4個栽培密度對6個馬鈴薯基因型微型薯繁育種薯的影響

梁淑敏，李燕山，楊瓊芬*，王 穎，白建明，李先平，姚春光，潘哲超，孫文祥，隋啟君

(1.云南省農業科學院經濟作物研究所/云南省馬鈴薯工程技術研究中心，云南 昆明 650200;2. 西南林業大學，云南 昆明 650224)

4個栽培密度對6個馬鈴薯基因型微型薯繁育種薯的影響

梁淑敏1，李燕山1，楊瓊芬1*，王 穎1，白建明1，李先平1，姚春光1，潘哲超1，孫文祥2，隋啟君1

(1.云南省農業科學院經濟作物研究所/云南省馬鈴薯工程技術研究中心，云南 昆明 650200;2. 西南林業大學，云南 昆明 650224)

【目的】研究不同密度對6個基因型馬鈴薯產量和大中小薯個數的影響。【方法】在大田條件下，采用4種密度(主處理) 和6個不同用途基因型馬鈴薯(副處理) 兩因素裂區設計，通過方差分析、線性擬合、多重比較顯著性檢驗和相關性分析進行研究。【結果】不同基因型對產量、大中小薯個數的影響達到極顯著水平，不同密度對中薯個數的影響達極顯著水平，對產量、大小薯個數的影響達顯著水平(Duncan多重比較)。密度和不同基因型之間不存在互作。隨著密度的增加產量、大中小薯個數增加，但薯塊平均重量在降低。【結論】為了獲得數量多的小整薯個數不同的品種有最適宜的密度。不同密度對不同基因型馬鈴薯塊莖大小分布呈規律的數學模型，根據數學模型可以很好的預測馬鈴薯大中小薯塊莖個數和總薯個數。

馬鈴薯;密度;基因型;繁育種薯

【研究意義】目前，在種薯繁育上，由于小整薯比大薯切塊節約用種量出苗整齊、苗全苗壯、減少病害傳播等優點[1-2]，在生產上作為種薯很受農民和科研工作者的歡迎。云南是中國最具代表性的西南馬鈴薯混作區，馬鈴薯種植區域廣、可以周年生產[3]，因此，周年需要繁育種薯。小整薯生產是繁育健康馬鈴薯種薯生產體系的核心,因此提高小整薯的繁殖系數,提高單位面積有效小整薯的數量,降低小整薯的生產成本,對周年種薯繁育體系的建設具有非常重要的意義。【前人研究進展】脫毒種薯繁育是馬鈴薯生產的重要環節，其目標為種薯數量多、個體大小適中均勻，在栽培上主要通過增加群體密度來實現[4-5]。馬鈴薯產量是基因型、生產環境和栽培管理措施共同作用的結果，密度大小影響土壤水分養分的吸收和光照指數，進而影響馬鈴薯植株的生長及結薯數與結薯重[6]，根據馬鈴薯生產目的不同，馬鈴薯在栽培上的密度不同，不同用途的馬鈴薯基因型對密度的耐受度也不相同。有研究表明，單位面積上的植株密度與塊莖的生長發育以及塊莖的大小分布具有顯著的相關性[7-8]。【本研究切入點】由于遺傳特性的差異, 不同的品種對密度的反應亦不相同[9]，因此，研究不同用途的馬鈴薯基因型的小整薯繁育體系，探明不同的種植密度對馬鈴薯產量和小整薯數量的影響具有現實意義。【擬解決的關鍵問題】確定適宜的不同基因型的栽培密度，降低種薯的大薯率，能為云南馬鈴薯周年小整薯繁育栽培體系奠定理論基礎，確保馬鈴薯無毒繁育栽培的健康發展提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗不同用途馬鈴薯基因型品種，種薯選擇：原原種微型薯5 g左右。

A1：云薯505，A2：紫云一號，A3：云薯305(原編號：S03-2796)， A4：云薯304(原編號：DE03-34-6)，A5：云薯902(原編號：JS05-53-275)，A6：云薯107(原編號：S05-1263)。其中：云薯505鮮食，飼料用；紫云1號鮮食，提取花青素用；云薯305、云薯902和云薯107鮮食；云薯304炸片。

1.2 試驗時間和地點

試驗于2015年4-10月在云南省會澤縣待補鎮野馬村云南省農業科學院馬鈴薯中心種薯繁育基地，該地區平均海拔2700 m，年降水量1700 mm，年平均氣溫8.2 ℃，無霜期105 d。土壤為棕壤,前茬為瑪卡。

