馬鈴薯品種‘荷蘭15號’主莖密度與植株性狀及塊莖產量的關系

雷雪萍，李 勇，白雅梅，呂文河*

（1.東北農業大學農學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省農業科學院植物脫毒苗木研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；3.東北農業大學資源與環境學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

馬鈴薯品種‘荷蘭15號’主莖密度與植株性狀及塊莖產量的關系

雷雪萍1，李 勇2，白雅梅3，呂文河1*

（1.東北農業大學農學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省農業科學院植物脫毒苗木研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；3.東北農業大學資源與環境學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

在中國，馬鈴薯種植密度一般以單位面積播種的種薯（塊）數來表示。然而，馬鈴薯不同于其他主要糧食作物，種薯（塊）上有多個芽眼，可以長出多個主莖。每個主莖有自己的根、匍匐莖、塊莖、葉和花序。因此，把單位面積的主莖數作為馬鈴薯種植密度更為合理。試驗在大壟（90 cm）機械化栽培的條件下，明確馬鈴薯‘荷蘭15號’主莖密度與植株性狀及塊莖產量的關系，通過種薯切塊大小和切塊種植密度的不同獲得單位面積有差異的主莖數。試驗采用二因素裂區設計，3次重復。種薯切塊大小被安排在主區，分別設30，50和70 g共3個處理；株距被安排在副區，分別設10，15，20，25，30，35和40 cm共7個處理。單位面積的主莖數越多，單位面積的總塊莖數就越多，但平均塊莖重卻越小。然而，主莖數與總產、商品薯產量、商品薯個數關系卻不是直線的，可用二次多項式描述其之間的關系。對總產量來說，Y總產=903.278 2+63.570 9X-0.914 9X2（R2=0.759 7，P＜0.000 1），當X（主莖數）在35時，Y總產有極大值2 008，即：當主莖數=35個/m2，總產量=2 008 kg/667m2。該研究結果可為‘荷蘭15號’的高產栽培提供理論依據。

馬鈴薯；主莖密度；植株性狀；產量

種植密度是馬鈴薯生產中要考慮的一個重要因素。在中國，一般種植密度以單位面積播種的種薯（塊）數來表示。在行距一定的條件下，為了方便種植密度也有用株距來表示的，這就特別適合機械播種來確定播種密度。然而，馬鈴薯不同于其他作物，播下的種薯（塊）由于可能有多個芽眼，所以可長出多個主莖（從芽眼的芽長出的莖），每個主莖可以看作是一個獨立的植株[1]。研究發現，主莖密度，定義為單位面積的主莖數，是表示馬鈴薯種植密度最恰當的指標[2-4]。例如，Reestman和de Wit[5]的研究表明，馬鈴薯產量在很大程度上依賴于單位面積上的主莖數，其影響程度大于單位面積上播種的種薯數量。

英國的研究發現，總產和塊莖大小的分布受單位面積主莖數影響[2,6,7]。Allen[8]的研究結果表明，塊莖數和平均塊莖重受主莖密度、空間分布、品種以及環境的控制。相反，Goodwin等[9]和Holmes[10]卻沒有發現主莖密度和塊莖產量這種關系。在北美，Irritani等[11]以及Lynch和Rowberry[12]發現，馬鈴薯品種‘Russet Burbank’塊莖產量和主莖數之間存在很強的正相關關系。一般來說，主莖數較高會導致每株（穴）塊莖數較多，但平均塊莖重則較少[13]。然而，把單位面積主莖數作為密度指標的研究在中國還鮮有報道。

‘荷蘭15號’是馬鈴薯品種‘Favorita’的選系之一。該品種早熟，株型直立繁茂，長勢強；葉片肥大，葉色濃綠，莖粗壯；單株結薯數4～5個且較集中，塊莖膨大速度快薯塊較大且均勻，呈長橢圓形，外表光滑，芽眼少而淺，淡黃皮淡黃肉；塊莖休眠期短，耐貯藏。更為重要的是‘荷蘭15號’產量潛力高，食味好，因此深受廣大種植者和消費者的喜愛。試驗在大壟（90 cm）機械化栽培的條件下，明確馬鈴薯品種‘荷蘭15號’主莖密度與植株性狀及塊莖產量的關系，以期為該品種的高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料

