馬鈴薯品種淀粉含量和淀粉產量的表現(xiàn)及其穩(wěn)定性分析

李明安，馬 力，呂文河

（1.北大荒黑土薯業(yè)有限公司，黑龍江 哈爾濱150090；2.北大荒黑土薯業(yè)有限公司種薯研發(fā)中心，黑龍江 克山農場161621；3.東北農業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱150030）

中國是世界馬鈴薯生產大國，20世紀90年代以來，中國馬鈴薯生產規(guī)模總體呈現(xiàn)快速增長的趨勢[1]。隨著馬鈴薯生產規(guī)模的擴大，馬鈴薯加工，特別是淀粉加工，也隨之迅速發(fā)展。同玉米、小麥等其他作物淀粉相比，馬鈴薯淀粉具有其他淀粉不能替代的獨特品質和功能。例如，馬鈴薯淀粉顆粒大，黏性高；支鏈淀粉的分子量高，柔韌性強；含有天然磷酸基團，能很好地延長產品的保質期；口味溫和，無刺激。因此，馬鈴薯淀粉廣泛應用于食品加工、化工、醫(yī)藥、紡織、造紙、飼料等領域[2]。北大荒馬鈴薯集團有限公司就是在這樣一個大背景下成立的，2016年公司實行混合所有制改革，公司名稱變更為北大荒黑土薯業(yè)有限公司。該公司是目前國內最大的馬鈴薯淀粉加工企業(yè)之一，年生產的淀粉量占國內生產總量的20%左右，在黑龍江農墾區(qū)域擁有6.67萬hm2原料基地，按農藝標準要求建立了科學輪作制度，每年種植2萬hm2馬鈴薯和4.67萬hm2大豆、玉米、雜糧等作物。但近年來一直困擾企業(yè)的問題就是基地缺少優(yōu)質的馬鈴薯原料，淀粉加工型專用品種匱乏。同時，現(xiàn)有品種在抗病性和適應性等方面也存在缺陷，加工企業(yè)和種植者對淀粉加工品種的選擇缺乏科學理論和實踐的引領。目前，公司原料基地種植的品種60%以上都是‘延薯4號’，該品種產量高，抗病性強，但淀粉含量不高。因此，篩選高產、穩(wěn)產和優(yōu)質的淀粉加工專用型馬鈴薯品種，對滿足加工企業(yè)需求，提高馬鈴薯生產技術水平，促進馬鈴薯產業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展意義重大。

1 材料與方法

1.1試驗材料

參試的6個馬鈴薯品種分別為‘同薯29號’、‘克新27號’、‘東農310’、‘內-9’、‘希森5號’和‘延薯4號’（CK）。其中‘同薯29號’由山西省農業(yè)科學院提供，‘克新27號’由黑龍江省農業(yè)科學院克山分院提供，‘東農310’由東北農業(yè)大學提供，‘內-9’由內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市農業(yè)科學研究所提供，‘希森5號’由希森馬鈴薯產業(yè)集團有限公司提供，‘延薯4號’為目前黑龍江墾區(qū)淀粉加工的主栽品種，作為對照（CK）。

1.2試驗地概況

試驗于2016～2019年在黑龍江省農墾齊齊哈爾局克山農場科技園區(qū)內進行，該試驗地位于E 125°22'，N 48°18'，海拔315 m，年降雨量502.5 mm左右，年平均氣溫1.3℃，≥10℃有效活動積溫2 339.8℃，無霜期120 d，土壤有機質含量5.29%，全氮0.35%，全磷0.20%，pH 6.6，土壤類型為淋溶黑鈣土，土壤肥力中等，肥力均勻。

1.3試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計[3,4]，共設6個處理（品種），4次重復。小區(qū)行距80 cm，株距20 cm，4行區(qū)，面積19.2 m2（長6 m×寬3.2 m）。每個重復之間留1 m的區(qū)道，周圍設保護行。

