四川马铃薯现代绿色薯业技术创新链现状与研究展望

2019-02-13沈学善屈会娟周全卢李洪浩黄静玮

山西农业科学 2019年11期

沈学善，王平，屈会娟，丁凡，周全卢，李洪浩，黄静玮

（1.四川省农业科学院土壤肥料研究所，农业农村部西南山地农业环境重点实验室，四川成都610066；2.四川省农业科学院，四川成都610066；3.成都大学，四川成都610106）

马铃薯生产对于四川省贫困山区和民族地区口粮保障和扶贫增收具有特殊意义[1-2]。为持续推动马铃薯科技创新，四川省农业厅、财政厅相继启动了国家现代农业产业技术体系四川马铃薯创新团队（2008—2013 年）、四川薯类创新团队二期（2014—2018 年）和四川薯类创新团队三期（2019—2023 年），团队研究岗位逐期增加[3]。四川薯类创新团队二期围绕“四川现代绿色薯业技术创新链”中的品种、良繁、栽培、植保、贮藏、加工等关键环节，开展了技术研发与示范推广，累计获部省级科技进步三等奖6 项，市级科技进步二等奖1 项。但是，当前四川马铃薯产业正在发生着一些重要的变化[4]：一是供求关系出现了阶段性过剩，马铃薯人均消费增速递减；二是投资回报率逐年下降，生产成本不断攀升；三是外延式增长方式不可持续，马铃薯种植面积难以扩大；四是加工产业发展滞后，马铃薯加工比例偏低。针对这些问题，必须深化农业供给侧结构性改革，以中高端农产品和食品消费市场为主攻目标，实施科技驱动战略，大力推动马铃薯产业转型升级。

本文在总结四川薯类创新团队二期主要科技创新的基础上，按照现代绿色薯业“构建技术创新链—延伸产业创新链—提升科技价值链”的三链联动转型升级原理，提出未来5 a 四川薯类创新团队在马铃薯现代绿色薯业技术创新链的研究展望，对四川马铃薯产业的发展具有重要的促进作用。

1 四川马铃薯现代绿色薯业技术创新现状

1.1 马铃薯新品种选育与推广

1.1.1 川芋系列新品种创制与配套栽培技术研究与应用利用遗传配合力强的新亲本材料44- 4 培育出新品种川芋12，引进国际马铃薯中心实生种子培育出新品种川芋彩1 号、川芋16、川芋18、川芋19，均通过四川省品种审定，并已在生产上大面积应用。引进国际马铃薯中心资源培育出新品种抗青9- 1，通过国家品种审定，在全国范围内广泛使用。

1.1.2 达薯系列新品种选育与提质增效关键技术创新及应用利用“聚合特异亲本杂交、杂交种子高效育苗、生物组培脱毒快繁、高低海拔同步鉴选” 的高效育种方法，选育出适应川东北气候的新品种达薯1 号、达芋2 号、达芋3 号，被确定为四川省、达州市的主推品种。研发了“种薯规模化高效精准脱毒、脱毒试管苗分阶段精细组培高效快繁、脱毒试管薯周年循环精细生产新工艺、雾化精细栽培五段管理、原原种立体混合双层基质精细栽培新方法”五大脱毒马铃薯繁育关键技术。优化了秋马铃薯稻草覆盖半浅耕轻简化栽培模式和 “薯—稻—薯”种植模式，成为川东北马铃薯栽培主导技术。

1.1.3 西芋系列马铃薯专用新品种的选育与推广

以加工型马铃薯新品种和早熟菜用鲜食型品种为育种目标，采用不同的优异种质资源群进行杂交，育成了西薯1 号和西芋2 号2 个马铃薯新品种。其中，西薯1 号淀粉含量18.1%，还原糖未检出，高抗病毒病，抗晚疫病，是四川省育成的第1 个超低还原糖加工专用型新品种；西芋2 号生育期70 d 左右，高抗病毒病，抗晚疫病，是攀西地区选育的第1 个中早熟鲜食型品种。

1.1.4 紫色马铃薯新品种的引进与推广通过多年多点品种比较试验，筛选出适合宝兴县及类似生态区的紫色马铃薯新品种黑美人和紫云1 号。针对该县立体气候特点，制定了低海拔和河谷区用黑美人、高山区用紫云1 号的分布格局。研究制定了“宝兴县紫色马铃薯标准化有机种植技术规程”的区域性地方标准。

1.2 马铃薯不同世代脱毒种薯生长发育特性与高效扩繁关键技术

1.2.1 不同世代脱毒种薯的萌芽与生长发育特性研究了不同世代脱毒种薯休眠特性及其萌芽的酶学与激素生理、原种（原原种到原种）和生产种（原种到生产种）扩繁的生长发育动态及其产量形成差异，明确了不同世代脱毒种薯休眠期的梯级变化规律和优质种薯的生理质量特征。

