适合机械化收获的甘薯品种筛选及育种研究

唐 维，张允刚，李 强，后 猛，王 欣，闫 会，马代夫，刘亚菊

（江苏徐州甘薯研究中心/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室/江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州221131）

适合机械化收获的甘薯品种筛选及育种研究

唐 维，张允刚，李 强，后 猛，王 欣，闫 会，马代夫，刘亚菊

（江苏徐州甘薯研究中心/农业部甘薯生物学与遗传育种重点实验室/江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州221131）

甘薯机械化收获程度过低是阻碍中国甘薯产业健康发展的瓶颈，而农机农艺不配套则是导致无法很好地进行机械化收获的主要因素之一。笔者主要通过对5个薯形大小不同的甘薯品种进行机械化收获试验，分析了甘薯的薯形和大小对甘薯机械化收获的影响。结果表明：‘徐紫薯5号’的机械化收获破损率最小，因此该品种更适合田间机械化收获。同时，在调查参试品种的薯形、破损率和明薯率后，发现甘薯的薯形与其破损率具有极显著线性关系，扁率越大其破损率越大，反之则破损率越小，但对薯块明薯率没有显著影响。因此，在甘薯品种选育过程中，在考虑农艺性状的同时应当选择薯形扁率较小的品系。

甘薯；机械化收获；薯形扁率；破损率；明薯率

0 引言

农业机械化是未来世界农业发展的必经之路，是降低农业生产劳动强度，提高劳动效率最重要的途径。在众多作物中，机械化收获已经成为了制约该作物产业快速发展的瓶颈，开展适合机械化收获的育种研究是解决该瓶颈的一个非常重要的途径。人们很早就开展了大豆机械化收获的育种研究，认为在育种过程中对机械化收获性状的特点以及性状间的关系应当有正确的认识与评估，这样才能育成既适于机械化收获又具有优良品质的品种[1]。近年来，人们又主要对油菜的机械化收获开展了相关研究，提出了适合全程机械化作业的油菜育种新概念[2]，分析了适合机械化收获的油菜品种选育过程中面临的问题[3-4]，并开展了筛选适合机械化收获的油菜品种的研究[5-6]。另外，人们也从机械化的角度对玉米生产开展了大量研究，分析了适合玉米机械化收获的农艺性状以及育种目标[7-9]，并强调了机械化生产对玉米等农作物发展的重要性[10]。这些研究都表明了培育适合机械化收获的农作物品种对于发展中国农业产业以及提高中国农业竞争力具有重要的价值。

甘薯是中国重要的粮食与经济作物，生产总量仅次于水稻、小麦和玉米。同时，中国也是世界最大的甘薯生产国，种植面积占全世界的65.4%，年产量为全世界的85.9%[11]。虽然中国的甘薯种植面积大，但机械化程度不高，耕、种、收综合机械化指数距离国家平均水平尚有较大差距。以往甘薯育种和栽培目标主要集中在优质、高产、耐逆等上，而对机械化生产的适应性的重视不够。近年来，人们对甘薯生产上的机械器具进行了一些研究，开发出了甘薯旋耕起垄机、甘薯切蔓机、甘薯双行收获机等生产机械[12-14]，研发出适宜甘薯机械化生产的作业模式[15-16]，并筛选出了一些适合机械化收获的甘薯品种[17-19]。尽管人们对甘薯生产机械化发展提出了一些策略[20-21]，但是关于适合机械化收获的甘薯育种技术还罕见相关报道。

基于此，根据甘薯薯块的特性，本研究对5个不同薯块性状的甘薯品种进行机械化收获试验，通过测量薯块形状大小，分析不同薯块类型对机械化收获过程中薯块破损与遗漏（明薯率）的影响，并为适应机械化收获甘薯品种的选育提供试验数据与理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试收获机具采用的是霸州丰收农机配件厂研制的型号900的中传动红薯收获机。供试的甘薯品种为江苏徐州甘薯研究中心提供，分别是‘徐薯22’、‘徐薯28’、‘徐薯32’、‘徐紫薯3号’和‘徐紫薯5号’，各个品种薯形为纺锤形，结薯相对集中、范围不大于30 cm。