1.3 試驗設計和方法

采用2因素裂區設計，密度為主區，品種為副區，重復3次，小區面積：12.6 m2，行距0.7 m。密度設計：B1：14.4萬株/hm2，B2：9.7萬株/hm2，B3：7.3萬株/hm2，B4：4.9萬株/hm2。

1.4 試驗方法

2015 年4 月11 日播種。機械開溝，播后人工起壟。其它栽培管理措施同大田管理。

于5 月28 日出苗，6 月19 日進行第1次追肥處理并中耕培土。收獲時分區計產，按薯塊大小進行分級，薯塊重量 50 g 以下的為小薯、50～150 g 的為中薯、150 g 以上的為大薯，分別記錄各處理大、中、小薯的個數與重量，折算成單產，并采用Microsoft Excel軟件對試驗結果進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同密度對不同基因型馬鈴薯產量的影響

從表 1可見，不同基因型對產量的影響達極顯著水平，不同密度對產量的影響差異顯著，密度和不同基因型之間不存在互作，即為了獲得較高的產量，不同的品種有最適宜的密度。本試驗中品種F值gt;基因型F值，說明基因型因素對產量影響大于密度因素。

不同密度處理，B1處理極顯著高于B2，B3，B4處理(表5～6)，隨密度加大產量不斷增加，B2，B3，B4處理間差異不顯著。基因型之間差異極顯著，A1 gt;A6 gt;A5 gt;A3 gt;A4 gt; A2，表明不同基因對密度的響應不同，為了獲得高產及多的小整薯個數，不同品種在密度選擇上也不相同。

2.2 不同密度對不同基因型馬鈴薯大薯個數的影響

不同基因型對大薯個數的影響達極顯著水平(表2)，不同密度對大薯個數的影響差異顯著，密度和不同基因型之間不存在互作，即為了獲得較小的大薯個數不同的品種有最適宜的密度。本試驗中品種F值gt;基因型F值，說明基因型因素對大薯個數影響大于密度因素。

表1 密度對不同基因型馬鈴薯產量的影響方差分析

表2 密度對不同基因型馬鈴薯大薯個數的影響方差分析

不同密度處理，B1處理極顯著高于B2， B4處理(表5～6)，與B3處理差異不顯著，密度越高大薯個數也越多。基因型之間差異極顯著，A1 gt; A6 gt;A5 gt; A3 gt; A4 gt; A2(表6)。

2.3 不同密度對不同基因型馬鈴薯中薯個數的影響

不同基因型和密度處理對中薯個數的影響達極顯著水平(表3)，密度和不同基因型之間不存在互作，即為了獲得較多的中薯個數不同的品種有最適宜的密度。本試驗中品種F值gt;基因型F值，說明基因型因素對中薯個數影響大于密度因素。

主區(密度)和副區(基因型)各處理中薯個數的多重比較結果表 5～6表明：不同密度處理，B1，B2處理極顯著高于B3， B4處理，密度越高中薯個數也越多。基因型之間差異極顯著，A2 gt; A5 gt; A1 gt; A3 gt; A4 gt; A6(表 6)。

2.4 不同密度對不同基因型馬鈴薯小薯個數的影響

顯著水平(表5)，但密度處理對小薯個數的影響差異不顯著，密度和不同基因型之間不存在互作，即為了獲得較多的小薯個數不同的品種在成熟期收獲對密度的要求不嚴格，成熟期收獲對小薯個數的影響密度不是主要影響因素。本試驗中品種F值gt;基因型F值，說明基因型因素對小薯個數影響大于密度因素。

表3 密度對不同基因型馬鈴薯中薯個數的影響方差分析

表4 密度對不同基因型馬鈴薯小薯個數的影響方差分析

表5 不同密度(主處理)對產量及薯個數影響的多重比較

注：表中同列由不同小寫字母表示差異顯著Plt;0.05。

Notes: Different letters in the same column indicate significant differences among densities at the 0.05 level.

表6 不同基因型(副處理)對產量及薯個數影響的多重比較

注：表中同列由不同小寫字母表示差異顯著Plt;0.05。

Notes: Different letters in the same column indicated significant differences at 0.05 level.

