不同基因型马铃薯产量评价及植株倒伏性状研究

闫 雷， 张远学， 邹 莹， 王 甄， 肖春芳，张等宏， 高剑华， 沈艳芬

(1.湖北恩施中国南方马铃薯研究中心， 湖北 恩施 445000；2.恩施土家族苗族自治州农业科学院， 湖北 恩施 445000；3.湖北省农业科技创新中心鄂西综合试验站， 湖北 恩施 445000)

马铃薯是我国四大粮食作物之一，相对于水稻和小麦等禾本科粮食作物而言，具有环境适应性好、营养丰富、经济潜力大等优点。在我国，人口基数大与耕地面积少的矛盾越来越突出，发展马铃薯产业对保障我国粮食安全，促进区域经济增长具有重要的战略意义。据FAO统计，2017年我国马铃薯种植面积和总产位居世界首位，然而平均单产仅为美国等发达国家的1/3左右，比同为发展中国家的印度低5～6 kg·hm-2，比世界平均水平还低3 kg·hm-2。湖北省作为我国马铃薯种植大省，其平均单产还低于国内平均水平。因此，平均单产低仍然是湖北省乃至全国马铃薯产业中急须解决的问题。

倒伏指农作物植株茎秆受自身或外界环境原因从自然直立状态到永久错位的现象，其会打乱植株的空间分布，植株相互叠压，影响叶片的光合作用，甚至增加发病几率和程度，最终导致产量和品质的下降[1-2]。每年因倒伏给农业生产带来巨大的经济损失，根据倒伏的程度会对油菜[3-4]、小麦[5-6]、玉米[7-8]、水稻[9-10]等农作物的产量和品质产生不同程度地影响，严重时可能造成绝收。另外，倒伏发生在作物的不同生长时期，对其影响的严重程度也不同[11-13]。虽然倒伏对于作物产量的影响在禾谷类作物上已有较多的研究，但其对马铃薯影响的相关研究在国内还鲜有报道。

马铃薯产量和品质的形成是一个复杂的过程，受遗传和环境因素共同影响，对其研究主要集中在试验的分析方法研究、优质品种选育、作物抗逆、高产栽培、病虫害防治等方面[14-19]。湖北省位于我国西南地区，是典型的亚热带季风气候，雨热同季，马铃薯植株生长中后期倒伏现象非常严重，对产量影响特别大。本研究通过对湖北恩施中国南方马铃薯研究中心多年筛选的14个马铃薯高世代无性系进行产量评价，并且对倒伏与产量、比重以及商品薯率之间的相关性进行分析；旨在从中筛选出高产品系，明确倒伏与产量及比品质间的关系；最终促进湖北省马铃薯产业的发展，并为马铃薯抗倒伏育种提供理论依据以及基础材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验共测试14个马铃薯品系，分别是HB 1101-5、HB 1102-11、HB 1184-1、HB 1207-20、HB 1207-4、HB 1218-2、HB 1221-6、HB 1224-19、HB 1225-7、HB 1234-3、HB 1322-12、HB 1329-2、HB 1330-2和HB 1330-1。这些优良品系均已通过育种早代生育期、适应性、块茎性状的鉴定以及高世代抗性、产量以及品质的测定，表现优异，其亲本为目前湖北省中晚熟育种体系内的主要骨干亲本。试验以湖北省主要种植的中晚熟鲜食型品种鄂马铃薯5号为对照，共计15份材料，种薯均由湖北恩施中国南方马铃薯研究中心提供。

1.2 试验地概况及田间管理

于2019年1—7月在湖北省恩施市天池山基地进行，前茬为玉米，土壤为黄壤土，海拔1 250 m。播种方式为开沟穴播，基肥施用硫酸钾复合肥(N∶P∶K=17∶17∶17)50 kg·(667 m2)-1。生育期内进行3次中耕除草和培土，同一管理措施在半天内完成。

1.3 试验方法

采用单因素设计，15个处理，随机区组排列，重复3次，行长3.33 m，行距50 cm，株距33 cm，4行区，小区面积6.67 m2，密度4 000株·(667 m2)-1。

1.4 测定指标及方法

倒伏情况利用植株垂直高度与自然高度的差值计算，调查方法参考《马铃薯种质资源描述规范和数据标准》，收获时按照小区收获，利用空气-水比重法测试参试品系比重[19-21]。

倒伏差=植株垂直高度-植株自然高度。

1.5 数据处理分析

用WPS 2019软件进行数据整理，并计算各处理的均值，利用DPS 7.5软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 参试品系植株高度性状比较

对马铃薯植株高度性状进行方差分析，结果表明，不同参试品系的垂直高度和倒伏差在0.01水平上差异显著，而品系间植株的自然高度差异不显著(表1)。说明，各参试品系植株垂直高度和抗倒伏能力存在遗传差异，而自然高度可能受环境因素影响更大一些。

