不同基因型馬鈴薯產量評價及植株倒伏性狀研究

閆 雷， 張遠學， 鄒 瑩， 王 甄， 肖春芳，張等宏， 高劍華， 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)

馬鈴薯是我國四大糧食作物之一，相對于水稻和小麥等禾本科糧食作物而言，具有環境適應性好、營養豐富、經濟潛力大等優點。在我國，人口基數大與耕地面積少的矛盾越來越突出，發展馬鈴薯產業對保障我國糧食安全，促進區域經濟增長具有重要的戰略意義。據FAO統計，2017年我國馬鈴薯種植面積和總產位居世界首位，然而平均單產僅為美國等發達國家的1/3左右，比同為發展中國家的印度低5～6 kg·hm-2，比世界平均水平還低3 kg·hm-2。湖北省作為我國馬鈴薯種植大省，其平均單產還低于國內平均水平。因此，平均單產低仍然是湖北省乃至全國馬鈴薯產業中急須解決的問題。

倒伏指農作物植株莖稈受自身或外界環境原因從自然直立狀態到永久錯位的現象，其會打亂植株的空間分布，植株相互疊壓，影響葉片的光合作用，甚至增加發病幾率和程度，最終導致產量和品質的下降[1-2]。每年因倒伏給農業生產帶來巨大的經濟損失，根據倒伏的程度會對油菜[3-4]、小麥[5-6]、玉米[7-8]、水稻[9-10]等農作物的產量和品質產生不同程度地影響，嚴重時可能造成絕收。另外，倒伏發生在作物的不同生長時期，對其影響的嚴重程度也不同[11-13]。雖然倒伏對于作物產量的影響在禾谷類作物上已有較多的研究，但其對馬鈴薯影響的相關研究在國內還鮮有報道。

馬鈴薯產量和品質的形成是一個復雜的過程，受遺傳和環境因素共同影響，對其研究主要集中在試驗的分析方法研究、優質品種選育、作物抗逆、高產栽培、病蟲害防治等方面[14-19]。湖北省位于我國西南地區，是典型的亞熱帶季風氣候，雨熱同季，馬鈴薯植株生長中后期倒伏現象非常嚴重，對產量影響特別大。本研究通過對湖北恩施中國南方馬鈴薯研究中心多年篩選的14個馬鈴薯高世代無性系進行產量評價，并且對倒伏與產量、比重以及商品薯率之間的相關性進行分析；旨在從中篩選出高產品系，明確倒伏與產量及比品質間的關系；最終促進湖北省馬鈴薯產業的發展，并為馬鈴薯抗倒伏育種提供理論依據以及基礎材料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗共測試14個馬鈴薯品系，分別是HB 1101-5、HB 1102-11、HB 1184-1、HB 1207-20、HB 1207-4、HB 1218-2、HB 1221-6、HB 1224-19、HB 1225-7、HB 1234-3、HB 1322-12、HB 1329-2、HB 1330-2和HB 1330-1。這些優良品系均已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，其親本為目前湖北省中晚熟育種體系內的主要骨干親本。試驗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，共計15份材料，種薯均由湖北恩施中國南方馬鈴薯研究中心提供。

1.2 試驗地概況及田間管理

于2019年1—7月在湖北省恩施市天池山基地進行，前茬為玉米，土壤為黃壤土，海拔1 250 m。播種方式為開溝穴播，基肥施用硫酸鉀復合肥(N∶P∶K=17∶17∶17)50 kg·(667 m2)-1。生育期內進行3次中耕除草和培土，同一管理措施在半天內完成。

1.3 試驗方法

采用單因素設計，15個處理，隨機區組排列，重復3次，行長3.33 m，行距50 cm，株距33 cm，4行區，小區面積6.67 m2，密度4 000株·(667 m2)-1。

1.4 測定指標及方法

倒伏情況利用植株垂直高度與自然高度的差值計算，調查方法參考《馬鈴薯種質資源描述規范和數據標準》，收獲時按照小區收獲，利用空氣-水比重法測試參試品系比重[19-21]。

倒伏差=植株垂直高度-植株自然高度。

1.5 數據處理分析

用WPS 2019軟件進行數據整理，并計算各處理的均值，利用DPS 7.5軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 參試品系植株高度性狀比較

對馬鈴薯植株高度性狀進行方差分析，結果表明，不同參試品系的垂直高度和倒伏差在0.01水平上差異顯著，而品系間植株的自然高度差異不顯著(表1)。說明，各參試品系植株垂直高度和抗倒伏能力存在遺傳差異，而自然高度可能受環境因素影響更大一些。

