湖北省高山、二高山區中晚熟鮮食馬鈴薯新品種評價

閆 雷，張遠學，高劍華，肖春芳，王 甄，張等宏，陳家吉，沈艷芬*

（1.湖北恩施中國南方馬鈴薯研究中心，湖北 恩施 445000；2.恩施土家族苗族自治州農業科學院，湖北 恩施 445000；3.湖北省農業科技創新中心鄂西綜合試驗站，湖北 恩施 445000）

湖北省位于中國中部偏南，以山地丘陵地貌為主，是典型的亞熱帶季風氣候，雨熱同季[1]。馬鈴薯常年種植面積在24.6×104hm2左右，年產約75×104t，是中國馬鈴薯種植大省；但是，其平均產量僅為201.27 kg/667m2（折糧后），不僅低于230.8 kg/667m2（折糧后）的全國平均水平，也低于四川（266.25 kg/667m2）、江西（379.91 kg/667m2）、湖南（280.39 kg/667m2）等鄰近省份[2]。馬鈴薯是湖北省貧困地區重要的糧蔬作物和經濟作物，其較好的種植效益為提高當地農民的收入水平和生活質量提供了基本保障。目前，湖北省主栽品種有‘費烏瑞它’、‘鄂馬鈴薯5 號’、‘米拉’等品種，結構單一，育成或引進時間較久[3]；另外，馬鈴薯是喜冷涼作物，海拔700 m以上的區域是湖北省優質馬鈴薯主產區。有研究表明，湖北省馬鈴薯生產季高溫、高濕、陰雨時間長的氣候環境有利于馬鈴薯晚疫病的發生以及生理小種的進化，而種植區內主栽品種隨著種植年限的增加晚疫病抗性下降[4-6]。因此，選育適合700 m以上山區種植的中晚熟馬鈴薯抗晚疫病新品種，是優化湖北省種植結構，助力馬鈴薯產業發展的重要途徑。

新品種選育是推動馬鈴薯產業發展的有效途徑，作物育種過程概括可分為創造變異、鑒定變異和品種區域推廣試驗，其中，最困難、工作量最大的環節就是馬鈴薯本身的遺傳特性研究和變異材料鑒定的過程[7-9]。作物產量和品質的形成是在各農藝性狀或直接或間接作用下形成的，其過程復雜又富有規律。不同性狀在不同環境下具有不同的遺傳力，并且彼此之間具有一定的相互聯系[10-13]。因此，通過對各農藝性狀和產量、品質性狀之間的研究有助于指導馬鈴薯變異材料鑒定，更加快速有效的選育出新品種。趙跟虎[14]研究表明，單株塊莖數、株高、商品薯率與產量性狀相關性較高。莫慶忠等[15]研究認為，單株塊莖質量與單株塊莖數、平均單薯重、大中薯率呈極顯著正相關，與平均單薯質量呈顯著負相關；產量與株高、單株塊莖質量、平均單薯質量和大中薯率之間均呈極顯著正相關。吳承金等[16]對9 個品系在恩施地區的適應研究表明，產量與單株結薯數、單株薯重、株高、莖粗、主莖數、出苗率等存在顯著的正相關，而與商品薯率和干物質含量呈顯著負相關。綜上可知，在不同的生態環境、遺傳基礎以及分析方法下，馬鈴薯性狀之間的聯系強弱也不同，通過相關研究，可有效指導該區域新品種的選育。

試驗通過對湖北恩施中國南方馬鈴薯研究中心多年篩選的8 個馬鈴薯高世代無性系進行700 m以上地區新品種比較試驗，并且對主要農藝性狀與產量、比重和商品薯率進行相關分析和通徑分析，旨在從中篩選出適合該生態環境種植的馬鈴薯中晚熟鮮食新品種，促進湖北省馬鈴薯產業的發展，并為馬鈴薯育種提供理論依據；同時，為湖北省馬鈴薯品種的登記和推廣以及向國家品種試驗推薦品種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗共測試8個馬鈴薯品系，分別是‘HB1105-1’、‘HB1105-2’、‘HB1105-3’、‘HB1109-1’、‘HB1109-2’、‘HB1125-1’、‘HB1125-2’和‘HB1125-3’。這些優良品系均通過育種早代生育期、適應性、塊莖性狀的鑒定以及高世代抗性、產量以及品質的測定，表現優異。以湖北省主要種植的中晚熟鮮食型品種‘鄂馬鈴薯5號’為對照。試驗共計9份材料，均由湖北恩施中國南方馬鈴薯研究中心提供，親本信息詳見表1。

1.2 試驗地概況及田間管理

試驗于2018 年1～8 月在湖北省五峰縣漁洋關（902 m）、興山縣古夫鎮（1 200 m）、巴東茶店子（920 m）、建始縣龍坪鎮（1 450 m）、利川市汪營鎮（1 100 m）、恩施市天池山基地（1 250 m）以及竹山縣（750 m）7 點進行。各試點前茬分別是玉米、藥材、玉米、蕎麥、玉米、玉米、高粱；土壤類型分別為紅壤、白善土、黃棕壤、壤土、壤土、黃壤、土沙壤。

