馬鈴薯耐低氮材料的篩選

翟鑫娜 張?jiān)茙? 劉毅強(qiáng) 蘇晨晨 楊佳偉 田再民 龔學(xué)臣 馮琰 祁利潘 王寬 魏東

摘要：為進(jìn)一步提升馬鈴薯氮肥的利用率，制定合理的馬鈴薯氮肥減施增效技術(shù)措施，從而篩選出耐低氮品種，以馬鈴薯品種BF002為對(duì)照，對(duì)17份馬鈴薯材料進(jìn)行耐低氮品種篩選。根據(jù)選育目標(biāo)，在生育期對(duì)試驗(yàn)材料的物候期、生物學(xué)性狀、經(jīng)濟(jì)性狀做了調(diào)查和記載，結(jié)合淀粉含量測(cè)定結(jié)果，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，生育期出苗整齊度較好，其中BF002和2007-50-89現(xiàn)蕾、開花、成熟都較早，生長(zhǎng)勢(shì)總體較強(qiáng);田間病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)除材料2012-7-38、2011-38-178有輕微的黑痣病和瘡痂病外，其他材料均無病害;低氮環(huán)境對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響較嚴(yán)重，產(chǎn)量最高的為2005-22-31，折合總產(chǎn)量2 180 kg/667 m2;商品薯率的變化范圍基本在64.45%～89.87%;淀粉含量變化范圍為1071%～2083%，2008-37-8的淀粉含量最大，為20.83%。從農(nóng)藝性狀、抗病性、經(jīng)濟(jì)性狀等多方面綜合來看，與對(duì)照BF002相比，2005-22-31、2006-37-230、2011-38-178等材料的田間表現(xiàn)良好，抗病性強(qiáng)，產(chǎn)量和商品薯率都相對(duì)較高，且淀粉含量均高于對(duì)照，分別為19.28%、16.68%、17.71%。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;耐低氮;篩選;商品薯率;淀粉含量

中圖分類號(hào)： S532.037? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）06-0082-05

收稿日期：2021-06-28

基金項(xiàng)目：河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（編號(hào)：HBCT2018080201）;河北省教育廳項(xiàng)目（編號(hào)：QN2018111）;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金資助（編號(hào)：CARS-09）。

作者簡(jiǎn)介：翟鑫娜（1998—），女，河北邢臺(tái)人，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)藝與種業(yè)。E-mail：zhaizhaixinna@163.com。

