四川馬鈴薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術創(chuàng)新鏈現(xiàn)狀與研究展望

沈學善，王 平，屈會娟，丁 凡，周全盧，李洪浩，黃靜瑋

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南山地農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，四川成都610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學院，四川成都610066；3.成都大學，四川成都610106）

馬鈴薯生產(chǎn)對于四川省貧困山區(qū)和民族地區(qū)口糧保障和扶貧增收具有特殊意義[1-2]。為持續(xù)推動馬鈴薯科技創(chuàng)新，四川省農(nóng)業(yè)廳、財政廳相繼啟動了國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系四川馬鈴薯創(chuàng)新團隊（2008—2013 年）、四川薯類創(chuàng)新團隊二期（2014—2018 年）和四川薯類創(chuàng)新團隊三期（2019—2023 年），團隊研究崗位逐期增加[3]。四川薯類創(chuàng)新團隊二期圍繞“四川現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術創(chuàng)新鏈”中的品種、良繁、栽培、植保、貯藏、加工等關鍵環(huán)節(jié)，開展了技術研發(fā)與示范推廣，累計獲部省級科技進步三等獎6 項，市級科技進步二等獎1 項。但是，當前四川馬鈴薯產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生著一些重要的變化[4]：一是供求關系出現(xiàn)了階段性過剩，馬鈴薯人均消費增速遞減；二是投資回報率逐年下降，生產(chǎn)成本不斷攀升；三是外延式增長方式不可持續(xù)，馬鈴薯種植面積難以擴大；四是加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，馬鈴薯加工比例偏低。針對這些問題，必須深化農(nóng)業(yè)供給側結構性改革，以中高端農(nóng)產(chǎn)品和食品消費市場為主攻目標，實施科技驅動戰(zhàn)略，大力推動馬鈴薯產(chǎn)業(yè)轉型升級。

本文在總結四川薯類創(chuàng)新團隊二期主要科技創(chuàng)新的基礎上，按照現(xiàn)代綠色薯業(yè)“構建技術創(chuàng)新鏈—延伸產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈—提升科技價值鏈”的三鏈聯(lián)動轉型升級原理，提出未來5 a 四川薯類創(chuàng)新團隊在馬鈴薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術創(chuàng)新鏈的研究展望，對四川馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的促進作用。

1 四川馬鈴薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術創(chuàng)新現(xiàn)狀

1.1 馬鈴薯新品種選育與推廣

1.1.1 川芋系列新品種創(chuàng)制與配套栽培技術研究與應用 利用遺傳配合力強的新親本材料44- 4 培育出新品種川芋12，引進國際馬鈴薯中心實生種子培育出新品種川芋彩1 號、川芋16、川芋18、川芋19，均通過四川省品種審定，并已在生產(chǎn)上大面積應用。引進國際馬鈴薯中心資源培育出新品種抗青9- 1，通過國家品種審定，在全國范圍內廣泛使用。

1.1.2 達薯系列新品種選育與提質增效關鍵技術創(chuàng)新及應用 利用“聚合特異親本雜交、雜交種子高效育苗、生物組培脫毒快繁、高低海拔同步鑒選” 的高效育種方法，選育出適應川東北氣候的新品種達薯1 號、達芋2 號、達芋3 號，被確定為四川省、達州市的主推品種。研發(fā)了“種薯規(guī)模化高效精準脫毒、脫毒試管苗分階段精細組培高效快繁、脫毒試管薯周年循環(huán)精細生產(chǎn)新工藝、霧化精細栽培五段管理、原原種立體混合雙層基質精細栽培新方法”五大脫毒馬鈴薯繁育關鍵技術。優(yōu)化了秋馬鈴薯稻草覆蓋半淺耕輕簡化栽培模式和 “薯—稻—薯”種植模式，成為川東北馬鈴薯栽培主導技術。