1.2.2 不同世代脱毒种薯扩繁的营养、光合与块茎发育生理特性研究发现，原种扩繁与生产种扩繁相比，氮磷钾积累数量少，但P2O5∶N 和K2O∶N 较高；研究明确了肥料运筹对脱毒种薯扩繁养分吸收利用、光合特性、抗旱性以及块茎发育激素生理的影响规律。

1.2.3 脱毒种薯高效扩繁的“调、增、促、控”四大关键技术创新了优质种薯生理质量调控、增密优配高效群体构建、肥料高效运筹促生长、化学调控平衡物质分配的“调、增、促、控”四大关键技术，分类优化集成了原种和生产种高效扩繁技术规程，扩繁产量提高30%以上，生产成本降低20%以上。

1.3 马铃薯高效种植模式与周年生产关键技术

1.3.1 多季高效种植模式通过间套增种和填闲复种方式，充分利用春秋冬光温资源和空闲田地种植马铃薯，构建7 套马铃薯与主要作物协调共生、多季种植、周年高产高效新模式，实现马铃薯由一季春作为主向春、秋、冬马铃薯多季高效种植协调发展的种植制度转型。

1.3.2 季节性专用品种生态布局与周年生产关键技术制定春、秋、冬季种植的马铃薯品种选育标准，填补国内外季节性专用马铃薯品种选育标准制定的空白。选育出适应春、秋、冬不同季节种植的季节性专用新品种17 个，研究明确了主要品种的生理生态特性与调控途径，从种植季节和生态区域2 个方面优化了品种布局。研究提出春、秋、冬马铃薯高产高效“五改”（改稀大窝栽培为合理密植，改平作为垄作双行播种，改偏施氮肥为全程平衡配方施肥，改露地栽培为增加地膜或稻草覆盖，改粗放管理为肥促化控精细管理）共性关键技术，优化集成了春、秋、冬马铃薯高产高效栽培技术规程，集成创新了马铃薯周年生产技术体系。

1.4 马铃薯主食化关键技术创新与示范

1.4.1 主食化专用品种选育与栽培制定了四川生态区马铃薯主食化品种标准，筛选和自主选育出6 个适宜四川生态区栽培的马铃薯主食化专用品种，其中，蓉紫芋5 号为四川省选育的第1 个紫皮紫肉品种。优化了马铃薯早熟防寒高效生产关键技术和成都平原生态区马铃薯全程机械化配套技术。

1.4.2 主食化系列产品研发提出以马铃薯冷冻薯泥为原料生产马铃薯馒头的思路，配套研发了专用关键设备，形成了年产2 000 t 马铃薯冷冻薯泥的生产能力，开发出12 种马铃薯主食化食品。

2 加强品质育种主攻特色专用新品种

2.1 种质资源利用与育种方法改进

研究建立了田间鉴定、室内分析和数据分析的亲本评价系统，确立了骨干亲本，扩大了优良组合群体，创制具有突出性状的优异育种中间材料。通过集团杂交增加了遗传变异度，提高了选择概率；充分利用原生质体融合、外源基因导入、染色体倍性育种等生物技术手段，对近缘野生资源进行基因挖掘，建立马铃薯重要性状的分子标记，提高选择效率和准确性[5-6]。

2.2 加强特色专用型品种选育

一是鲜食专用型品种，应制定各有特色的二级育种目标，选育炒薯丝型、薯泥型、薯条型、薯片型、沙拉型、炖煮型、糕点型、水果型等，薯形、薯皮和薯肉的色泽也应丰富多彩，风味特色各异。二是加工专用型品种，区分淀粉型、全粉型、薯条型、薯片型、薯泥型、花青素提取型等，同样，薯形、薯皮和薯肉的色泽也应丰富多彩，各种营养指标符合加工原料标准[7]。

2.3 加强生物技术在马铃薯育种中的应用

耐贮藏分子标记辅助育种是应该加强的研究领域[8-9]。选择短休眠品种和长休眠品种利用诱导马铃薯开花结实技术，配制杂交组合，通过实生种子高效利用技术开展F1块茎休眠性状的检测，构建短休眠期群体库和长休眠期群体库，结合马铃薯参考基因组序列，利用软件设计多对引物，开发耐贮藏分子标记，以加快选育耐贮藏品种的效率。利用转录组分析挖掘控制块茎花青素合成和晚疫病水平抗性的重要基因，创制高花青素含量和高抗晚疫病的遗传改良新材料[10]。

3 种薯快繁技术创新与良繁体系提升

3.1 茎尖脱毒组培苗高效扩繁技术

针对不同品种不同接种部位细化研究，添加不同的植物生长调节剂，筛选出最适培养基。针对脱毒苗的不同培养目的（继代扩繁培养、壮苗出瓶培养），改进培养基配方，摸索不同的培养条件，研究出最适宜的培养基和培养方式[11]。

