陳海洲，黃哲鴻，林彩玲，陳選陽(yáng)

(福建農(nóng)林大學(xué) 作物科學(xué)學(xué)院/作物生物技術(shù)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/福建省作物設(shè)計(jì)育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002)

甘薯是重要的糧食作物，其增產(chǎn)潛力大、適應(yīng)性廣，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，富含淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、維生素、纖維素以及各種氨基酸，倍受人們青睞[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，甘薯生產(chǎn)和利用發(fā)生了巨大變化，甘薯作飼料被玉米為主的配合飼料所代替，食、飼兼用型甘薯種植比例不斷下降，鮮食和加工用比例持續(xù)增加[2]。甘薯淀粉廣泛應(yīng)用于食品加工、化工和醫(yī)藥等行業(yè)[3]，甘薯淀粉加工是甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向[4]，優(yōu)質(zhì)及高淀粉是甘薯重要的育種目標(biāo)。

甘薯生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)多，成本高，勞動(dòng)量大。近年來(lái)，由于大量農(nóng)村人口向城市轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力成本已成為甘薯生產(chǎn)效益提高的主要限制因素。傳統(tǒng)的甘薯生產(chǎn)方式耗時(shí)費(fèi)力，難以適應(yīng)甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，因此急需發(fā)展輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)，以有效降低甘薯生產(chǎn)成本，增加種植收益。輕簡(jiǎn)化栽培也是田間作物栽培發(fā)展的主要方向，在生產(chǎn)上具有重要意義[5]。發(fā)展輕簡(jiǎn)化栽培，包括選育適宜輕簡(jiǎn)化栽培的品種，合理用運(yùn)化控化調(diào)技術(shù)，規(guī)范生產(chǎn)程序，改善耕作制度等，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)量，提高效益[6]。甘薯品種的生長(zhǎng)發(fā)育特性與農(nóng)事操作密切相關(guān)。課題組育成了短蔓、結(jié)薯較淺甘薯新品種金薯3號(hào)，并鑒定了其生長(zhǎng)發(fā)育特性，為該品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究以金薯3號(hào)作為供試品種，以金山57作為對(duì)照品種，由福建農(nóng)林大學(xué)薯類研究室提供。金薯3號(hào)以金山57為母本，通過(guò)放任授粉雜交選育而成。

1.2 產(chǎn)量水平與品質(zhì)

甘薯產(chǎn)量及品質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)源于福建省甘薯新品種區(qū)域試驗(yàn)。

1.3 產(chǎn)量形成特性指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)于2016年在福建省三明市尤溪縣洋中科教基地進(jìn)行，2016年3月種薯育苗，7月剪苗、栽插進(jìn)行品種特性鑒定試驗(yàn)。土壤肥力中等，畦寬0.9 m，2016年7月8日栽種，管理方式與一般大田管理相同。本實(shí)驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。另設(shè)考種區(qū)，自栽插后，每30，50，70，90，110，130 d挖根考種，每次10株，測(cè)定莖葉鮮質(zhì)量、莖葉干質(zhì)量、薯塊鮮質(zhì)量、薯塊干質(zhì)量、蔓長(zhǎng)和單株結(jié)薯數(shù)等，各指標(biāo)測(cè)定方法參照陳選陽(yáng)等[7]。

1.4 抗病性鑒定

甘薯抗病性的鑒定采取室內(nèi)接種鑒定的方法，參照方樹民等[8]的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)特征

金薯3號(hào)株型短蔓半直立，單株分枝數(shù)5～17條，成葉心形，葉片大小中等，頂葉、成葉、葉主脈、葉側(cè)脈、柄基色、葉柄和莖均為綠色，脈基色淡紫色，蔓粗細(xì)中等；單株結(jié)薯數(shù)4～5個(gè)，薯塊紡錘形，薯皮紅色，薯肉黃色，食味香甜，食味品質(zhì)優(yōu)于對(duì)照金山57(表1)。

表1 金薯3號(hào)與對(duì)照品種金山57的主要形態(tài)特征

2.2 結(jié)薯習(xí)性

金薯3號(hào)的單株結(jié)薯數(shù)平均為5.54個(gè)，單株薯質(zhì)量為0.66 kg。單株結(jié)薯數(shù)量中，小薯數(shù)多于中薯數(shù)，中薯數(shù)多于大薯數(shù)，單株薯塊質(zhì)量中，中薯質(zhì)量高于大薯質(zhì)量，大薯重量高于小薯質(zhì)量。金薯3號(hào)的大薯數(shù)較對(duì)照品種金山57少，但中、小薯數(shù)量明顯高于金山57。金薯3號(hào)薯塊以中小薯為主，大小均勻。