1.1.3 西芋系列馬鈴薯專用新品種的選育與推廣

以加工型馬鈴薯新品種和早熟菜用鮮食型品種為育種目標，采用不同的優(yōu)異種質資源群進行雜交，育成了西薯1 號和西芋2 號2 個馬鈴薯新品種。其中，西薯1 號淀粉含量18.1%，還原糖未檢出，高抗病毒病，抗晚疫病，是四川省育成的第1 個超低還原糖加工專用型新品種；西芋2 號生育期70 d 左右，高抗病毒病，抗晚疫病，是攀西地區(qū)選育的第1 個中早熟鮮食型品種。

1.1.4 紫色馬鈴薯新品種的引進與推廣 通過多年多點品種比較試驗，篩選出適合寶興縣及類似生態(tài)區(qū)的紫色馬鈴薯新品種黑美人和紫云1 號。針對該縣立體氣候特點，制定了低海拔和河谷區(qū)用黑美人、高山區(qū)用紫云1 號的分布格局。研究制定了“寶興縣紫色馬鈴薯標準化有機種植技術規(guī)程”的區(qū)域性地方標準。

1.2 馬鈴薯不同世代脫毒種薯生長發(fā)育特性與高效擴繁關鍵技術

1.2.1 不同世代脫毒種薯的萌芽與生長發(fā)育特性研究了不同世代脫毒種薯休眠特性及其萌芽的酶學與激素生理、原種（原原種到原種）和生產(chǎn)種（原種到生產(chǎn)種） 擴繁的生長發(fā)育動態(tài)及其產(chǎn)量形成差異，明確了不同世代脫毒種薯休眠期的梯級變化規(guī)律和優(yōu)質種薯的生理質量特征。

1.2.2 不同世代脫毒種薯擴繁的營養(yǎng)、光合與塊莖發(fā)育生理特性 研究發(fā)現(xiàn)，原種擴繁與生產(chǎn)種擴繁相比，氮磷鉀積累數(shù)量少，但P2O5∶N 和K2O∶N 較高；研究明確了肥料運籌對脫毒種薯擴繁養(yǎng)分吸收利用、光合特性、抗旱性以及塊莖發(fā)育激素生理的影響規(guī)律。

1.2.3 脫毒種薯高效擴繁的“調、增、促、控”四大關鍵技術 創(chuàng)新了優(yōu)質種薯生理質量調控、增密優(yōu)配高效群體構建、肥料高效運籌促生長、化學調控平衡物質分配的“調、增、促、控”四大關鍵技術，分類優(yōu)化集成了原種和生產(chǎn)種高效擴繁技術規(guī)程，擴繁產(chǎn)量提高30%以上，生產(chǎn)成本降低20%以上。

1.3 馬鈴薯高效種植模式與周年生產(chǎn)關鍵技術

1.3.1 多季高效種植模式 通過間套增種和填閑復種方式，充分利用春秋冬光溫資源和空閑田地種植馬鈴薯，構建7 套馬鈴薯與主要作物協(xié)調共生、多季種植、周年高產(chǎn)高效新模式，實現(xiàn)馬鈴薯由一季春作為主向春、秋、冬馬鈴薯多季高效種植協(xié)調發(fā)展的種植制度轉型。

1.3.2 季節(jié)性專用品種生態(tài)布局與周年生產(chǎn)關鍵技術 制定春、秋、冬季種植的馬鈴薯品種選育標準，填補國內外季節(jié)性專用馬鈴薯品種選育標準制定的空白。選育出適應春、秋、冬不同季節(jié)種植的季節(jié)性專用新品種17 個，研究明確了主要品種的生理生態(tài)特性與調控途徑，從種植季節(jié)和生態(tài)區(qū)域2 個方面優(yōu)化了品種布局。研究提出春、秋、冬馬鈴薯高產(chǎn)高效“五改”（改稀大窩栽培為合理密植，改平作為壟作雙行播種，改偏施氮肥為全程平衡配方施肥，改露地栽培為增加地膜或稻草覆蓋，改粗放管理為肥促化控精細管理）共性關鍵技術，優(yōu)化集成了春、秋、冬馬鈴薯高產(chǎn)高效栽培技術規(guī)程，集成創(chuàng)新了馬鈴薯周年生產(chǎn)技術體系。