通信作者：田再民，博士，副教授，從事馬鈴薯育種研究。E-mail：nkxtzm@163.com。

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為茄科茄屬塊莖類植物，被稱為“第二面包”，其產(chǎn)量和栽培面積僅次于玉米、水稻、小麥，是世界第四大栽培作物[1]。氮素是馬鈴薯生長(zhǎng)過程中必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，同時(shí)也是決定馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的重要因素，氮素的合理供給及高效利用是馬鈴薯高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的保障。對(duì)馬鈴薯耐低氮材料進(jìn)行篩選，有利于減少氮素的投入，并能獲得與正常施氮相近的產(chǎn)量。在水稻研究中，周大虎等對(duì)優(yōu)質(zhì)地方品種鵝湖香稻和外引七號(hào)的耐低氮特性進(jìn)行了充分篩選和鑒定后發(fā)現(xiàn)，鵝湖香稻在低氮脅迫條件下，苗期株高、植株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量都不存在顯著差異，生育期農(nóng)藝性狀也均無顯著差異，表明鵝湖香稻具有優(yōu)良的耐低氮和氮高效特性[2]。殷春淵等的研究表明，在低氮和中氮水平下，秈稻的氮吸收利用率明顯高于粳稻[3]。李向嶺等以玉米品種先玉335（XY335） 和華農(nóng)138 （HN138） 為試驗(yàn)材料，采用大田栽培方式，研究3個(gè)供氮水平下玉米根系分布、根系解剖結(jié)構(gòu)及氮素吸收利用的關(guān)系，結(jié)果表明在3個(gè)氮素處理下，XY335的籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量、千粒質(zhì)量均顯著高于HN138[4]。李平芳等的研究表明，20種不同基因型的玉米在無氮、低氮水平下耐低氮能力均為強(qiáng)[耐低氮指數(shù)（NRI）≥1.00]的有3個(gè)品種，分別為偉科518、德單180、先玉335，以上品種在種植時(shí)適當(dāng)減少氮肥施用量，也能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)成本，減輕土壤污染[5]。在小麥研究中，胡成梅等的研究表明，24份小麥品種采用水培的方法，在低氮（0.4 mol/L）和正常氮（4.0 mol/L）條件下，篩選出5個(gè)耐低氮品種：長(zhǎng)武89（1）3-4、安85中124-1、單R8093、平陽348和昌樂5號(hào)，這些品種可作為耐低氮育種的親本材料;氮效率相關(guān)性狀與耐低氮性綜合評(píng)價(jià)值之間均存在顯著或極顯著的遺傳相關(guān);聯(lián)合有關(guān)性狀的遺傳相關(guān)系數(shù)和遺傳力進(jìn)行綜合分析，低氮脅迫下選擇葉寬、根鮮質(zhì)量、植株總鮮質(zhì)量等性狀;而正常供氮條件下可以選擇葉面積、植株總干質(zhì)量、根氮素積累量等性狀，這些性狀可以作為后期耐低氮小麥育種中的重點(diǎn)選擇性狀[6]。在蔬菜作物研究中，劉強(qiáng)等研究確定油菜品種231氮效率系數(shù)最大，耐低氮脅迫能力較強(qiáng);Bin270氮效率系數(shù)最小，耐低氮脅迫能力較弱[7]。喻華等對(duì)黃瓜進(jìn)行田間小區(qū)試驗(yàn)，結(jié)果表明，適量的化學(xué)氮肥與有機(jī)氮肥配施，即使在低氮水平下也并未使黃瓜減產(chǎn)，同時(shí)還可以降低果實(shí)中硝酸鹽累積的風(fēng)險(xiǎn)[8]。肥料的平衡施用以及有機(jī)肥和化學(xué)氮肥配施，不僅能減少氮用量，而且能提高作物對(duì)氮的利用效率。何丹丹等對(duì)7個(gè)馬鈴薯品種進(jìn)行研究，認(rèn)為克新1號(hào)、青薯9號(hào)為雙高效型;夏坡蒂、底西瑞是低氮高效型;麥肯是雙低效型;興佳2號(hào)、斯凡特為高氮高效型[9]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了提高作物生產(chǎn)力而大量施用氮肥，但是過量投入反而降低了氮肥利用效率，影響了馬鈴薯的塊莖品質(zhì)[10-11]。過度施用肥料，產(chǎn)量并不會(huì)保持同步增長(zhǎng)，反而會(huì)造成作物抗病蟲害能力下降、環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問題，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[12]。如何在高效生產(chǎn)的同時(shí)提高氮肥利用效率，減少對(duì)環(huán)境造成的污染已成為今后我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中亟待解決的主要問題之一。結(jié)合生產(chǎn)中氮肥的施用情況，進(jìn)一步研究馬鈴薯的氮肥利用率并篩選耐低氮材料，對(duì)促進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本試驗(yàn)以馬鈴薯品種BF002為對(duì)照，對(duì)17份馬鈴薯材料進(jìn)行田間調(diào)查和產(chǎn)量性狀的測(cè)定，以期篩選出耐低氮的優(yōu)良馬鈴薯材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以馬鈴薯品種BF002為對(duì)照，并從2019年品種比較試驗(yàn)中選出17份馬鈴薯材料，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 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

