殷金巖，耿增超，李致穎，李慧娟

西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院 農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室, 楊凌 712100

硒肥對馬鈴薯硒素吸收、轉(zhuǎn)化及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

殷金巖，耿增超*，李致穎，李慧娟

西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院 農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室, 楊凌 712100

通過設(shè)對照(CK)、保水緩釋硒肥(W)、生物炭基硒肥(C)、硒酸鈉硒肥(S)4個處理來研究不同硒肥對馬鈴薯(品種為早大白)硒素吸收、轉(zhuǎn)化及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：各處理馬鈴薯各器官硒含量在生育期內(nèi)總體上呈下降趨勢，馬鈴薯各器官的硒含量呈現(xiàn)：苗期根 > 莖 > 葉片；成熟期葉片 > 莖 > 塊莖的特點；隨著硒肥用量的增加，W處理下的總硒、無機硒、有機硒含量呈增大趨勢，產(chǎn)量、有機硒轉(zhuǎn)化率、粗蛋白、還原糖和Vc呈先升高后降低的趨勢；C處理和S處理下，馬鈴薯以上各指標均呈先升高后降低的趨勢，在低施硒量(0.126 kg/hm2)時，3種硒肥顯著降低了馬鈴薯塊莖淀粉含量，之后隨著施硒量的增加淀粉含量變化不顯著；與對照相比，3種硒肥在適宜施硒量(0.379 kg/hm2)時，馬鈴薯產(chǎn)量提高了4.87%—5.44%，粗蛋白含量增加了12.18%—20.03%，還原糖提高了6.45%—12.90%，Vc含量提高-0.54%—3.11%，有機硒轉(zhuǎn)化率增加13.00%—15.10%，淀粉含量增加了-0.73%—1.12%；綜合考慮3種硒肥對馬鈴薯含硒量、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，W處理最佳，C處理次之，S處理最差。

馬鈴薯; 緩釋硒肥; 吸收轉(zhuǎn)化; 產(chǎn)量; 品質(zhì)

硒是人和動物所必需的微量元素之一，人體的很多疾病(如克山病、大骨節(jié)病等)與體內(nèi)硒素缺乏有關(guān)[1- 3]。據(jù)統(tǒng)計，我國約有72%的縣(市)不同程度缺硒，其中1/3嚴重缺硒，硒攝取不足的人口達3億以上，嚴重影響著人們的生活與健康[4]。宋家永[5]研究表明：農(nóng)作物施硒肥后, 糧食作物硒含量增加 3—32 倍，水果增加 2—4 倍，蔬菜增加7—60 倍，因此通過作物施硒，使無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒，提高人或動物體內(nèi)硒含量是公認的一條安全、有效的補硒途徑，對防治人體硒缺乏具有重要的現(xiàn)實意義[6- 9]。

