马铃薯耐低氮材料的筛选

翟鑫娜 张云帅 刘毅强 苏晨晨 杨佳伟 田再民 龚学臣 冯琰 祁利潘 王宽 魏东

摘要：为进一步提升马铃薯氮肥的利用率，制定合理的马铃薯氮肥减施增效技术措施，从而筛选出耐低氮品种，以马铃薯品种BF002为对照，对17份马铃薯材料进行耐低氮品种筛选。根据选育目标，在生育期对试验材料的物候期、生物学性状、经济性状做了调查和记载，结合淀粉含量测定结果，进行综合评价。结果表明，生育期出苗整齐度较好，其中BF002和2007-50-89现蕾、开花、成熟都较早，生长势总体较强;田间病害调查发现除材料2012-7-38、2011-38-178有轻微的黑痣病和疮痂病外，其他材料均无病害;低氮环境对马铃薯产量影响较严重，产量最高的为2005-22-31，折合总产量2 180 kg/667 m2;商品薯率的变化范围基本在64.45%～89.87%;淀粉含量变化范围为1071%～2083%，2008-37-8的淀粉含量最大，为20.83%。从农艺性状、抗病性、经济性状等多方面综合来看，与对照BF002相比，2005-22-31、2006-37-230、2011-38-178等材料的田间表现良好，抗病性强，产量和商品薯率都相对较高，且淀粉含量均高于对照，分别为19.28%、16.68%、17.71%。

关键词：马铃薯;耐低氮;筛选;商品薯率;淀粉含量

中图分类号： S532.037  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）06-0082-05

收稿日期：2021-06-28

基金项目：河北省现代农业产业技术体系项目（编号：HBCT2018080201）;河北省教育厅项目（编号：QN2018111）;现代农业产业技术体系专项资金资助（编号：CARS-09）。

作者简介：翟鑫娜（1998—），女，河北邢台人，硕士研究生，研究方向为农艺与种业。E-mail：zhaizhaixinna@163.com。

通信作者：田再民，博士，副教授，从事马铃薯育种研究。E-mail：nkxtzm@163.com。

馬铃薯（Solanum tuberosum L.）为茄科茄属块茎类植物，被称为“第二面包”，其产量和栽培面积仅次于玉米、水稻、小麦，是世界第四大栽培作物[1]。氮素是马铃薯生长过程中必需的营养元素之一，同时也是决定马铃薯块茎产量的重要因素，氮素的合理供给及高效利用是马铃薯高产、稳产的保障。对马铃薯耐低氮材料进行筛选，有利于减少氮素的投入，并能获得与正常施氮相近的产量。在水稻研究中，周大虎等对优质地方品种鹅湖香稻和外引七号的耐低氮特性进行了充分筛选和鉴定后发现，鹅湖香稻在低氮胁迫条件下，苗期株高、植株鲜质量和干质量都不存在显著差异，生育期农艺性状也均无显著差异，表明鹅湖香稻具有优良的耐低氮和氮高效特性[2]。殷春渊等的研究表明，在低氮和中氮水平下，籼稻的氮吸收利用率明显高于粳稻[3]。李向岭等以玉米品种先玉335（XY335） 和华农138 （HN138） 为试验材料，采用大田栽培方式，研究3个供氮水平下玉米根系分布、根系解剖结构及氮素吸收利用的关系，结果表明在3个氮素处理下，XY335的籽粒产量、生物产量、千粒质量均显著高于HN138[4]。李平芳等的研究表明，20种不同基因型的玉米在无氮、低氮水平下耐低氮能力均为强[耐低氮指数（NRI）≥1.00]的有3个品种，分别为伟科518、德单180、先玉335，以上品种在种植时适当减少氮肥施用量，也能实现高产，从而降低生产成本，减轻土壤污染[5]。在小麦研究中，胡成梅等的研究表明，24份小麦品种采用水培的方法，在低氮（0.4 mol/L）和正常氮（4.0 mol/L）条件下，筛选出5个耐低氮品种：长武89（1）3-4、安85中124-1、单R8093、平阳348和昌乐5号，这些品种可作为耐低氮育种的亲本材料;氮效率相关性状与耐低氮性综合评价值之间均存在显著或极显著的遗传相关;联合有关性状的遗传相关系数和遗传力进行综合分析，低氮胁迫下选择叶宽、根鲜质量、植株总鲜质量等性状;而正常供氮条件下可以选择叶面积、植株总干质量、根氮素积累量等性状，这些性状可以作为后期耐低氮小麦育种中的重点选择性状[6]。在蔬菜作物研究中，刘强等研究确定油菜品种231氮效率系数最大，耐低氮胁迫能力较强;Bin270氮效率系数最小，耐低氮胁迫能力较弱[7]。喻华等对黄瓜进行田间小区试验，结果表明，适量的化学氮肥与有机氮肥配施，即使在低氮水平下也并未使黄瓜减产，同时还可以降低果实中硝酸盐累积的风险[8]。肥料的平衡施用以及有机肥和化学氮肥配施，不仅能减少氮用量，而且能提高作物对氮的利用效率。何丹丹等对7个马铃薯品种进行研究，认为克新1号、青薯9号为双高效型;夏坡蒂、底西瑞是低氮高效型;麦肯是双低效型;兴佳2号、斯凡特为高氮高效型[9]。在农业生产中，为了提高作物生产力而大量施用氮肥，但是过量投入反而降低了氮肥利用效率，影响了马铃薯的块茎品质[10-11]。过度施用肥料，产量并不会保持同步增长，反而会造成作物抗病虫害能力下降、环境污染和资源浪费等问题，不利于农业的可持续发展[12]。如何在高效生产的同时提高氮肥利用效率，减少对环境造成的污染已成为今后我国农业发展过程中亟待解决的主要问题之一。结合生产中氮肥的施用情况，进一步研究马铃薯的氮肥利用率并筛选耐低氮材料，对促进马铃薯生产的持续发展具有重要意义。本试验以马铃薯品种BF002为对照，对17份马铃薯材料进行田间调查和产量性状的测定，以期筛选出耐低氮的优良马铃薯材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以马铃薯品种BF002为对照，并从2019年品种比较试验中选出17份马铃薯材料，包括2007-10-9、2006-37-230、10088-9、2012-7-10、2011-3-25、2011-38-97、11010-19、2011-7-38、2005-22-31、2012-7-38、2007-52-35、2011-38-178、2007-50-89、2011-14-8、2008-37-8、0608-32、2008-5-13。