試驗(yàn)在河北省張家口市張北縣后井卜子村（40°57′N，115°27′E）進(jìn)行，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，光照充足，晝夜溫差大[13]。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)方法，每份材料種植5行，小區(qū)面積為600 m2（20 m×30 m），3次重復(fù)，占地0.18 hm2。試驗(yàn)地為沙壤土質(zhì)，氮營(yíng)養(yǎng)元素含量較低。于2020年5月9日播種，全生育期中耕2次，拔草2次，結(jié)合中耕培土1次。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 田間調(diào)查測(cè)定

試驗(yàn)材料在2020年6月7日左右出苗，出苗整齊度較好，生育期前期雨水少，后期雨水多。收獲時(shí)對(duì)薯塊進(jìn)行病害調(diào)查。

1.3.2 產(chǎn)量性狀測(cè)定

收獲時(shí)對(duì)不同馬鈴薯品種的產(chǎn)量、商品薯率、淀粉含量等進(jìn)行測(cè)定;對(duì)中間3行進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，記錄其中10株的大中薯數(shù)（馬鈴薯質(zhì)量>100 g）、大中薯質(zhì)量、小薯（3 g<馬鈴薯質(zhì)量<100 g）數(shù)、小薯質(zhì)量;并對(duì)整個(gè)小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間調(diào)查分析

2.1.1 植株性狀及物候期調(diào)查

對(duì)試驗(yàn)材料主要植株性狀進(jìn)行調(diào)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等材料葉色為綠，2012-7-10和2008-5-13葉色為綠褐，2011-7-38和2007-50-89葉色為淺綠。

BF002花冠色為淺紫，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等材料花冠色為白，10088-9和2008-37-8花冠色為紫，2012-7-38花冠色為藍(lán)紫，0608-32花冠色為淺紅。

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等材料花繁茂性為多，2007-10-9、2006-37-230、10088-9、2012-7-10、2011-14-8等材料花繁茂性為少。

BF002、2007-52-35、2008-5-13莖色為綠褐，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等材料莖色為綠，10088-9、2012-7-10、2012-7-38、2007-50-89莖色為褐。

試驗(yàn)材料在5月9日進(jìn)行播種;在6月7日左右出苗，前后相差2 d;6月28日左右現(xiàn)蕾，前后相差9 d;7月10日左右開花，前后相差17 d;8月30日左右成熟，前后相差17 d。出苗整齊度較好，其中BF002和2007-50-89現(xiàn)蕾、開花、成熟都較早，生長(zhǎng)勢(shì)總體較強(qiáng)。10088-9、10010-19、2011-14-8、0608-32等材料現(xiàn)蕾、開花、成熟都較晚。

2.1.2 田間病害調(diào)查

收獲時(shí)對(duì)馬鈴薯材料塊莖性狀及病害進(jìn)行調(diào)查（圖1至圖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等材料薯形為長(zhǎng)橢形，10088-9、2011-38-97、11010-19、2007-52-35、2008-5-13等材料薯形為扁圓形，2012-7-38薯形為圓形，2011-38-178薯形為扁橢形。

BF002、2011-3-25、2011-38-97、2011-7-38、2005-22-31、2011-38-178等材料薯皮色為黃，2007-10-9、2006-37-230、11010-19、2007-52-35、2007-50-89、2011-14-8、2008-37-8、0608-32等材料薯皮色為白，10088-9薯皮色為深紫，2012-7-10、2012-7-38等材料薯皮色為紫，2008-5-13薯皮色為紅。

BF002、2011-3-25、2011-7-38、2005-22-31、2011-38-178、2011-14-8、2008-37-8等材料薯肉色為淡黃，2007-10-9、2006-37-230、11010-19、2007-52-35、2007-50-89、0608-32等材料薯肉色為白，10088-9、2011-38-97薯肉色為黃，2012-7-10薯肉色為紫，2012-7-38薯肉色為紫彩，2008-5-13薯肉色為紅彩。

