木薯在湖北恩施的農藝性狀及產量品質研究

黃渝嵐, 龍盛風, 葉興枝, 李艷英, 申章佑*,周佳, 周靈芝, 勞承英, 韋本輝

(1.廣西農業科學院經濟作物研究所， 南寧 530007; 2.廣西農業科學院, 南寧 530007; 3.恩施土家苗族自治州農業科學院， 湖北 恩施 445099)

木薯(ManihotesculentaCrantz)，大戟科木薯屬，是世界三大薯類作物(木薯、甘薯、馬鈴薯)之一[1]，主要分布于南北緯30°之間的熱帶、亞熱帶地區，是典型的熱區作物[2-4]。我國木薯的栽培面積約有56萬hm2，主要分布在廣西、廣東、海南、福建等省(區)[5]。目前適宜木薯種植的土地面積非常有限，且由于木薯單產偏低，導致木薯種植面積逐年減少，加之木薯是重要的工業原料，廣泛應用于飼料、酒精、造紙等行業[6]，導致鮮薯供不應求。2017年我國進口木薯干片達800萬t，是我國年產量的5倍以上[7]。為了滿足我國木薯巨大的市場需求，客觀上需要擴大木薯的種植面積，將木薯種植區域向北推進，在木薯生長的次適宜區域大力發展，將是解決當前問題的一個有效措施。前人研究結果顯示，木薯已在江西[8-10]、湖南[11-12]、貴州[13]等地種植成功，為木薯向北發展提供了強有力的證明。目前，關于木薯在湖北栽培的研究尚未見報道。本研究通過田間試驗，以南植199、華南205、華南9、GC49、桂木薯2號、桂木薯3號6個木薯品種為研究對象，分別在湖北省恩施土家苗族自治州恩施市、廣西壯族自治區南寧市隆安縣種植，分析了木薯的主要農藝性狀、產量品質等特性，旨在為木薯在湖北種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗區概況

6個供試木薯品種分別為南植199(Nanzhi 199,NZ199)、華南205(South China 205,SC205)、華南9號(SC9)、GC49、桂木薯2號(Guimushu 2,G2)、桂木薯3號(G3)，種莖由廣西農業科學院經濟作物研究所提供。

試驗點廣西壯族自治區南寧市隆安縣(LA，107°88′52″ E，22°99′28″ N)屬南亞熱帶濕潤季風氣候，炎熱多雨，冬短夏長，年平均氣溫20～22 ℃，年平均日照時數1 596.5 h，年降雨量1 200～1 700 mm，無霜期344 d，海拔88 m，該區域的氣候條件最適宜于木薯生長，也是木薯主要栽培區域之一，在本試驗中該試驗點為對照區。試驗點湖北省恩施土家苗族自治州恩施市(ES,109°28′9″ E，30°19′2″ N)屬亞熱帶季風型山地濕潤氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，年平均氣溫16 ℃，年平均日照時數1 300 h，年降雨量1 400～1 500 mm，無霜期282 d，海拔440 m，該區域的氣候條件理論上可以滿足木薯的生長需求，在本試驗中該試驗點為北移試種區。試驗期間，2個試驗點的氣溫和土壤理化性狀分別見表1和表2所示。

1.2 試驗方法

1.2.1試驗設計 試驗于2019—2020年進行。6個木薯品種中，NZ199、SC205、SC9為木薯種植區的主栽品種，GC49、G2、G3為在廣西本土選育的木薯新品種，分別在廣西隆安縣(LA)和湖北恩施市(ES)種植。2個試驗點均采用隨機區組設計，小區長8 m，寬6 m，面積48 m2，3次重復。

1.2.2種植管理 LA試驗點，2019年試驗，3月18日整地，一犁兩耙，3月25日種植，種莖段長度約15 cm，種植密度1.0 m×1.0 m，施復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，挪威雅苒國際有限公司生產)25 kg作為基肥，7月23日追肥(復合肥25 kg)，2020年1月4日收獲；2020年試驗，4月8日整地，4月17日種植，施肥量同2019年，追肥時間為8月13日，2021年1月8日收獲。2年試驗的其他管理按常規進行。

