影響馬鈴薯塊莖品質(zhì)性狀的環(huán)境因子分析

張小靜，李 雄，陳 富，袁安明，楊俊豐，蒲育林，王 靜

（1.定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心，甘肅 定西 743000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)人文學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯塊莖營(yíng)養(yǎng)豐富，其中淀粉、蛋白質(zhì)、糖類和維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是衡量馬鈴薯塊莖品種的主要指標(biāo)，而這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的多少除由遺傳學(xué)控制外，還因光照、溫度、水分、土壤特性等自然生態(tài)環(huán)境因素和種植密度、施肥、病蟲害等人為栽培因素的不同而存在差異[1-2]。

1 自然生態(tài)環(huán)境因素

1.1 光 照

馬鈴薯是喜光作物，地上部分的生長(zhǎng)需要強(qiáng)光和長(zhǎng)日照。馬鈴薯普通栽培品種（Solanum tuberosum L.）都是長(zhǎng)日照類型，在生長(zhǎng)期間日照時(shí)間長(zhǎng)、光強(qiáng)度大，有利于進(jìn)行光合作用。相反，在弱光條件下，如樹蔭下或與玉米等作物套作時(shí)，遮光使馬鈴薯光照不足，養(yǎng)分積累少，抑制植株生長(zhǎng)，甚至提早衰亡[3]。田間條件下，長(zhǎng)日照處理的塊莖淀粉含量都比短日照處理的塊莖淀粉含量高，尤其是幼小塊莖淀粉含量差異顯著[4]。高溫長(zhǎng)日照條件下的馬鈴薯塊莖蛋白質(zhì)含量也比在潮濕陰冷天氣的高。因此，在栽培馬鈴薯時(shí)應(yīng)該合理種植，避免植株間相互遮光，影響光合作用。

馬鈴薯塊莖的形成要求短日照。黑暗而潮濕的條件有利于匍匐莖發(fā)育，在光照情況下，匍匐莖會(huì)變成地上莖，而不能形成塊莖[5]。馬鈴薯原始栽培種都是短日照植物，其中以安第斯栽培種（Solanum andigena L.）對(duì)短日照的要求最為嚴(yán)格，若在長(zhǎng)日照條件下，只有匍匐莖生長(zhǎng)，而不形成塊莖[6]。馬鈴薯普通栽培種雖然是在長(zhǎng)日照條件下選擇出來(lái)的栽培種類型，對(duì)光照長(zhǎng)度的要求已不嚴(yán)格，但仍能表現(xiàn)出在短日照條件下促進(jìn)塊莖形成的特點(diǎn)。

短日照促進(jìn)塊莖形成，但經(jīng)長(zhǎng)日照處理的植株一旦形成塊莖后，便以更快的速度增長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)短日照處理的植株，生育初期的長(zhǎng)勢(shì)略高于長(zhǎng)日照植株，隨著時(shí)間的延續(xù)，短日照處理過(guò)的植株生長(zhǎng)漸趨緩慢，到生育后期，長(zhǎng)日照植株的莖葉鮮重、株高、葉片重等各項(xiàng)指標(biāo)都超過(guò)了短日照處理的植株，且二者的差距越來(lái)越大，短日照處理的塊莖產(chǎn)量和干物質(zhì)含量因受到莖葉生長(zhǎng)抑制而不及長(zhǎng)日照處理的高[7]。宋學(xué)鋒[8]研究表明，馬鈴薯產(chǎn)量與結(jié)薯期（特別是8月上旬）日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)出較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明該時(shí)期短日照有利于光合產(chǎn)物向塊莖運(yùn)輸；進(jìn)入淀粉積累后期和成熟期（9月份）時(shí)，日照時(shí)數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響又表現(xiàn)為較強(qiáng)的正相關(guān)，說(shuō)明該階段長(zhǎng)日照有利于塊莖干物質(zhì)的積累。

