不同种薯规格及施肥量对马铃薯新品种“桂农薯1号”农艺性状及产质量的影响

刘国敏，覃维治，闫飞燕，韦荣昌，石达金，蒙炎成，邓英毅，郑虚*

(1 广西农业科学院经济作物研究所，广西 南宁 530007；2 广西农业科学院玉米研究所，广西 南宁 530007； 3 广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007；4 广西大学农学院，广西 南宁 53004)

马铃薯又名土豆、洋芋，是菜粮两用的茄科经济作物，2015年我国将马铃薯列为继小麦、玉米、水稻之后的第四大主粮作物[1]。据国家统计局统计，近10 a来，我国马铃薯播种面积呈“增—降—增—降”趋势，产量呈“增—降—增”的趋势，但总体波动不大。2018年，我国马铃薯的播种面积和总产量分别达到4 758.07 khm2和1 798.37万t，均居世界首位，但是单产只有3 779.62 kg/hm2，并未达到世界平均水平。马铃薯对肥料需求量较大，尤其氮肥的施用对产量的形成起关键性作用[2-3]，氮磷钾肥的合理配施也能明显提高粗蛋白、淀粉、还原糖及干物质含量[4]。广西是典型的马铃薯南方冬作区，马铃薯产业已成为广西农业支柱产业之一[5]。然而广西在马铃薯生产上仍普遍存在肥料滥用、利用率低、施肥方式和方法不合理等问题，导致种植成本偏高、土壤盐碱化、土壤养分严重失衡，生物多样性遭到严重损害等[6-7]，严重影响了马铃薯的产量和品质，制约了广西马铃薯产业的可持续发展。广西地区在马铃薯种植过程中，普遍以切薯播种为主，该方法存在种薯用量大、烂种率高、发病率高、人工切薯成本高、伤口极易感病传病等问题。整薯播种可有效降低成本、减少病虫害传播，比切薯播种出苗时间提前、出苗率提高、出苗整齐、抗逆性强[8-9]。研究[10-12]表明，马铃薯品种特性、施肥量及种薯规格是影响马铃薯优质高效生产的重要因素。因此，针对上述问题，提出科学的问题是：不同种薯规格和施肥量处理对马铃薯产质量的形成是否有影响？为此，本研究以不同种薯规格的“桂农薯1号”脱毒原种小整薯为试验材料，通过肥料减施、常规施及增施处理来探讨施肥量和种薯规格对马铃薯产质量的影响，以及种薯规格与施肥量之间的平衡关系，旨在为广西马铃薯节肥增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与土壤背景

田间试验于2017年在广西钦州市浦北县进行，供试品种是广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所选育的黄皮黄肉早熟马铃薯新品种“桂农薯1号”，因其抗冻优质高产的特性深受种植户的欢迎[13]。选择当地典型水稻冬闲田中地势相对平坦、肥力中等、有代表性、排灌方便的田块进行试验，前茬作物为水稻，基本土壤肥力指标为pH5.6，有机质26.3 g/kg，水解性氮114 mg/kg，有效磷73.3 mg/kg，速效钾195 mg/kg。

1.2 试验设计与取样方法

试验设置2个因素，分别为施肥量和种薯规格，施肥量设置3个水平，以常规施肥为对照，H1减施肥料：N、P2O5、K2O各施187.5、187.5、360 kg/hm2；H2常规施肥：N、P2O5、K2O各施217.5、217.5、390 kg/hm2；H3增施肥料：N、P2O5、K2O各施247.5、247.5、420 kg/hm2。种薯规格(均选用脱毒原种小整薯)设置3个水平，分别为Y1：10～20 g/个；Y2：20～30 g/个；Y3：30～40 g/个。试验共9个处理组合，3个重复，共27个小区，每个小区96株，小区面积为13.2 m2，行距1.1 m，株距0.25 m，每垄双行种植，采取裂区设计。试验所用N、P、K肥分别为尿素、过磷酸钙、硫酸钾并作为基肥一次性施入，田间管理按当地生产技术标准进行。

