椰糠与草炭配比生产马铃薯原原种的综合技术分析

甘珊，张丽莉，石瑛*，王堡槐

（1.东北农业大学农学院，黑龙江哈尔滨150030；2.寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨150030）

马铃薯（Solanum tuberosumL.）素有“地下苹果”和“第二面包之称”[1]，具有营养物质丰富、耐瘠薄、抗寒、适应性广、高产稳产等特点。中国的马铃薯栽培历史长达450多年，马铃薯是第四大粮食作物[2]。2020年以来，中国的马铃薯种植面积达560多万hm2，总产量达12 294.4万t，马铃薯平均产量1 464.5 kg/667m2[3]。

基质栽培模式下生产马铃薯原原种的影响因素主要包括扦插密度、施肥以及品种，其中不同的扦插密度和施肥量，均会影响原原种的生产效果。不同研究中采用的组培苗扦插密度范围在310～600株/m2；有研究显示扦插密度较低时经济、产量效果最好；相反的研究认为在高密度下原原种生产的有效薯率和产量突出，但是在高扦插密度条件下，单位面积的结薯数会增加，薯块大小会降低，低密度下则相反[4-6]。彭承界[7]对扦插密度和施肥量进行正交试验，发现在种植密度为12 000株/hm2的情况下，N施用量180 kg/hm2，K2O施 用 量330 kg/hm2，P2O5施 用 量90 kg/hm2，‘鄂马铃薯5号’的原原种产量最高。有研究显示‘荷兰15’脱毒苗扦插时，在不施有机肥的情况下最佳的N、P2O5、K2O施用量为10～12 kg/667m2、5～8 kg/667m2、12～16 kg/667m2，原原种产量和结薯数均较好[8,9]。本试验采用4因素3水平正交试验设计，以椰糠+草炭混配为栽培基质，以3个马铃薯新品种为试验材料，试验因素为扦插密度、基肥量、追肥量、品种，各因素3个水平，筛选应用椰糠与草炭混配基质繁育马铃薯新品种原原种的相关技术参数，筛选3个品种的优化栽培方案，为利用椰糠与草炭混配基质生产马铃薯原原种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2021年在东北农业大学校内马铃薯研究所网棚进行。供试材料为‘东农312’‘东农314’和‘东农317’脱毒苗，苗龄20 d。

栽培基质采用椰糠与草炭混配比例为2∶1的配方，育苗盘规格为0.55 m×0.55 m×0.10 m，面积是0.3 m2。试验采用4因素3水平正交试验设计，4因素分别为A（密度）、B（基肥）、C（追肥）、D（品种），每个因素设置3个水平，试验按L9（34）正交表设置9个处理，处理情况见表1、表2，每处理10次重复，共90盘，追肥于定植38 d进行。供试肥料为尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%、P2O546%）、硫酸钾（K2O 50%）。组培苗定植时间为2021年5月24日，收获时间为2021年9月12日。

表1 正交试验设计L9（34）Table 1 Orthogonal experimental design L9(34)

表2 不同基肥、追肥施用比例及施用量Table 2 Application proportion and rate of different base fertilizers and topdressing fertilizers

1.2 脱毒苗生长期管理

（1）定植：移栽前7 d，将组培苗放于网棚中，自然光照下带封口膜炼苗5 d，然后揭去封口膜再炼苗2 d。扦插前，先用清水将根部培养基洗净，蘸取生根剂[萘乙酸（Naphthalene acetic acid，NAA），0.5 mg/mL]后扦插。扦插后浇足水，覆上一层塑料薄膜用于保温保湿。7～10 d后，将覆在育苗盘上的塑料薄膜揭掉。

（2）肥水：根据育苗盘的干湿程度判断是否浇水，一般间隔7～10 d，用洒壶均匀喷洒1次。

（3）病虫害防治：主要防治虫害、早疫病和晚疫病，用药有吡虫啉、啶虫米、氟菌·霜霉威、丙森锌等，每隔7 d喷一次。后期防治细菌性病害，喷施氟噻唑吡乙酮、锌氨醋酸盐、烟酰吗啉等。