ES試驗點，2019年試驗，4月16日整地(一犁兩耙)，4月24日種植，種莖段長度約15 cm，種植密度1.0 m×1.0 m，施復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，挪威雅苒國際有限公司生產)25 kg作為基肥，8月17日追肥(復合肥25 kg)，2019年12月26日收獲；2020年試驗，2020年4月7日整地，4月9日種植，施肥量同2019年，追肥時間為8月10日，2021年1月13日收獲。2年試驗的其他管理按常規進行。

1.3 測定指標及方法

在收獲時，每個小區選擇代表性植株15株，測定以下項目。

1.3.1木薯株高和莖徑 用卷尺測量地面到新葉的垂直高度作為株高；用游標卡尺測量距地面10～15 cm處木薯莖稈基部直徑作為莖徑。

表1 試驗期間兩地的氣溫變化Table 1 Temperature changes at two experimental sites during the experiment

表2 2個試驗地的土壤基本理化性狀Table 2 Soil basic physical and chemical properties in two experimental sites

1.3.2薯長、薯徑、鮮薯產量 將15株植株的塊根全部挖出，并砍下所有塊根，將塊根表皮清理干凈，用卷尺測量塊根長度作為薯長，用游標卡尺測量塊根中部位置的直徑作為薯徑，將15株植株的塊根全部過稱，折算單位面積鮮薯產量。

1.3.3鮮薯淀粉含量、薯干率、淀粉產量和薯干產量 測定完鮮薯產量后，稱取代表性的新鮮塊根約5 kg，分別測定其在空氣中和水中質量，按照國際熱帶農業中心確立的方法計算鮮薯淀粉含量、薯干率、淀粉產量和薯干產量[14]，計算公式如下。

(1)

(2)

式中，G氣表示鮮薯在空氣中的質量；G水表示鮮薯在水中的質量。

淀粉產量 = 鮮薯產量 × 鮮薯淀粉含量

(3)

薯干產量 = 鮮薯產量 × 薯干率

(4)

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2013、IBM SPSS Statistics 22.0進行數據統計、分析，采用新復極差法進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 6個木薯品種在2個試驗地的株高和莖徑

6個木薯品種在2個試驗地的株高和莖徑表現如圖1所示。不同試驗地點相同木薯品種株高和莖徑比較，各個品種的表現一致，北移試種區(ES)的株高和莖徑均顯著小于對照區(LA)，年度間表現基本一致，株高和莖徑降低幅度分別為43.80%～55.06%和11.04%～36.39%。相同的試驗地點不同木薯品種株高之間比較，兩年表現一致，均為G3最高、NZ199最低，其中，北移試種區(ES)高低順序為G3>GC49>G2>SC205>SC9>NZ199；對照區(LA)高低順序為G3>G2>GC49>SC205>SC9>NZ199。莖徑表現為北移試種區(ES)SC9最小、NZ199次之、SC205再次，G3、G2、GC49這3個品種的莖徑最大且相互之間無顯著差異；對照區(LA)NZ199最小，SC205次之，GC49再次，G3、G2、SC9這3個品種的莖徑最大且相互之間無顯著差異。相同試驗點相同品種年度之間比較，株高無顯著差異，SC9的莖徑2019年顯著小于2020年，其余5個品種的莖徑無顯著差異。

注：不同小寫和大寫字母分別表示同一木薯品種不同處理間在P<0.05和P<0.01水平差異顯著。Note: Different small and large letters indicate significant differences between different treatments of the same cassava variety at P<0.05 and P<0.01 levels, respectively.圖1 6個木薯品種在2個試驗地的株高和莖徑Fig.1 Plant height and stem diameter of six cassava varieties at two experimental sites