3.2 优化脱毒苗高效繁育栽培技术

一是开展基质消毒研究，利用夏季高温天气，选择不同材料的膜覆盖在栽培基质苗床上，通过苗床热效应直接进行消毒处理；采用生物防治方法，在栽培基质中添加有益菌，利用其生长抑制致病菌生长，达到苗床消毒的目的。二是栽培技术和施肥模式研究，利用新型栽培基质椰糠，根据不同品种的生长特性和需肥规律，对栽培技术和施肥模式进行优化。三是根据不同品种生理特性，研究水培高效繁育关键技术，包括优化营养液配方、严格控制苗床水温和苗床温度等，提高水培苗的存活率[12]。

3.3 种薯催芽、调控及高效扩繁栽培技术

为打破冬季12 月收获的原原种的休眠期，提高原种繁殖效率，对冬季收获的原原种进行催芽新技术研究，在室内严格控制温度、湿度和光照，在保证种薯质量的前提下提前打破原原种休眠，做到出芽早、壮、齐，在春季适宜的播种时间及时提供发芽的原原种播种。根据不同品种生长发育的特点，利用调整营养液配方、叶面喷施微肥、控制植株顶端优势和应用外源激素等方法调控植株生长，促进结薯[13]。

4 绿色安全生产技术与周年供给体系优化

4.1 春马铃薯新种植模式与提质增效栽培

以周年供给为目标，引进、筛选一批适宜间套种植的多种类型专用品种，因地制宜地开展高效种植新模式和提质增效关键栽培技术研究[14]，更充分发挥间套作、轮作、净作等种植方式时空调控效能，多层次、多方位充分利用西南生态区光、温、水、肥等资源优势，优化复合型种植结构。

4.2 秋冬马铃薯种植新模式与简化高效栽培

以现有种植模式为基础，增种或改种秋冬马铃薯，充分挖掘秋冬马铃薯的面积和增产潜力，补充和完善周年供应产业链。以抗冻耐冷为重点[15]，引进筛选生育期短、商品性好、耐弱光、耐低温的马铃薯新品种。在川东北研究密植桑园、经济林或幼果林套作秋、冬马铃薯等农林结合复合型高效种植新模式。

4.3 紫色马铃薯绿色高效栽培技术

有关栽培因子对马铃薯地下部块茎花青素合成与积累影响将成为研究热点[16]。重点研究不同类型肥料施用时期、施用量、水肥一体化对紫马铃薯块茎花青素合成与积累的影响；研究不同栽培因子对紫马铃薯块茎花青素合成与积累的调控效应及调节机制。

5 农机农艺深度融合机械化技术体系提升

5.1 机械化生产模式与水肥一体化

重点研究丘陵山区马铃薯中小型机械化种植与膜下滴灌水肥一体化的关键技术[17]，采用滴灌、微喷灌技术，结合水溶肥料应用，实现高效补灌和水肥一体的主要参数和配套机具及其改进优化方案。创新肥料、农药的筛选和施用方案，加强水肥一体化管理。

5.2 植保无人机在马铃薯生产中的应用研究

植保无人机是现代绿色薯业栽培的发展方向[18]。开展植保无人机在马铃薯生产中的应用试验研究，从无人机的总体结构参数、飞行稳定性、作业精准度、操作难易程度、仿地飞行等方面进行对比选型。重点对人工施药和无人机施药进行对比研究，在同等防效情况下，对比人工喷药和无人机喷药的用药量差异以及工作效率、工作时间的差异。

5.3 马铃薯农膜使用与残膜回收技术

根据农艺要求和机械化栽培模式特点，确定适宜的揭膜、回收时期。开展地膜回收机械选型试验，采用悬挂联接方式，由拖拉机挂接地膜回收机械跨垄作业[19-20]。对比研究苗期揭膜回收和收获后地膜回收方式对机械的需求，优先采用收获后地膜回收机型进行试验，在此基础上研究改进相应结构，实现苗期揭膜回收。

6 主要病虫害的预警与绿色防控技术优化

6.1 抗病品种筛选与区域布局

开展适宜不同生态区的优质高产抗（耐）病品种筛选，明确不同品种在不同生态区、不同海拔高度的适应性和增产潜力，为优质高产抗（耐）病品种的推广布局提供技术依据。广泛地收集和鉴定马铃薯栽培种或野生种，挖掘和利用马铃薯晚疫病、青枯病和疮痂病等的抗病基因，并对其进行基因功能分析[21]。

6.2 药剂筛选与配套机械

对四川不同生态区开展马铃薯病虫害调查，分析其在不同地区、不同栽培模式下的发生规律和特点。以“四川马铃薯晚疫病监测预警系统”为指导，开展环境友好型药剂筛选。针对施药过程中“跑、冒、滴、漏”现象，筛选和改进施药器械，研究手动、电动、机动喷雾器、无人机等不同类型喷雾器械喷雾粒径大小、喷洒流量、气象因素与防治效果的关系，实现最佳防治效果。