1.4 馬鈴薯主食化關鍵技術創(chuàng)新與示范

1.4.1 主食化專用品種選育與栽培 制定了四川生態(tài)區(qū)馬鈴薯主食化品種標準，篩選和自主選育出6 個適宜四川生態(tài)區(qū)栽培的馬鈴薯主食化專用品種，其中，蓉紫芋5 號為四川省選育的第1 個紫皮紫肉品種。優(yōu)化了馬鈴薯早熟防寒高效生產(chǎn)關鍵技術和成都平原生態(tài)區(qū)馬鈴薯全程機械化配套技術。

1.4.2 主食化系列產(chǎn)品研發(fā) 提出以馬鈴薯冷凍薯泥為原料生產(chǎn)馬鈴薯饅頭的思路，配套研發(fā)了專用關鍵設備，形成了年產(chǎn)2 000 t 馬鈴薯冷凍薯泥的生產(chǎn)能力，開發(fā)出12 種馬鈴薯主食化食品。

2 加強品質育種主攻特色專用新品種

2.1 種質資源利用與育種方法改進

研究建立了田間鑒定、室內分析和數(shù)據(jù)分析的親本評價系統(tǒng)，確立了骨干親本，擴大了優(yōu)良組合群體，創(chuàng)制具有突出性狀的優(yōu)異育種中間材料。通過集團雜交增加了遺傳變異度，提高了選擇概率；充分利用原生質體融合、外源基因導入、染色體倍性育種等生物技術手段，對近緣野生資源進行基因挖掘，建立馬鈴薯重要性狀的分子標記，提高選擇效率和準確性[5-6]。

2.2 加強特色專用型品種選育

一是鮮食專用型品種，應制定各有特色的二級育種目標，選育炒薯絲型、薯泥型、薯條型、薯片型、沙拉型、燉煮型、糕點型、水果型等，薯形、薯皮和薯肉的色澤也應豐富多彩，風味特色各異。二是加工專用型品種，區(qū)分淀粉型、全粉型、薯條型、薯片型、薯泥型、花青素提取型等，同樣，薯形、薯皮和薯肉的色澤也應豐富多彩，各種營養(yǎng)指標符合加工原料標準[7]。

2.3 加強生物技術在馬鈴薯育種中的應用

耐貯藏分子標記輔助育種是應該加強的研究領域[8-9]。選擇短休眠品種和長休眠品種利用誘導馬鈴薯開花結實技術，配制雜交組合，通過實生種子高效利用技術開展F1塊莖休眠性狀的檢測，構建短休眠期群體庫和長休眠期群體庫，結合馬鈴薯參考基因組序列，利用軟件設計多對引物，開發(fā)耐貯藏分子標記，以加快選育耐貯藏品種的效率。利用轉錄組分析挖掘控制塊莖花青素合成和晚疫病水平抗性的重要基因，創(chuàng)制高花青素含量和高抗晚疫病的遺傳改良新材料[10]。

3 種薯快繁技術創(chuàng)新與良繁體系提升

3.1 莖尖脫毒組培苗高效擴繁技術

針對不同品種不同接種部位細化研究，添加不同的植物生長調節(jié)劑，篩選出最適培養(yǎng)基。針對脫毒苗的不同培養(yǎng)目的（繼代擴繁培養(yǎng)、壯苗出瓶培養(yǎng)），改進培養(yǎng)基配方，摸索不同的培養(yǎng)條件，研究出最適宜的培養(yǎng)基和培養(yǎng)方式[11]。

