影響馬鈴薯塊莖品質性狀的環境因子分析

張小靜，李 雄，陳 富，袁安明，楊俊豐，蒲育林，王 靜

（1.定西市旱作農業科研推廣中心，甘肅 定西 743000；2.甘肅農業大學人文學院，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯塊莖營養豐富，其中淀粉、蛋白質、糖類和維生素等營養物質是衡量馬鈴薯塊莖品種的主要指標，而這些營養物質含量的多少除由遺傳學控制外，還因光照、溫度、水分、土壤特性等自然生態環境因素和種植密度、施肥、病蟲害等人為栽培因素的不同而存在差異[1-2]。

1 自然生態環境因素

1.1 光 照

馬鈴薯是喜光作物，地上部分的生長需要強光和長日照。馬鈴薯普通栽培品種（Solanum tuberosum L.）都是長日照類型，在生長期間日照時間長、光強度大，有利于進行光合作用。相反，在弱光條件下，如樹蔭下或與玉米等作物套作時，遮光使馬鈴薯光照不足，養分積累少，抑制植株生長，甚至提早衰亡[3]。田間條件下，長日照處理的塊莖淀粉含量都比短日照處理的塊莖淀粉含量高，尤其是幼小塊莖淀粉含量差異顯著[4]。高溫長日照條件下的馬鈴薯塊莖蛋白質含量也比在潮濕陰冷天氣的高。因此，在栽培馬鈴薯時應該合理種植，避免植株間相互遮光，影響光合作用。

馬鈴薯塊莖的形成要求短日照。黑暗而潮濕的條件有利于匍匐莖發育，在光照情況下，匍匐莖會變成地上莖，而不能形成塊莖[5]。馬鈴薯原始栽培種都是短日照植物，其中以安第斯栽培種（Solanum andigena L.）對短日照的要求最為嚴格，若在長日照條件下，只有匍匐莖生長，而不形成塊莖[6]。馬鈴薯普通栽培種雖然是在長日照條件下選擇出來的栽培種類型，對光照長度的要求已不嚴格，但仍能表現出在短日照條件下促進塊莖形成的特點。

短日照促進塊莖形成，但經長日照處理的植株一旦形成塊莖后，便以更快的速度增長。經過短日照處理的植株，生育初期的長勢略高于長日照植株，隨著時間的延續，短日照處理過的植株生長漸趨緩慢，到生育后期，長日照植株的莖葉鮮重、株高、葉片重等各項指標都超過了短日照處理的植株，且二者的差距越來越大，短日照處理的塊莖產量和干物質含量因受到莖葉生長抑制而不及長日照處理的高[7]。宋學鋒[8]研究表明，馬鈴薯產量與結薯期（特別是8月上旬）日照時數表現出較明顯的負相關關系，說明該時期短日照有利于光合產物向塊莖運輸；進入淀粉積累后期和成熟期（9月份）時，日照時數對產量的影響又表現為較強的正相關，說明該階段長日照有利于塊莖干物質的積累。

1.2 溫 度

馬鈴薯是喜冷涼氣候的作物，在不同發育階段對溫度有不同要求。其中，莖葉生長最適溫度是20～29℃，高于42℃或低于7℃時，莖葉停止生長，－1℃時受凍死亡[9]；開花最適溫度為15～17℃，高于38℃或低于5℃時均不開花，－0.5℃時受凍害，－1℃時致死[3]；塊莖形成和膨大的最適溫度為14～22℃，高于25℃時生長趨于停止，－1℃時地上部分受凍害，－4℃時塊莖也受凍害、芽眼死亡[10]。

馬鈴薯塊莖發育階段，土壤溫度影響光合產物在塊莖中的積累。較低的溫度有利于馬鈴薯塊莖干物質的形成和積累[11－12]，最適合馬鈴薯塊莖生長的土壤溫度為16～18℃[9]。長期高溫會導致單株小塊莖增多、塊莖比重下降、干物質向塊莖中轉移受阻，影響馬鈴薯的品質[13]。另外，晝夜溫度的變化能夠克服連續光照對植物的傷害，有利于塊莖的形成[14]。馬鈴薯塊莖淀粉含量也隨生育期內氣溫平均日較差的增加明顯升高，特別是在結薯期，相關性達極顯著水平。