緩釋肥料克服了常規(guī)肥料水溶性高，養(yǎng)分釋放快，釋放期短的缺點，已成為我國未來發(fā)展新型肥料的方向之一[10]。目前，國內(nèi)外很多學者對控釋材料的研究多集中在生物炭[11- 15]和保水劑[16- 20]領(lǐng)域，而對硒肥的研究多集中在常規(guī)硒肥[5, 21]。本文以保水緩釋硒肥、生物炭基硒肥與硒酸鈉硒肥作為試驗用硒肥，馬鈴薯(Solanumtuberosum)為供試材料，通過大田試驗研究了馬鈴薯體內(nèi)硒含量的變化，以及不同硒肥對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為富硒食品的生產(chǎn)和人體補硒提供理論依據(jù)和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在西北農(nóng)林科技大學試驗田進行，供試土壤為紅油土，其基本理化性狀為：有機質(zhì)18.71 g/kg，速效氮10.98 mg/kg，速效鉀101.20 mg/kg，速效磷19.08 mg/kg，pH 8.17，全硒 0.158 mg/kg。供試馬鈴薯品種為“早大白”。保水緩釋硒肥是將一定濃度的硒酸鈉溶液均勻噴灑在保水劑上而制得，保水劑與硒的配比為60∶1。其中，保水劑材料由東莞市安信保水劑有限公司生產(chǎn)，為白色粒狀干劑。生物炭基硒肥是由硒酸鈉與生物炭在實驗室通過吸附反應(yīng)制備而成，生物炭與硒的配比為176∶1。其中，生物炭由間歇式熱裂解中試設(shè)備生產(chǎn)并過1 mm篩孔。硒酸鈉硒肥是將一定濃度的硒酸鈉溶液與一定量的水混合制得，硒源為分析純Na2SeO4·10H2O。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)設(shè)計，小區(qū)面積594 m2，每小區(qū)30株，重復3次，行株距為60 cm×33 cm。試驗共設(shè)置4個處理，分別為：對照(CK)、保水緩釋硒肥(W)、生物炭基硒肥(C)、硒酸鈉硒肥(S)。除對照外，每個處理4個Se濃度水平0.126，0.379，0.758，1.136 kg/hm2。其中，保水緩釋硒肥和生物炭基硒肥是將其與小區(qū)內(nèi)的土壤混合均勻；硒酸鈉硒肥是將其均勻噴灑在小區(qū)土壤中。播種前各小區(qū)均按750 kg/hm2復合肥和1350 kg/hm2有機肥施入作基肥，于2012年2月27日至2012年6月10日進行試驗，田間管理同大田。在生育期內(nèi)，分別在苗期(4月15日)、塊莖形成及增長期(5月1日)、淀粉積累期(5月15日)、收獲期(6月10日)在Se濃度水平為0.379 kg/hm2的小區(qū)選取有代表性5株樣品，分別把根、莖、葉烘干，磨碎，過60目篩后備用。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植物含硒量的測定

硒含量測定采用尚慶茂等[22]的方法進行。取1 g干樣加20 mL 4 mol/L的HCl，在170℃下回流反應(yīng)20 min，冷卻后取上清液，測定樣品中無機硒含量。取0.5 g干樣，加入7 mL混合消化液(4 mL HNO3+1 mL HClO4)，180—200℃消化2 h，冷卻后再加10 mL 4 mol/L的HCl還原10 min，蒸餾水定容，用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定總硒含量:

有機硒含量 = 總硒含量-無機硒含量

1.3.2 植物品質(zhì)項目的測定

蛋白質(zhì)(干樣)含量按凱氏定氮法消化、蒸餾、滴定，以含氮量乘6.25計算(%)；淀粉(干樣)含量采用酸水解法(%)；還原糖(鮮樣)含量采用3，5-二硝基水揚酸比色法(%)；維生素C(鮮樣)含量采用2，4-二硝基苯肼比色法(mg/100 g)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003作圖；DPS v7.05版統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，并用LSD法進行差異顯著性檢驗，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硒肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

表1 3種硒肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of three selenium fertilizers on potato yield

S: 指硒酸鈉硒肥 sodium selenate fertilizer，C: 生物炭基硒肥biological carbon selenium fertilizer，W: 保水緩釋硒肥slow-release, water absorbent selenium fertilizer

S處理、C處理和W處理平均單株產(chǎn)量呈先增加后降低趨勢(表1)。S處理、C處理平均單株產(chǎn)量峰值分別為24.10、24.19 t/hm2，均在施硒量為0.379 kg/hm2下達到，W處理產(chǎn)量最大值(24.70 t/hm2)在施硒量0.126 kg/hm2濃度下達到，3種處理分別比對照提高4.87%、5.27%和7.48%。之后隨著施硒量的增加單株產(chǎn)量逐漸降低，此結(jié)果說明低濃度的硒肥處理可以促進馬鈴薯的生長，提高其產(chǎn)量，而高濃度的硒肥處理則抑制了馬鈴薯的生長，導致減產(chǎn)，綜合考慮，認為0.379 kg/hm2為適宜施硒量。W處理、C處理在適宜施加量(Se 0.379 kg/hm2)處理下分別增產(chǎn)5.44%和5.27%，而S處理為4.87%。且W處理、C處理在各處理下產(chǎn)量變化幅度(分別為5.63%和6.34%)遠小于S處理(13.24%)，原因可能與W處理、C處理自身的緩釋特性有關(guān)。