不同密度處理，B1顯著高于B4處理，密度越高小薯個數也越多(表5～6)。基因型之間差異極顯著，A2 gt; A5 gt; A1 gt; A3 gt; A4 gt; A6。

2.5 不同密度對不同基因型馬鈴薯單位面積塊莖數和塊莖平均重量的影響

從圖 1可以看出，紫云1號的單位面積塊莖數隨密度增加是個拋物線模型，其余5個品種是隨著密度的增加塊莖數不斷增加近似直線型，說明，單位面積的塊莖數主要受基因型控制。從圖 2可以看出，紫云1號，隨密度增加塊莖平均重量沒有顯著變化，其余5個品種隨密度增加塊莖平均重量在降低。

圖1 不同密度對6個基因型馬鈴薯單位面積塊莖數的影響Fig.1 Effect of different densities on tuber numbers square meter of six varieties

2.6 不同密度對不同基因型馬鈴薯塊莖大小分布及其數學模型

從圖2可以看出，紫云1號各密度的塊莖大小分布呈負指數模型，而其余5個品種各密度的塊莖大小分布呈拋物線型，根據謝從華的塊莖大小分布數學模型y=N(e-λbn-1-e-λbn) (式中，y為塊莖重量等級n的塊莖個數，N為單位面積的塊莖總數,λ為塊莖平均重量的倒數,b為塊莖重量等級的上下限)[9]，不同密度下各品種的塊莖大小分布的數學模型見表 7。

圖2 不同密度對6個基因型馬鈴薯塊莖平均重量的影響Fig.2 Effect of different densities on the average weight of single tuber of six varieties

2.7 不同密度對不同基因型馬鈴薯塊莖大小分布的數學模型預測與實測值的適合性檢驗

用表7的數學模型預測的各大小級別的塊莖數對應于實際觀測的塊莖數作圖，如果各點均分布于斜率等于1的直線上，則表明該模型完全代表了實際情況。因此，根據點與斜率等于1的離散度即可確定模型預測值與實際觀測值的符合程度。大中小薯塊莖個數和總薯個數的預測結果如圖3所示。表7所預測的大中小塊莖個數和總薯個數與實際觀測值有極顯著相關性Plt;0.001，大中薯個數預測比實測個數偏大，而小薯個數預測比實測偏小，有可能是人為分級的誤差。

3 討 論

馬鈴薯產量、塊莖個數及塊莖大小受種植密度和基因型的影響已被許多研究所證明[10-11]。肖桂云(2008)等認為種植密度是提高原原種擴繁的首要因素[12]，黃大恩(2008)等研究表明隨著密度增加，產量相應增加[13]，郭阿安(2010)等研究表明單位面積結薯數隨著種植密度的增加而增加，這與本研究結果一致，在生產中可以適當增加密度，以增加種薯個數[14]，但隨著密度的增加，小塊莖的數目及其比例增加，導致塊莖的平均重量降低，這與謝從華等的結果一致，這表明，單位面積上的塊莖數目是影響塊莖大小的主要因素。因此，要控制塊莖大小，必須要考慮塊莖形成的數目及其影響因素[9]。為獲得更多的小整薯個數，根據文章的研究結果，在成熟期收獲及目前的密度條件下，隨著密度增加塊莖數量越多，但是小整薯數目不僅與密度有關，同時和收獲期有密切的關系,因此需要進一步試驗明確該6個基因型的最佳種植密度和最適收獲期。

文章采用謝從華等在總結Sands和 Regel[15]于1983年提出的基于成熟的馬鈴薯塊莖其重量呈正態分布，塊莖大小分布呈正態模型的局限[15]，以單位面積的塊莖數量及平均重量為主要參數的數學模型，對該6個基因型不同密度下的大中小薯個數和總薯個數進行預測，預測值與實際觀測數據的符合程度達極顯著水平，對單位面積總薯個數得到幾乎很好的預測。這和謝從華對中國西南地區有代表性的氣候條件下[9]，利用不同的栽培品種進行了檢驗結果一致。雖然對大中小薯個數的預測有出入，有可能是因為人為分級造成的誤差，同時今后要結合上述數學模型，根據該6個基因型的種植密度與塊莖數量、光能截獲量與植株干物產量這些基本關系，進一步明確該6個基因型繁育小整薯的最佳種植密度和最適收獲時期的信息，有目的地控制塊莖大小，提高馬鈴薯的小整薯繁育效率，為小整薯種薯繁育體系提供理論依據。