1.3 水 分

馬鈴薯生育期間需水量大，對干旱脅迫較為敏感。馬鈴薯的蒸騰系數在400～600之間，生長期間土壤濕度以田間最大持水量的60%～80%為宜，降雨量在300～500 mm之間且分布均勻即可滿足馬鈴薯生長的需要[10]。水分虧缺會抑制或延遲塊莖萌發，減少功能葉面積、降低光合速率，從而縮短植株綠色體的持續期，減少干物質的積累[15]。

馬鈴薯不同發育階段，塊莖對水分的需求不同。馬鈴薯萌芽出苗，需水量不多；現蕾開花階段，需水量急增，要求田間持水量保持在80%；盛花期后，結薯層內田間持水量保持在60%～65%即可；成熟期要避免水分過多[8]。結薯期是馬鈴薯的需水關鍵時期，塊莖形成期耗水量占全生育期總耗水量的30%左右，塊莖膨大期占50%以上，是耗水量最大的時期[16]。

水分供應過多時，馬鈴薯塊莖品質下降。Burton[17]報道，降雨量過多時，馬鈴薯塊莖淀粉含量降低、還原糖含量升高，加工品質變差。土壤過濕或干濕交替會引起馬鈴薯塊莖的次生生長，導致臍部淀粉水解成糖分以供應塊莖生長部分的需要，使得塊莖臍部淀粉含量下降、糖分含量迅速升高，有時還原糖含量甚至高達8%～9%。生長期間降雨量過多也將導致塊莖維生素C含量及活性的降低，一般春種夏收的馬鈴薯塊莖維生素C含量比夏種秋收的含量高[18]。

1.4 土壤特性

馬鈴薯塊莖的生長發育與土壤結構、透氣性、保水保肥性等緊密相關。土壤結構疏松、透氣性好，有利于馬鈴薯塊莖膨大過程中同化物向塊莖中運輸，提高干物質在塊莖中的分配率[19]。土壤的保水保肥性能制約著塊莖的生長發育和干物質的積累，尤其在塊莖形成和膨大期[16]。在以灌溉為主的地區，土壤的保水性能不是很重要，但在以降雨為主要水源的地區，土壤的保水性能決定了馬鈴薯的生產能力，因此盡量減小土壤壓實是保持土壤持水力的一個重要因素。

馬鈴薯對土壤的適應性廣，但不同的土壤類型對馬鈴薯的生長發育及其塊莖品質影響不同。輕質壤土種植馬鈴薯后塊莖發芽快，幼苗出土齊，根系容易發展，塊莖可順利膨大，其塊莖淀粉含量較高、表皮光滑、薯型整齊且便于田間管理和收獲。粘質土壤易被壓實，影響馬鈴薯的生長和產量，塊莖形狀不規整、品質較差。在常濕潤條件下，粘土地上收獲的馬鈴薯塊莖淀粉含量較低[20]。沙土地易于馬鈴薯塊莖膨大，但該土壤類型保水性差，降雨成為限制其種植馬鈴薯產量和品質的主要因素。

馬鈴薯的生長發育要求微酸性土壤。馬鈴薯在pH值為4.8～7.0的土壤中生長比較正常，最適土壤pH值為5.0～5.5，堿性易造成塊莖粗皮和發生瘡痂病[21]。劉隆旺[22]研究表明，馬鈴薯在弱酸性土壤中生長發育較好，松軟而富含有機質的土壤最適宜馬鈴薯的生長。而且，對營養液pH值的適當調控可作為無土栽培誘導馬鈴薯塊莖形成的有效措施[23]。

2 栽培因素

2.1 種植密度

適宜的種植密度能夠有效利用光照、水分、肥料等條件，達到產量高、品質優的目的。各地馬鈴薯種植密度因栽培品種、氣候和施肥等條件的不同而不同，一般每 667m2為3 000～5 000株，行距30～80 cm，株距 20～30 cm，可以適當加大行距、減小株距。趙德柱等[24]認為，在一定的栽培條件下，較大的種植密度能夠顯著提高大薯率和塊莖淀粉含量。Burton[17]的研究表明，當種植密度過小時，容易造成塊莖二次生長，導致淀粉含量下降、還原糖含量上升。

2.2 肥 料

植物的生長發育需要大量的營養元素，而土壤中營養元素水平有限，其種類和含量也因土壤類型不同而不同，需要針對馬鈴薯不同發育階段的需求而相應施肥。馬鈴薯栽培主要施用氮（N）、磷（P）、鉀（K）肥和有機肥，合理施肥有助于提高塊莖產量和品質。