（4）收获管理：定植112 d收获。收获时依据单薯重进行分级，共分四级：＜2 g、2～5 g、5～10 g、＞10 g，分别装入网兜中，装筐挂牌放入贮藏窖。

1.3 数据采集

（1）农艺性状：组培苗定植60 d后，每处理每重复随机选取10株，测量株高、茎粗、叶片数及叶绿素含量。株高用直尺测量，茎粗用游标卡尺测量，叶绿素含量用SPAD-502 plus测量。

（2）产量性状：记录各个处理中各级别的原原种数量及占总结薯数的百分比。记录各处理中总产量、总结薯数及合格薯（＞2 g）率。

1.4 数据统计

数据处理与作图使用Excel 2019软件；使用DPS 7.05数据处理系统进行统计分析，用新复极差法进行处理间差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对马铃薯扦插苗植株长势的影响

对扦插苗的株高和茎粗数据进行方差分析，密度、基肥、追肥和品种对扦插苗株高和茎粗的影响差异均极显著（表3）。

表3 扦插苗株高和茎粗方差分析Table 3 Analysis of variance for plant height and stem diameter of transplanted plantlets in vitro

对密度、基肥、追肥及品种下的株高和茎粗值进行多重比较（表4），A3处理的株高和茎粗达到最大值，分别为51.3 cm、4.9 mm，极显著高于A1、A2处理。随着密度增加，植株株高和茎粗值下降，说明低扦插密度下植株生长空间较大，更有利于植株地上部分生长，扦插密度过密会造成植株长势不佳，可能会造成减产。B3处理下的株高和茎粗达到最大值，分别为54.9 cm、4.8 mm，极显著高于B1、B2处理。随着基肥量的升高，脱毒苗株高和茎粗值升高，说明施入充分的基肥，利于植株地上部分更好地生长，为马铃薯原原种高产优质提供良好的基础。C3处理下的株高达到最大值，为49.6 cm，极显著高于C1、C2处理，而在C2处理下茎粗达到最大值，为4.7 mm，极显著高于C3处理。说明生育期间追施磷、钾肥利于植株株高和茎粗的生长。D3处理下的株高达到最大值，为52.2 cm，极显著高于D1、D2处理；而在D2处理下的茎粗达到最大值，为4.9 mm，极显著高于D1、D3处理。在密度、基肥、追肥和品种的共同作用下，对不同品种的株高和茎粗进行多重比较（表5）。对于‘东农312’来说，株高在处理9中达到最大值，为53.3 cm，极显著高于处理1和5；茎粗在处理5中达到最大值，为4.8 mm，极显著高于处理1和9。根据密度和施肥共同作用，说明‘东农312’株高在处理9中长势最佳，而茎粗在处理5中长势最佳。对于‘东农314’来说，株高在处理6中达到最大值，为51.8 cm，极显著高于处理2，但与处理7相比差异没有达到极显著水平；茎粗在处理7中达到最大值，为5.7 mm，极显著高于处理2和6。根据密度和施肥共同作用，说明‘东农314’株高在处理6中长势最佳，而茎粗在处理7中长势最佳。对于‘东农317’来说，株高在处理3中达到最大值，为59.7 cm，极显著高于处理4和8；茎粗在处理8中达到最大值，为5.2 mm，极显著高于处理4，但与处理3相比差异不显著。根据密度和施肥共同作用，说明‘东农317’株高在处理3中长势最佳，茎粗在处理8中长势最佳。

表4 不同因素内水平间的株高和茎粗Table 4 Plant height and stem diameter of transplanted plantlets in vitro at different levels under different factors

表5 不同处理对各品种脱毒苗株高和茎粗的影响Table 5 Effects of different treatments on plant height and stem diameter of transplanted plantlets in vitro of various varieties