表2 甘薯新品種金薯3號(hào)的結(jié)薯習(xí)性

2.3 產(chǎn)量水平

在兩年甘薯區(qū)域試驗(yàn)中，金薯3號(hào)鮮薯產(chǎn)量平均為35 005.5 kg/hm2，顯著低于對(duì)照金山57，較對(duì)照減產(chǎn)15.37%。但淀粉含量平均達(dá)21.11%，遠(yuǎn)高于對(duì)照品種，淀粉產(chǎn)量平均為7 328.85 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)12.73%，超過(guò)了國(guó)家要求甘薯淀粉型品種的淀粉產(chǎn)量應(yīng)超過(guò)對(duì)照8%的要求[7]。金薯3號(hào)薯塊干率為31.38%，薯干產(chǎn)量為10 984.2 kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)4.65%(表3)。

表3 金薯3號(hào)的產(chǎn)量水平

2.4 金薯3號(hào)產(chǎn)量形成特性

2.4.1 葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài) 葉面積指數(shù)(LAI)介于3.5～4.5有利于甘薯光合物質(zhì)的積累[7]，當(dāng)LAI小于3時(shí)，葉面積過(guò)小，光合物質(zhì)生產(chǎn)不足，影響產(chǎn)量形成，當(dāng)LAI大于5時(shí)，葉面積過(guò)大，導(dǎo)致葉面互相重疊、遮蔽，增加了消耗，影響光合產(chǎn)物的積累，不利于產(chǎn)量的提高。圖1顯示，金薯3號(hào)光合面積比對(duì)照金山57略低，LAI中期維持在最適值3.5～4.5，LAI高峰值為4.12，后期LAI下降較對(duì)照快。

2.4.2 光合產(chǎn)物的積累與分配 金薯3號(hào)在生長(zhǎng)前、中期生物產(chǎn)量與對(duì)照品種金山 57相當(dāng)，差幅0.61%～1.42%。生長(zhǎng)后期，金薯3號(hào)的生物產(chǎn)量逐漸高于對(duì)照金山 57，差幅8.50%～8.91%，優(yōu)勢(shì)逐漸提升(圖2)。由此表明，金薯3號(hào)的葉片凈同化率隨著生育期的延長(zhǎng)逐漸增大，積累了更多的光合產(chǎn)物，為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成奠定基礎(chǔ)。

圖1 甘薯金薯3號(hào)與金山57葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.1 LAI trend of sweet potato “Jinshu 3” and “Jinshan 57”

圖2 甘薯金薯3號(hào)與金山57生物產(chǎn)量動(dòng)態(tài)比較Fig.2 Biomass trend of sweet potato “Jinshu 3” and “Jinshan 57”

T/R值表示甘薯生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中地上部莖葉與地下部塊根鮮質(zhì)量的比值，反映的是地上部和地下部光合產(chǎn)物分配的協(xié)調(diào)關(guān)系。在甘薯生長(zhǎng)發(fā)育的前期，光合產(chǎn)物的分配以莖葉為主要中心，隨著甘薯生長(zhǎng)發(fā)育，庫(kù)容量逐漸擴(kuò)大，光合產(chǎn)物的分配中心從莖葉轉(zhuǎn)移到塊根，T/R值呈逐漸下降的趨勢(shì)。在各生育時(shí)期，金薯3號(hào)的T/R值均略低于對(duì)照品種金山57，但差異不明顯。栽插后80～90 d兩者T/R值到達(dá)1，但金薯3號(hào)略早于金山57，說(shuō)明金薯3號(hào)比金山57略為早熟(圖3)。在整個(gè)生育期，兩個(gè)品種的光合產(chǎn)物向塊根的轉(zhuǎn)化速率相當(dāng)，由于金薯3號(hào)的生物產(chǎn)量在生育后期較高，因此在后期獲得了較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(圖4)。

圖3 甘薯金薯3號(hào)與金山57的T/R動(dòng)態(tài)Fig.3 T/R value trend of sweet potato “Jinshu 3” and “Jinshan 57”

圖4 甘薯金薯3號(hào)與金山57經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量動(dòng)態(tài)比較Fig.4 Economical yield trend of sweet potato “Jinshu 3” and “Jinshan 57”

2.5 抗病性

甘薯在生產(chǎn)上受到許多病害的威脅，其中蔓割病和薯瘟病是福建省甘薯產(chǎn)區(qū)的兩種重要病害?？共⌒澡b定結(jié)果表明，金薯3號(hào)高抗蔓割病，感薯瘟病，抗蔓割病能力比對(duì)照金山57強(qiáng)，適宜在非薯瘟病產(chǎn)區(qū)推廣種植(表4)。