1.3 测定项目及取样方法

1.3.1 马铃薯不同处理植株农艺性状调查

在马铃薯成熟期分别测定主茎数、株高、茎粗，每个小区随机抽取10株进行测定，然后取平均值。主茎数为由地下或者由种薯直接生长出来的茎的数目；株高为从泥土的表层到主茎的第1个花序分支处的高度；主茎粗为近基部最粗处的直径。

1.3.2 马铃薯结薯性状、产量和薯块经济性状的调查分析

收获时对所有小区产量进行称重，每个小区随机选取10株进行单株结薯数、单株薯重、商品薯率调查测定。

1.3.3 马铃薯块茎品质分析

收获时每小区随机抽取10株的薯块进行分析。

1.3.4 数据分析

用Excel 2013输入数据和制作图表，用SPSS 21.0统计软件对不同种薯规格和施肥量的马铃薯淀粉含量、多酚氧化酶活力、化学成分、农艺性状及经济性状进行方差分析，随后用LSD进行多重比较。为分析不同种薯规格和施肥量处理的马铃薯农艺性状、单株薯重对产量、商品薯率的影响，进行了一元回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同种薯规格及施肥量处理对马铃薯块茎淀粉含量的影响

从图1可知，不同施肥量和种薯规格处理，“桂农薯1号”马铃薯块茎淀粉含量表现为，在Y1种薯规格处理下，常规施肥H2Y1、增施肥料H3Y1处理的马铃薯块茎淀粉含量显著高于减施肥料处理H1Y1；在Y2种薯规格处理下，增施肥料处理H3Y2块茎淀粉含量显著高于H1Y2、H2Y2；在Y3种薯规格处理下，常规施肥处理H2Y3的淀粉含量显著高于H1Y3、H3Y3。在H1减施肥料的处理下，不同种薯规格处理的块茎淀粉含量表现为差异不显著；在H2常规施肥处理下，不同种薯规格处理的块茎淀粉含量差异性显著，由高到低为H2Y1、H2Y3、H2Y2；在H3增施肥料处理下，不同种薯规格处理的块茎淀粉含量差异性显著，由高到低为H3Y2、H3Y1、H3Y3。综上，不同试验处理的马铃薯淀粉含量表现为H3Y2最高、H1Y1最低。

2.2 不同种薯规格及施肥量处理对马铃薯块茎多酚氧化酶活力的影响

同一种薯规格不同施肥量处理的马铃薯块茎多酚氧化酶活力均呈现显著性差异(图2)，由高到低为H1Y1、H3Y1、H2Y1，H3Y2、H1Y2、H2Y2，H3Y3、H2Y3、H1Y3，其中Y1、Y2两种种薯规格下，不同肥料处理的马铃薯块茎多酚氧化酶活力均表现为随施肥量的增加，块茎多酚氧化酶活力先减后增，而Y3处理下，则表现为随着施肥量的增加块茎多酚氧化酶的活力递增。

H1、H2、H3代表不同施肥量处理，Y1、Y2、Y3代表不同种薯 规格处理，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。 数据分析用到了方差分析和LSD多重比较。图2 不同种薯规格及施肥量处理对“桂农薯1号” 马铃薯块茎多酚氧化酶活力的影响