對(duì)薯塊病害情況進(jìn)行調(diào)查，2012-7-38有輕微的黑痣病，2011-38-178有輕微的瘡痂病， 其余材料均無病害情況。

2.2 產(chǎn)量性狀分析

2.2.1 產(chǎn)量及商品薯率

不同馬鈴薯品種在低氮和常規(guī)氮條件下，塊莖產(chǎn)量存在明顯差異[14]。由表3可知，低氮的環(huán)境對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響較嚴(yán)重，其中折合產(chǎn)量達(dá)到2 000 kg/667 m2的材料有4份，分別為BF002、2006-37-230、2005-22-31、2011-38-178，其折合產(chǎn)量分別為2 132、2 032、2 180、2 160 kg/667 m2。折合產(chǎn)量不到1 000 kg/667 m2的材料有4份，分別為2012-7-10、2011-7-38、2007-50-89、2008-5-13，其折合產(chǎn)量分別為792、788、756、780 kg/667 m2。

試驗(yàn)材料的商品薯率變化范圍為 64.45%～89.87%，其中商品薯率為60%～80%的材料有11份，分別是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，其中商品薯率為80%～90%的有7份，分別是BF002、10088-9、2012-7-10、2005-22-31、2012-7-38、2011-38-178、2011-14-8。

2.2.2 淀粉含量測(cè)定結(jié)果

對(duì)所用試驗(yàn)材料的淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，其變化范圍為10.71%～20.83%（表4）。2008-37-8淀粉含量最高，為20.83%，其次為2005-22-31為19.28%。2007-52-35和2007-50-89淀粉含量最低，為10.71%。以BF002為對(duì)照，淀粉含量高于14.90%的有12個(gè)材料，分別為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個(gè)材料，分別為2012-7-10、2011-7-38、2012-7-38、2007-52-35、2007-50-89。

3 討論

本試驗(yàn)選用河北北方學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究中心提供的17份馬鈴薯品系材料為研究材料，以品種BF002為對(duì)照，篩選出耐低氮的馬鈴薯品種[15]。結(jié)果顯示，不同馬鈴薯材料的缺氮反應(yīng)差異明顯。根據(jù)調(diào)查，試驗(yàn)材料出苗整齊度較好，BF002和 2007-50-89 現(xiàn)蕾、開花、成熟都較早，生長(zhǎng)勢(shì)總體較強(qiáng)。薯塊病害方面，除材料2012-7-38有輕微黑痣病，2011-38-178有輕微瘡痂病外，其余材料均無病害情況。

氮素是馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的營(yíng)養(yǎng)因子。適當(dāng)施用氮肥能促進(jìn)馬鈴薯枝葉繁茂、葉色濃綠，有利于光合作用和養(yǎng)分的積累，對(duì)提高塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)有很大作用[16]。出苗率是影響馬鈴薯產(chǎn)量形成的主要性狀之一。本研究結(jié)果表明，施氮量對(duì)馬鈴薯出苗率影響不明顯，這與陸昆典等的研究結(jié)果[17]一致?？蛊G紅等的研究表明，影響馬鈴薯產(chǎn)量的因素的作用表現(xiàn)為氮肥>磷肥>鉀肥>種植密度[18]。想要獲得較高的馬鈴薯產(chǎn)量，應(yīng)提高氮肥的施用量。本研究結(jié)果表明，不同馬鈴薯品種在低氮和常規(guī)氮條件下，塊莖產(chǎn)量存在明顯差異。馬鈴薯塊莖品質(zhì)與施氮量也有密切關(guān)系。董茜等的研究表明，少量施氮可提高馬鈴薯總淀粉含量[19]。本研究結(jié)果表明，低氮條件下馬鈴薯淀粉含量相對(duì)較高。