3.2 優(yōu)化脫毒苗高效繁育栽培技術

一是開展基質消毒研究，利用夏季高溫天氣，選擇不同材料的膜覆蓋在栽培基質苗床上，通過苗床熱效應直接進行消毒處理；采用生物防治方法，在栽培基質中添加有益菌，利用其生長抑制致病菌生長，達到苗床消毒的目的。二是栽培技術和施肥模式研究，利用新型栽培基質椰糠，根據(jù)不同品種的生長特性和需肥規(guī)律，對栽培技術和施肥模式進行優(yōu)化。三是根據(jù)不同品種生理特性，研究水培高效繁育關鍵技術，包括優(yōu)化營養(yǎng)液配方、嚴格控制苗床水溫和苗床溫度等，提高水培苗的存活率[12]。

3.3 種薯催芽、調控及高效擴繁栽培技術

為打破冬季12 月收獲的原原種的休眠期，提高原種繁殖效率，對冬季收獲的原原種進行催芽新技術研究，在室內嚴格控制溫度、濕度和光照，在保證種薯質量的前提下提前打破原原種休眠，做到出芽早、壯、齊，在春季適宜的播種時間及時提供發(fā)芽的原原種播種。根據(jù)不同品種生長發(fā)育的特點，利用調整營養(yǎng)液配方、葉面噴施微肥、控制植株頂端優(yōu)勢和應用外源激素等方法調控植株生長，促進結薯[13]。

4 綠色安全生產(chǎn)技術與周年供給體系優(yōu)化

4.1 春馬鈴薯新種植模式與提質增效栽培

以周年供給為目標，引進、篩選一批適宜間套種植的多種類型專用品種，因地制宜地開展高效種植新模式和提質增效關鍵栽培技術研究[14]，更充分發(fā)揮間套作、輪作、凈作等種植方式時空調控效能，多層次、多方位充分利用西南生態(tài)區(qū)光、溫、水、肥等資源優(yōu)勢，優(yōu)化復合型種植結構。

4.2 秋冬馬鈴薯種植新模式與簡化高效栽培

以現(xiàn)有種植模式為基礎，增種或改種秋冬馬鈴薯，充分挖掘秋冬馬鈴薯的面積和增產(chǎn)潛力，補充和完善周年供應產(chǎn)業(yè)鏈。以抗凍耐冷為重點[15]，引進篩選生育期短、商品性好、耐弱光、耐低溫的馬鈴薯新品種。在川東北研究密植桑園、經(jīng)濟林或幼果林套作秋、冬馬鈴薯等農(nóng)林結合復合型高效種植新模式。

4.3 紫色馬鈴薯綠色高效栽培技術

有關栽培因子對馬鈴薯地下部塊莖花青素合成與積累影響將成為研究熱點[16]。重點研究不同類型肥料施用時期、施用量、水肥一體化對紫馬鈴薯塊莖花青素合成與積累的影響；研究不同栽培因子對紫馬鈴薯塊莖花青素合成與積累的調控效應及調節(jié)機制。

5 農(nóng)機農(nóng)藝深度融合機械化技術體系提升

5.1 機械化生產(chǎn)模式與水肥一體化

重點研究丘陵山區(qū)馬鈴薯中小型機械化種植與膜下滴灌水肥一體化的關鍵技術[17]，采用滴灌、微噴灌技術，結合水溶肥料應用，實現(xiàn)高效補灌和水肥一體的主要參數(shù)和配套機具及其改進優(yōu)化方案。創(chuàng)新肥料、農(nóng)藥的篩選和施用方案，加強水肥一體化管理。

5.2 植保無人機在馬鈴薯生產(chǎn)中的應用研究

植保無人機是現(xiàn)代綠色薯業(yè)栽培的發(fā)展方向[18]。開展植保無人機在馬鈴薯生產(chǎn)中的應用試驗研究，從無人機的總體結構參數(shù)、飛行穩(wěn)定性、作業(yè)精準度、操作難易程度、仿地飛行等方面進行對比選型。重點對人工施藥和無人機施藥進行對比研究，在同等防效情況下，對比人工噴藥和無人機噴藥的用藥量差異以及工作效率、工作時間的差異。