2.2 6個木薯品種在2個試驗地的薯長、薯徑和單株結薯條數

6個木薯品種在2個試驗地的薯長、薯徑和單株結薯條數如圖2所示。不同試驗地點相同木薯品種薯長比較，各個品種的表現不一致。北移試種區(ES)NZ199、SC205、GC49的薯長顯著長于對照區(LA)，分別增加9.10%～13.53%、4.52%～10.63%、14.60%～14.91%，SC9、G2、G3在兩個試驗點間的薯長差異不顯著。相同的試驗地點不同木薯品種之間薯長比較，北移試種區(ES)長短順序為GC49>G3>G2>NZ199>SC205>SC9，對照區(LA)長短順序為GC49>SC9>G3>G2>SC205>NZ199。相同試驗點相同品種年度之間比較，薯長無顯著差異。

注：不同小寫和大寫字母分別表示同一木薯品種不同處理間在P<0.05和P<0.01水平差異顯著。Note: Different small and large letters indicate significant differences between different treatments of the same cassava variety at P<0.05 and P<0.01 levels, respectively.圖2 6個木薯品種在2個試驗地的薯長、薯徑和單株結薯條數Fig.2 Tuberous root length, diameter and single plant tubers number of six cassava varieties at two experimental sites

不同試驗地點相同木薯品種的薯徑表現一致，北移試種區(ES)顯著小于對照區(LA)，除G2外，其余5個品種達到極顯著差異，6個品種降低幅度分別為25.56%～30.80%、16.88%～18.53%、34.13%～36.57%、17.62%～18.00%、12.67%～15.57%、21.96%～23.75%。相同試驗地點不同木薯品種間薯徑比較，北移試種區(ES)大小順序為SC205>G2>GC49>G3>NZ199>SC9，對照區(LA)大小順序為SC9>NZ199>SC205>G3>G2>GC49。相同試驗點相同品種年度之間比較，薯徑無顯著差異。

不同試驗地點相同木薯品種單株結薯條數表現不一致，2019年僅NZ199存在差異，北移試種區(ES)顯著少于對照區(LA)，減少16.30%，其余5個品種兩個試驗點之間差異不顯著；2020年NZ199、SC205、GC49三個品種的單株結薯條數北移試種區(ES)顯著少于對照區(LA)，分別減少16.29%、19.30%、22.62%，其余3個品種兩個試驗點之間差異不顯著。相同試驗地點不同木薯品種間單株結薯條數比較，北移試種區(ES)大小順序為G3>GC49>G2>SC9>SC205>NZ199，對照區(LA)大小順序為GC49>G3>SC205>SC9>G2>NZ199。相同試驗點相同品種年度之間比較，單株結薯條數無顯著差異。

2.3 6個木薯品種在2個試驗地的鮮薯淀粉含量和薯干率

6個木薯品種在2個試驗地的鮮薯淀粉含量和薯干率如圖3所示。不同試驗地點相同木薯品種鮮薯淀粉含量比較，2年表現一致，北移試種區(ES)顯著高于對照區(LA)，6個品種兩年平均分別高出10.20%、16.78%、11.79%、19.43%、11.30%、21.16%。相同試驗地點不同木薯品種間鮮薯淀粉含量比較，北移試種區(ES)高低順序為G3>NZ199>GC49>SC9>SC205>G2，對照區(LA)高低順序為NZ199>SC9>G3>GC49>SC205>G2。相同試驗點相同品種年度之間比較，鮮薯淀粉含量無顯著差異。

注：不同小寫和大寫字母分別表示同一木薯品種不同處理間在P<0.05和P<0.01水平差異顯著。Note: Different small and large letters indicate significant differences between different treatments of the same cassava variety at P<0.05 and P<0.01 levels, respectively.圖3 6個木薯品種在2個試驗地的鮮薯淀粉含量和薯干率Fig.3 Starch content and dry matter ratio of fresh cassava of six cassava varieties at two experimental sites