1.3.2 試驗方法

試驗采用人工播種，施磷酸二銨（N≥18%，P2O5≥46%）195 kg/hm2，尿素（N≥46%）195 kg/hm2，硫酸鉀（K2O≥50%）360 kg/hm2，3種肥料混拌均勻后全部作種肥一次性施入。所有種薯先進行催芽至0.5～1.0 cm，然后進行切塊種植，重量在40～60 g。5月初進行播種，9月中旬收獲。無灌溉條件，苗高20 cm左右中耕培土一次，在整個生育期噴施馬鈴薯晚疫病防治藥劑7～8遍，防蟲藥劑5遍，人工除草。收獲時在小區(qū)內把中間2行全部起收，計算所有薯塊的重量（直徑≥3 cm），然后折合成公頃產量。收獲后2周內測定塊莖淀粉含量。

1.4測定指標與方法

馬鈴薯塊莖淀粉含量測定采用水比重法[5]，根據塊莖的產量和淀粉含量計算淀粉產量：淀粉產量（kg/hm2）=塊莖產量（kg/hm2）×塊莖淀粉含量（%）。

1.5數(shù)據處理

采用唐啟義[6]的方法進行聯(lián)合方差分析，品種平均值差異顯著性測驗采用最小顯著差數(shù)法（Least significant difference，LSD），穩(wěn)定性分析采用Shukla模型。

2 結果與分析

2.1塊莖產量及其穩(wěn)定性分析

由表1可知，各參試品種產量在環(huán)境（年份）間、品種間差異極顯著，并且發(fā)現(xiàn)參試品種在不同環(huán)境（年份）存在極顯著的互作現(xiàn)象，說明不同品種在不同年份表現(xiàn)不同。

由表2可以看出，2016～2019年4年平均產量對照品種‘延薯4號’產量最高，達46 300 kg/hm2，其次是‘克新27號’，4年平均產量為41 731 kg/hm2，之后產量由高到低依次是‘同薯29號’、‘東農310’、‘內-9’，最低的是‘希森5號’，產量為32 902 kg/hm2。經方差分析，所有參試品種與‘延薯4號’之間產量均達到極顯著差異，‘東農310’、‘內-9’和‘希森5號’3個品種之間產量未達極顯著差異。同時，Shukla方差結果表明，對照品種‘延薯4號’Shukla方差不顯著，穩(wěn)產性好，而‘克新27號’、‘同薯29號’和‘希森5號’Shukla方差顯著，穩(wěn)產性不好，‘東農310’和‘內-9’Shukla方差極顯著，穩(wěn)產性極差。

表1馬鈴薯品種塊莖產量的聯(lián)合方差分析（固定模型）Table 1 Combined analysis of variance for tuber yields of various varieties(fixed model)

表2馬鈴薯品種產量及穩(wěn)定性（Shukla模型）Table 2 Tuber yields and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

2.2淀粉含量及其穩(wěn)定性分析

由表3可以看出，各參試品種的淀粉含量在環(huán)境（年份）間差異不顯著，但是品種間淀粉含量差異極顯著，并且存在極顯著的環(huán)境（年份）×品種互作現(xiàn)象。

由表4可知，各參試品種淀粉含量都高于對照品種，最高的是‘希森5號’，4年平均值為20.46%，其次是‘克新27號’，4年平均淀粉含量為18.94%，而對照品種‘延薯4號’淀粉含量最低，為13.76%。經方差分析，‘希森5號’、‘克新27號’、‘東農310’、‘同薯29號’和‘內-9’4年平均淀粉含量均極顯著高于‘延薯4號’（CK）。Shukla方差結果表明，在6個參試品種里，只有對照‘延薯4號’淀粉含量的表現(xiàn)穩(wěn)定，其余品種穩(wěn)定性均差，說明6個參試品種里只有‘延薯4號’在不同年份間淀粉含量變化不大。