2.2 不同处理下马铃薯扦插苗植株的叶片状态

对扦插苗的叶片数、SPAD值进行方差分析，密度、追肥的叶片数和SPAD值差异极显著；基肥的叶片数差异极显著，但SPAD值差异不显著；不同品种的SPAD值差异极显著，但叶片数差异不显著（表6）。

表6 扦插苗的叶片数和SPAD值方差分析Table 6 Analysis of variance for leaf number and SPAD value of transplanted plantlets in vitro

对密度、基肥、追肥及品种下的叶片数和SPAD值进行多重比较（表7）。A3处理下的叶片数和SPAD值最高，为73片/株、42.58，均极显著高于A1、A2处理。B3处理下的叶片数最高，为71片/株，极显著高于B1处理，显著高于B2处理，但各处理间SPAD值相比差异不显著。在C3处理下叶片数和SPAD值最高，为71片/株，42.04，均极显著高于C1、C2处理。在D1处理下SPAD值最高，为43.29，极显著高于D2、D3处理，而各处理间每株叶片数相比差异不显著。

表7 不同因素内水平间的叶片数和SPAD值Table 7 Leaf number and SPAD value of transplanted plantlets in vitro at different levels under different factors

在密度、基肥、追肥和品种的共同作用下，对不同品种的叶片数和SPAD值进行多重比较（表8）。对于‘东农312’来说，叶片数和SPAD值均在处理9中达到最大值，分别为78片/株、47.15，均极显著高于处理1，由此说明‘东农312’在处理9中植株叶片状态表现最佳。对于‘东农314’来说，叶片数和SPAD值均在处理7中达到最大值，分别为75片/株、40.20，均极显著高于处理2和处理6，由此说明‘东农314’在处理7中植株叶片状态表现最佳。对于‘东农317’来说，叶片数在处理3中达到最大值，为68片/株，极显著高于处理4，但与处理8相比差异不显著；SPAD值在处理8中达到最大值，为40.38，极显著高于处理4，但与处理3相比差异不显著。由此说明‘东农317’在处理3中植株叶片状态表现最佳。

表8 不同处理对各品种脱毒苗叶片数和SPAD值的影响Table 8 Effects of different treatments on leaf number and SPAD value of transplanted plantlets in vitro of various varieties

2.3 不同处理对马铃薯原原种产量性状的影响

对密度、基肥、追肥及品种处理下的产量进行多重比较（表9）。在密度处理下，A1处理的产量达到最大值，为1.34 kg/0.3 m2，显著高于A2处理，但与A3处理相比差异不显著。说明在高密度处理下原原种结薯数多，低密度处理下原原种大薯结薯较多，因此原原种产量均高于中密度处理。在基肥处理下，B2处理的产量达到最大值，为1.37 kg/0.3 m2，显著高于B1处理，但与B3处理相比差异不显著。原原种的产量随着基肥用量的增加而增加，但施基肥量过多，会造成产量下降，说明施用适宜的基肥量可促进产量增加，过高或过低均影响结薯，降低产量。在追肥处理下，C3处理的产量达到最大值，为1.34 kg/0.3 m2，显著高于C1处理，但与C2处理相比差异不显著，说明生育期间追施磷、钾肥可促进原原种结薯，促进增产；而施过多氮肥会促进地上部分增长，影响原原种产量。不同品种下的产量差异不显著。

表9 不同因素内水平间的产量Table 9 Yield of various levels under different factors

同一品种在不同处理下产量差异较大（图1），‘东农312’在处理5下的产量达到最大值，为1.49 kg/0.3 m2，但各处理下的产量差异不显著。说明低密度下施基肥量高时结薯数少，但多为大薯，而高密度下施基肥量少时结薯数多，但多为小薯，因此选择适宜密度和适宜基肥量能促进大、中薯结薯，提高产量。‘东农314’在处理2下的产量达到最大值，为1.56 kg/0.3 m2，极显著高于处理6，而与处理7相比差异不显著。说明在低密度下，施基肥量不足会导致结薯小且产量低，而在中、高密度下施充分的基肥量能促进结薯，提高产量。‘东农317’在处理3下的产量达到最大值，为1.23 kg/0.3 m2，显著高于处理4，但与处理8相比差异不显著。说明在中密度下，施基肥量较低不利于块茎淀粉积累，从而降低产量，而在低、高密度下，施充分的基肥量能促进块茎淀粉积累，提高原原种产量。

