糖含量為：SS＞PS＞RS＞CK。

2.2 "不同耕作方式與秸稈還田對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

如圖1所示，不同耕作方式間馬鈴薯產(chǎn)量存在極顯著差異，不同耕作方式下馬鈴薯產(chǎn)量維持在41 566.25～52 287.89 kg·hm-2，SS產(chǎn)量最高，為52 287.89 kg·hm-2，極顯著高于CK，較CK提高了25.79%；PS與CK也存在極顯著差異，與CK相比增多了19.79%；RS較CK顯著提高了16.56%；不同耕作方式馬鈴薯產(chǎn)量依次為：SS＞PS＞RS＞CK。

2.3 "不同耕作方式與秸稈還田對馬鈴薯商品薯率的影響

如圖2所示，不同耕作方式間馬鈴薯商品薯率未達(dá)到顯著差異，商品薯率維持在79.4%～87.1%，SS商品薯率最高，為87.1%，較CK提高了9.7%；PS商品薯率為84.75%，與CK相比增多了6.7%；不同耕作方式馬鈴薯商品薯率依次為：SS＞PS＞RS＞CK。

3 "討論與結(jié)論

馬鈴薯是公認(rèn)的繼大米、小麥等主糧之后的新型糧食，馬鈴薯中含有很多活性成分，對預(yù)防和治療疾病有特效，具有很好的消腫散瘀、解痙消炎的作用，還具有抗癌、降低脂質(zhì)過氧化、降低膽固醇和減少糖尿病等功能[28-30]。馬鈴薯品質(zhì)成分含量的多少會直接影響其營養(yǎng)價值，不同耕作方式與秸稈還田對馬鈴薯營養(yǎng)成分的影響也有所不同。韋本輝等研究發(fā)現(xiàn)，在粉壟耕作條件下，木薯的淀粉含量可增加3.23%～18.67%[31]，本試驗(yàn)研究表明，不同耕作方式與秸稈還田的馬鈴薯淀粉含量存在顯著差異，SS淀粉含量達(dá)到16.87 %，較CK顯著增加了27.7 %。馬鈴薯中維生素C含量豐富，是馬鈴薯品質(zhì)的重要指標(biāo)[32]。SS處理的馬鈴薯維生素C含量最高，與CK相比增加了30.21%。蛋白質(zhì)是人體賴以生存的基本營養(yǎng)素，而且馬鈴薯蛋白質(zhì)屬于完全蛋白質(zhì)，其賴氨酸含量高于谷物，可與各種谷物互補(bǔ)，作為彌補(bǔ)“賴氨酸缺乏癥”的優(yōu)質(zhì)食物[33-34]。PS處理的馬鈴薯蛋白質(zhì)與干物質(zhì)含量最高，分別較CK增加了7.58%、13.91 mg·（100 g）-1。侯賢清等研究發(fā)現(xiàn)，深松結(jié)合秸稈覆蓋能有效提高馬鈴薯產(chǎn)量。深松作為保護(hù)性耕作措施之一，主要是通過打碎土層，改善土壤通氣狀況，使得土壤中的氣體更容易交換，有利于根系呼吸，促進(jìn)作物的生長發(fā)育，從而實(shí)現(xiàn)作物高效生產(chǎn)的目的[35]。秸稈是一種優(yōu)質(zhì)的可再生有機(jī)資源[36]，可就地取材直接覆蓋于田或粉碎還田，使有機(jī)肥含量增加[37]。秸稈還田顯著提升了土壤生產(chǎn)力，是維持農(nóng)田土壤可持續(xù)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)措施，所以深松與秸稈還田相結(jié)合可顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量。

在高寒黑土區(qū)，不同耕作方式與秸稈還田對馬鈴薯營養(yǎng)成分與產(chǎn)量影響有所不同，與CK相比，SS、PS、RS的營養(yǎng)成分與產(chǎn)量均有所增加，其中SS處理的淀粉、維生素C、還原糖含量最高；PS處理的蛋白質(zhì)、干物質(zhì)、還原糖含量最高；SS處理的商品薯率和產(chǎn)量最高。綜上，在高寒黑土區(qū)深翻+秸稈還田、深松+秸稈還田兩種耕作措施使馬鈴薯營養(yǎng)成分含量表現(xiàn)最佳。

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（責(zé)任編輯：易 "婧）