胡明舉，董光美，魯曉健，郭華春

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院/薯類作物研究所，云南 昆明 650201；2.雙江自治縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南 雙江 677399)

馬鈴薯是全球第4 大糧食作物，是中國糧食安全的重要區(qū)域保障。云南冬馬鈴薯生產(chǎn)填補了中國春、夏季鮮食馬鈴薯供應(yīng)不足的缺口，有調(diào)查表明：云南常年冬季馬鈴薯種植面積約20 萬hm2，已成為全國冬馬鈴薯最大產(chǎn)區(qū)之一[1]；但冬馬鈴薯主要種植地為冬閑水稻田，冬季雨水少、氣溫低、日照短，諸多限制因素導(dǎo)致云南冬作馬鈴薯品種相對單一[2]。冬馬鈴薯售價較高，在生產(chǎn)中農(nóng)戶為追求更高的效益，過度施肥的情況普遍存在，由品種單一造成的養(yǎng)分利用效率低的問題日漸突出。相關(guān)調(diào)查表明：云南馬鈴薯單位面積N、P2O5和K2O 平均投入量分別是馬鈴薯需肥量的3 倍、7 倍和0.5 倍[3]，而合理施氮、磷、鉀肥的農(nóng)戶僅占總調(diào)查農(nóng)戶的21.6%、30.7%和10.8%[4]。過量施用化肥會導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加、農(nóng)田土壤質(zhì)量下降和環(huán)境污染，也會引起馬鈴薯肥料利用效率降低，品質(zhì)難以保證[5]。因此，云南冬季馬鈴薯生產(chǎn)急需有效控制肥料的大量施用，同時篩選養(yǎng)分高效利用品種，以期在合理施肥的條件下保持高產(chǎn)水平，實現(xiàn)冬作馬鈴薯栽培的可持續(xù)發(fā)展。

提高養(yǎng)分利用的主要方法有調(diào)整肥料的施用量和施用比例[6-7]、選擇適宜的耕作模式[8-9]以及選育養(yǎng)分利用效率高的品種等。然而，隨著因全球可耕作土地持續(xù)減少、氣候環(huán)境惡化和化肥農(nóng)藥過量施用等所導(dǎo)致的一系列生態(tài)問題[10]，通過傳統(tǒng)的栽培管理手段提升作物的養(yǎng)分利用效率越來越有限，選育養(yǎng)分高利用效率的品種是進(jìn)一步提升作物生產(chǎn)的關(guān)鍵[11]。程紅[12]通過馬鈴薯氮營養(yǎng)效率開展系統(tǒng)評價，篩選出氮高效型馬鈴薯品種費烏瑞它和川芋117；韓新愛[13]也篩選出鉀高效型馬鈴薯種質(zhì)資源N6-22、中農(nóng)Ⅷ-1、J-阿壩、疫紅皮、971-12 和中農(nóng)Ⅷ-3。目前，已有研究多集中于某一種養(yǎng)分高效型資源篩選，鮮有同時兼具氮、磷、鉀高效品種篩選研究。此外，云南南部熱區(qū)海拔較低，初春氣溫驟升，冬馬鈴薯塊莖品質(zhì)和商品薯率也受氣溫的影響。為了篩選適合在云南南部熱區(qū)種植的冬馬鈴薯種質(zhì)資源，本研究在冬馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)臨滄雙江地區(qū)對23 份馬鈴薯種質(zhì)進(jìn)行產(chǎn)量和品質(zhì)評價，為后續(xù)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冬馬鈴薯提供后備種質(zhì)材料。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況和供試材料