2.3 不同种薯规格及施肥量处理对马铃薯块茎矿物质元素含量的影响

由表1可知，在Y1种薯规格处理下，H1肥料处理的马铃薯块茎Na含量显著低于H2、H3，H2与H3处理差异不显著；在Y2种薯规格下，H3块茎Na含量显著高于H1、H2；在Y3种薯规格处理下，3种肥料处理的马铃薯块茎Na含量差异性显著，由高到低为H1Y3、H2Y3、H3Y3。同一种薯规格处理下，不同肥料处理的马铃薯块茎Ca含量均呈现为显著性差异，由高到低为H3Y1、H2Y1、H1Y1，H3Y2、H2Y2、H1Y1，H1Y3、H3Y3、H2Y3，可以看出，在Y1、Y2种薯规格下，不同肥料处理的马铃薯块茎Ca含量随着施肥量的增加而增加，在Y3种薯规格下，随着施肥量的增加，Ca含量先减后增。在同一种薯规格处理下，马铃薯块茎的Fe、Zn、N含量均随着施肥量的增加而增加。在同一种薯规格处理下，不同肥料处理的马铃薯块茎P含量均表现为H3显著高于H1和H2处理，而H1与H2差异不显著。不同施肥量和种薯规格处理下，马铃薯块茎K含量差异均不显著。综合分析得出，不同试验处理的马铃薯块茎除了Na、N含量外，Ca、Fe、Zn、P、K均表现为H3Y1最高。

表1 不同种薯规格和施肥量处理对“桂农薯1号”马铃薯块茎矿物质元素含量的影响

方差分析结果显示，种薯规格、施肥量及两因素互作均对马铃薯块茎Na、Ca、Fe、Zn含量有极显著影响。种薯规格对块茎N含量无显著影响，施肥量及两因素互作对N含量有极显著影响。种薯规格和施肥量对马铃薯块茎P含量有极显著影响，两因素互作对马铃薯P含量无显著性影响。种薯规格、施肥量及两因素互作对马铃薯块茎K含量均无显著影响。

2.4 不同种薯规格及施肥量处理对马铃薯农艺性状、经济性状的影响

从表2可知，不同处理马铃薯产量表现为H1Y1最低、H2Y3最高，3种不同种薯规格处理的马铃薯产量差异性显著，表现为随种薯规格的增加，不同处理产量呈现出递增的趋势。不同处理马铃薯单株结薯数表现为H2Y1最低、H1Y3最高，从整体来看随种薯规格的增加，不同处理单株结薯数也呈现出递增的趋势。不同处理的马铃薯株高表现为H2Y2最低、H1Y3最高。不同处理马铃薯植株的茎粗表现为H2Y1最低、H2Y3最高。不同处理马铃薯单株主茎数、单株薯重、商品薯率均表现为H3Y1最低、H2Y3最高。

表2 不同种薯规格和施肥量处理对“桂农薯1号”马铃薯农艺性状、经济性状的影响

方差分析显示，种薯规格及两因素互作对马铃薯产量有极显著影响，施肥量对马铃薯产量影响不显著。种薯规格、施肥量及两因素互作对单株结薯数、单株主茎数、单株薯重均有极显著影响。种薯规格及施肥量对株高有极显著影响，两因素互作对株高影响不显著。种薯规格对植株茎粗有极显著影响，施肥量对植株茎粗无显著影响，两因素互作对茎粗有显著影响。种薯规格、施肥量及两因素互作对马铃薯商品薯率均无显著影响。

2.5 不同种薯规格和施肥量处理的马铃薯农艺性状、单株薯重对产量、商品薯率的回归分析

从表3可知，各指标对马铃薯产量的贡献(R2值)表现为单株薯重最大，其次是单株主茎数，株高最小。各农艺性状指标对马铃薯商品薯率的贡献表现为单株主茎数最大，其次是单株薯重，茎粗最小。所以生产过程中通过增加单株主茎数和单株薯重可以提高马铃薯的产量和商品薯率。