‘荷蘭15號’原種1代，由黑龍江省農業科學院植物脫毒苗木研究所提供。

1.2試驗方法

由于主莖數受品種、貯藏及種植時土壤溫度、種薯切塊大小、株行距等因素的影響，設計試驗時采用同一品種，相同種薯來源，但種薯切塊大小、切塊種植密度不同，以便獲得單位面積有差異的主莖數。試驗采用二因素裂區設計，3次重復。種薯切塊大小被安排在主區，分別設30，50和70 g共3個處理；株距被安排在副區，分別設10，15，20，25，30，35和40 cm共7個處理。每小區6行，行長6 m，壟距90 cm，小區面積32.4 m2。

試驗設在黑龍江省克山縣一農場（N 48°26'，E 126°）。該地區年平均降雨量500 mm左右，無霜期120 d，年均溫1.5℃。土壤為黑鈣土，有機質含量44 g/kg，速效N、P2O5、K2O分別為181，129.4和335 mg/kg。pH 5.89。2013年5月7日，進行深松整地，整地深度30 cm。5月14日，用播種機的開溝器開溝，肥料選用馬鈴薯專用復混肥（20∶12∶18）750 kg/hm2，播種時施肥按試驗方案采用一次性施肥方式。5月15日按試驗方案播種，后續田間管理同當地商品薯生產大田。

7月25日（盛花期）測定植株性狀，測定指標和測定方法如下：

株高（cm）：指從莖基部到主莖最高生長點的距離，每小區隨機測定10株，用米尺測量其株高，取平均值。

莖粗（mm）：指主莖基部的直徑長度，每小區隨機測定10株，用游標卡尺測量垂直于壟方向和平行于壟方向的莖粗，再求10株的平均值。

葉面積指數：每個小區隨機抽取3株并取下所有綠色葉片，取一部分稱重并用葉面積分析儀測定葉面積，根據比例關系計算出單株葉面積，再換算成單位面積（1 m2）的葉面積（葉面積指數）。

主莖數（個/m2）：指單位面積上所有的主莖個數，每小區隨機測定10株，取平均值，再換算成個/m2。

分枝數（個/m2）：指單位面積上所有從主莖長出分枝的個數，每小區隨機取10株，取平均值，再換算成個/m2。

9月19日收獲，測定產量。每小區去除邊際2行，中間4行取中間2行4 m測產量，分別測定以下幾個重要的產量性狀：

商品薯數和商品薯產量：商品薯要求塊莖大小大于75 g。收獲時，按小區取樣面積（7.2 m2）分別測定商品薯數和商品薯重。然后，折算成單位面積（667m2）數據。

總薯數和總產量：測定各小區取樣面積內的所有塊莖數和塊莖重。同樣，折算成單位面積（667m2）數據。

平均塊莖重（g/個）：取樣面積塊莖重/取樣單位面積塊莖數。

1.3統計分析

株高、莖粗以小區平均值為單位進行統計分析，葉面積指數、主莖數、分枝數以小區每平方米數值為單位進行統計分析，產量及相關數據按667m2數值進行分析，處理平均值多重比較采用新復極差法。采用處理平均值進行相關分析和回歸分析。數據整理和統計分析分別采用Excel 2010和DPS 15.10進行。

2 結果與分析

2.1不同種薯切塊大小和株距對主莖數的影響

不同種薯切塊大小、不同株距對單位面積主莖數的影響極顯著，種薯切塊大小和株距的互作效應對單位面積主莖數的影響亦達極顯著水平（表1）。

表1 種薯切塊大小和密度二因素裂區設計單位面積主莖數方差分析Table 1 Analysis of variance for main stem number per unit area in a two-factor split-plot design of seed piece size and in-row spacing

處理組合主莖數的變化范圍6～45個/m2，以種薯切塊30 g株距40 cm的處理組合主莖數最少，而切塊70 g株距10 cm的處理組合主莖數最多。對主效應來說，種薯切塊30，50和70 g的主莖數分別為13，18和22個/m2，而株距10，15，20，25， 30，35和40 cm的主莖數分別為37，24，19，14，12，10和8個/m2（表2）。因此，種薯切塊越大，單位面積的主莖數就越多，而株距越小，單位面積的主莖數則越多；雖然種薯切塊大小和株距互作極顯著，但仍可發現小種薯切塊結合大株距單位面積的主莖數少，而大種薯切塊結合小株距則可以獲得較多的單位面積主莖數。從本試驗數據來看，不同種薯切塊大小和不同株距組合可以創造出變化范圍廣泛的單位面積主莖數，滿足試驗目的的需要。

表2 不同種薯切塊大小和株距對主莖數的影響（個/m2）Table 2 Effects of seed piece size and in-row spacing on main stem number per unit area(No./m2)