不同試驗地點相同木薯品種薯干率兩年表現一致，北移試種區(ES)顯著高于對照區(LA)，6個品種高出幅度分別為3.72%～7.13%、7.94%～8.99%、5.20%～7.11%、7.07%～12.05%、6.58%～8.57%、9.43%～12.34%。相同試驗點不同木薯品種間薯干率比較，北移試種區(ES)高低順序為G3>NZ199>GC49>SC9>SC205>G2，對照區(LA)高低順序為NZ199>SC9>G3>GC49>SC205>G2。相同試驗點相同品種年度之間比較，薯干率無顯著差異。

2.4 6個木薯品種在2個試驗地的產量

6個木薯品種在2個試驗地的鮮薯產量、淀粉產量、薯干產量如表3所示。不同試驗地點相同品種鮮薯產量相比較，北移試種區(ES)極顯著低于對照區(LA)，6個品種兩年平均分別降低44.02%、34.21%、28.02%、43.32%、24.35%、21.64%。相同試驗地點不同木薯品種間比較，北移試種區(ES)的高低順序為G2>G3>GC49>SC9>SC205>NZ199，對照區(LA)的高低順序為GC49>G2>NZ199>SC205>G3>SC9。相同試驗點相同品種年度之間比較，鮮薯產量無顯著差異。

表3 6個木薯品種在2個試驗地的產量Table 3 Yield of six cassava varieties at two experimental sites

不同試驗點相同品種淀粉產量比較，G3在兩地之間無顯著差異，其余5個品種均表現出北移試種區(ES)顯著低于對照區(LA)，兩年平均分別降低38.33%、23.01%、20.51%、32.55%、14.04%。相同試驗點不同品種間淀粉產量比較，北移試種區(ES)的高低順序為G3>G2>GC49>SC9>SC205>NZ199，對照區(LA)的高低順序為GC49>NZ199>G2、SC9>G3>SC205。相同試驗點相同品種年度之間比較，G3在對照區(LA)2019年的淀粉產量顯著高于2020年，其余5個品種淀粉產量年度間不顯著差異。

不同試驗點相同品種薯干產量比較，2020年G3無顯著差異，其余5個品種相同年度年均表現出北移試種區(ES)顯著低于對照區(LA)，降低幅度分別為40.89%、28.67%、23.52%、37.61%、18.57%。相同試驗點不同品種間薯干產量比較，北移試種區(ES)的高低順序為G2>G3>GC49>SC9>SC205>NZ199，對照區(LA)的高低順序為GC49>NZ199>G2>SC205>G3>SC9。相同試驗點相同品種年度之間比較，薯干產量無顯著差異。

2.5 木薯農藝性狀與產量品質的相關性

木薯農藝性狀與產量的相關分析結果(表4)表明，鮮薯產量與株高、莖徑、薯徑均呈顯著正相關(P<0.05)。淀粉產量與株高、莖徑、薯長、薯徑的相關性不顯著。薯干產量與株高、莖徑呈顯著正相關(P<0.05)。單株結薯數與3種產量均呈極顯著正相關(P<0.01)。

表4 木薯農藝性狀與產量的相關性相關系數Table 4 Correlation coefficients between agronomic characters of cassava and yield

3 討論

作物的農藝性狀主要由基因決定，在相同的氣候環境和栽培件下這些性狀通常具有穩定的遺傳性[15]。株高、莖徑、薯長、薯徑、單株結薯條數是木薯的主要農藝性狀，其中薯長、薯徑、單株結薯條數是決定木薯產量的主要因素[16]。楊守臻等[17]研究表明，不同木薯品種的主要農藝性狀差異顯著。在本研究中，相同試驗點的不同木薯品種的性狀差異顯著，這與前人的研究結果[17]一致。氣候條件等環境因素的改變對作物農藝性狀會產生直接或間接的影響[18]。相同作物品種在不同生態區不同緯度地區種植，其農藝性狀及產量性狀有著較大的差異。如隨著緯度的增加，甘藍型冬油菜的株高變矮[19]、不同品種烤煙的葉片數呈先升高后降低的趨勢[20]、石斛的莖徑變小花梗變短[21]。木薯是典型的熱區作物，喜高溫，不耐霜雪，一年中有240 d以上無霜期，年平均氣溫18 ℃以上的地方均可栽培[22]。木薯品種從海南、廣東、廣西北移至湖北恩施市試種，可以完成整個生育期，但是氣候環境等條件達不到其最適宜參數，所以株高變矮、莖徑和薯徑都變小，薯長和單株結薯條數也有變化。這與前人研究結果[7]一致。