B1：14.4萬株/hm2，B2：9.7萬株/hm2，B3：7.3萬株/hm2，B4：4.9萬株/hm2 B1：144 thousand plants/hm2，B2：97 thousand plants/hm2，B3：73 thousand plants/hm2，B4：49 thousand plants/hm2圖3 6個基因型不同密度下的馬鈴薯塊莖大小分布Fig.3 The 6 varieties tuber size distribution with different plant densities

B1B2B3B4A1y=41.46e-b109.4-e-bn109.4()y=38.49e-b102.9-e-bn102.9()y=33.20e-b138.8-e-bn138.8()y=29.66e-b150.7-e-bn150.7()A2y=49.34e-b37.7-e-bn37.7()y=57.67e-b39.7-e-bn39.7()y=52.46e-b37.4-e-bn37.4()y=45.61e-b37.8-e-bn37.8()A3y=38.60e-b74.3-e-bn74.3()y=31.93e-b72.2-e-bn72.2()y=31.85e-b78.7-e-bn78.7()y=20.90e-b97.7-e-bn97.7()A4y=34.66e-b73.8-e-bn73.8()y=28.92e-b77.7-e-bn77.7()y=25.85e-b85.9-e-bn85.9()y=21.35e-b96.6-e-bn96.6()A5y=43.62e-b76.3-e-bn76.3()y=33.84e-b74.6-e-bn74.6()y=31.38e-b86.5-e-bn86.5()y=28.54e-b88.2-e-bn88.2()A6y=34.84e-b109.8-e-bn109.8()y=28.02e-b109.4-e-bn109.4()y=23.52e-b104.2-e-bn104.2()y=20.08e-b134.0-e-bn134.0()

圖4 數學模型預測塊莖個數與實際觀測塊莖個數的相關性Fig.4 The correlation between numbers of tuber calculated by mathematical model and by the actual observation

4 結 論

為了獲得數量多的小整薯個數不同的品種有最適宜的密度。不同密度對不同基因型馬鈴薯塊莖大小分布呈規律的數學模型，根據數學模型可以很好的預測馬鈴薯大中小薯塊莖個數和總薯個數。

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(責任編輯 王家銀)

Effectof4PlantedDensitiesonBreedingTuberSeedsof6GenotypesMini-tubersPotato

LIANG Shu-min1, LI Yan-shan1, YANG Qiong-fen1*, WANG Ying1, BAI Jian-ming1,LI Xian-ping1, YAO Chun-guang1, PAN Zhe-chao1, SUN Wen-xiang2, SUI Qi-jun1

(1. Industrial Crop Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Potato Engineering Technology Center of Yunnan Province, Yunnan Kunming 650200, China; 2.Southwest Forestry University, Yunnan Kunming 650224, China)

【Objective】The effects of different varieties and densities on tuber yields and the number of large potato(tuber weight gt;150 g), medium potato(50 g lt; tuber weight lt;150 g), small potato(tuber weight lt; 50 g)were studied.【Method】Using split design with two factors including 4 planted densities (main treatment) and 6 genotypes (vice treatment) with three replications, the data by using variance analysis, linear fitting, multiple comparison test of significance and correlation analysis were studied.【Result】The result showed that the effects of different varieties on tuber yield and the number of large, medium, small potato was significantly different at 0.01 level. There was a significant difference between different densities with the number of medium potato at 0.01level, the tuber yield, the number of large and small potato at 0.05 level(Duncan multiple comparisons). There are no interactions between densities and genotypes. With the density increased, the number of large, medium and small potato increased, but the average tuber weight decreased.【Conclusion】 In order to obtain more number of small seed tubers, different varieties had different the most appropriate density, there was a mathematical model of tuber size distribution of different potato varieties under different planted densities, the mathematical model could predict the number of large, medium and small potato tuber and total number of potato tubers.

Potato; Plant density; Varieties; Breeding tuber seeds

S532

A

1001-4829(2017)11-2454-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.011

2016-06-06

云南省“十三·五”科技攻關(2013BB005)；國家馬鈴薯產業技術體系崗位科學家(CARS-10-P07)；云南省技術創新人才培養對象(2014HB060 )

梁淑敏(1977-)，女，山西臨猗人，博士，副研究員，研究方向為作物信息工程與栽培技術，E-mail: 121679146@qq.com,* 通訊作者: 楊瓊芬，524402193@qq.com。