試驗于2019 年11 月—2020 年4 月在云南省臨滄市雙江縣(N23.42°，E100.02°，海拔 1 050 m)進(jìn)行。試驗地土壤基本理化性質(zhì)為：pH 5.9，有機(jī)質(zhì)含量25.5 g/kg，全氮含量1.401 g/kg，全磷含量1.377 g/kg，全鉀含量19.87 g/kg，堿解氮含量118 mg/kg，有效磷含量41.7 mg/kg，速效鉀含量114 mg/kg。供試肥料為云天化配方肥(mN∶=15∶12∶18)。供試材料為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)薯類作物研究所選育的23 份高代品系，包括D54、D97、3S-12、3S-69、3S-120、3S-112、5S-30、6S-18、2012-Z4、2013-16、2014-119、14004、14004-SD100、14007、14009-23、14013-53、14013-111、14016、14017-73、14018、14022、1217和1325-D5，并以云南省主栽冬季馬鈴薯品種麗薯6 號(L6)為對照(CK)。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)設(shè)計，施肥處理為主區(qū)，設(shè)施肥和未施肥；馬鈴薯品種為副區(qū)。隨機(jī)排列，3 次重復(fù)，每重復(fù)30 株。株距為0.2 m，行距為0.6 m，行長3.3 m。施肥量為N 225 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2、K2O 270 kg/hm2，肥料全部作為基肥一次性施用，無追肥。田間管理均一致。

1.3 產(chǎn)量、塊莖品質(zhì)和養(yǎng)分利用效率測定

(1)產(chǎn)量測定

收獲時對各小區(qū)馬鈴薯單株產(chǎn)量、商品薯率和結(jié)薯數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計。

(2)塊莖品質(zhì)指標(biāo)測定

選擇無病蟲害、大小一致的馬鈴薯塊莖，稱量得塊莖鮮質(zhì)量；清洗、切片，殺青后75 ℃下烘干至恒質(zhì)量(塊莖干質(zhì)量)；干質(zhì)量與鮮質(zhì)量的比值即為塊莖干物質(zhì)比例。干物質(zhì)測量完成后，烘干切片用打粉機(jī)打成細(xì)粉，過100 目篩，用自封袋保存用于塊莖品質(zhì)指標(biāo)測定。淀粉含量采用碘—碘化鉀比色法[14]測定；粗蛋白含量采用凱氏定氮法[15]測定；還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸比色法[16]測定。

(3)養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率

農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)＝(施肥區(qū)作物產(chǎn)量-不施肥區(qū)作物產(chǎn)量)/施肥量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對各品系馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表1 可知：與未施肥處理相比，施肥后各品系單株產(chǎn)量均增加。未施肥條件下，3S-120、3S-112、14022、2012-Z4、14016 和14009-23 的單株產(chǎn)量均顯著高于CK(P＜0.05)，其中3S-120單株產(chǎn)量最高(0.40 kg)，其次是3S-112(0.38 kg)和14022(0.37 kg)；1325-D5 的單株產(chǎn)量最低，僅為0.08 kg；最高單株產(chǎn)量是最低單株產(chǎn)量的5 倍。在施肥條件下，3S-120 和D97 的單株產(chǎn)量顯著高于對照品種L6(P＜0.05)，分別較CK 提高50.85%和40.68%；1325-D5 和6S-18 單株產(chǎn)量最低，僅為0.22 kg；最高單株產(chǎn)量是最低單株產(chǎn)量的4 倍。綜上所述，無論施肥與否，3S-120 的單株產(chǎn)量均顯著高于CK(P＜0.05)，而在未施肥條件下3S-112、14022、2012-Z4、14016 和14009-23的單株產(chǎn)量均顯著高于CK，這說明上述6 個品系均可作為云南高產(chǎn)冬馬鈴薯品種選育的儲備種質(zhì)。與不施肥相比，施肥條件下最高單株產(chǎn)量與最低單株產(chǎn)量之間的差異更小，說明23 份供試材料的養(yǎng)分利用效率存在明顯差異。

表1 各品系在施肥和未施肥處理下的單株產(chǎn)量Tab.1 Yield per plant of each line under fertilization or no fertilization treatment