表3馬鈴薯品種淀粉含量的聯(lián)合方差分析（固定模型）Table 3 Combined analysis of variance for starch contents of various varieties(fixed model)

表4馬鈴薯品種淀粉含量及穩(wěn)定性（Shukla模型）Table 4 Starch contents and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

2.3淀粉產量及其穩(wěn)定性分析

由表5可知，各參試品種淀粉產量在環(huán)境（年份）間、品種間差異極顯著，并且發(fā)現(xiàn)參試品種在不同環(huán)境（年份）存在極顯著的互作現(xiàn)象。

由表6可以看出，單位面積淀粉產量4年平均最高的是‘克新27號’，達7 976 kg/hm2，其次是‘東農310’，達6 709 kg/hm2，最低的是‘內-9’，僅為5 716 kg/hm2。經方差分析，只有‘克新27號’與‘延薯4號’（CK）4年平均淀粉產量存在極顯著差異，除‘內-9’外其余品種與‘延薯4號’差異均不顯著。同時，Shukla方差結果表明，在6個參試品種中，單位面積淀粉產量穩(wěn)產性好的品種有‘東農310’、‘希森5號’和‘延薯4號’，而‘克新27號’、‘同薯29號’和‘內-9’穩(wěn)產性差。

表5馬鈴薯品種淀粉產量的聯(lián)合方差分析（固定模型）Table 5 Combined analysis of variance for starch yields of various varieties(fixed model)

表6馬鈴薯品種淀粉產量及穩(wěn)定性（Shukla模型）Table 6 Starch yields and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

3 討論

高產、穩(wěn)產一直是品種選擇的重要指標。若方差分析發(fā)現(xiàn)品種×環(huán)境互作顯著，表明各品種在不同環(huán)境中表現(xiàn)出的優(yōu)劣程度不一致，需要對各品種進一步做穩(wěn)定性分析，以說明品種在不同環(huán)境條件下表現(xiàn)出的變異特性。評價品種穩(wěn)產性的方法有很多，常用的有Eberhart和Russell模型[7]、George C C Tai模型[8]和Shukla模型[9]。另外，還有AMMI模型[10,11]和GGE模型[12]。因為Shukla模型簡潔，含義明確，統(tǒng)計性能較好，信息量大并較為精確，有利于尋找出目標性狀好且穩(wěn)定的優(yōu)良品種[13]，該模型已經在大豆、棉花、油菜、小麥等作物上普遍應用[13-16]。本研究采用Shukla模型來分析供試馬鈴薯品種塊莖產量、淀粉含量以及淀粉產量的穩(wěn)定性。

在生產實際中，最受關注的是單位面積淀粉產量，也就是說期望產量和淀粉含量相對都高。淀粉產量越高，種植戶效益就越好，同時，淀粉加工廠的出粉率就越高。從連續(xù)4年的淀粉產量來看，‘克新27號’的淀粉產量最高，但其穩(wěn)定性差，也就是說年份之間差異大，而排在第二位的‘東農310’穩(wěn)定性好，不同年份之間差異較小。同樣，‘希森5號’和‘延薯4號’也具備穩(wěn)定性好的特點，在不同年份之間淀粉產量差異較小。另外，‘東農310’和‘希森5號’的淀粉產量也略高于（4%～5%）當?shù)氐闹髟云贩N‘延薯4號’。因此，在生產上大面積推廣的‘延薯4號’，產量高，并表現(xiàn)穩(wěn)定，但淀粉含量低，導致淀粉產量較低；相反，‘克新27號’產量低于‘延薯4號’，但淀粉含量高于‘延薯4號’，結果淀粉產量最高，但表現(xiàn)并不穩(wěn)定。‘東農310’和‘希森5號’淀粉含量高，具有較高的淀粉產量，并表現(xiàn)穩(wěn)定，是值得進一步展示和推廣的品種。