2.2 不同硒肥對馬鈴薯硒素吸收轉(zhuǎn)化的影響

2.2.1 馬鈴薯硒含量變化規(guī)律及不同硒肥的影響

由表2可知，不同硒肥作用下馬鈴薯植株各器官硒含量顯著高于對照，在苗期CK處理下馬鈴薯根、莖、葉片中各器官的硒含量呈現(xiàn)出根 > 莖 > 葉片的特點。隨著生育期的推進，葉片中的硒含量逐漸上升，至成熟期其各器官的硒含量轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片 > 莖 > 塊莖。馬鈴薯全株硒含量在整個生育期呈現(xiàn)出降低趨勢。其中CK、W處理、C處理和S處理硒含量從苗期到成熟期分別下降了1.520、16.216、11.277μg/g和33.526μg/g。該結(jié)果表明，施加硒肥沒有改變馬鈴薯各器官硒含量的變化趨勢，同時也說明硒在植物體具有較強的遷移能力。

在苗期，S處理下馬鈴薯根系、莖、葉和全株中硒含量分別為53.778、54.237、25.786μg/g和44.596μg/g，是C處理的1.6、4.0、2.7倍和2.4倍，是W處理的1.4、1.8、1.4倍和1.5倍，顯著高于這兩種硒肥；在成熟期，根系、莖、葉和全株中硒含量變化在整個生育期的硒含量變化幅度較大(由苗期至成熟期根、莖、葉和全株硒含量變化幅度分別為49.234、49.577、18.257μg/g和39.277μg/g)，而其他兩種硒肥變化幅度較小(C處理由苗期至成熟期根、莖、葉和全株硒含量變化幅度分別為31.054、8.441、4.296μg/g和15.079μg/g；W處理的變化幅度分別為33.167、22.678、5.300μg/g和21.132μg/g)。

2.2.2 不同硒肥對成熟期馬鈴薯塊莖有機硒轉(zhuǎn)化的影響

由表3可知，對照組有機硒的含量僅為0.044μg/g，而在3種硒肥作用下，有機 Se 含量變化范圍是 1.703—5.998 μg/g、0.478—2.822 μg/g和 1.938—8.203 μg/g， 遠高于對照，表明3種硒肥顯著提高了馬鈴薯體內(nèi)有機 Se的含量。隨著施硒量的增加，S處理、C處理總硒、無機硒、有機硒呈先增大后降低趨勢。W處理呈增大趨勢。S處理、C處理和W處理總硒、無機硒、有機硒的最大值分別是出現(xiàn)在75.8μg/g 、75.8μg/g和113.6μg/g。W處理硒素的緩釋性能要優(yōu)于S處理和C處理。

表2 適宜施硒量0.379 kg/hm2下馬鈴薯不同生育期各器官硒素的分配(μg/g)Table 2 Distribution of Se in different potato organs during the growing period under proper application of Se of 0.379 kg/hm2

同列數(shù)據(jù)后標不同小寫字母者表示在P<0.05水平差異顯著(LSD檢驗)

在3種硒肥作用下，馬鈴薯植株可以將體內(nèi)65.38%—67.48%的總硒轉(zhuǎn)化為有機硒，比對照提高了13.00%—15.10%，這表明提高馬鈴薯植株硒供應(yīng)促進了無機硒向有機硒的轉(zhuǎn)化。這與前人對番茄[19]、水稻[20]和大豆[21]的研究中認為外源硒可提高植株硒吸收積累的結(jié)論一致?？赡苁怯捎谕寥乐羞m量的硒供應(yīng)水平影響了馬鈴薯體內(nèi)硒的轉(zhuǎn)運與合成，從而促進了無機硒向有機態(tài)或蛋白質(zhì)態(tài)的轉(zhuǎn)化。

表3 3種硒肥對馬鈴薯塊莖總硒、無機硒和有機硒含量的影響Table 3 Effect of three selenium fertilizers on total, inorganic, and organic selenium in potatoes