2.2植株性狀與產量性狀的相關分析

主莖數與葉面積指數、株高呈極顯著或顯著正相關，相關系數分別為0.827 8、0.545 0，而與莖粗則呈極顯著負相關，相關系數-0.831 3。這說明單位面積上主莖數較多，則葉面積指數較大、株高較高，但莖粗較細。在被測的植株性狀中，單位面積主莖數與總塊莖數、總產量的相關系數較大，分別為0.939 5和0.785 7，均達極顯著水平。葉面積指數與總塊莖數、總產量也呈極顯著正相關，相關系數分別為0.710 5和0.612 4。再者，株高和總塊莖數、總產量也呈顯著或極顯著正相關，相關系數分別為0.505 4和0.594 9。但是，分枝數和莖粗與總塊莖數和總產則呈極顯著的負相關，相關系數分別為-0.879 7，-0.846 3以及-0.756 1，-0.713 7。這說明主莖數多、葉面積指數大、植株高，單位面積上的總塊莖數多和總產量高，而主莖較粗、單位面積分枝數較多則不利于總塊莖數和總產的形成。莖粗、分枝數與平均塊莖重呈極顯著正相關，相關系數分別為0.855 1和0.823 5，而主莖數、葉面積指數與平均塊莖重則呈極顯著或顯著負相關，相關系數分別為-0.813 0和-0.548 2。植株性狀與商品薯塊莖數、商品薯產量的相關性與植株性狀與總塊莖數、總產量的相關方向相同，但相關程度低于后者（表3）。

2.3主莖數與產量性狀的曲線關系

在主莖數和產量性狀的二次多項式關系中，除主莖數與總塊莖數、平均塊莖重的二次項回歸系數不顯著外，其他3個方程的二次多項式系數均達極顯著水平（表4）。這說明主莖數與總塊莖數、平均塊莖重的關系可用直線方程來描述，Y總塊莖數= 9 291.800 6+408.013 9X（R2=0.882 6，P＜0.000 1），Y平均塊莖重=122.064 9-1.081 8X（R2=0.661 0，P ＜0.000 1）。也就是說，單位面積的主莖數越多，單位面積的總塊莖數就越多，但平均塊莖重卻越小。然而，主莖數與總產、商品薯產量、商品薯個數的關系卻不是直線的。主莖數和總產量的關系可用二次多項式Y總產=903.278 2+63.570 9X-0.914 9X2（R2=0.759 7，P＜0.000 1）擬合，當X（主莖數）在35時，Y總產有極大值2 008，即：當主莖數=35個/m2，總產量=2 008 kg/667m2。主莖數和商品薯產量的

關系可用二次多項式Y商品薯產量=842.844 6+42.788 5X-0.780 0X2（R2=0.418 8，P=0.007 6）擬合，當X（主莖數）在27時，Y商品薯產量有極大值1 430，即：當主莖數=27個/m2，商品薯產量=1 430 kg/667m2。就商品薯個數來說，主莖數與其的關系亦可用二次多項式Y商品薯個數=4 445.767 8+414.041 0X-6.525 3X2（R2=0.634 9，P=0.000 1）來擬合，當X（主莖數）在32時，Y商品薯個數有極大值11 014，即：當主莖數= 32個/m2，商品薯個數=11 014個/667m2。

表3 植株性狀和產量性狀之間的相關系數Table 3 Correlation coefficient between plant traits and yield traits

表4 主莖數和產量性狀二次多項式回歸系數的顯著性測驗Table 4 Test for significance of regression coefficient in quadratic polynomial

