木薯在湖北恩施的农艺性状及产量品质研究

黄渝岚, 龙盛风, 叶兴枝, 李艳英, 申章佑*,周佳, 周灵芝, 劳承英, 韦本辉

(1.广西农业科学院经济作物研究所， 南宁 530007; 2.广西农业科学院, 南宁 530007; 3.恩施土家苗族自治州农业科学院， 湖北 恩施 445099)

木薯(ManihotesculentaCrantz)，大戟科木薯属，是世界三大薯类作物(木薯、甘薯、马铃薯)之一[1]，主要分布于南北纬30°之间的热带、亚热带地区，是典型的热区作物[2-4]。我国木薯的栽培面积约有56万hm2，主要分布在广西、广东、海南、福建等省(区)[5]。目前适宜木薯种植的土地面积非常有限，且由于木薯单产偏低，导致木薯种植面积逐年减少，加之木薯是重要的工业原料，广泛应用于饲料、酒精、造纸等行业[6]，导致鲜薯供不应求。2017年我国进口木薯干片达800万t，是我国年产量的5倍以上[7]。为了满足我国木薯巨大的市场需求，客观上需要扩大木薯的种植面积，将木薯种植区域向北推进，在木薯生长的次适宜区域大力发展，将是解决当前问题的一个有效措施。前人研究结果显示，木薯已在江西[8-10]、湖南[11-12]、贵州[13]等地种植成功，为木薯向北发展提供了强有力的证明。目前，关于木薯在湖北栽培的研究尚未见报道。本研究通过田间试验，以南植199、华南205、华南9、GC49、桂木薯2号、桂木薯3号6个木薯品种为研究对象，分别在湖北省恩施土家苗族自治州恩施市、广西壮族自治区南宁市隆安县种植，分析了木薯的主要农艺性状、产量品质等特性，旨在为木薯在湖北种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试验区概况

6个供试木薯品种分别为南植199(Nanzhi 199,NZ199)、华南205(South China 205,SC205)、华南9号(SC9)、GC49、桂木薯2号(Guimushu 2,G2)、桂木薯3号(G3)，种茎由广西农业科学院经济作物研究所提供。

试验点广西壮族自治区南宁市隆安县(LA，107°88′52″ E，22°99′28″ N)属南亚热带湿润季风气候，炎热多雨，冬短夏长，年平均气温20～22 ℃，年平均日照时数1 596.5 h，年降雨量1 200～1 700 mm，无霜期344 d，海拔88 m，该区域的气候条件最适宜于木薯生长，也是木薯主要栽培区域之一，在本试验中该试验点为对照区。试验点湖北省恩施土家苗族自治州恩施市(ES,109°28′9″ E，30°19′2″ N)属亚热带季风型山地湿润气候，冬无严寒，夏无酷暑，年平均气温16 ℃，年平均日照时数1 300 h，年降雨量1 400～1 500 mm，无霜期282 d，海拔440 m，该区域的气候条件理论上可以满足木薯的生长需求，在本试验中该试验点为北移试种区。试验期间，2个试验点的气温和土壤理化性状分别见表1和表2所示。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计 试验于2019—2020年进行。6个木薯品种中，NZ199、SC205、SC9为木薯种植区的主栽品种，GC49、G2、G3为在广西本土选育的木薯新品种，分别在广西隆安县(LA)和湖北恩施市(ES)种植。2个试验点均采用随机区组设计，小区长8 m，宽6 m，面积48 m2，3次重复。

1.2.2种植管理 LA试验点，2019年试验，3月18日整地，一犁两耙，3月25日种植，种茎段长度约15 cm，种植密度1.0 m×1.0 m，施复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，挪威雅苒国际有限公司生产)25 kg作为基肥，7月23日追肥(复合肥25 kg)，2020年1月4日收获；2020年试验，4月8日整地，4月17日种植，施肥量同2019年，追肥时间为8月13日，2021年1月8日收获。2年试验的其他管理按常规进行。

ES试验点，2019年试验，4月16日整地(一犁两耙)，4月24日种植，种茎段长度约15 cm，种植密度1.0 m×1.0 m，施复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，挪威雅苒国际有限公司生产)25 kg作为基肥，8月17日追肥(复合肥25 kg)，2019年12月26日收获；2020年试验，2020年4月7日整地，4月9日种植，施肥量同2019年，追肥时间为8月10日，2021年1月13日收获。2年试验的其他管理按常规进行。

1.3 测定指标及方法

在收获时，每个小区选择代表性植株15株，测定以下项目。

1.3.1木薯株高和茎径 用卷尺测量地面到新叶的垂直高度作为株高；用游标卡尺测量距地面10～15 cm处木薯茎秆基部直径作为茎径。

表1 试验期间两地的气温变化Table 1 Temperature changes at two experimental sites during the experiment