表4 金薯3號(hào)抗病性鑒定結(jié)果

3 結(jié)論與討論

我國(guó)甘薯的消費(fèi)已進(jìn)入以加工為主的階段，其中尤以淀粉加工為主[9]。甘薯淀粉產(chǎn)量取決于鮮薯產(chǎn)量與薯塊淀粉含量的綜合表現(xiàn)，而這兩個(gè)性狀是一對(duì)矛盾，因此高淀粉品種的選育難度較高[10]。金薯3號(hào)淀粉含量達(dá)到22.11%，與蘇薯23號(hào)(淀粉含量21.7%)[9]、煙薯24(19.78%)[11]徐薯30(21.14%)[12]、徐薯26(19.19%)[13]、徐薯22(21.48%)[14]、徐薯25(21.5%)[15]等品種淀粉含量相當(dāng)或更高，且金薯3號(hào)食味品質(zhì)好，平均食味評(píng)分達(dá)82.7分，比對(duì)照金山57高2.7分，因此該品種屬于優(yōu)質(zhì)食用與淀粉加工兼用型品種，在市場(chǎng)上具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

甘薯源、流、庫(kù)的協(xié)調(diào)性影響著塊根的產(chǎn)量，與潛在光合源和潛在生理流的作用相比,庫(kù)容量大小更是影響甘薯塊根產(chǎn)量的重要因素[10,16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，金薯3號(hào)的蔓較短，在整個(gè)生育期葉面積指數(shù)均比對(duì)照金山57低，但生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均比對(duì)照高，表明該品種葉片的光合效率比對(duì)照高，同時(shí)也屬于庫(kù)容量較大的品種類型，與對(duì)照品種相比，能夠儲(chǔ)藏更多的光合產(chǎn)物，塊根活性強(qiáng)，接納同化物的能力有明顯優(yōu)勢(shì)。

甘薯生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)較多，田間生產(chǎn)過(guò)程包括排種育苗、剪苗繁苗、耕整起壟、移栽、施肥、中耕、除草、切蔓、挖掘和撿拾等，其中收獲勞動(dòng)量最多，勞動(dòng)強(qiáng)度最大，其用工量占生產(chǎn)全過(guò)程42%[17]。迄今為止，我國(guó)甘薯收獲機(jī)械化水平還相對(duì)較低。機(jī)械化收獲薯塊破損率較高，薯形與破損率密切相關(guān)，研究表明，短紡錘形、薯塊較小、扁率高的品種，更適合于機(jī)械化收獲[18]。金薯3號(hào)薯塊中等偏小，中、小薯比例高，結(jié)薯較淺，利于小型機(jī)械收獲。同時(shí)，金薯3號(hào)屬于短蔓品種，田間管理和收獲去蔓所花費(fèi)的勞動(dòng)量更少，由此表明，金薯3號(hào)是一個(gè)適合于輕簡(jiǎn)化栽培的優(yōu)質(zhì)與淀粉型品種。

[1] Shigematsu T,Furukawa N,Takaoka R,et al.Effect of high pressure on the saccharification of starch in the tuberous root of sweet potato(Ipomoeabatatas)[J].Biophysical Chemistry,2017,231:105-110.

[2] 馬代夫,李強(qiáng),曹清河,等.中國(guó)甘薯產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展與展望[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,28(5):969-973.

Ma D F,Li Q,Cao Q H,et al.Development and prospect of sweetpotato industry and its technologies in China[J].Jiangsu Journal of Agricultural Sciences,2012,28(5):969-973.

[3] 余樹璽,邢麗君,木泰華,等.4種不同甘薯淀粉成分、物化特性及其粉條品質(zhì)的相關(guān)性研究[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2015,29(4):734-742.

Yu S X,Xing L J,Mu T H,et al.The study of correlation between the physicochemical properties of starch from different sweet potato varieties and the quality of its starch noodle[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2015,29(4):734-742.

[4] 傅玉凡,謝一芝,楊春賢,等.高產(chǎn)淀粉型甘薯新品種‘渝蘇8號(hào)’的選育研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,38(3):49-53.

Fu Y F,Xie Y Z,Yang C X,et al.Studies on the breeding of ‘Yusu No.8’,a newly-developed variety of sweetpotato with high starch content and yield[J].Journal of Southwest University(Natural Science Edition),2016,38(3):49-53.

[5] 董合忠,楊國(guó)正,李亞兵,等.棉花輕簡(jiǎn)化栽培關(guān)鍵技術(shù)及其生理生態(tài)學(xué)機(jī)制[J].作物學(xué)報(bào),2017,56(5):631-639.

Dong H Z,Yang G Z,Li Y B,et al.Key technologies for light and simplified cultivation of cotton and their eco-physiological mechanisms[J].Acta Agronomica Sinica,2017,56(5):631-639.

[6] 雷劍,楊新筍,王連軍,等.湖北省甘薯輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)規(guī)范[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,55(23):6086-6087.