氮肥使莖葉生長茂盛，能提高光合效率，是施用量最多的肥料。在馬鈴薯生長發育過程中，NO3－刺激馬鈴薯匍匐莖分枝、促進主莖生長，NH4+促進塊莖膨大[25]。前期研究表明，施用氮肥或與固氮作物輪作都能有效促進馬鈴薯塊莖內蛋白質和氨基酸的含量[26－27]，但隨著施氮量的增加塊莖淀粉含量呈下降趨勢[16]。氮肥還能夠加快塊莖的膨大速度，此時塊莖單位面積內的淀粉積累相對減少，但每667 m2所產淀粉總量依然呈上升趨勢[28]。在其他營養成分比例比較協調的范圍內，馬鈴薯塊莖淀粉含量隨著N值增大呈遞增趨勢。但是，在塊莖形成之后過量的N供應會引起塊莖生長的停止和匍匐莖的再生[29]，塊莖內還原糖含量隨氮肥施用量的增加而增加，淀粉含量隨之下降[30]。由此看來，氮肥的施用量對塊莖中部分成分的含量影響不同，因此需要探尋合理的氮肥施用量與施用期以保證良好的塊莖品質。

馬鈴薯的生長發育除需氮肥外，還需鉀肥和磷肥。馬鈴薯是喜鉀作物，鉀素能提高馬鈴薯葉片光合效率，促進有機質的運轉，適量施鉀有利于淀粉的積累，但隨著鉀肥施用量的增加，淀粉含量呈下降趨勢[31]。磷肥能增強作物抗寒抗旱能力，促進提早成熟，而且增施磷肥能促進作物對氮的吸收。同時施用磷肥和鉀肥還可使馬鈴薯成熟期提早，降低塊莖中還原糖的含量，提高淀粉價。

增施生物有機肥和微量元素可以提高馬鈴薯產量和品質。在施肥適量的情況下，施用有機肥能顯著提高馬鈴薯干物質含量及品質[32]。李會珍等[33]報道，銅對馬鈴薯塊莖淀粉含量影響最大，其次為錳、硼、鐵和鋅。其中，淀粉含量與銅濃度呈拋物線關系，與鐵濃度呈正相關關系，隨著錳、硼和鋅濃度的增加塊莖淀粉含量下降。

2.3 病蟲害

馬鈴薯病害主要包括病毒病、真菌性病害和細菌性病害。世界上侵染馬鈴薯的病毒有30多種，在我國常見的有7種，即卷葉病毒、A病毒、M病毒、Y病毒、X病毒、S病毒和澳古巴葉病毒[34]。病毒是引起馬鈴薯品種退化的主要原因，使用脫毒種薯是防治病毒病最有效的途徑。馬鈴薯真菌性病害有晚疫病、早疫病、瘡痂病和干腐病，會引起馬鈴薯品種退化、品質變劣和產量下降[35]，主要通過藥劑防治。馬鈴薯常發生的細菌性病害主要有青枯病、環腐病、軟腐病和黑脛病等，影響塊莖發育和品質，通常通過選用抗病品種、無毒種薯等措施防治[36]。

危害馬鈴薯的蟲害主要是蚜蟲、馬鈴薯瓢蟲和地下蟲害。蚜蟲會傳播病毒病，馬鈴薯瓢蟲的成蟲和幼蟲均能造成植株枯死以至產量下降、品質退化，地下蟲害對馬鈴薯塊莖會造成直接危害，主要采用藥劑防治[37]。

馬鈴薯病蟲害不僅會造成減產，而且還會降低塊莖品質。植株部分受病蟲侵害后首先會影響到地上部分干物質的積累和運輸，最終影響塊莖干物質的積累，而且部分病害會向塊莖部位轉移。馬鈴薯塊莖一旦受病害，不僅影響外觀，塊莖品質則會嚴重下降，甚至爛薯以致不可用。因此，馬鈴薯較大規模栽培時必須進行病蟲害防治，一般主要通過使用無病、抗病種薯為主，結合藥劑和作物輪作等措施進行綜合防治。

因此，在進行馬鈴薯選育和引種工作時，除要選用優良品種外，還要考慮自然生態環境條件和栽培因素對塊莖品質即將帶來的影響，通過分析塊莖品質與環境因子的相互關系和作用機理，為馬鈴薯引種工作提供一定的科學依據。

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