表2 2个试验地的土壤基本理化性状Table 2 Soil basic physical and chemical properties in two experimental sites

1.3.2薯长、薯径、鲜薯产量 将15株植株的块根全部挖出，并砍下所有块根，将块根表皮清理干净，用卷尺测量块根长度作为薯长，用游标卡尺测量块根中部位置的直径作为薯径，将15株植株的块根全部过称，折算单位面积鲜薯产量。

1.3.3鲜薯淀粉含量、薯干率、淀粉产量和薯干产量 测定完鲜薯产量后，称取代表性的新鲜块根约5 kg，分别测定其在空气中和水中质量，按照国际热带农业中心确立的方法计算鲜薯淀粉含量、薯干率、淀粉产量和薯干产量[14]，计算公式如下。

(1)

(2)

式中，G气表示鲜薯在空气中的质量；G水表示鲜薯在水中的质量。

淀粉产量 = 鲜薯产量 × 鲜薯淀粉含量

(3)

薯干产量 = 鲜薯产量 × 薯干率

(4)

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2013、IBM SPSS Statistics 22.0进行数据统计、分析，采用新复极差法进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 6个木薯品种在2个试验地的株高和茎径

6个木薯品种在2个试验地的株高和茎径表现如图1所示。不同试验地点相同木薯品种株高和茎径比较，各个品种的表现一致，北移试种区(ES)的株高和茎径均显著小于对照区(LA)，年度间表现基本一致，株高和茎径降低幅度分别为43.80%～55.06%和11.04%～36.39%。相同的试验地点不同木薯品种株高之间比较，两年表现一致，均为G3最高、NZ199最低，其中，北移试种区(ES)高低顺序为G3>GC49>G2>SC205>SC9>NZ199；对照区(LA)高低顺序为G3>G2>GC49>SC205>SC9>NZ199。茎径表现为北移试种区(ES)SC9最小、NZ199次之、SC205再次，G3、G2、GC49这3个品种的茎径最大且相互之间无显著差异；对照区(LA)NZ199最小，SC205次之，GC49再次，G3、G2、SC9这3个品种的茎径最大且相互之间无显著差异。相同试验点相同品种年度之间比较，株高无显著差异，SC9的茎径2019年显著小于2020年，其余5个品种的茎径无显著差异。

注：不同小写和大写字母分别表示同一木薯品种不同处理间在P<0.05和P<0.01水平差异显著。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.图1 6个木薯品种在2个试验地的株高和茎径Fig.1 Plant height and stem diameter of six cassava varieties at two experimental sites

2.2 6个木薯品种在2个试验地的薯长、薯径和单株结薯条数

6个木薯品种在2个试验地的薯长、薯径和单株结薯条数如图2所示。不同试验地点相同木薯品种薯长比较，各个品种的表现不一致。北移试种区(ES)NZ199、SC205、GC49的薯长显著长于对照区(LA)，分别增加9.10%～13.53%、4.52%～10.63%、14.60%～14.91%，SC9、G2、G3在两个试验点间的薯长差异不显著。相同的试验地点不同木薯品种之间薯长比较，北移试种区(ES)长短顺序为GC49>G3>G2>NZ199>SC205>SC9，对照区(LA)长短顺序为GC49>SC9>G3>G2>SC205>NZ199。相同试验点相同品种年度之间比较，薯长无显著差异。

注：不同小写和大写字母分别表示同一木薯品种不同处理间在P<0.05和P<0.01水平差异显著。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.图2 6个木薯品种在2个试验地的薯长、薯径和单株结薯条数Fig.2 Tuberous root length, diameter and single plant tubers number of six cassava varieties at two experimental sites

不同试验地点相同木薯品种的薯径表现一致，北移试种区(ES)显著小于对照区(LA)，除G2外，其余5个品种达到极显著差异，6个品种降低幅度分别为25.56%～30.80%、16.88%～18.53%、34.13%～36.57%、17.62%～18.00%、12.67%～15.57%、21.96%～23.75%。相同试验地点不同木薯品种间薯径比较，北移试种区(ES)大小顺序为SC205>G2>GC49>G3>NZ199>SC9，对照区(LA)大小顺序为SC9>NZ199>SC205>G3>G2>GC49。相同试验点相同品种年度之间比较，薯径无显著差异。