4 結(jié)論

馬鈴薯耐低氮能力很難由單一性狀來確定，所以需要進(jìn)行多個(gè)方面的綜合評(píng)價(jià)。從農(nóng)藝性狀、抗病性、經(jīng)濟(jì)性狀等多方面綜合來看，與對(duì)照BF002相比，2005-22-31、2006-37-230、2011-38-178等材料的田間表現(xiàn)良好，抗病性強(qiáng)，產(chǎn)量和商品薯率相對(duì)較高，產(chǎn)量分別為2 180、2 032、2 160 kg/667 m2，且其淀粉含量均高于對(duì)照，分別為19.28%、16.68%、17.71%。2012-7-10、2011-7-38、2007-50-89等材料的表現(xiàn)較差，產(chǎn)量分別為792、788、756 kg/667 m2，其商品薯率相對(duì)較低，且淀粉含量均低于對(duì)照。2008-5-13的產(chǎn)量為780 kg/667 m2，商品薯率相對(duì)較低，但淀粉含量相對(duì)較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣晨晨. 馬鈴薯主糧化的供求調(diào)適研究[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[2]周大虎，瞿子揚(yáng)，聶麗云，等. 優(yōu)質(zhì)地方品種鵝湖香稻耐低氮特性分析[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2020，35（5）：132-139.

[3]殷春淵，王書玉，劉賀梅，等. 氮肥施用量對(duì)超級(jí)粳稻新稻18號(hào)強(qiáng)、弱勢(shì)籽粒灌漿和稻米品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)水稻科學(xué)，2013，27（5）：503-510.

[4]李向嶺，紀(jì)朋濤，周寶元，等. 不同耐低氮玉米品種根系構(gòu)型與氮素利用對(duì)氮肥的響應(yīng)[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，42（6）：1-9，22.

[5]李平芳，毛東雪，李艷秋，等. 不同基因型玉米品種耐低氮鑒定評(píng)價(jià)研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊，2020（9）：115-120.

[6]胡成梅，連 盈，程鵬飛，等. 小麥苗期性狀與耐低氮性的遺傳相關(guān)分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，25（4）：11-22.

[7]劉 強(qiáng)，宋海星，榮湘民，等. 不同品種油菜氮效率差異及其生理基礎(chǔ)研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（1）：113-119.

[8]喻 華，秦魚生，陳 琨，等. 有機(jī)肥料與化肥配施在黃瓜上減氮增效效應(yīng)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（14）：158-162.

[9]何丹丹，賈立國(guó)，秦永林，等. 不同馬鈴薯品種的氮利用效率及其分類研究[J]. 作物學(xué)報(bào)，2019，45（1）：153-159.

[10]魏峭嶸，曹敏建，石 瑛，等. 施氮水平對(duì)不同馬鈴薯品種生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)性狀的影響[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，48（2）：152-158.

[11]周娜娜，張學(xué)軍，秦亞兵，等. 不同滴灌量和施氮量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 土壤肥料，2004（6）：11-12，16.

[12]矯嬌嬌. 馬鈴薯氮高效材料篩選及氮代謝關(guān)鍵酶基因表達(dá)量差異[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[13]李彤彤，趙 悅，劉 璐，等. 馬鈴薯新品系的品質(zhì)分析及利用評(píng)價(jià)[J]. 種子，2020，39（8）：70-71，85.

[14]張婷婷. 馬鈴薯氮素高效利用生理響應(yīng)及差異基因表達(dá)的研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.

[15]馬德泰，劉一凡，尹則淅，等. 河北二季作區(qū)早熟馬鈴薯品系材料比較試驗(yàn)[J]. 種子，2020，39（4）：164-167.

[16]田再民，楊立軍，馮 琰，等. 不同施肥方式對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，26（4）：1741-1743.

[17]陸昆典，李春光，韋小貞. 冬種馬鈴薯黑膜夾層覆蓋栽培氮肥和鉀肥不同用量和組配對(duì)植株及產(chǎn)量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，25（2）：10-13，16.

[18]抗艷紅，龔學(xué)臣，趙海超，等. 影響馬鈴薯產(chǎn)量的肥料效應(yīng)分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50（11）：2194-2197.

[19]董 茜，鄭順林，李國(guó)培，等. 施氮量及追肥比例對(duì)冬馬鈴薯塊莖品質(zhì)形成的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，23（5）：1571-1574.