马铃薯品种淀粉含量和淀粉产量的表现及其稳定性分析

李明安，马 力，吕文河

（1.北大荒黑土薯业有限公司，黑龙江 哈尔滨150090；2.北大荒黑土薯业有限公司种薯研发中心，黑龙江 克山农场161621；3.东北农业大学，黑龙江 哈尔滨150030）

中国是世界马铃薯生产大国，20世纪90年代以来，中国马铃薯生产规模总体呈现快速增长的趋势[1]。随着马铃薯生产规模的扩大，马铃薯加工，特别是淀粉加工，也随之迅速发展。同玉米、小麦等其他作物淀粉相比，马铃薯淀粉具有其他淀粉不能替代的独特品质和功能。例如，马铃薯淀粉颗粒大，黏性高；支链淀粉的分子量高，柔韧性强；含有天然磷酸基团，能很好地延长产品的保质期；口味温和，无刺激。因此，马铃薯淀粉广泛应用于食品加工、化工、医药、纺织、造纸、饲料等领域[2]。北大荒马铃薯集团有限公司就是在这样一个大背景下成立的，2016年公司实行混合所有制改革，公司名称变更为北大荒黑土薯业有限公司。该公司是目前国内最大的马铃薯淀粉加工企业之一，年生产的淀粉量占国内生产总量的20%左右，在黑龙江农垦区域拥有6.67万hm2原料基地，按农艺标准要求建立了科学轮作制度，每年种植2万hm2马铃薯和4.67万hm2大豆、玉米、杂粮等作物。但近年来一直困扰企业的问题就是基地缺少优质的马铃薯原料，淀粉加工型专用品种匮乏。同时，现有品种在抗病性和适应性等方面也存在缺陷，加工企业和种植者对淀粉加工品种的选择缺乏科学理论和实践的引领。目前，公司原料基地种植的品种60%以上都是‘延薯4号’，该品种产量高，抗病性强，但淀粉含量不高。因此，筛选高产、稳产和优质的淀粉加工专用型马铃薯品种，对满足加工企业需求，提高马铃薯生产技术水平，促进马铃薯产业持续、健康发展意义重大。

1 材料与方法

1.1试验材料

参试的6个马铃薯品种分别为‘同薯29号’、‘克新27号’、‘东农310’、‘内-9’、‘希森5号’和‘延薯4号’（CK）。其中‘同薯29号’由山西省农业科学院提供，‘克新27号’由黑龙江省农业科学院克山分院提供，‘东农310’由东北农业大学提供，‘内-9’由内蒙古自治区呼伦贝尔市农业科学研究所提供，‘希森5号’由希森马铃薯产业集团有限公司提供，‘延薯4号’为目前黑龙江垦区淀粉加工的主栽品种，作为对照（CK）。

1.2试验地概况

试验于2016～2019年在黑龙江省农垦齐齐哈尔局克山农场科技园区内进行，该试验地位于E 125°22'，N 48°18'，海拔315 m，年降雨量502.5 mm左右，年平均气温1.3℃，≥10℃有效活动积温2 339.8℃，无霜期120 d，土壤有机质含量5.29%，全氮0.35%，全磷0.20%，pH 6.6，土壤类型为淋溶黑钙土，土壤肥力中等，肥力均匀。

1.3试验方法

1.3.1 试验设计

试验采用随机区组设计[3,4]，共设6个处理（品种），4次重复。小区行距80 cm，株距20 cm，4行区，面积19.2 m2（长6 m×宽3.2 m）。每个重复之间留1 m的区道，周围设保护行。

1.3.2 试验方法

试验采用人工播种，施磷酸二铵（N≥18%，P2O5≥46%）195 kg/hm2，尿素（N≥46%）195 kg/hm2，硫酸钾（K2O≥50%）360 kg/hm2，3种肥料混拌均匀后全部作种肥一次性施入。所有种薯先进行催芽至0.5～1.0 cm，然后进行切块种植，重量在40～60 g。5月初进行播种，9月中旬收获。无灌溉条件，苗高20 cm左右中耕培土一次，在整个生育期喷施马铃薯晚疫病防治药剂7～8遍，防虫药剂5遍，人工除草。收获时在小区内把中间2行全部起收，计算所有薯块的重量（直径≥3 cm），然后折合成公顷产量。收获后2周内测定块茎淀粉含量。

1.4测定指标与方法

马铃薯块茎淀粉含量测定采用水比重法[5]，根据块茎的产量和淀粉含量计算淀粉产量：淀粉产量（kg/hm2）=块茎产量（kg/hm2）×块茎淀粉含量（%）。

1.5数据处理

采用唐启义[6]的方法进行联合方差分析，品种平均值差异显著性测验采用最小显著差数法（Least significant difference，LSD），稳定性分析采用Shukla模型。