2.2 施肥對各品系馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2 可知：與未施肥相比，施肥能提高馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率和單薯質(zhì)量。未施肥處理下，3S-120 單株結(jié)薯數(shù)最多(8.33 個)，6S-18和1325-D5 最少(1.00 個)，5S-30、3S-112、2013-16、3S-120、14016、14009-23、14004、14022和1217 的單株結(jié)薯數(shù)顯著高于CK(P＜0.05)；14013-111 商品薯率最高(81.11%)，其次是D97(80.83%)，14007 最低(28.05%)；2013-16 單薯質(zhì)量最小，為0.05 kg。施肥處理下，3S-120 單株結(jié)薯數(shù)最多(9.33 個)，6S-18 最少(1.00 個)，D97、3S-112、2013-16、3S-120、14009-23、14007 和 14022單株結(jié)薯數(shù)顯著大于CK(P＜0.05)；2012-Z4 商品薯率最高(95.11%)，1325-D5 商品薯率最低(68.59%)。綜上所述，無論施肥與否，3S-120、14022、14009-23、3S-112 和2013-16 的單株結(jié)薯數(shù)均顯著高于CK(P＜0.05)。

表2 各品系馬鈴薯施肥和未施肥處理下產(chǎn)量構(gòu)成變化Tab.2 Changes of potato yield formation of each line under fertilization or no fertilization treatment

2.3 各品系在施肥和不施肥處理下的品質(zhì)變化

由表3 可知：施肥能提高大部分馬鈴薯品系塊莖干物質(zhì)、淀粉和粗蛋白含量，而對還原糖含量無明顯的影響。整體上，各品系干物質(zhì)含量在14.67%～24.67%之間，淀粉含量在8.45%～19.33%之間，粗蛋白含量在0.78%～1.77%之間，還原糖含量在0.01%～0.28%之間。未施肥處理下，14018和14004 的干物質(zhì)含量最高(22.67%)，6S-18 最低(15.33%)，其中13 份參試材料的干物質(zhì)含量顯著高于CK(P＜0.05)；14018 的淀粉含量最高(17.65%)，3S-12 的淀粉含量最低(8.45%)；D54粗蛋白含量最高(1.45%)，D97 最低(0.78%)，除D97、6S-18、2013-16 和3S-12 外，其他品系的粗蛋白含量均高于CK，其中D54、14004 和14022的粗蛋白含量顯著高于CK(P＜0.05)；CK 的還原糖含量最高(0.22%)，3S-12 最低(0.01%)。在施肥處理下，2014-119 的干物質(zhì)含量最高(24.67%)，3S-12 最低(14.67%)；2014-119 的淀粉含量最高(19.33%)，2012-Z4 最低(10.33%)；3S-112 的粗蛋白含量最高(1.77%)，CK 最低(1.23%)，且3S-112 的粗蛋白含量顯著高于CK(P＜0.05)；6S-18 的還原糖含量最高(0.28%)，14016 和14022 最低(0.01%)。綜上所述，6S-18的品質(zhì)較差，但其大部分品質(zhì)性狀仍優(yōu)于麗薯6 號。

表3 馬鈴薯各品系施肥和未施肥處理下品質(zhì)指標(biāo)Tab.3 Quality of each line under fertilization or no fertilization treatment %

2.4 各馬鈴薯品系養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率差異

由圖1 可知：馬鈴薯各品系養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率為5.30～68.59，各品系間總體上存在差異。D97 的養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率最高，且顯著高于CK(P＜0.05)；3S-120、14009-23 和14022 的養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率均高于CK，但無顯著差異；14004-SD100、1217 和3S-69 的養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率均略低于CK，6S-18 的養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率最低；14018、14007、2013-16、3S-12、5S-30、1325-D5、14013-111、14016、2012-Z4 和6S-18 的養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率顯著低于CK(P＜0.05)。

圖1 各馬鈴薯品系養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率Fig.1 Agronomic efficiency of various potato lines