1.2 试验设计和田间管理

试验在河北省张家口市张北县后井卜子村（40°57′N，115°27′E）进行，属中温带大陆性季风气候，光照充足，昼夜温差大[13]。采用随机区组试验方法，每份材料种植5行，小区面积为600 m2（20 m×30 m），3次重复，占地0.18 hm2。试验地为沙壤土质，氮营养元素含量较低。于2020年5月9日播种，全生育期中耕2次，拔草2次，结合中耕培土1次。

1.3 测定指标

1.3.1 田间调查测定

试验材料在2020年6月7日左右出苗，出苗整齐度较好，生育期前期雨水少，后期雨水多。收获时对薯块进行病害调查。

1.3.2 产量性状测定

收获时对不同马铃薯品种的产量、商品薯率、淀粉含量等进行测定;对中间3行进行测产，记录其中10株的大中薯数（马铃薯质量>100 g）、大中薯质量、小薯（3 g<马铃薯质量<100 g）数、小薯质量;并对整个小区进行测产。

2 结果与分析

2.1 田间调查分析

2.1.1 植株性状及物候期调查

对试验材料主要植株性状进行调查（表1），BF002、2007-10-9、2006-37-230、10088-9、2011-3-25、2011-38-97、11010-19、2005-22-31、2012-7-38、2007-52-35、2011-38-178、2011-14-8、2008-37-8、0608-32等材料叶色为绿，2012-7-10和2008-5-13叶色为绿褐，2011-7-38和2007-50-89叶色为浅绿。

BF002花冠色为浅紫，2007-10-9、2006-37-230、2012-7-10、2011-3-25、2011-38-97、11010-19、2011-7-38、2005-22-31、2007-52-35、2011-38-178、2007-50-89、2011-14-8、2008-5-13等材料花冠色为白，10088-9和2008-37-8花冠色为紫，2012-7-38花冠色为蓝紫，0608-32花冠色为浅红。

BF002、2011-3-25、2011-38-97、11010-19、2011-7-38、2005-22-31、2012-7-38、2007-52-35、2011-38-178、2007-50-89、2008-37-8、0608-32、2008-5-13等材料花繁茂性为多，2007-10-9、2006-37-230、10088-9、2012-7-10、2011-14-8等材料花繁茂性为少。

BF002、2007-52-35、2008-5-13茎色为绿褐，2007-10-9、2006-37-230、2011-3-25、2011-38-97、11010-19、2011-7-38、2005-22-31、2011-38-178、2011-14-8、2008-37-8、0608-32等材料茎色为绿，10088-9、2012-7-10、2012-7-38、2007-50-89茎色为褐。

试验材料在5月9日进行播种;在6月7日左右出苗，前后相差2 d;6月28日左右现蕾，前后相差9 d;7月10日左右开花，前后相差17 d;8月30日左右成熟，前后相差17 d。出苗整齐度较好，其中BF002和2007-50-89现蕾、开花、成熟都较早，生长势总体较强。10088-9、10010-19、2011-14-8、0608-32等材料现蕾、开花、成熟都较晚。

2.1.2 田间病害调查

收获时对马铃薯材料块茎性状及病害进行调查（图1至图4、表2）。BF002、2007-10-9、2006-37-230、2012-7-10、2011-3-25、2011-7-38、2005-22-31、2007-50-89、2011-14-8、2008-37-8、0608-32等材料薯形为长椭形，10088-9、2011-38-97、11010-19、2007-52-35、2008-5-13等材料薯形为扁圆形，2012-7-38薯形为圆形，2011-38-178薯形为扁椭形。