轉(zhuǎn)化率 = 有機硒/總硒 × 100%

2.3 不同硒肥對馬鈴薯品質(zhì)的影響

2.3.1 不同硒肥對馬鈴薯粗蛋白質(zhì)含量的影響

由表4可知，隨著硒肥施加量的增加，馬鈴薯塊莖粗蛋白含量近似呈先增加后降低的趨勢。并且3種硒肥處理下，粗蛋白含量均高于對照，S處理、C處理和W處理處理下粗蛋白含量的峰值出現(xiàn)在0.126—0.379 kg/hm2之間，分別為8.05%、8.83%和8.99%，比對照提高了12.75%、23.67%和25.91%。該結(jié)果表明適量的硒肥可以提高馬鈴薯塊莖中粗蛋白的含量，這與Munshi[23]對馬鈴薯、張琳[24]對烤煙和夏永香[25]對大蒜的研究一致。原因可能是馬鈴薯體內(nèi)硒含量提高了其體內(nèi)硒蛋白的水平，從而影響了其粗蛋白的含量。在施硒量為0.379 kg/hm2時，C處理、W處理下馬鈴薯塊莖中的粗蛋白的含量比S處理提高了6.99%和6.49%。

表4 3硒肥對馬鈴薯品質(zhì)的影響Table 4 Effect of three selenium fertilizers on potato quality

同列數(shù)據(jù)后標不同小寫字母者表示在P< 0.05水平差異顯著(LSD檢驗)

2.3.2 不同硒肥對馬鈴薯淀粉含量的影響

淀粉含量是決定馬鈴薯品質(zhì)的一個重要指標。由表4可知，在S處理施用量為0.758 kg/hm2和C處理、W處理施硒量為0.379 kg/hm2時，3種硒肥作用下馬鈴薯塊莖淀粉含量均有不同程度的增加，說明適量硒肥的施入，可以促進淀粉的合成。而在施用量為0.126 kg/hm2時卻降低了馬鈴薯淀粉含量。

2.3.3 不同硒肥對馬鈴薯還原糖含量的影響

S處理、C處理和W處理施用量為0.126 kg/hm2時馬鈴薯塊莖還原糖含量達到最大值，分別為0.41%、0.40%和0.43%，比對照提高32.26%、29.03%和38.71%。隨著硒肥施用量的增加，馬鈴薯塊莖還原糖含量呈下降趨勢。當S處理、C處理和W處理施硒量為0.379 kg/hm2時，馬鈴薯塊莖還原糖降為0.33%、0.35%和0.34%，分別比對照提高了6.45%、12.9%和9.68%。為降低馬鈴薯的還原糖含量，提高作物品質(zhì)，3種硒肥的施用量應(yīng)不低于0.379 kg/hm2。

2.3.4 不同硒肥對馬鈴薯Vc含量的影響

表4結(jié)果顯示，馬鈴薯塊莖Vc含量隨著硒肥施加量的增加呈先增加后降低的趨勢。在施硒量為0.126—0.379 kg/hm2時，S處理、C處理和W處理處理下馬鈴薯塊莖Vc含量的最大值分別為17.09、17.19、17.23 mg/100g，比對照提高了2.27%、2.87%和3.11%，李彥[26]等人對番茄的研究和王晉民[27]對青花菜的研究均發(fā)現(xiàn)適量的硒處理可提高作物Vc含量，這可能是因為硒能夠提高植株中硒蛋白的含量，從而減輕植株細胞內(nèi)過氧化氫和脂質(zhì)過氧化物對Vc的氧化作用。當硒肥施加量過大(1.136 kg/hm2)時，S處理、C處理和W處理下馬鈴薯塊莖Vc含量分別是對照的93.78%、102.21%和96.05%。這說明施硒量過大降低了作物的Vc含量，不利于提高作物品質(zhì)。在施硒量0.379 —1.136 kg/hm2時，C處理和W處理下馬鈴薯塊莖Vc含量分別比S處理提高了3.43%—9.00%和2.43%—3.67%。