3 討論

確定合適的種植密度是保證塊莖產量和塊莖商品性的重要措施。過去常采用單位面積播種的種薯（塊）數來表示，但生產上播種的種薯（塊）大小，以及種薯（塊）的生理年齡可能會不同，這就會導致計算播種量時產生混亂。相對于單位面積播種的種薯（塊）數而言，單位面積主莖數可以更準確的預測馬鈴薯產量，部分原因是單位面積的主莖更能準確地預測單位面積所結的塊莖數[2,3,14-17]。種薯（塊）產生的主莖數會依不同品種而不同，而且也會隨環境條件不同而有差異，如種薯貯藏溫度、土壤條件，而適合的種植密度又會隨不同的施肥量有所變化。因此，本試驗以馬鈴薯‘荷蘭15號’為試驗材料主要研究了單位面積的主莖數與塊莖產量以及產量性狀的關系。結果表明，‘荷蘭15號’單位面積的主莖數越多，單位面積的總塊莖數就越多，但平均塊莖重卻越小，這和Iritani等[13]的研究結果一致。Van Burg[18]的結果也表明，增加每公頃主莖數會導致產量的增加。另外，Jarvis和Shotton[19]也觀察到了主莖數和產量的這種直接關系。但是，主莖數和是總產量的關系卻不是直線的，可用二次多項式加以描述。這是因為主莖數越多，塊莖數越多，但平均塊莖重卻隨之降低，這樣就會導致雖然塊莖數增加，但總產量卻降低。前人關于主莖數與產量關系的報道并不一致，有人報道隨主莖數增加，單位面積產量增加[20-23]，有人報道主莖數對產量無顯著影響[24-26]，亦有人報道相反的結果[27]。在解釋試驗結果時，一定要注意研究者的試驗材料和方法，以及馬鈴薯生長的環境條件，這樣對理解結論會有很大幫助。本試驗結果亦表明，主莖數和商品薯產量的關系也不是直線的。隨著主莖數的增加，塊莖數增多，但平均塊莖重減小，因此能夠達到商品薯重（＞75 g）的塊莖數隨之變少，從而導致商品薯塊莖數和塊莖重變小。由于馬鈴薯的生長發育受環境影響很大，因此有必要重復該試驗。2014年采用相同試驗材料和試驗設計進行了再次試驗，但由于2014年馬鈴薯晚疫病發生嚴重，雖然采用了化學防控，但效果并不理想，在一定程度影響了馬鈴薯的正常生長發育，所以本文在數據分析時沒有包括2014年的數據。為使該試驗結論更加可靠，將來有必要采用不同品種、不同地點、不同年份進一步進行試驗。

[1] Moorby J.The physiology of growth and tuber yield[M]//Harris P. The potato crop:the scientific basis for improvement.London: Chapman and Hall,1978:153-194.

[2] Bleasdale J K A.Relationships between setcharacters and yield in maincrop potatoes[J].Journal of Agricultural Science,1965,64: 361-366.

[3] Allen E J,Wurr D C E.Plant density[M]//Harris P.The potato crop:the scientific basis for improvement.London:Chapman and Hall,1992:292-333.

[4] Wurr D C E,Fellows J R,Akehurst J M,et al.The effect of cultural and environmental factors on potato seed tuber morphology and subsequent sprout and stem development[J]. Journal of Agricultural Science,2001,136:55-63.

[5] Reestman A J,de Wit C T.Yield and size distribution ofpotatoes as influenced by seed rate[J].Netherlands Journal of Agricultural Science,1959,7:257-268.

[6] Gray D.Spacing and harvest date experiments with Maris Peer potatoes[J].Journal of Agricultural Science,1972,79:281-290.

[7] Wurr D C E.Some effects of seed size and spacing on the yield and grading of two maincrop varieties.I.Final yield and its relationship to plant population[J].Journal of Agricultural Science,1974,82:37-45.

[8] Allen E J.Plant density[M]//Harris P M.The potato crop-the scientific basis for improvement.London:Chapman and Hall, 1978:278-326.

[9] Goodwin P B,Brown A,Lennard J H,et al.Effect of centre of production,maturity and storage treatment of seed tubers on the growth of early potatoes.II.Field Growth[J].Journal of Agricultural Science,1969,73:167-176.

[10] Holmes J C.Relationship between stem number and tuber number in the potato crop[C].Proc.5th Triennial Conference,Eur.Assn for Potato Res,Norwich,1973.

[11] Irritani W M,Thornton R,Wilier L,et al.Relationships of seed size,spacing and stem numbers to the yield of Russet Burbank[J]. American Potato Journal,1972,49:463-469.

[12] Lynch D R,Rowberry R G.Population density studies with Russet Burbank.I.Yield/stem density models[J].American Potato Journal,1977,54:43-56.

[13] Iritani W M,Weller L D,Knowles N R.Relationships between stem number,tuber set and yield of Russet Burbank potatoes[J]. American Potato Journal,1983,60:423-431.

[14] De la Morena I,Guillen A,Garcia del Moral L F.Yield development in potatoes as influenced by cultivar and the timing and level of nitrogen fertilization[J].American Potato Journal, 1994,71:165-173.

[15] Lynch D R,Kozub G C,Kawchuk L M.The relationship between yield,mainstem number,and tuber number in five maincrop and two early-maturing cultivars[J].American Journal of Potato Research,2001,78:83-90.