表1 試驗無性系及其親本Table 1 Tested clones and their parentages in experiment

各試點在2018 年1 月18 日至3 月9 日播種，6月1 日至8 月29 日收獲。播種方式為起壟直播或開溝穴播等。基肥施用硫酸鉀復合肥（N∶P∶K=17∶17∶17）50 kg/667m2。各試點進行1～3 次中耕除草和培土，竹山試點進行1 次蟲害防治，同一管理措施在半天內完成。所有試點均嚴格按照區域試驗方案進行試驗設計、栽培管理及收獲等。

1.3 試驗方法

試驗采用一年多點隨機區組設計，9 個處理，3 次重復。試驗小區長5.55 m，行距60 cm，株距28 cm，4 行區，小區面積13.33 m2，外有保護行，試驗重復間設40 cm過道。

1.4 測定指標及方法

主要農藝性狀調查方法參考《馬鈴薯種質資源描述規范和數據標準》[17]，收獲時按照小區收獲，利用空氣-水比重法[18]測試參試品種比重。

1.5 數據處理分析

用WPS 2019進行數據整理，并計算各處理的均值，利用DPS 7.5軟件[19]進行方差分析，相關性分析在0.05水平上進行顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 無性系及對照主要農藝性狀比較

對參試品系在各試驗點的生育期、出苗率、主莖數、株高以及比重進行調查（表2）。生育期方面，由于2018 年度晚疫病爆發嚴重，品系‘HB1105-2’因中后期晚疫病過重致植株提前死亡，其余品系也在80 d以內死亡；出苗率方面，‘HB1125-3’播種前出現種薯腐爛，其出苗率略低外，其余均在96%以上；主莖數方面，各品系的主莖數相差不大，其均值在5～7 個；株高方面，各品系的株高在39.2～73.4 cm，其中對照的株高為59.9 cm，僅有‘HB1109-2’‘HB1105-2’和‘HB1105-3’低于對照；比重方面，對照的比重1.083 3，較對照表現高的有3個品種，‘HB1105-1’（1.096 1）表現最好，‘HB1109-2’（1.063 8）表現最差。

表2 各參試品種（系）主要農藝性狀比較Table 2 Agronomic trait comparisons of tested varieties (lines)

2.2 無性系及對照產量性狀

聯合方差分析前，對數據進行誤差均方同質性測驗，結果表明被測品系產量性狀在0.01 水平同質。因此，可以對小區產量進行7 點聯合方差分析。由表3 可知，各參試品系小區總產在地點間、品種（系）間差異極顯著，并且發現參試品系與各試點間存在極顯著互作現象。說明，各參試品系在不同試點的增產幅度不同，不同品種對不同區域的適應性有差異。對產量性狀進行多重比較，進而分析參試品種的豐產性和穩產性。

由表4可知，對照‘鄂馬鈴薯5號’的單株塊莖數是9 個，各參試品系的單株塊莖數在7～11 個。其中，‘HB1125-1’和‘HB1125-2’單株塊莖數高于對照，‘HB1105-1’與對照相同，其余品系單株塊莖數均小于對照；單薯重方面，對照品種單薯重46.9 g，各參試品系的單薯重在40.7～59.0 g。其中，單薯重較對照高的品系有‘HB1109-1’、‘HB1109-2’、‘HB1125-3’和‘HB1105-1’，其余品系均小于對照；對照品系的商品薯率60.0%，各參試品系的商品薯率在47.4%～61.2%。其中，商品薯率較對照高的品系有‘HB1105-1’和‘HB1125-3’，其余品系商品薯率均小于對照。

表3 參試品種（系）方差分析Table 3 Analysis of variance for yields of tested varieties (lines)

表4 各參試品種（系）產量構成因子和產量比較Table 4 Yield components and yield comparisons of tested varieties(lines)

對照品種的平均產量1 731 kg/667m2，各參試品系平均產量1 137～2 034 kg/667m2。其中，品系‘HB1105-1’、‘HB1125-1’和‘HB1109-1’產量高于對照，且‘HB1105-1’和‘HB1125-1’達到顯著水平，其產量分別為2 034，1 900 和1 736 kg/667m2，較對照分別增產17.6%、9.8%和0.3%，各試點間表現分別為5增2減、4增3減和3增4減，分別居試驗第1 位、第2 位和第3 位；另外，品系‘HB1109-2’平均產量1 656 kg/667m2，雖然低于對照4.3%，但未達到顯著水平，各試點表現3增4減，位列試驗第5 位；剩余品系小區產量均顯著低于對照，其中，‘HB1105-2’產量最低，產量僅1 137 kg/667m2。

由表5可知，豐產性方面，對照品種的豐產效應是2.27，‘HB1105-1’表 現 最 佳（8.35），其 次 是‘HB1125-1’（5.67）和‘HB1109-1’（2.38），‘HB1105-2’表現最差，豐產效應為-9.60；穩產性方面，對照品種穩產性位列試驗第二位，變異度15.30。參試品種中，‘HB1125-2’的穩產性最好，變異度為12.20，其 次 是‘HB1105-1’，變 異 度 為16.40；‘HB1105-2’的穩產性最差，變異度38.49。綜合評價，‘HB1105-1’綜 合 評 價 最 好， 其次 是‘HB1125-1’。