不同试验地点相同木薯品种单株结薯条数表现不一致，2019年仅NZ199存在差异，北移试种区(ES)显著少于对照区(LA)，减少16.30%，其余5个品种两个试验点之间差异不显著；2020年NZ199、SC205、GC49三个品种的单株结薯条数北移试种区(ES)显著少于对照区(LA)，分别减少16.29%、19.30%、22.62%，其余3个品种两个试验点之间差异不显著。相同试验地点不同木薯品种间单株结薯条数比较，北移试种区(ES)大小顺序为G3>GC49>G2>SC9>SC205>NZ199，对照区(LA)大小顺序为GC49>G3>SC205>SC9>G2>NZ199。相同试验点相同品种年度之间比较，单株结薯条数无显著差异。

2.3 6个木薯品种在2个试验地的鲜薯淀粉含量和薯干率

6个木薯品种在2个试验地的鲜薯淀粉含量和薯干率如图3所示。不同试验地点相同木薯品种鲜薯淀粉含量比较，2年表现一致，北移试种区(ES)显著高于对照区(LA)，6个品种两年平均分别高出10.20%、16.78%、11.79%、19.43%、11.30%、21.16%。相同试验地点不同木薯品种间鲜薯淀粉含量比较，北移试种区(ES)高低顺序为G3>NZ199>GC49>SC9>SC205>G2，对照区(LA)高低顺序为NZ199>SC9>G3>GC49>SC205>G2。相同试验点相同品种年度之间比较，鲜薯淀粉含量无显著差异。

注：不同小写和大写字母分别表示同一木薯品种不同处理间在P<0.05和P<0.01水平差异显著。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.图3 6个木薯品种在2个试验地的鲜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

不同试验地点相同木薯品种薯干率两年表现一致，北移试种区(ES)显著高于对照区(LA)，6个品种高出幅度分别为3.72%～7.13%、7.94%～8.99%、5.20%～7.11%、7.07%～12.05%、6.58%～8.57%、9.43%～12.34%。相同试验点不同木薯品种间薯干率比较，北移试种区(ES)高低顺序为G3>NZ199>GC49>SC9>SC205>G2，对照区(LA)高低顺序为NZ199>SC9>G3>GC49>SC205>G2。相同试验点相同品种年度之间比较，薯干率无显著差异。

2.4 6个木薯品种在2个试验地的产量

6个木薯品种在2个试验地的鲜薯产量、淀粉产量、薯干产量如表3所示。不同试验地点相同品种鲜薯产量相比较，北移试种区(ES)极显著低于对照区(LA)，6个品种两年平均分别降低44.02%、34.21%、28.02%、43.32%、24.35%、21.64%。相同试验地点不同木薯品种间比较，北移试种区(ES)的高低顺序为G2>G3>GC49>SC9>SC205>NZ199，对照区(LA)的高低顺序为GC49>G2>NZ199>SC205>G3>SC9。相同试验点相同品种年度之间比较，鲜薯产量无显著差异。

表3 6个木薯品种在2个试验地的产量Table 3 Yield of six cassava varieties at two experimental sites

不同试验点相同品种淀粉产量比较，G3在两地之间无显著差异，其余5个品种均表现出北移试种区(ES)显著低于对照区(LA)，两年平均分别降低38.33%、23.01%、20.51%、32.55%、14.04%。相同试验点不同品种间淀粉产量比较，北移试种区(ES)的高低顺序为G3>G2>GC49>SC9>SC205>NZ199，对照区(LA)的高低顺序为GC49>NZ199>G2、SC9>G3>SC205。相同试验点相同品种年度之间比较，G3在对照区(LA)2019年的淀粉产量显著高于2020年，其余5个品种淀粉产量年度间不显著差异。

不同试验点相同品种薯干产量比较，2020年G3无显著差异，其余5个品种相同年度年均表现出北移试种区(ES)显著低于对照区(LA)，降低幅度分别为40.89%、28.67%、23.52%、37.61%、18.57%。相同试验点不同品种间薯干产量比较，北移试种区(ES)的高低顺序为G2>G3>GC49>SC9>SC205>NZ199，对照区(LA)的高低顺序为GC49>NZ199>G2>SC205>G3>SC9。相同试验点相同品种年度之间比较，薯干产量无显著差异。

2.5 木薯农艺性状与产量品质的相关性

木薯农艺性状与产量的相关分析结果(表4)表明，鲜薯产量与株高、茎径、薯径均呈显著正相关(P<0.05)。淀粉产量与株高、茎径、薯长、薯径的相关性不显著。薯干产量与株高、茎径呈显著正相关(P<0.05)。单株结薯数与3种产量均呈极显著正相关(P<0.01)。

表4 木薯农艺性状与产量的相关性相关系数Table 4 Correlation coefficients between agronomic characters of cassava and yield