表1 参试品系株高的方差分析

由表2可知，自然高度方面，对照品种的高度为61.2 cm，剩余参试品系的自然高度在54.4～69.2 cm之间，HB 1218-2最高，HB 1224-19最低，参试品系与对照间差异均不显著。垂直高度方面，对照品种垂直高度为102.8 cm，剩余参试品系的垂直高度在89.3～110.4 cm之间，有8个品系的垂直高度大于对照，但均未达到显著水平，HB 1225-7的垂直高度最高；剩余品系的垂直高度均小于对照，但仅有HB 1207-20和HB 1330-1达到显著水平。倒伏差方面，对照的倒伏差为41.6 cm，剩余参试品系倒伏差在25.8～46.6 cm之间，有10个品系倒伏差低于对照，其中HB 1102-11、HB 1330-1和HB 1207-20达到显著水平；有4个品系倒伏差高于对照，但均为达到显著水平。

表2 各参试品系株高性状比较

2.2 参试品系产量性状及比重比较

对马铃薯产量、比重性状进行方差分析，结果表明，不同参试品系的产量和比重在0.01水平上差异显著。说明，各参试品系间产量和比重存在遗传差异。

表3 各参试品产量性状及比重方差分析

由表4可知，对照的比重为1.065 4，各参试品系的比重在1.050 2～1.078 7之间。高于对照的有9个品系，其中仅有HB 1234-3达到显著水平。对照品种的平均产量1 486.7 kg·(667 m2)-1，各参试品系平均产量930～2 298.3 kg·(667 m2)-1。其中，9个品系产量高于对照，仅HB 1207-20、HB 1330-2和HB 1184-1达到显著水平，产量分别为2 298.3 kg·(667 m2)-1、2 110.0 kg·(667 m2)-1和1 963.3 kg·(667 m2)-1，较对照分别增产54.6%、41.9%和32.1%；剩余品系小区产量均低于对照，其中HB 1234-3未达到显著水平，产量为1 098.3 kg·(667 m2)-1。本次试验，各参试品系的商品薯率在6.9%～17.3%，均较低，且彼此之间不显著。

表4 各参试品产量性状及比重

2.3 无性系主要农艺性状与产量性状的相关性分析

根据试验设计，对参试品系的主要农艺性状和产量性状进行方差分析，结果表明，主要农艺性状和产量在各品系间变异系数差异较大，可以进一步进行相关分析(表5)。

表5 株高性状与产量及比重相关性分析

由表5可知，倒伏差与植株垂直高度、比重和产量相关系数分别是0.76、0.53、-0.58，其中与垂直高度达极显著相关性，与其产量表现为负显著相关，与比重呈正相关；垂直高度与比重的相关系数为0.52，达显著水平；其余性状之间也存在一定程度的相关性，但表现较弱。

3 讨 论

试验地点位于湖北省恩施州天池山，于2019年1月17日播种，7月17日收获。马铃薯生长期间阴雨天气较多，中后期雨水较大，温度升高过快，导致植株陡长，倒伏现象比较严重，对产量、商品薯率和比重影响较为严重。参试品系自然高度在54.4～69.2 cm之间，垂直高度在89.3～110.4 cm之间，倒伏差在25.8～46.6 cm之间。各参试品系的比重在1.050 2～1.078 7之间，平均产量在930～2 298.3 kg·(667 m2)-1之间。综合考虑，HB 1207-20、HB 1330-2和HB 1184-1小区产量显著高于对照，折合产量2 298.3 kg·(667 m2)-1、2 110.0 kg·(667 m2)-1和1 963.3 kg·(667 m2)-1，倒伏差分别是30.9 cm、37.2 cm、40.2 cm，可以参加区域性品种比较实验，进一步推广种植。

结果表明，马铃薯倒伏差与植株垂直高度表现极显著正相关性，与比重呈正相关，与产量呈负相关，垂直高度与比重表现显著正相关性。关于植株高度对马铃薯产量和品质的研究比较多，但是结果并不一致，既有相互佐证，又有相互矛盾[22-24]。造成这种结果的原因可能与试验材料以及试验环境的差异引起。

本试验株高和倒伏程度于马铃薯盛花期进行，块茎刚刚形成，发现此时植株已经出现倒伏，植株间相互倾轧，并在20 d左右相继感晚疫病死亡。因此产量、比重和商品薯率普遍偏低，且影响了性状之间的相关性。本研究发现，马铃薯产量随着植株倒伏程度的增加而减小，这与黄迎光等[26]、刘战东等[27]的研究一致；但比重却随着植株倒伏程度的增加而增加，李娟等[12]和赵新勇[28]的研究表明，会降低作物的品质，但本结果与之相反。这可能由于作物种类、倒伏时期以及倒伏程度的不同引起的；比重也是产量构成的一部分，有研究表明在产量构成因素中，后形成的产量因素对先形成的产量因素有一定的补偿和调节能力[29,30]。所以，造成倒伏影响了马铃薯的总产和商品率，却诱发了块茎干物质的积累对产量不足的补偿，只不过这种补偿不足以弥补前者的损失。