2.3 無性系主要農藝性狀與產量性狀的相關性分析

根據試驗設計，對參試品系的主要農藝性狀和產量性狀進行方差分析，結果表明，主要農藝性狀和產量在各品系間變異系數差異較大，可以進一步進行相關分析（表6）。

由表7可知，生育期與株高、單株塊莖數、商品薯率和產量的相關系數分別是0.77、0.66、0.72、0.85，其中與商品薯率相關性顯著，與其他性狀表現極顯著相關；株高與產量的相關性為0.77，達到極顯著水平；比重與單薯重的相關性為0.71，達到顯著水平；單株塊莖數與株高的相關性0.67，達到顯著水平；商品薯率和單薯重、產量相關性均為0.65，達到顯著水平；其余性狀之間也存在一定程度的相關性，但表現聯系較弱。

表5 參試品種（系）的豐產性和穩產性Table 5 Yields and yield stability of tested varieties(lines)

表6 主要農藝性狀表現及變異系數Table 6 Performances and coefficients of variation of main agronomic traits

表7 主要農藝性狀與產量相關性分析Table 7 Correlation analyses of main agronomic traits and yields

表8 主要農藝性狀與產量、比重和商品薯率的通徑分析Table 8 Path coefficient analyses of main agronomic traits and yields,specific gravities and marketable tuber percentage

為進一步分析不同性狀間的相互作用，并研究其對產量、比重和商品薯率構成的影響，對相關農藝性狀和產量、比重以及商品薯率進行通徑分析。由表8 可知，各農藝性狀對產量的貢獻大小依次是單薯重、單株塊莖數、生育期、出苗率、主莖數和株高，其中單薯重較大的正向作用；各農藝性狀對比重的貢獻大小依次單株塊莖數、單薯重、株高、生育期、主莖數和出苗率，其中單株塊莖數對比重有較大的正向作用，株高和生育期對比重具有較大的負向作用；各農藝性狀對商品薯率的貢獻大小依次是單薯重、生育期、主莖數、出苗率、單株塊莖數和株高，其中單薯重、生育期、主莖數對商品薯率有較大的正向作用，出苗率有很大的負向作用。

3 討 論

試驗地位于湖北省高山、二高山地區，于2018年1月18日至3 月9日陸續播種，6月1日至8月29日陸續收獲。參試品種生長期間雨水量較大，生長中后期感晚疫病嚴重。參試品種生育期在64～79 d，出苗率91.4%～99.6%。結果表明，單株塊莖數高的較單株塊莖數少的產量高；株高在60 cm左右的產量較50 cm 以下的品系產量高。綜合考慮，‘HB1105-1’、‘HB1125-1’產量顯著高于對照，折合產量2 034和1 900 kg/667m2。這兩個品種單株塊莖數分別為9、11個，單薯重為53.9、41.8 g。其中‘HB1105-1’商品薯率較小，比重較高，適合做西南地區生產炕洋芋[20]或者洋芋飯[21]的專用品種，適合在700 m以上地區種植。

本研究結果表明馬鈴薯產量與生育期、株高呈極顯著正相關，與商品薯率呈顯著正相關，與其他性狀相關性較弱。這與前人的研究既有相互印證，也有相互矛盾的地方。造成這種結果的原因可能與研究材料的遺傳特性、試驗區域、種植年份的不同有關。通過加強對湖北地區馬鈴薯性狀相關性的研究，可以加速該地區馬鈴薯新品種的選育，進而優化種植結構，促進產業發展。

大量的研究發現，利用通徑分析對產量性狀和品質性狀構成的研究，其直接效應和間接效應并不是完全一致，存在一定的差異[22-24]。本研究通過通徑分析進一步分析不同農藝性狀對產量、比重以及商品薯率構成的重要性，結果表明，各農藝性狀對產量的貢獻大小依次是單薯重、單株塊莖數、生育期、出苗率、主莖數和株高，其中單薯重較大的正向作用；各農藝性狀對比重的貢獻大小依次單株塊莖數、單薯重、株高、生育期、主莖數和出苗率，其中單株塊莖數對比重有較大的正向作用，株高和生育期對比重具有較大的負向作用；各農藝性狀對商品薯率的貢獻大小依次是單薯重、生育期、主莖數、出苗率、單株塊莖數和株高，其中單薯重、生育期、主莖數對商品薯率有較大的正向作用，出苗率有很大的負向作用。馬鈴薯主要性狀與產量、商品薯率和產量之間的相關性分析和通徑分析具有一定的差異，這說明產量、比重和商品薯率的形成是一個多性狀相互作用的復雜過程。通徑分析可以明確研究對象構成的直接或間接效應，并可以進一步指出其重要性。因此，在馬鈴薯新品種選育過程中，應根據不同的生態條件、育種目標和主要影響性狀，快速有效的篩選出目的材料。