在本研究中，6個木薯品種在恩施市(北移試種區)的鮮薯產量都顯著的低于隆安縣(對照區)，下降幅度為21.64%～44.02%。這與前人在研究芒果[23]、香蕉[24]、橡膠[25]、荔枝龍眼[26]等熱區作物北移之后的產量表現一致。在本研究中，在北移試種區G3、G2、GC49這3個品種的鮮薯產量排在前三位，SC9、SC205、NZ199這3個品種排在后三位，這可能與品種選育地與北移試種地之間的緯度差有關系。G3、G2、GC49這3個品種在廣西經雜交選育而得[27]，SC9、SC205、NZ199這3個品種為從國外熱區引進資源，在廣東、海南系統選育而得[28-29]，6個木薯品種北移到湖北恩施市，由于廣西與湖北的緯度差比海南與湖北的緯度差小，所以在廣西選育的品種在湖北的適應性比廣東、海南選育的強，所以農藝性狀表現更好，鮮薯產量也就更高。

作物產品品質受品種、栽培和環境因子等影響，如謝萍等[30]研究發現，氣象因子對馬鈴薯塊莖淀粉積累的影響程度強弱為累計降水量、日照時數、積溫。木薯塊根淀粉含量不僅受品種的遺傳特性和栽培技術的影響，而且隨著環境氣候條件的變化而發生很大的變化[31-33]。適宜的低溫有利于木薯淀粉的積累[34]。歐珍貴等[35]對木薯品種桂熱3號的研究發現，淀粉含量與氣溫有關，10月份月均溫和11月份月均溫是影響木薯淀粉含量的主要氣象因子。本研究中，恩施市試驗點木薯淀粉含量和薯干率均顯著高于隆安縣試驗點，但品種間差異不顯著。這可能是試驗期間，恩施試驗點的平均氣溫為17.3 ℃，隆安試驗點的平均氣溫為22.4 ℃。其中9、10、11月是淀粉積累的關鍵時期。2019年9、10、11月恩施試驗點的平均氣溫為23.5、18.0、12.5 ℃，隆安試驗點的為27.5、23.5、19.5 ℃；2020年9、10、11月恩施試驗點的平均氣溫為21.0、15.0、12.0 ℃，隆安試驗點的為27.0、21.0、19.5 ℃?？梢姡魇┦性囼烖c在木薯塊根淀粉積累關鍵時期的氣溫稍低于隆安縣試驗點，因此更加有利于木薯淀粉的積累，所以鮮薯淀粉含量更高。淀粉產量和薯干產量能夠反映木薯品種在單位面積土地上的產能力，可作為木薯品種生產性能和品質評價的指標[16]。淀粉產量和薯干產量由淀粉含量、薯干率率、鮮薯產量共同決定。在本試驗中，恩施市試驗點的鮮薯產量前3位分別是G2、G3、GC49，雖然該試驗點G2的淀粉含量和薯干率稍低，但是在該試驗點各個木薯品種間的淀粉含量和薯干率差異不大，因此，在恩施市試驗點的G3、G2、GC49的淀粉產量和薯干產量排在了前3位。

木薯品種選育地與北移試種區的緯度差越小越有利于北移成功。在本研究中，恩施市試驗點的G2(桂木薯2號)、G3(桂木薯3號)植株整體性狀較好，鮮薯產量、淀粉產量也較高，可以在湖北恩施地區推廣；GC49表現中等，可繼續進行試種。