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果證明，馬鈴薯各器官硒含量在不同生育期總體上呈下降趨勢。馬鈴薯各器官的硒含量在苗期呈現(xiàn)出根 > 莖 > 葉片的特點；至成熟期轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片 > 莖 > 塊莖。本研究結(jié)果還顯示，硒肥作為基肥土施可顯著提高成熟植株各器官硒含量，該結(jié)果說明通過土施硒肥可以作為提高食物鏈硒水平的一項措施；與S處理相比，C處理、W處理在硒素的供應(yīng)上具有更好的緩效性和長效性。

作物有機硒的轉(zhuǎn)化和含量成為衡量富硒作物的一個重要指標。眾多研究表明作物施硒可以顯著提高作物體內(nèi)有機硒含量[19,28- 30]，本研究證實了這一結(jié)果：施硒使馬鈴薯塊莖有機硒含量比對照提高了33.16—112.26倍。杜振宇[31]對茄子的研究表明施硒降低了有機硒的轉(zhuǎn)化率，王晉民[32]對胡蘿卜研究表明，隨施硒量的增加，有機硒轉(zhuǎn)化率上升；本研究中，S處理、C處理隨施硒量的增加有機硒呈先增大后降低趨勢，W處理呈增大趨勢。這說明W處理硒素的緩釋性能要優(yōu)于S處理和C處理。王永勤等[29]在大蒜上的研究表明，隨土壤施硒量的增加，有機硒的轉(zhuǎn)化率呈下降趨勢。本研究中各硒肥作用下，馬鈴薯有機硒的轉(zhuǎn)化率比對照有所提高，可見有機硒轉(zhuǎn)化率的高低與作物品種和施硒量有很大關(guān)系，其具體作用機理尚待進一步研究。

施和平[19]、王永勤[29]、Bicas[33]、宋家永[5]和殷金巖[34]對番茄、大蒜、胡蘿卜、小麥和馬鈴薯的研究均表明：適量的硒可以促進作物的生長，提高作物產(chǎn)量，而硒濃度過高時則對作物有害。本研究表明，三種硒肥(含硒量0.126—0.379 kg/hm2)作用下馬鈴薯產(chǎn)量提高了4.87%—5.44%，高濃度的硒肥處理則導致減產(chǎn)。

杜振宇[31]對茄子的研究表明，施硒提高了茄子中粗蛋白、粗脂肪、人體必需氨基酸和還原糖的含量。李登超[35]對小白菜的研究表明，施硒后增加了小白菜地上部可溶性總糖、還原糖含量；降低了淀粉和蔗糖的含量。王晉民[32]對胡蘿卜的研究表明，施硒提高了總糖、粗纖維、胡蘿卜素的含量，而降低了Vc含量。尚慶茂[]對生菜的研究表明增加硒營養(yǎng)后，生菜莖葉中蛋白質(zhì)和還原糖的含量有所提高；本研究結(jié)果顯示，粗蛋白、Vc和還原糖隨著3種硒肥施加量的增加呈先增加后降低的趨勢。其中粗蛋白、Vc和還原糖在適量的硒肥(施硒量0.126 —0.379 kg/hm2)時比對照提高了12.18%—25.91%、2.27%—3.11%和9.68%—38.71%。而在低施硒量(施硒量0.126 kg/hm2)時卻降低了馬鈴薯淀粉含量，為了提高馬鈴薯的品質(zhì)，3種硒肥的施硒0.379 kg/hm2比較合適。

緩釋肥料對養(yǎng)分的吸持緩釋有利于降低肥料養(yǎng)分的淋失損失和對環(huán)境的污染，因而受到廣泛關(guān)注[36- 37]。本研究初步探討了C處理、W處理對馬鈴薯生育期硒吸收和成熟期硒品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示與普通硒肥相比，在含硒量相同的條件下C處理、W處理在馬鈴薯生育期內(nèi)硒素釋放均很長效，并促進了馬鈴薯的生長發(fā)育，主要表現(xiàn)在提高了馬鈴薯的產(chǎn)量，有機硒的轉(zhuǎn)化率，促進了粗蛋白、Vc的合成，綜合考慮含硒量、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量、品質(zhì)等指標，3種硒肥中保水緩釋硒肥最佳，生物炭基硒肥次之。其原因可能是保水緩釋硒肥較生物炭基硒肥含有的高分子吸保水物質(zhì)更多，保水性能更好，具有保肥保墑、緩釋高效、減少土壤養(yǎng)分流失、提高土壤通透性等的優(yōu)點，更適合于西北半干旱與干旱地區(qū)經(jīng)濟作物的栽培。