图1 不同品种各处理的产量Figure 1 Yield of various treatments under different varieties

对密度、基肥、追肥及品种下的结薯数进行多重比较（表10）。在密度处理下，A1处理的结薯数达到最大值，为201粒/0.3 m2，极显著高于A3处理，显著高于A2处理。原原种结薯数随着扦插密度水平升高而增多，因此适当密植利于马铃薯原原种增产。在基肥处理下，B1处理的结薯数达到最大值，为206粒/0.3 m2，极显著高于B2和B3处理；而在追肥处理下，各处理间结薯数差异不显著。不同品种间结薯数差异达极显著水平，D1处理下结薯数达到最大值，为221粒/0.3 m2，其次是D3处理，为181粒/0.3 m2，D2处理下结薯数最少，为125粒/0.3 m2。

表10 不同因素水平内的结薯数Table 10 Tuber number of various levels under different factors

同一品种在不同处理下的结薯数差异较大（图2）。‘东农312’在处理1下的结薯数达到最大值，为282粒/0.3 m2，极显著高于处理5和处理9。说明高密度下原原种结薯数优于中、低密度下，因此密植利于‘东农312’原原种结薯。‘东农314’在处理2下的结薯数达到最大值，为160粒/0.3 m2，极显著高于处理6，与处理7相比差异显著。说明高密度下原原种结薯数优于中、低密度下，因此密植利于‘东农314’原原种结薯。‘东农317’在处理4下的结薯数达到最大值，为215粒/0.3 m2，极显著高于处理3和处理8。说明中密度下原原种结薯数优于低、高密度下，因此‘东农317’适宜在中扦插密度下种植。

图2 不同品种各处理的结薯数Figure 2 Tuber number of various treatments under different varieties

对密度、基肥、追肥及品种下的各级结薯数进行多重比较（表11）。在密度处理下，在＞10 g的结薯数区间内，在A3处理下达到最大值，为48粒/0.3 m2，极显著高于A1和A2处理；而在5～10、2～5和＜2 g的结薯数区间内，在A1处理下达到最大值，分别为49，57和59粒/0.3 m2，均极显著高于A3处理，与A2处理相比差异均不显著。由此说明在低密度下大薯数结薯较多，而在中、高密度下小薯数结薯较多。在基肥处理下，在＞10 g的结薯数区间内，在B2处理下达到最大值，为44粒/0.3 m2，极显著高于B1处理，与B3处理相比差异不显著；而在2～5和＜2 g的结薯数区间内，在B1处理下达到最大值，均为68粒/0.3 m2，均极显著高于B2和B3处理；但在5～10 g的结薯数区间内，各处理间差异不显著。说明施基肥量较多可促进大薯结薯，增加有效合格薯数，而施基肥量较少时小薯结薯较多。在追肥处理下，在＞10 g的结薯数区间内，在C3处理下达到最大值，为47粒/0.3 m2，极显著高于C1和C2处理；在2～5 g的结薯数区间内，在C2处理下达到最大值，为55粒/0.3 m2，极显著高于C3处理；在＜2 g的结薯数区间内，在C1处理下达到最大值，为55粒/0.3 m2，显著高于C3处理。由此说明增施磷、钾肥可促进大、中薯结薯，增加有效合格薯数，而增施氮肥促进植株地上部分生长，导致块茎淀粉含量积累少，小薯数居多。在品种处理下，在＞10 g的结薯数区间内，在D2处理下达到最大值，为43粒/0.3 m2，显著高于D3处理，但与D1处理相比差异不显著；在5～10 g的结薯数区间内，在D1处理下达到最大值，为51粒/0.3 m2，极显著高于D3处理，但与D2处理相比差异不显著；在2～5 g的结薯数区间内，仍在D1处理下达到最大值，为66粒/0.3 m2，极显著高于D2和D3处理；在＜2 g的结薯数区间内，仍在D1处理下达到最大值，为67粒/0.3 m2，极显著高于D2处理，与D3处理相比差异显著。由此说明‘东农312’结薯数最多，其次为‘东农317’，而‘东农314’结薯数最少。