BF002、2011-3-25、2011-38-97、2011-7-38、2005-22-31、2011-38-178等材料薯皮色为黄，2007-10-9、2006-37-230、11010-19、2007-52-35、2007-50-89、2011-14-8、2008-37-8、0608-32等材料薯皮色为白，10088-9薯皮色为深紫，2012-7-10、2012-7-38等材料薯皮色为紫，2008-5-13薯皮色为红。

BF002、2011-3-25、2011-7-38、2005-22-31、2011-38-178、2011-14-8、2008-37-8等材料薯肉色为淡黄，2007-10-9、2006-37-230、11010-19、2007-52-35、2007-50-89、0608-32等材料薯肉色为白，10088-9、2011-38-97薯肉色为黄，2012-7-10薯肉色为紫，2012-7-38薯肉色为紫彩，2008-5-13薯肉色为红彩。

对薯块病害情况进行调查，2012-7-38有轻微的黑痣病，2011-38-178有轻微的疮痂病， 其余材料均无病害情况。

2.2 产量性状分析

2.2.1 产量及商品薯率

不同马铃薯品种在低氮和常规氮条件下，块茎产量存在明显差异[14]。由表3可知，低氮的环境对马铃薯产量影响较严重，其中折合产量达到2 000 kg/667 m2的材料有4份，分别为BF002、2006-37-230、2005-22-31、2011-38-178，其折合产量分别为2 132、2 032、2 180、2 160 kg/667 m2。折合产量不到1 000 kg/667 m2的材料有4份，分别为2012-7-10、2011-7-38、2007-50-89、2008-5-13，其折合產量分别为792、788、756、780 kg/667 m2。

试验材料的商品薯率变化范围为 64.45%～89.87%，其中商品薯率为60%～80%的材料有11份，分别是2007-10-9、2006-37-230、2001-3-25、2001-38-97、11010-19、2011-7-38、2007-52-35、2007-50-89、2008-37-8、0608-32、2008-5-13，其中商品薯率为80%～90%的有7份，分别是BF002、10088-9、2012-7-10、2005-22-31、2012-7-38、2011-38-178、2011-14-8。

2.2.2 淀粉含量测定结果

对所用试验材料的淀粉含量进行测定，其变化范围为10.71%～20.83%（表4）。2008-37-8淀粉含量最高，为20.83%，其次为2005-22-31为19.28%。2007-52-35和2007-50-89淀粉含量最低，为10.71%。以BF002为对照，淀粉含量高于14.90%的有12个材料，分别为2007-10-9、2006-37-230、10088-9、2011-3-25、2011-38-97、11010-19、2005-22-31、2011-38-178、2011-14-8、2008-37-8、0608-32、2008-5-13。淀粉含量低于14.90%的有5个材料，分别为2012-7-10、2011-7-38、2012-7-38、2007-52-35、2007-50-89。

3 讨论

本试验选用河北北方学院旱作农业研究中心提供的17份马铃薯品系材料为研究材料，以品种BF002为对照，筛选出耐低氮的马铃薯品种[15]。结果显示，不同马铃薯材料的缺氮反应差异明显。根据调查，试验材料出苗整齐度较好，BF002和 2007-50-89 现蕾、开花、成熟都较早，生长势总体较强。薯块病害方面，除材料2012-7-38有轻微黑痣病，2011-38-178有轻微疮痂病外，其余材料均无病害情况。

氮素是马铃薯生长发育不可或缺的营养因子。适当施用氮肥能促进马铃薯枝叶繁茂、叶色浓绿，有利于光合作用和养分的积累，对提高块茎产量和品质有很大作用[16]。出苗率是影响马铃薯产量形成的主要性状之一。本研究结果表明，施氮量对马铃薯出苗率影响不明显，这与陆昆典等的研究结果[17]一致。抗艳红等的研究表明，影响马铃薯产量的因素的作用表现为氮肥>磷肥>钾肥>种植密度[18]。想要获得较高的马铃薯产量，应提高氮肥的施用量。本研究结果表明，不同马铃薯品种在低氮和常规氮条件下，块茎产量存在明显差异。马铃薯块茎品质与施氮量也有密切关系。董茜等的研究表明，少量施氮可提高马铃薯总淀粉含量[19]。本研究结果表明，低氮条件下马铃薯淀粉含量相对较高。

4 结论

马铃薯耐低氮能力很难由单一性状来确定，所以需要进行多个方面的综合评价。从农艺性状、抗病性、经济性状等多方面综合来看，与对照BF002相比，2005-22-31、2006-37-230、2011-38-178等材料的田间表现良好，抗病性强，产量和商品薯率相对较高，产量分别为2 180、2 032、2 160 kg/667 m2，且其淀粉含量均高于对照，分别为19.28%、16.68%、17.71%。2012-7-10、2011-7-38、2007-50-89等材料的表现较差，产量分别为792、788、756 kg/667 m2，其商品薯率相对较低，且淀粉含量均低于对照。2008-5-13的产量为780 kg/667 m2，商品薯率相对较低，但淀粉含量相对较高。

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