5.3 馬鈴薯農(nóng)膜使用與殘膜回收技術

根據(jù)農(nóng)藝要求和機械化栽培模式特點，確定適宜的揭膜、回收時期。開展地膜回收機械選型試驗，采用懸掛聯(lián)接方式，由拖拉機掛接地膜回收機械跨壟作業(yè)[19-20]。對比研究苗期揭膜回收和收獲后地膜回收方式對機械的需求，優(yōu)先采用收獲后地膜回收機型進行試驗，在此基礎上研究改進相應結構，實現(xiàn)苗期揭膜回收。

6 主要病蟲害的預警與綠色防控技術優(yōu)化

6.1 抗病品種篩選與區(qū)域布局

開展適宜不同生態(tài)區(qū)的優(yōu)質高產(chǎn)抗（耐）病品種篩選，明確不同品種在不同生態(tài)區(qū)、不同海拔高度的適應性和增產(chǎn)潛力，為優(yōu)質高產(chǎn)抗（耐）病品種的推廣布局提供技術依據(jù)。廣泛地收集和鑒定馬鈴薯栽培種或野生種，挖掘和利用馬鈴薯晚疫病、青枯病和瘡痂病等的抗病基因，并對其進行基因功能分析[21]。

6.2 藥劑篩選與配套機械

對四川不同生態(tài)區(qū)開展馬鈴薯病蟲害調查，分析其在不同地區(qū)、不同栽培模式下的發(fā)生規(guī)律和特點。以“四川馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警系統(tǒng)”為指導，開展環(huán)境友好型藥劑篩選。針對施藥過程中“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，篩選和改進施藥器械，研究手動、電動、機動噴霧器、無人機等不同類型噴霧器械噴霧粒徑大小、噴灑流量、氣象因素與防治效果的關系，實現(xiàn)最佳防治效果。

6.3 晚疫病監(jiān)測預警與化學農(nóng)藥減施

在全省完善馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)晚疫病的科學監(jiān)測、及時發(fā)布預警信息和指導馬鈴薯晚疫病保護性防治。跟蹤監(jiān)測不同生態(tài)區(qū)馬鈴薯晚疫病發(fā)生程度和病菌致病力分化和藥劑敏感性，研究其對不同類型殺菌劑的交互抗性現(xiàn)狀[22]。

7 休眠萌芽調控與安全貯藏技術提升

7.1 馬鈴薯綠色安全貯藏技術體系優(yōu)化提升

優(yōu)化輕簡高效的貯藏管理方法，以植物源控芽保鮮劑為主，優(yōu)選配方，提升藥效，確保綠色安全高效。改良傳統(tǒng)的噴施、浸泡的藥劑施用方法，創(chuàng)新馬鈴薯控芽保鮮劑電加熱熏蒸技術，增強施用效果。

7.2 深入研究馬鈴薯休眠萌芽調控新技術

深入研究內源激素油菜素內酯（BR）調控馬鈴薯萌芽機制及其與赤霉素等激素間的相互作用機制[23]，獲得新的聯(lián)合優(yōu)化萌芽調控技術、研發(fā)馬鈴薯休眠萌芽調控劑，實現(xiàn)食用薯、加工薯、種薯的安全貯藏管理與生物調控技術。

7.3 深入研究馬鈴薯光控萌芽機制

研究不同光質、光強及處理時間對塊莖萌芽及壯苗的影響，利用光信號調控這一過程，可方便且低耗地保證播種時的種薯生理質量，是極具潛力的高效、綠色控制種薯生理狀態(tài)的新方法。深入開展轉錄因子StGATA4L 等介導光調控種薯萌芽機制研究，創(chuàng)新種薯控芽理論[24]。