Lei J,Yang X S,Wang L J,et al.Simplified cultivation technical standard of sweet potato in Hubei province[J].Hubei Agricultural Sciences,2016,55(23):6086-6087.

[7] 陳選陽(yáng),張招娟.高淀粉能源甘薯新品種“金山208”的選育及特性鑒定[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,41(6):570-575.

Chen X Y,Zhang Z J.Breeding of new sweet potato cultivar “Jinshan 208” with high starch content and identification of its characteristics[J].Journal of Fujian Agriculture and Forestry University(Natural Science Edition),2012,41(6):570-575.

[8] 方樹民,陳玉森,郭小丁.甘薯兼抗薯瘟病和蔓割病種質(zhì)篩選鑒定[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2001,2(1):37-39.

Fang S M,Chen Y S,Guo X D.Identifying and screening sweet potato varieties resistance to bacterial wilt and fusarium wilt diseases[J].Journal of Plant Genetic Resources,2001,2(1):37-39.

[9] 馬佩勇,賈趙東,邊小峰,等.淀粉型甘薯新品種蘇薯23的選育及應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,46(10):1768-1774.

Ma P Y,Jia Z D,Bian X F,et al.Breeding and evaluation of new sweetpotato cultivar Sushu 23 with high starch content[J].Journal of Southern Agriculture,2015,46(10):1768-1774.

[10] 呂長(zhǎng)文,王季春,唐道彬,等.甘薯塊根碳水化合物合成與積累動(dòng)態(tài)特性研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2011,26(2):23-27.

Lü C W,Wang J C,Tang D B,et al.Dynamic characteristics of carbohydrate synthesis and accumulation in tuberous roots of sweet potato[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2011,26(2):23-27.

[11] 辛國(guó)勝,林祖軍,韓俊杰,等.高產(chǎn)高淀粉甘薯新品種‘煙薯24號(hào)’選育及覆膜栽培技術(shù)研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2013，30(21):72-77.

Xin G S,Lin Z J,Han J J,et al.Studies on the breeding and mulching cultivation of ‘Yanshu 24’ with high yield and high starch[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2013，30(21):72-77.

[12] 王欣,謝逸萍,李強(qiáng),等.淀粉專用型甘薯新品種徐薯30的選育及栽培技術(shù)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(12):122-123.

Wang X,Xie Y P,Li Q,et al.Breeding and cultivation techniques of Xushu 30,a new starch-type sweetpotato variety[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2012,40(12):122-123.

[13] 李強(qiáng),李秀英,謝逸萍,等.抗病高淀粉甘薯品種徐薯26的選育及產(chǎn)量形成特點(diǎn)[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2010,11(5):654-658.

Li Q,Li X Y,Xie Y P,et al.Breeding and yield formation of a new sweetpotato cultivar Xushu 26 with high starch content and disease resistance[J].Journal of Plant Genetic Resources,2010,11(5):654-658.

[14] 馬代夫,謝逸萍,李洪民,等.高淀粉甘薯新品種徐薯22的選育與栽培要點(diǎn)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2003，31(6):47-48.

Ma D F,Xie Y P,Li H M,et al.The breeding and main culture techniques of Xushu 22,a new sweetpotato variety with high starch content[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2003，31(6):47-48.

[15] 李秀英,馬代夫,李洪民,等.高淀粉多抗甘薯新品種徐薯25的選育及特性評(píng)價(jià)[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2009,10(2):309-313.

Li X Y,Ma D F,Li H M,et al.Breeding and evaluation of new sweetpotato cultivars Xushu 25 with high starch content and multi-disease resistance[J].Journal of Plant Genetic Resources,2009,10(2):309-313.

[16] 徐海強(qiáng),魏云霞,黃潔,等.不同生長(zhǎng)階段的木薯淀粉積累特性研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,39(2):237-244.

Xu H Q,Wei Y X,Huang J,et al.A study on the characters of starch accumulation in cassava in different growth periods[J].Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis,2017,39(2):237-244.

[17] 胡良龍,胡志超,王冰,等.國(guó)內(nèi)甘薯生產(chǎn)機(jī)械化研究進(jìn)展與趨勢(shì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2012，56(2):14-16.

Hu L L,Hu Z C,Wang B,et al.Research development and trend of sweetpotato(IpomoeabatatasLam.) production mechanization in China[J].Chinese Agricultural Mechanization,2012，56(2):14-16.

[18] 唐維,張?jiān)蕜?李強(qiáng),等.機(jī)械化收獲的甘薯品種篩選及育種研究[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào),2017,7(3):13-16.

Tang W,Zhang Y G,Li Q,et al.Screening and breeding of sweetpotato varieties suitable for mechanical harvesting[J].Journal of Agriculture,2017,7(3):13-16.