1.2 溫 度

馬鈴薯是喜冷涼氣候的作物，在不同發(fā)育階段對(duì)溫度有不同要求。其中，莖葉生長(zhǎng)最適溫度是20～29℃，高于42℃或低于7℃時(shí)，莖葉停止生長(zhǎng)，－1℃時(shí)受凍死亡[9]；開花最適溫度為15～17℃，高于38℃或低于5℃時(shí)均不開花，－0.5℃時(shí)受凍害，－1℃時(shí)致死[3]；塊莖形成和膨大的最適溫度為14～22℃，高于25℃時(shí)生長(zhǎng)趨于停止，－1℃時(shí)地上部分受凍害，－4℃時(shí)塊莖也受凍害、芽眼死亡[10]。

馬鈴薯塊莖發(fā)育階段，土壤溫度影響光合產(chǎn)物在塊莖中的積累。較低的溫度有利于馬鈴薯塊莖干物質(zhì)的形成和積累[11－12]，最適合馬鈴薯塊莖生長(zhǎng)的土壤溫度為16～18℃[9]。長(zhǎng)期高溫會(huì)導(dǎo)致單株小塊莖增多、塊莖比重下降、干物質(zhì)向塊莖中轉(zhuǎn)移受阻，影響馬鈴薯的品質(zhì)[13]。另外，晝夜溫度的變化能夠克服連續(xù)光照對(duì)植物的傷害，有利于塊莖的形成[14]。馬鈴薯塊莖淀粉含量也隨生育期內(nèi)氣溫平均日較差的增加明顯升高，特別是在結(jié)薯期，相關(guān)性達(dá)極顯著水平。

1.3 水 分

馬鈴薯生育期間需水量大，對(duì)干旱脅迫較為敏感。馬鈴薯的蒸騰系數(shù)在400～600之間，生長(zhǎng)期間土壤濕度以田間最大持水量的60%～80%為宜，降雨量在300～500 mm之間且分布均勻即可滿足馬鈴薯生長(zhǎng)的需要[10]。水分虧缺會(huì)抑制或延遲塊莖萌發(fā)，減少功能葉面積、降低光合速率，從而縮短植株綠色體的持續(xù)期，減少干物質(zhì)的積累[15]。

馬鈴薯不同發(fā)育階段，塊莖對(duì)水分的需求不同。馬鈴薯萌芽出苗，需水量不多；現(xiàn)蕾開花階段，需水量急增，要求田間持水量保持在80%；盛花期后，結(jié)薯層內(nèi)田間持水量保持在60%～65%即可；成熟期要避免水分過(guò)多[8]。結(jié)薯期是馬鈴薯的需水關(guān)鍵時(shí)期，塊莖形成期耗水量占全生育期總耗水量的30%左右，塊莖膨大期占50%以上，是耗水量最大的時(shí)期[16]。

水分供應(yīng)過(guò)多時(shí)，馬鈴薯塊莖品質(zhì)下降。Burton[17]報(bào)道，降雨量過(guò)多時(shí)，馬鈴薯塊莖淀粉含量降低、還原糖含量升高，加工品質(zhì)變差。土壤過(guò)濕或干濕交替會(huì)引起馬鈴薯塊莖的次生生長(zhǎng)，導(dǎo)致臍部淀粉水解成糖分以供應(yīng)塊莖生長(zhǎng)部分的需要，使得塊莖臍部淀粉含量下降、糖分含量迅速升高，有時(shí)還原糖含量甚至高達(dá)8%～9%。生長(zhǎng)期間降雨量過(guò)多也將導(dǎo)致塊莖維生素C含量及活性的降低，一般春種夏收的馬鈴薯塊莖維生素C含量比夏種秋收的含量高[18]。

1.4 土壤特性

馬鈴薯塊莖的生長(zhǎng)發(fā)育與土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、保水保肥性等緊密相關(guān)。土壤結(jié)構(gòu)疏松、透氣性好，有利于馬鈴薯塊莖膨大過(guò)程中同化物向塊莖中運(yùn)輸，提高干物質(zhì)在塊莖中的分配率[19]。土壤的保水保肥性能制約著塊莖的生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)的積累，尤其在塊莖形成和膨大期[16]。在以灌溉為主的地區(qū)，土壤的保水性能不是很重要，但在以降雨為主要水源的地區(qū)，土壤的保水性能決定了馬鈴薯的生產(chǎn)能力，因此盡量減小土壤壓實(shí)是保持土壤持水力的一個(gè)重要因素。