3 讨论

作物的农艺性状主要由基因决定，在相同的气候环境和栽培件下这些性状通常具有稳定的遗传性[15]。株高、茎径、薯长、薯径、单株结薯条数是木薯的主要农艺性状，其中薯长、薯径、单株结薯条数是决定木薯产量的主要因素[16]。杨守臻等[17]研究表明，不同木薯品种的主要农艺性状差异显著。在本研究中，相同试验点的不同木薯品种的性状差异显著，这与前人的研究结果[17]一致。气候条件等环境因素的改变对作物农艺性状会产生直接或间接的影响[18]。相同作物品种在不同生态区不同纬度地区种植，其农艺性状及产量性状有着较大的差异。如随着纬度的增加，甘蓝型冬油菜的株高变矮[19]、不同品种烤烟的叶片数呈先升高后降低的趋势[20]、石斛的茎径变小花梗变短[21]。木薯是典型的热区作物，喜高温，不耐霜雪，一年中有240 d以上无霜期，年平均气温18 ℃以上的地方均可栽培[22]。木薯品种从海南、广东、广西北移至湖北恩施市试种，可以完成整个生育期，但是气候环境等条件达不到其最适宜参数，所以株高变矮、茎径和薯径都变小，薯长和单株结薯条数也有变化。这与前人研究结果[7]一致。

在本研究中，6个木薯品种在恩施市(北移试种区)的鲜薯产量都显著的低于隆安县(对照区)，下降幅度为21.64%～44.02%。这与前人在研究芒果[23]、香蕉[24]、橡胶[25]、荔枝龙眼[26]等热区作物北移之后的产量表现一致。在本研究中，在北移试种区G3、G2、GC49这3个品种的鲜薯产量排在前三位，SC9、SC205、NZ199这3个品种排在后三位，这可能与品种选育地与北移试种地之间的纬度差有关系。G3、G2、GC49这3个品种在广西经杂交选育而得[27]，SC9、SC205、NZ199这3个品种为从国外热区引进资源，在广东、海南系统选育而得[28-29]，6个木薯品种北移到湖北恩施市，由于广西与湖北的纬度差比海南与湖北的纬度差小，所以在广西选育的品种在湖北的适应性比广东、海南选育的强，所以农艺性状表现更好，鲜薯产量也就更高。

作物产品品质受品种、栽培和环境因子等影响，如谢萍等[30]研究发现，气象因子对马铃薯块茎淀粉积累的影响程度强弱为累计降水量、日照时数、积温。木薯块根淀粉含量不仅受品种的遗传特性和栽培技术的影响，而且随着环境气候条件的变化而发生很大的变化[31-33]。适宜的低温有利于木薯淀粉的积累[34]。欧珍贵等[35]对木薯品种桂热3号的研究发现，淀粉含量与气温有关，10月份月均温和11月份月均温是影响木薯淀粉含量的主要气象因子。本研究中，恩施市试验点木薯淀粉含量和薯干率均显著高于隆安县试验点，但品种间差异不显著。这可能是试验期间，恩施试验点的平均气温为17.3 ℃，隆安试验点的平均气温为22.4 ℃。其中9、10、11月是淀粉积累的关键时期。2019年9、10、11月恩施试验点的平均气温为23.5、18.0、12.5 ℃，隆安试验点的为27.5、23.5、19.5 ℃；2020年9、10、11月恩施试验点的平均气温为21.0、15.0、12.0 ℃，隆安试验点的为27.0、21.0、19.5 ℃。可见，恩施市试验点在木薯块根淀粉积累关键时期的气温稍低于隆安县试验点，因此更加有利于木薯淀粉的积累，所以鲜薯淀粉含量更高。淀粉产量和薯干产量能够反映木薯品种在单位面积土地上的产能力，可作为木薯品种生产性能和品质评价的指标[16]。淀粉产量和薯干产量由淀粉含量、薯干率率、鲜薯产量共同决定。在本试验中，恩施市试验点的鲜薯产量前3位分别是G2、G3、GC49，虽然该试验点G2的淀粉含量和薯干率稍低，但是在该试验点各个木薯品种间的淀粉含量和薯干率差异不大，因此，在恩施市试验点的G3、G2、GC49的淀粉产量和薯干产量排在了前3位。

木薯品种选育地与北移试种区的纬度差越小越有利于北移成功。在本研究中，恩施市试验点的G2(桂木薯2号)、G3(桂木薯3号)植株整体性状较好，鲜薯产量、淀粉产量也较高，可以在湖北恩施地区推广；GC49表现中等，可继续进行试种。