表1 參試品系株高的方差分析

由表2可知，自然高度方面，對照品種的高度為61.2 cm，剩余參試品系的自然高度在54.4～69.2 cm之間，HB 1218-2最高，HB 1224-19最低，參試品系與對照間差異均不顯著。垂直高度方面，對照品種垂直高度為102.8 cm，剩余參試品系的垂直高度在89.3～110.4 cm之間，有8個品系的垂直高度大于對照，但均未達到顯著水平，HB 1225-7的垂直高度最高；剩余品系的垂直高度均小于對照，但僅有HB 1207-20和HB 1330-1達到顯著水平。倒伏差方面，對照的倒伏差為41.6 cm，剩余參試品系倒伏差在25.8～46.6 cm之間，有10個品系倒伏差低于對照，其中HB 1102-11、HB 1330-1和HB 1207-20達到顯著水平；有4個品系倒伏差高于對照，但均為達到顯著水平。

表2 各參試品系株高性狀比較

2.2 參試品系產量性狀及比重比較

對馬鈴薯產量、比重性狀進行方差分析，結果表明，不同參試品系的產量和比重在0.01水平上差異顯著。說明，各參試品系間產量和比重存在遺傳差異。

表3 各參試品產量性狀及比重方差分析

由表4可知，對照的比重為1.065 4，各參試品系的比重在1.050 2～1.078 7之間。高于對照的有9個品系，其中僅有HB 1234-3達到顯著水平。對照品種的平均產量1 486.7 kg·(667 m2)-1，各參試品系平均產量930～2 298.3 kg·(667 m2)-1。其中，9個品系產量高于對照，僅HB 1207-20、HB 1330-2和HB 1184-1達到顯著水平，產量分別為2 298.3 kg·(667 m2)-1、2 110.0 kg·(667 m2)-1和1 963.3 kg·(667 m2)-1，較對照分別增產54.6%、41.9%和32.1%；剩余品系小區產量均低于對照，其中HB 1234-3未達到顯著水平，產量為1 098.3 kg·(667 m2)-1。本次試驗，各參試品系的商品薯率在6.9%～17.3%，均較低，且彼此之間不顯著。

表4 各參試品產量性狀及比重

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5)。

表5 株高性狀與產量及比重相關性分析

由表5可知，倒伏差與植株垂直高度、比重和產量相關系數分別是0.76、0.53、-0.58，其中與垂直高度達極顯著相關性，與其產量表現為負顯著相關，與比重呈正相關；垂直高度與比重的相關系數為0.52，達顯著水平；其余性狀之間也存在一定程度的相關性，但表現較弱。

3 討 論

試驗地點位于湖北省恩施州天池山，于2019年1月17日播種，7月17日收獲。馬鈴薯生長期間陰雨天氣較多，中后期雨水較大，溫度升高過快，導致植株陡長，倒伏現象比較嚴重，對產量、商品薯率和比重影響較為嚴重。參試品系自然高度在54.4～69.2 cm之間，垂直高度在89.3～110.4 cm之間，倒伏差在25.8～46.6 cm之間。各參試品系的比重在1.050 2～1.078 7之間，平均產量在930～2 298.3 kg·(667 m2)-1之間。綜合考慮，HB 1207-20、HB 1330-2和HB 1184-1小區產量顯著高于對照，折合產量2 298.3 kg·(667 m2)-1、2 110.0 kg·(667 m2)-1和1 963.3 kg·(667 m2)-1，倒伏差分別是30.9 cm、37.2 cm、40.2 cm，可以參加區域性品種比較實驗，進一步推廣種植。

結果表明，馬鈴薯倒伏差與植株垂直高度表現極顯著正相關性，與比重呈正相關，與產量呈負相關，垂直高度與比重表現顯著正相關性。關于植株高度對馬鈴薯產量和品質的研究比較多，但是結果并不一致，既有相互佐證，又有相互矛盾[22-24]。造成這種結果的原因可能與試驗材料以及試驗環境的差異引起。

本試驗株高和倒伏程度于馬鈴薯盛花期進行，塊莖剛剛形成，發現此時植株已經出現倒伏，植株間相互傾軋，并在20 d左右相繼感晚疫病死亡。因此產量、比重和商品薯率普遍偏低，且影響了性狀之間的相關性。本研究發現，馬鈴薯產量隨著植株倒伏程度的增加而減小，這與黃迎光等[26]、劉戰東等[27]的研究一致；但比重卻隨著植株倒伏程度的增加而增加，李娟等[12]和趙新勇[28]的研究表明，會降低作物的品質，但本結果與之相反。這可能由于作物種類、倒伏時期以及倒伏程度的不同引起的；比重也是產量構成的一部分，有研究表明在產量構成因素中，后形成的產量因素對先形成的產量因素有一定的補償和調節能力[29,30]。所以，造成倒伏影響了馬鈴薯的總產和商品率，卻誘發了塊莖干物質的積累對產量不足的補償，只不過這種補償不足以彌補前者的損失。