[16] Wurr D C E,Fellows J R,Sutherland R A,et al.Determination of optimum tuber planting density for production of tubers in processing ware grades in potato variety Record[J].Journal of Agricultural Science,1990,114:11-18.

[17] Zebarth B J,Arsenault W J,Sanderson J B.Effect of seedpiece spacing and nitrogen fertilization on tuber yield,yield components, and nitrogen use efficiency parameters of two potato cultivars[J]. American JournalofPotato Research,2006,83:289-296.

[18]Van Burg P F J.Relation of rate of nitrogen fertilization,seed spacing and seed size to yield ofpotatoes[J].Netherlands Nitrogen TechnicalBulletin,1967,4:30.

[19]Jarvis R H,Shotton F E.Population studies with Majestic potatoes in rows and in beds[J].Experimental Husbandry,1968,16:73-93.

[20]Collins W B.Analysis ofgrowth in Kennebec with emphasis on the relationship between stem number and yield[J].American Potato Journal,1977,54:33-40.

[21] Rex B L.Effect of seed piece population on the yield and processing quality of Russet Burbank potatoes[J].American Potato Journal,1990,67:473-489.

[22] Almekinders C J M.Flowering and true seed production in potato (Solanum tuberosum L.).2.Effects of stem density and pruning of lateralstems[J].Potato Research,1991,34:379-388.

[23]Love S L,Thompson-Johns A.Seed piece spacing influences yield, tuber size distribution,stem and tuber density,and net returns of three processing potato cultivars[J].HortScience,1999,34(4): 629-633.

[24] White R P,Munro D C,Sanderson J B.Nitrogen,potassium,and plant spacing effects on yield,tuber size,specific gravity,and tissue N,P and K of Netted Gem potatoes[J].Canadian Journal of Plant Science,1974,54:535-539.

[25] White R P,Sanderson J B.Effect of planting date,nitrogen rate, and plant spacing on potatoes grown for processing in Prince Edward Island[J].American Potato Journal,1983,60:115-126.

[26] Hammes P S.The effect of stem population on tuber yield in a trial with single-stem seed pieces[J].Potato Research,1985,28:119-121.

[27] Sekhon H S,Singh M.Optimizing seed rate and stem density for seed potato production[J].Journal of Agricultural Science,1985, 105:189-191.

Relationships of Main Stem Density to PlantTraits and Tuber Yield in'Helan 15'Potatoes

LEIXueping1,LIYong2,BAIYamei3,LU Wenhe1＊
(1.College ofAgronomy,Northeast AgriculturalUniversity,Harbin,Heilongjiang 150030,China;2.Virus-free Seedling Research Institute,Heilongjiang Academy of AgriculturalSciences,Harbin,Heilongjiang 150086,China;3.College of Resource and Environment,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin,Heilongjiang 150030,China)

ract:Planting density of potatoes in China is usually expressed in the number of seed tubers(seed pieces) planted per unit area.However,potato seed tuber(seed piece),different from seeds of other food crops,has more than one eye,and can produce multiple main stems.A single stem has its own roots,stolons,tubers,foliage and inflorescences.Thus,it is more logical to treat main stem number per unit area as a unit of population.The purpose of this research was to understand the relationships of main stem density to plant traits and tuber yield in'Helan 15' potatoes cultivated mechanically in large ridged-row(90 cm).Various main stem numbers per unit area were attained through manipulating seed piece size and in-row spacing.The experiment was laid out in a split plot design of threereplications,with seed piece size(30,50 and 70 g)being arranged into main plots and in-row spacing(10,15,20,25, 30,35 and 40 cm)into split plots.Main stem number per unit area was positively associated with totaltuber number,but negatively with mean tube weight.However,the relationships of main stem density to the total yield,marketable tuber yield,and marketable tuber number were not linear,and could be described using quadratic polynomialequations.For the totalyield,Ytotalyield=903.278 2+63.570 9X-0.914 9X2（R2=0.759 7,P＜0.000 1）,and when X=35,Y=2 008 kg/667m2, the highestvalue.These results mightprovide theoretic basis for high-yielding cultivation of'Helan 15'potatoes.

ords:potato;main stem density;plant trait;yield

S532

A

1672－3635（2017）01-0018-07

2016-12-27

國家科技支撐計劃課題（2012BAD06B02）。

雷雪萍（1990-），女，碩士研究生，主要從事馬鈴薯栽培技術研究。

呂文河，教授，主要從事馬鈴薯遺傳育種與栽培生理研究。