3 討論

研究表明：施肥處理能顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量，與不施肥相比氮磷配施及氮磷鉀配施均能使隴薯3 號產(chǎn)量增加，增產(chǎn)幅度為12.5%～32.6%[18]；當(dāng)N、P2O5和K2O 施用量分別為250、135 和300 kg/hm2時，馬鈴薯品種紫花851 可增產(chǎn)141.38%[19]；N、P2O5和K2O 施用量分別為225、75 和270 kg/hm2時，克新1 號增產(chǎn)幅度為15.46%[20]。在本研究中，當(dāng)N、P2O5和K2O 施用量分別為225、180 和270 kg/hm2時，各品系增產(chǎn)幅度介于46.67%～240.00%之間，其中，14018、D97、1325-D5 和3S-69 增產(chǎn)率分別為240.00%、196.43%、175.00%和238.46%，增產(chǎn)幅度均較高，反映出自主培育的部分高代品系在生產(chǎn)上具有更大的潛力。不同作物或同種作物的不同基因型對養(yǎng)分的利用效率存在一定差異[21]。岳超等[22]研究表明：相同施氮處理下云薯902 的農(nóng)學(xué)利用效率高于合作88；魏峭嶸等[23]發(fā)現(xiàn)低氮處理下東農(nóng)308 的農(nóng)學(xué)利用率高于延薯4 號；黃雪麗等[24]研究表明HEK-1 和HEK-2 的鉀利用效率高于合作88。本研究表明：D97、3S-120、14022 和14009-23 的養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率最高，與不施肥相比，施肥增產(chǎn)率較大，表現(xiàn)出高產(chǎn)和養(yǎng)分高效的協(xié)同，這些高代品系可用于后續(xù)水肥高效品種的選育和基礎(chǔ)研究。

研究表明：單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量和商品薯率是影響馬鈴薯產(chǎn)量的主要因素[25-26]。云南南部熱區(qū)初春氣溫驟升，高溫不利于馬鈴薯商品薯的形成[27]。本研究發(fā)現(xiàn)：品系2013-16 和14007 的結(jié)薯數(shù)雖然最高，但是商品薯率和單薯質(zhì)量均出現(xiàn)最小值，故其低單株產(chǎn)量是不耐熱所致；而品系6S-18 和1325-D5 的商品薯率和單薯質(zhì)量較高，但單株結(jié)薯數(shù)最小，說明養(yǎng)分效率低是導(dǎo)致其單株產(chǎn)量低的原因；高產(chǎn)品系3S-120、14022和D97 保持最高的單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量和商品薯率，表明它們可能具備耐熱和養(yǎng)分效率高的特點。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)：在施肥和未施肥處理下，3S-120、14022、D97 和14009-23 單株產(chǎn)量均高于麗薯6 號，1325-D5 和6S-18 單株產(chǎn)量最低。綜上所述，3S-120、14022、D97 和14009-23 為云南冬季高產(chǎn)品系，1325-D5 和6S-18 不適合在云南冬作熱區(qū)進(jìn)行推廣。

過量施肥會造成馬鈴薯品質(zhì)下降，陳華等[28]研究表明：當(dāng)N、P2O5和K2O 施肥量分別為 0～111.54、0～44.98 和0～203.30 kg/hm2時，馬鈴薯塊莖中淀粉、粗蛋白、還原糖和Vc 含量呈增加趨勢，超過該施肥量范圍時品質(zhì)下降。本研究發(fā)現(xiàn)：在N、P2O5和K2O 用量分別為225、180 和270 kg/hm2時，部分品系品質(zhì)亦下降，表明雙江冬季馬鈴薯種植傳統(tǒng)施肥可能存在過量的情況，建議對施肥量進(jìn)行調(diào)整。馬鈴薯品質(zhì)受品種特性影響較大，產(chǎn)品加工對馬鈴薯品質(zhì)有特殊的要求，通常淀粉含量大于18%的品種(系)為高淀粉材料，加工型馬鈴薯的還原糖含量需低于0.3%。本研究發(fā)現(xiàn)：20 份高代品系還原糖含量均不超過0.3%，2014-119 和14016 淀粉含量均超過18.00%，在生產(chǎn)加工方面應(yīng)用潛力較大，可作為良好的育種親本。大部分材料品質(zhì)性狀均優(yōu)于麗薯6 號或與其相當(dāng)，在推廣和生產(chǎn)上可作為優(yōu)質(zhì)潛力種質(zhì)材料應(yīng)用。

4 結(jié)論

馬鈴薯品系D97、3S-120、14022 和14009-23在產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分利用效率均表現(xiàn)較佳，可作為云南冬馬鈴薯候選的栽培及推廣品種(系)。