中國營養(yǎng)學會推薦硒攝入量的最低限值為50 μg/d，楊光圻[38- 39]等推薦膳食適宜供給量為50—250 μg/d，膳食硒最大安全攝入量為400 μg/d。據(jù)中國營養(yǎng)學會調(diào)查，目前我國居民硒的攝入量普遍較低，約為26 μg/d，通過食用對照(2976 —14881 g/d)處理下的馬鈴薯很難達到楊光圻[38- 39]等推薦硒攝入量；在施硒量為0.379 kg/hm2時，食用S處理(33 —166g/d)、C處理(112 —562g/d)、W處理(43 —216g/d)處理下的馬鈴薯則較容易達到補硒目的。

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Effects of three fertilizers on uptake, transformation, yield and quality of potatoes

YIN Jinyan, GENG Zengchao*, LI Zhiying, LI Huijuan

KeyLaboratoryofPlantNutritionandAgri-environmentinNorthwestChina,MinistryofAgriculture,CollegeofResourcesandEnvironment,NorthwestAgricutureandForestryUniversity,Yangling712100,China

A field experiment was conducted to study the uptake and transformation of different selenium fertilizers by potato (cv. Zao Dabai) and the effects of these fertilizers on potato yield and quality. The experiment included four fertilizer treatments: sodium selenate fertilizer (S), biological carbon selenium fertilizer (C), slow-release, water absorbent selenium fertilizer (W) and an unfertilized control (CK). Results indicated that plant selenium concentrations gradually decreased as potato plants matured. Selenium concentrations in different potato organs generally decreased in the order roots > stems > leaves. However, by maturity, selenium concentrations decreased in the order leaves > stems > tubers. W treatments initially increased selenium contents, inorganic Se and organic Se of potatoes, however, yield, the organic Se transformation rate, crude protein, the reducing sugar and Vc of potatoes initially increased and then decreased as soil selenium concentrations increased. These three kinds of selenium fertilizers decreased starch contents of potatoes at the low selenium concentration (0.126 kg/hm2), then it could not influence starch contents of potatoes. Compared with CK, When applied in proper amounts(0.379 kg/hm2), all three selenium fertilizers increased yield by 4.87%—5.44%, tuber crude protein by 12.18%—20.03%, the reducing sugar by 6.45%—12.90%, vitamin C by -0.54%—3.11%, organic Se transformation rate by 13.00%—15.10% and starch content by -0.73%—1.12% of potatoes. Considering selenium contents, the yield and qualities of potatoes, the effects of W treatments were better than B treatments and effects of S treatments were the worst.

potatoes; slow-release selenium fertilizers; uptake and transformation; yield; quality

農(nóng)業(yè)部“948”項目(2010-Z19)；林業(yè)局“948”項目(2009- 4- 64)；陜西省自然科學基礎(chǔ)研究計劃項目(2010JM5004)；陜西省攻關(guān)項目(2010K02- 12- 1)

2013- 04- 13;

日期:2014- 04- 03

10.5846/stxb201304130697

*通訊作者Corresponding author.E-mail: gengzengchao@126.com

殷金巖，耿增超，李致穎，李慧娟.硒肥對馬鈴薯硒素吸收、轉(zhuǎn)化及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響.生態(tài)學報,2015,35(3):823- 829.

Yin J Y, Geng Z C, Li Z Y, Li H J.Effects of three fertilizers on uptake, transformation, yield and quality of potatoes.Acta Ecologica Sinica,2015,35(3):823- 829.