1.2 试验方法

本试验于2014年在江苏徐州甘薯研究中心大田中进行，采用单行起垄单垄收获的作业模式[15]。设计每个品种种植5行区，每行20株，行距85 cm、株距23.5 cm。收获时每个品种现场测量40块薯块的长半轴长与短半轴长用于计算薯形扁率，其计算见公式(1)，扁率介于0和1之间，反映甘薯纺锤形的扁平程度。同时，对每个品种中间3行薯块的明薯率和破损情况进行调查与统计。

明薯率是通过在收获机作业后，统计明显露出地面的薯块重量，然后再人工找出被收获机挖掘出来又被掩埋的薯块，计算出收获的薯块总重量，从而得到明薯率，见公式(2)。

破损率则是通过称量收获所有薯块中的伤薯重量，再利用破损率计算公式(3)算出各个品种的薯块破损率，见公式(3)。

3个公式中：A—长半轴；B—短半轴；M—总薯重；M1—明薯重；M2—伤薯重。

另外，对所测的数据采用Excel和DPS进行处理，并用t检验和Duncan多重比较进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 参试品种薯形大小选择与分析

本试验分别对5个参试品种的薯形大小进行了分析，并通过数学中的扁率来反映薯块的扁平程度，扁率越大表明薯形越长，反之则薯形越短。

由表1可知，参试品种的扁率由大到小依次为：‘徐紫薯3’＞‘徐薯28’＞‘徐薯32’＞‘徐薯22’＞‘徐紫薯5号’，并且各个品种扁率之间达到极显著性差异。但通过对这5个品种的长、短轴与单薯重分析发现，‘徐薯22’的薯块最大，后面依次为‘徐薯28’＞‘徐薯32’＞‘徐紫薯5号’＞‘徐紫薯3号’，各个品种间大小差异也达到了极显著性水平。另外，表1中的变异系数值表明所测试验数据能够较为准确地反映各个品种的薯块性状，并且其薯形变化具有较好的多态性，能够较为普遍的反映甘薯薯块的形状大小，其试验结果具有一定的代表性。

2.2 不同品种薯块明薯率与破损率比较分析

由表2的试验结果可知，不同薯形甘薯品种的薯块破损率有较大差异，具有最小破损率的品种为‘徐紫薯5号’，其扁率也最小；而扁率最大的甘薯品种为‘徐紫薯3号’，其破损率也最大，并且各个品种间的破损率达到极显著差异水平。尽管薯块最小的‘徐紫薯3号’破损率最大，但薯块最大的品种‘徐薯22’的破损率为19.75%，高于最低破损率。以上结果表明，破损率可能与薯形具有一定的相关性，而与薯块大小关系不大。另外，不同品种间的明薯率都在95%以上，没有显著性差异，这表明薯形对机械化收获的明薯率没有显著影响。

2.3 薯块扁率与破损率的相关性分析

为了进一步研究破损率与薯形之间的关系，对每个重复的破损率与薯形扁率进行了关联分析。研究发现薯块的破损率与薯形扁率之间具有极显著性线性关系(R2=0.9506)，随着薯形扁率的增加，薯块的破损率直线上升。这表明薯形是影响破损率的一个非常重要的因素，短纺锤形的薯块（低扁率）在田间机械化收获过程中能够更好地避免机械损伤，而长纺锤形的薯块（高扁率）更容易在机械化收获中造成损伤，从而大大降低薯块的商品率。