表11 不同因素水平内各级结薯数Table 11 Tuber number in various classes of various levels under different factors

对于‘东农312’来说，在＞10 g的结薯区间内，处理9达到最大值，为55粒/0.3 m2，极显著高于处理1，但与处理5相比差异不显著；在5～10 g的结薯数区间内，处理5达到最大值，为56粒/0.3 m2，显著高于处理9，但与处理1相比差异不显著；在2～5 g的结薯数区间内，处理1达到最大值，为94粒/0.3 m2，极显著高于处理5和处理9；在＜2 g的结薯数区间内，仍在处理1下达到最大值，为110粒/0.3 m2，极显著高于处理9，与处理5相比差异显著。说明在施入基肥适宜时，低密度下原原种大薯数较多但结薯少，而中、高密度下原原种小薯数较多且结薯多，因此‘东农312’宜选择中、高密度扦插。对于‘东农314’来说，在＞10 g的结薯区间内，在处理7下达到最大值，为51粒/0.3 m2，极显著高于处理6，与处理2差异不显著；在5～10和2～5 g的结薯数区间内，均在处理2下达到最大值，分别为41粒/0.3 m2、40粒/0.3 m2，但5～10 g各处理间结薯数差异不显著，在2～5 g结薯数区间内处理2极显著高于处理6，显著高于处理7；在＜2 g的结薯数区间内，仍在处理2下达到最大值，为35粒/0.3 m2，但各处理间结薯数差异不显著。说明在低密度下原原种大薯数较多但结薯少，而在高密度下原原种中、小薯数较多且结薯多，因此‘东农314’宜选择高密度扦插。对于‘东农317’来说，在＞10 g的结薯区间内，处理3达到最大值，为39粒/0.3 m2，极显著高于处理4，但与处理8相比差异不显著；在2～5 g的结薯数区间内，处理4达到最大值，为87粒/0.3 m2，极显著高于其他处理；在＜2 g的结薯数区间内，仍是处理4达到最大值，为71粒/0.3 m2，显著高于其他处理；而在5～10 g的结薯数区间内，各处理差异不显著（图3）。说明在低密度下原原种大薯数较多，而中密度下原原种中、小薯结薯数优于低、高密度下，因此‘东农317’宜选择中密度扦插。

图3 不同品种各处理的各级结薯数Figure 3 Tuber number in various classes of various treatments under different variaties

对密度、基肥、追肥及品种处理下的合格薯率进行多重比较（表12）。在密度处理下，随着密度水平的升高，原原种合格薯率降低，但各处理的原原种合格薯率差异均不显著。在基肥处理下，原原种合格薯率随着基肥用量的增加而升高，B3处理的原原种合格薯率最高，为77.94%，显著高于B1处理，与B2处理相比差异不显著。说明施入基肥量充分能促进原原种大、中薯结薯，提高原原种合格薯率。在追肥处理下，C3处理下合格薯率达到最大值，为79.41%，但各处理间原原种合格薯率差异不显著。在品种处理下，在D2处理下的合格薯率最高，为81.40%，极显著高于D1处理，与D3处理相比差异显著。‘东农312’处理5的合格薯率最高，为76.07%，显著高于处理1，但与处理9相比差异不显著。‘东农314’处理7的合格薯率最高，为83.62%，处理2合格薯率为78.74%，但各处理的合格薯率差异不显著。‘东农317’处理3的合格薯率最高，为78.58%，但各处理的合格薯率差异不显著。对于原原种合格薯率来讲，2个品种间合格薯率差异均不显著，因此‘东农314’‘东农317’选择密植可促进增产；而‘东农312’在中、低密度下合格薯率优于高密度下，因此选择中密度扦插（图4）。