表3 不同种薯规格和施肥量处理的马铃薯农艺性状、单株薯重对产量、商品薯率的回归分析

3 讨论和结论

马铃薯块茎中富含蛋白质、淀粉、维生素等营养成分，它们是衡量马铃薯品质的重要指标，也是衡量马铃薯品种优劣的重要依据。马铃薯淀粉理化性质特殊、品质优异，具有其他植物淀粉不可替代的独特功能[14]。孙建波[15]研究表明，适量施用氮肥可促进马铃薯块茎中淀粉的积累。吉玮蓉[16]认为施用氮肥对马铃薯淀粉含量影响不显著，蛋白质含量随施氮量的增加而增加。李昊骏[17]研究表明，氮磷钾配施可显著增加马铃薯块茎淀粉含量。本研究结果表明，种薯规格为Y1(10～20 g)时，减施肥料显著降低了马铃薯块茎淀粉含量，种薯规格为Y2(20～30 g)时，增施肥料处理能显著提高马铃薯块茎淀粉含量，种薯规格为Y3(30～40 g)时，常规施肥(H2Y3)的马铃薯块茎淀粉含量最高，这说明在一定的种薯规格范围内，增施肥料可以提高马铃薯块茎的淀粉含量。

马铃薯在食用和加工过程中容易发生酶促褐变，从而影响外观品质和营养价值[18]，Jimenez M等[19-20]研究表明，多酚氧化酶是导致马铃薯等果蔬褐变的重要酶类。付兴发[21]研究表明，马铃薯块茎褐变程度随着有机肥施用量的增加而先减后增，这与本研究中Y1、Y2种薯规格下，马铃薯块茎多酚氧化酶活力变化情况一致，即多酚氧化酶活力随施肥量的增加而先减后增，常规施肥模式下，马铃薯块茎的褐变程度最低。在Y3种薯规格下，马铃薯块茎的多酚氧化酶活力则随施肥量的增加而增加，这说明减施肥料有利于降低块茎褐变程度。

矿物元素对维持人体正常生理健康至关重要，也是人体必需的七大营养素之一[22]。马铃薯块茎含有丰富的Ca、P、Fe、K等矿物质[23]。本研究表明Y1、Y2种薯规格下，马铃薯Ca含量随施肥量的增加而增加，Y3种薯规格下，则随施肥量的增加而先减后增并且减施条件下Ca含量最高；在同一种薯规格下，马铃薯块茎的Fe、Zn、N含量均随施肥量的增加而增加，这说明施肥量的增加有利于块茎中Fe、Zn、N的积累；同一种薯规格下，增施肥料能显著增加块茎P含量；种薯规格和施肥水平对块茎K含量影响不显著，这与秦鱼生等[24]、邢海峰[25]的研究结果相似。综合分析认为增施肥料、种薯规格为(10～20 g)的H3Y1处理块茎中矿物质较为丰富。

作物的农艺性状、经济性状是衡量作物生长势和产量的重要指标，陈华[26]研究认为合理的氮磷钾施肥量能够明显改善马铃薯的农艺性状和生理指标。赵怀勇等[27]研究表明，随着种薯的增大，马铃薯单株鲜重、株高、主茎数等都呈现递增趋势。龙国等[28]认为在一定的范围内产量与种薯大小呈正相关。本研究表明，不同种薯规格和施肥量处理的马铃薯除株高和单株结薯数表现为H1Y3最高外，产量、茎粗、单株主茎数、单株薯重及商品薯率均表现为H2Y3最高。通过产量、商品薯率与单株结薯数、株高、茎粗、单株主茎数及单株薯重的回归分析得出，不同试验处理的马铃薯株高和单株结薯数对产量和商品薯率的贡献与其他指标相比较偏小，由此可以得出，常规施肥、种薯规格为(30～40 g)H2Y3处理的马铃薯整体表现最佳。

本研究对比马铃薯淀粉、矿物质含量、多酚氧化酶活力、农艺性状、经济性状各指标发现，Y1、Y2种薯规格下，较多指标变化趋于一致，而Y3则呈现不同结果，具体原因有待下一步研究。综合分析认为，常规施肥、种薯规格为(30～40 g)的H2Y3组合，马铃薯块茎品质指标虽未达最高水平，但各营养成分较均衡，经济性状突出，综合表现较佳，更有利于产质量的形成。本结果为广西马铃薯生产过程中施肥量和种薯规格的选择提供了理论依据，对广西马铃薯产业的可持续发展有重要意义。