馬鈴薯對(duì)土壤的適應(yīng)性廣，但不同的土壤類型對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育及其塊莖品質(zhì)影響不同。輕質(zhì)壤土種植馬鈴薯后塊莖發(fā)芽快，幼苗出土齊，根系容易發(fā)展，塊莖可順利膨大，其塊莖淀粉含量較高、表皮光滑、薯型整齊且便于田間管理和收獲。粘質(zhì)土壤易被壓實(shí)，影響馬鈴薯的生長(zhǎng)和產(chǎn)量，塊莖形狀不規(guī)整、品質(zhì)較差。在常濕潤(rùn)條件下，粘土地上收獲的馬鈴薯塊莖淀粉含量較低[20]。沙土地易于馬鈴薯塊莖膨大，但該土壤類型保水性差，降雨成為限制其種植馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素。

馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育要求微酸性土壤。馬鈴薯在pH值為4.8～7.0的土壤中生長(zhǎng)比較正常，最適土壤pH值為5.0～5.5，堿性易造成塊莖粗皮和發(fā)生瘡痂病[21]。劉隆旺[22]研究表明，馬鈴薯在弱酸性土壤中生長(zhǎng)發(fā)育較好，松軟而富含有機(jī)質(zhì)的土壤最適宜馬鈴薯的生長(zhǎng)。而且，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液pH值的適當(dāng)調(diào)控可作為無(wú)土栽培誘導(dǎo)馬鈴薯塊莖形成的有效措施[23]。

2 栽培因素

2.1 種植密度

適宜的種植密度能夠有效利用光照、水分、肥料等條件，達(dá)到產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)的目的。各地馬鈴薯種植密度因栽培品種、氣候和施肥等條件的不同而不同，一般每 667m2為3 000～5 000株，行距30～80 cm，株距 20～30 cm，可以適當(dāng)加大行距、減小株距。趙德柱等[24]認(rèn)為，在一定的栽培條件下，較大的種植密度能夠顯著提高大薯率和塊莖淀粉含量。Burton[17]的研究表明，當(dāng)種植密度過(guò)小時(shí)，容易造成塊莖二次生長(zhǎng)，導(dǎo)致淀粉含量下降、還原糖含量上升。

2.2 肥 料

植物的生長(zhǎng)發(fā)育需要大量的營(yíng)養(yǎng)元素，而土壤中營(yíng)養(yǎng)元素水平有限，其種類和含量也因土壤類型不同而不同，需要針對(duì)馬鈴薯不同發(fā)育階段的需求而相應(yīng)施肥。馬鈴薯栽培主要施用氮（N）、磷（P）、鉀（K）肥和有機(jī)肥，合理施肥有助于提高塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)。

氮肥使莖葉生長(zhǎng)茂盛，能提高光合效率，是施用量最多的肥料。在馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，NO3－刺激馬鈴薯匍匐莖分枝、促進(jìn)主莖生長(zhǎng)，NH4+促進(jìn)塊莖膨大[25]。前期研究表明，施用氮肥或與固氮作物輪作都能有效促進(jìn)馬鈴薯塊莖內(nèi)蛋白質(zhì)和氨基酸的含量[26－27]，但隨著施氮量的增加塊莖淀粉含量呈下降趨勢(shì)[16]。氮肥還能夠加快塊莖的膨大速度，此時(shí)塊莖單位面積內(nèi)的淀粉積累相對(duì)減少，但每667 m2所產(chǎn)淀粉總量依然呈上升趨勢(shì)[28]。在其他營(yíng)養(yǎng)成分比例比較協(xié)調(diào)的范圍內(nèi)，馬鈴薯塊莖淀粉含量隨著N值增大呈遞增趨勢(shì)。但是，在塊莖形成之后過(guò)量的N供應(yīng)會(huì)引起塊莖生長(zhǎng)的停止和匍匐莖的再生[29]，塊莖內(nèi)還原糖含量隨氮肥施用量的增加而增加，淀粉含量隨之下降[30]。由此看來(lái)，氮肥的施用量對(duì)塊莖中部分成分的含量影響不同，因此需要探尋合理的氮肥施用量與施用期以保證良好的塊莖品質(zhì)。

馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育除需氮肥外，還需鉀肥和磷肥。馬鈴薯是喜鉀作物，鉀素能提高馬鈴薯葉片光合效率，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)，適量施鉀有利于淀粉的積累，但隨著鉀肥施用量的增加，淀粉含量呈下降趨勢(shì)[31]。磷肥能增強(qiáng)作物抗寒抗旱能力，促進(jìn)提早成熟，而且增施磷肥能促進(jìn)作物對(duì)氮的吸收。同時(shí)施用磷肥和鉀肥還可使馬鈴薯成熟期提早，降低塊莖中還原糖的含量，提高淀粉價(jià)。

增施生物有機(jī)肥和微量元素可以提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)。在施肥適量的情況下，施用有機(jī)肥能顯著提高馬鈴薯干物質(zhì)含量及品質(zhì)[32]。李會(huì)珍等[33]報(bào)道，銅對(duì)馬鈴薯塊莖淀粉含量影響最大，其次為錳、硼、鐵和鋅。其中，淀粉含量與銅濃度呈拋物線關(guān)系，與鐵濃度呈正相關(guān)關(guān)系，隨著錳、硼和鋅濃度的增加塊莖淀粉含量下降。

2.3 病蟲害

馬鈴薯病害主要包括病毒病、真菌性病害和細(xì)菌性病害。世界上侵染馬鈴薯的病毒有30多種，在我國(guó)常見(jiàn)的有7種，即卷葉病毒、A病毒、M病毒、Y病毒、X病毒、S病毒和澳古巴葉病毒[34]。病毒是引起馬鈴薯品種退化的主要原因，使用脫毒種薯是防治病毒病最有效的途徑。馬鈴薯真菌性病害有晚疫病、早疫病、瘡痂病和干腐病，會(huì)引起馬鈴薯品種退化、品質(zhì)變劣和產(chǎn)量下降[35]，主要通過(guò)藥劑防治。馬鈴薯常發(fā)生的細(xì)菌性病害主要有青枯病、環(huán)腐病、軟腐病和黑脛病等，影響塊莖發(fā)育和品質(zhì)，通常通過(guò)選用抗病品種、無(wú)毒種薯等措施防治[36]。

危害馬鈴薯的蟲害主要是蚜蟲、馬鈴薯瓢蟲和地下蟲害。蚜蟲會(huì)傳播病毒病，馬鈴薯瓢蟲的成蟲和幼蟲均能造成植株枯死以至產(chǎn)量下降、品質(zhì)退化，地下蟲害對(duì)馬鈴薯塊莖會(huì)造成直接危害，主要采用藥劑防治[37]。

馬鈴薯病蟲害不僅會(huì)造成減產(chǎn)，而且還會(huì)降低塊莖品質(zhì)。植株部分受病蟲侵害后首先會(huì)影響到地上部分干物質(zhì)的積累和運(yùn)輸，最終影響塊莖干物質(zhì)的積累，而且部分病害會(huì)向塊莖部位轉(zhuǎn)移。馬鈴薯塊莖一旦受病害，不僅影響外觀，塊莖品質(zhì)則會(huì)嚴(yán)重下降，甚至爛薯以致不可用。因此，馬鈴薯較大規(guī)模栽培時(shí)必須進(jìn)行病蟲害防治，一般主要通過(guò)使用無(wú)病、抗病種薯為主，結(jié)合藥劑和作物輪作等措施進(jìn)行綜合防治。

因此，在進(jìn)行馬鈴薯選育和引種工作時(shí)，除要選用優(yōu)良品種外，還要考慮自然生態(tài)環(huán)境條件和栽培因素對(duì)塊莖品質(zhì)即將帶來(lái)的影響，通過(guò)分析塊莖品質(zhì)與環(huán)境因子的相互關(guān)系和作用機(jī)理，為馬鈴薯引種工作提供一定的科學(xué)依據(jù)。

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