2 结果与分析

2.1块茎产量及其稳定性分析

由表1可知，各参试品种产量在环境（年份）间、品种间差异极显著，并且发现参试品种在不同环境（年份）存在极显著的互作现象，说明不同品种在不同年份表现不同。

由表2可以看出，2016～2019年4年平均产量对照品种‘延薯4号’产量最高，达46 300 kg/hm2，其次是‘克新27号’，4年平均产量为41 731 kg/hm2，之后产量由高到低依次是‘同薯29号’、‘东农310’、‘内-9’，最低的是‘希森5号’，产量为32 902 kg/hm2。经方差分析，所有参试品种与‘延薯4号’之间产量均达到极显著差异，‘东农310’、‘内-9’和‘希森5号’3个品种之间产量未达极显著差异。同时，Shukla方差结果表明，对照品种‘延薯4号’Shukla方差不显著，稳产性好，而‘克新27号’、‘同薯29号’和‘希森5号’Shukla方差显著，稳产性不好，‘东农310’和‘内-9’Shukla方差极显著，稳产性极差。

表1马铃薯品种块茎产量的联合方差分析（固定模型）Table 1 Combined analysis of variance for tuber yields of various varieties(fixed model)

表2马铃薯品种产量及稳定性（Shukla模型）Table 2 Tuber yields and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

2.2淀粉含量及其稳定性分析

由表3可以看出，各参试品种的淀粉含量在环境（年份）间差异不显著，但是品种间淀粉含量差异极显著，并且存在极显著的环境（年份）×品种互作现象。

由表4可知，各参试品种淀粉含量都高于对照品种，最高的是‘希森5号’，4年平均值为20.46%，其次是‘克新27号’，4年平均淀粉含量为18.94%，而对照品种‘延薯4号’淀粉含量最低，为13.76%。经方差分析，‘希森5号’、‘克新27号’、‘东农310’、‘同薯29号’和‘内-9’4年平均淀粉含量均极显著高于‘延薯4号’（CK）。Shukla方差结果表明，在6个参试品种里，只有对照‘延薯4号’淀粉含量的表现稳定，其余品种稳定性均差，说明6个参试品种里只有‘延薯4号’在不同年份间淀粉含量变化不大。

表3马铃薯品种淀粉含量的联合方差分析（固定模型）Table 3 Combined analysis of variance for starch contents of various varieties(fixed model)

表4马铃薯品种淀粉含量及稳定性（Shukla模型）Table 4 Starch contents and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

2.3淀粉产量及其稳定性分析

由表5可知，各参试品种淀粉产量在环境（年份）间、品种间差异极显著，并且发现参试品种在不同环境（年份）存在极显著的互作现象。

由表6可以看出，单位面积淀粉产量4年平均最高的是‘克新27号’，达7 976 kg/hm2，其次是‘东农310’，达6 709 kg/hm2，最低的是‘内-9’，仅为5 716 kg/hm2。经方差分析，只有‘克新27号’与‘延薯4号’（CK）4年平均淀粉产量存在极显著差异，除‘内-9’外其余品种与‘延薯4号’差异均不显著。同时，Shukla方差结果表明，在6个参试品种中，单位面积淀粉产量稳产性好的品种有‘东农310’、‘希森5号’和‘延薯4号’，而‘克新27号’、‘同薯29号’和‘内-9’稳产性差。

表5马铃薯品种淀粉产量的联合方差分析（固定模型）Table 5 Combined analysis of variance for starch yields of various varieties(fixed model)

表6马铃薯品种淀粉产量及稳定性（Shukla模型）Table 6 Starch yields and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

3 讨论

高产、稳产一直是品种选择的重要指标。若方差分析发现品种×环境互作显著，表明各品种在不同环境中表现出的优劣程度不一致，需要对各品种进一步做稳定性分析，以说明品种在不同环境条件下表现出的变异特性。评价品种稳产性的方法有很多，常用的有Eberhart和Russell模型[7]、George C C Tai模型[8]和Shukla模型[9]。另外，还有AMMI模型[10,11]和GGE模型[12]。因为Shukla模型简洁，含义明确，统计性能较好，信息量大并较为精确，有利于寻找出目标性状好且稳定的优良品种[13]，该模型已经在大豆、棉花、油菜、小麦等作物上普遍应用[13-16]。本研究采用Shukla模型来分析供试马铃薯品种块茎产量、淀粉含量以及淀粉产量的稳定性。

在生产实际中，最受关注的是单位面积淀粉产量，也就是说期望产量和淀粉含量相对都高。淀粉产量越高，种植户效益就越好，同时，淀粉加工厂的出粉率就越高。从连续4年的淀粉产量来看，‘克新27号’的淀粉产量最高，但其稳定性差，也就是说年份之间差异大，而排在第二位的‘东农310’稳定性好，不同年份之间差异较小。同样，‘希森5号’和‘延薯4号’也具备稳定性好的特点，在不同年份之间淀粉产量差异较小。另外，‘东农310’和‘希森5号’的淀粉产量也略高于（4%～5%）当地的主栽品种‘延薯4号’。因此，在生产上大面积推广的‘延薯4号’，产量高，并表现稳定，但淀粉含量低，导致淀粉产量较低；相反，‘克新27号’产量低于‘延薯4号’，但淀粉含量高于‘延薯4号’，结果淀粉产量最高，但表现并不稳定。‘东农310’和‘希森5号’淀粉含量高，具有较高的淀粉产量，并表现稳定，是值得进一步展示和推广的品种。