表1 不同甘薯品种薯形大小调查

表2 机械化收获对不同品种薯块覆盖度和破损的影响

3 讨论

目前，甘薯育种目标还主要集中在淀粉含量、食味、高产、抗逆等方面，而对开展适合机械化收获育种的研究还不够重视。仅有少量文献报道了甘薯在不同地区的机械化收获状况，但也主要集中在甘薯收获配套技术与收获机具的研究上[12-14]，对如何开展适合机械化收获的品种选育还罕见相关报道。而本文则侧重于研究适合机械化收获的甘薯育种技术，通过扁率量化了薯形与破损率之间的关系，并进一步发现不同薯形的甘薯品种与破损率是具有线性相关性：扁率越小、薯形越短则甘薯薯块的破损率越低，反之则越容易破损，而当扁率降至0.483时，其薯块的破损率显著下降。因此，笔者认为选育薯块扁率在0.5以下的品种可以较好适应机械化收获。

为了更好地比较不同品种的破损率差异，通过调整收获机具使薯块易于破损。研究结果表明，机械收获造成的甘薯破损与薯形有直接关系，这与秦素研等[19]的报道一致。然而，秦素研等认为薯块增大会增加破损率，而本试验结果说明薯块大小与破损率之间没有线性相关性，这种不同的结论可能是由于收获机具的不同造成的。

本试验仅在江苏徐州甘薯研究中心大田中进行，而由于不同地区甘薯种植方式与区域环境有较大差异，因此，本试验结果是否适合于其他区域环境，还需要进一步在其他地区调查薯形扁率与薯块破损率之间的关系。

4 结论

通过对5个参试品种进行机械化收获试验可以看出，‘徐紫薯5号’的破损率最小，因此该品种能够更好地适合田间机械化收获。另外，通过对不同品种的薯块性状进行分析，发现薯形对薯块破损率的影响最大，具有线性正相关性，但对薯块明薯率没有显著影响。所以在甘薯品种选育过程中，既要选择具有高产、优食、耐逆等农艺性状的材料，又要兼顾该材料的薯形扁率大小。只有将农机农艺相结合，才能进一步推动甘薯产业的健康发展。

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Screening and Breeding of Sweetpotato Varieties Suitable for Mechanical Harvesting

Tang Wei,Zhang Yungang,Li Qiang,Hou Meng,Wang Xin,Yan Hui,Ma Daifu,Liu Yaju
(Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center/Key Laboratory of Sweetpotato Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuhuai Region Xuzhou Agricultural Science Institute,Xuzhou 221131,Jiangsu,China)

The lower degree of mechanical harvesting sweetpotato has restrained the development of sweetpotato industry in China.The mismatches between agricultural machinery and sweetpotato agronomy are one of the main factors that affect sweetpotato mechanical harvesting.In this study,we used five sweetpotato varieties with different shape and size to analyze their effects on the mechanical harvesting of sweetpotato.The results showed that the damage rate of‘Xuzishu 5’was the lowest.So,this variety was more suitable for mechanical harvesting in fields than the other varieties.At the same time,by investigating the shape,breakage rate and potato-exposing rate,we found that there is an extremely significant linear relationship between the sweetpotato shape and the breakage rate,i.e.,the higher the flat rate,the bigger breakage rate.However,there was no obvious effect on the potato-exposing rate.Therefore,we should take tuberous root with lower flat rate as well as of better agronomic characters in the process of breeding new sweetpotato varieties.

Sweetpotato;Mechanical Harvesting;Flat Rate of Tuberous Root;Breakage Rate;Visible Rate

S531

：A论文编号：cjas16090006

江苏省科技支撑计划项目“适合机械化生产的高产多抗甘薯新品种选育”(BE2014315)；农业部国家甘薯现代产业体系建设专项“国家甘薯产业技术体系任务书-北方区育种”(CARS-11-B-03-2016)。

唐维，男，1982年出生，湖北武汉人，助理研究员，硕士，主要从事甘薯遗传育种研究。通信地址：221131江苏省徐州市鲲鹏路高铁站北徐州农科院科研楼507，E-mail：tangweilhr@163.com。

刘亚菊，女，1975年出生，陕西渭南人，副研究员，博士，主要从事甘薯遗传育种研究。E-mail：yajuliu@163.com。

2016-09-12，

：2016-11-08。