图4 不同品种各处理的合格薯率Figure 4 Qualified potato percentage of various treatments under different varieties

表12 不同因素水平内的合格薯率Table 12 Qualified potato percentage of various levels under different factor

3 讨论

马铃薯原原种产量受多种因素影响，如扦插密度、施肥、栽培基质、气候、环境条件等。扦插密度可影响植株群体和个体均衡生长，因此选择合适的扦插密度，能充分发挥自然资源和肥料资源的作用，从而获得理想产量[10]。低密度扦插时，植株的生长空间大，相互之间对水分、光照、营养等竞争较小，株高等形态指标生长较好[11]。本试验研究中，随着扦插密度的降低，‘东农312’和‘东农314’品种的株高、茎粗、叶片数、SPAD值均升高，均极显著高于A1（5 cm×5 cm）处理，这与前人的研究一致[12]。而‘东农317’在扦插密度A1处理下株高、茎粗等指标较好，且极显著高于A3（5 cm×10 cm）处理，这与Srivastava等[13]研究结果不一致，这可能是品种基因型差异导致。因此根据不同品种选择适宜的扦插密度，可促进植株生长，地上部分生长更好，促进了光合产物形成和转移，从而促进增产。

谭体琼等[14]认为马铃薯脱毒苗在高密度扦插下结薯数较多。随着扦插密度水平升高，单位面积的原原种结薯数会增加，而在低扦插密度下，单位面积的原原种结薯数减少，但利于大薯结薯，降低＜2 g的小薯数[15]。本试验研究中，在高扦插密度处理A1下总结薯数达到最大值，极显著高于A3处理，显著高于A2处理；在低扦插密度处理A3下＞10 g的结薯数达到最大值，极显著高于A1和A2处理，而在高扦插密度处理A1下＜2 g的结薯数达到最大值，极显著高于A3处理，这与前人研究一致[16,17]。因此，适当密植利于增产[18]。

施肥对马铃薯的生长和产量有促进作用[19,20]。基质栽培马铃薯脱毒苗生长过程需要的营养元素全部来源于肥料的施用。在整个生育期间，马铃薯所需营养以施基肥为主，追肥为辅[21]。本试验研究中基肥配比为N∶P2O5∶K2O=10∶20∶10，‘东农312’‘东农314’和‘东农317’品种均在B3（27.5 g/0.3 m2）处理下株高、茎粗、叶片数最高，均极显著高于B1（16.5 g/0.3 m2）处理，且随着基肥含量增加，株高、茎粗等形态指标值也增加，说明氮、磷、钾配施能促进马铃薯脱毒苗株高、茎粗等形态指标的生长[22]。施基肥充分能有效促进马铃薯增产[23]，复合肥基施50 kg/667m2，马铃薯的大薯数较多[24]，本试验研究中，在B2、B3处理下＞10 g的结薯数较多，极显著高于B1处理；而B1处理下＜2 g结薯数最多，极显著高于其他处理，与武新娟等[24]研究一致。随着施肥量的增加，单位面积结薯数呈递增趋势[25]。在本试验研究中，结薯数随着基肥施用量增加而降低，在B1处理下的结薯数最多，极显著高于其他处理，这可能是不同扦插密度或品种差异造成。

生育期追施钾肥，会促进有机物质的合成和运输，在块茎形成期与膨大期，K+可以促进茎叶的光合产物转运，促进淀粉的合成和块茎的膨大；合理增施钾肥能增加大、中薯数和产量[26,27]。陈改雁等[28]研究认为钾肥对马铃薯合格薯产量有促进作用。本试验研究中，在C3（N+P2O5+K2O，20.6 g/0.3 m2）处理下＞10 g的结薯数最多，极显著高于C1（N，7.2 g/0.3 m2）、C2（N+K2O，18 g/0.3 m2）处理，这与杨瑞平等[29]研究一致。因此，根据不同品种选择适宜的基肥量、追肥量，能有效提高原原种产量。