適合機械化收獲的甘薯品種篩選及育種研究

唐 維，張允剛，李 強，后 猛，王 欣，閆 會，馬代夫，劉亞菊

（江蘇徐州甘薯研究中心/農業部甘薯生物學與遺傳育種重點實驗室/江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇徐州221131）

適合機械化收獲的甘薯品種篩選及育種研究

唐 維，張允剛，李 強，后 猛，王 欣，閆 會，馬代夫，劉亞菊

（江蘇徐州甘薯研究中心/農業部甘薯生物學與遺傳育種重點實驗室/江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇徐州221131）

甘薯機械化收獲程度過低是阻礙中國甘薯產業健康發展的瓶頸，而農機農藝不配套則是導致無法很好地進行機械化收獲的主要因素之一。筆者主要通過對5個薯形大小不同的甘薯品種進行機械化收獲試驗，分析了甘薯的薯形和大小對甘薯機械化收獲的影響。結果表明：‘徐紫薯5號’的機械化收獲破損率最小，因此該品種更適合田間機械化收獲。同時，在調查參試品種的薯形、破損率和明薯率后，發現甘薯的薯形與其破損率具有極顯著線性關系，扁率越大其破損率越大，反之則破損率越小，但對薯塊明薯率沒有顯著影響。因此，在甘薯品種選育過程中，在考慮農藝性狀的同時應當選擇薯形扁率較小的品系。

甘薯；機械化收獲；薯形扁率；破損率；明薯率

0 引言

農業機械化是未來世界農業發展的必經之路，是降低農業生產勞動強度，提高勞動效率最重要的途徑。在眾多作物中，機械化收獲已經成為了制約該作物產業快速發展的瓶頸，開展適合機械化收獲的育種研究是解決該瓶頸的一個非常重要的途徑。人們很早就開展了大豆機械化收獲的育種研究，認為在育種過程中對機械化收獲性狀的特點以及性狀間的關系應當有正確的認識與評估，這樣才能育成既適于機械化收獲又具有優良品質的品種[1]。近年來，人們又主要對油菜的機械化收獲開展了相關研究，提出了適合全程機械化作業的油菜育種新概念[2]，分析了適合機械化收獲的油菜品種選育過程中面臨的問題[3-4]，并開展了篩選適合機械化收獲的油菜品種的研究[5-6]。另外，人們也從機械化的角度對玉米生產開展了大量研究，分析了適合玉米機械化收獲的農藝性狀以及育種目標[7-9]，并強調了機械化生產對玉米等農作物發展的重要性[10]。這些研究都表明了培育適合機械化收獲的農作物品種對于發展中國農業產業以及提高中國農業競爭力具有重要的價值。

甘薯是中國重要的糧食與經濟作物，生產總量僅次于水稻、小麥和玉米。同時，中國也是世界最大的甘薯生產國，種植面積占全世界的65.4%，年產量為全世界的85.9%[11]。雖然中國的甘薯種植面積大，但機械化程度不高，耕、種、收綜合機械化指數距離國家平均水平尚有較大差距。以往甘薯育種和栽培目標主要集中在優質、高產、耐逆等上，而對機械化生產的適應性的重視不夠。近年來，人們對甘薯生產上的機械器具進行了一些研究，開發出了甘薯旋耕起壟機、甘薯切蔓機、甘薯雙行收獲機等生產機械[12-14]，研發出適宜甘薯機械化生產的作業模式[15-16]，并篩選出了一些適合機械化收獲的甘薯品種[17-19]。盡管人們對甘薯生產機械化發展提出了一些策略[20-21]，但是關于適合機械化收獲的甘薯育種技術還罕見相關報道。

基于此，根據甘薯薯塊的特性，本研究對5個不同薯塊性狀的甘薯品種進行機械化收獲試驗，通過測量薯塊形狀大小，分析不同薯塊類型對機械化收獲過程中薯塊破損與遺漏（明薯率）的影響，并為適應機械化收獲甘薯品種的選育提供試驗數據與理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試收獲機具采用的是霸州豐收農機配件廠研制的型號900的中傳動紅薯收獲機。供試的甘薯品種為江蘇徐州甘薯研究中心提供，分別是‘徐薯22’、‘徐薯28’、‘徐薯32’、‘徐紫薯3號’和‘徐紫薯5號’，各個品種薯形為紡錘形，結薯相對集中、范圍不大于30 cm。

1.2 試驗方法

本試驗于2014年在江蘇徐州甘薯研究中心大田中進行，采用單行起壟單壟收獲的作業模式[15]。設計每個品種種植5行區，每行20株，行距85 cm、株距23.5 cm。收獲時每個品種現場測量40塊薯塊的長半軸長與短半軸長用于計算薯形扁率，其計算見公式(1)，扁率介于0和1之間，反映甘薯紡錘形的扁平程度。同時，對每個品種中間3行薯塊的明薯率和破損情況進行調查與統計。

明薯率是通過在收獲機作業后，統計明顯露出地面的薯塊重量，然后再人工找出被收獲機挖掘出來又被掩埋的薯塊，計算出收獲的薯塊總重量，從而得到明薯率，見公式(2)。

破損率則是通過稱量收獲所有薯塊中的傷薯重量，再利用破損率計算公式(3)算出各個品種的薯塊破損率，見公式(3)。

3個公式中：A—長半軸；B—短半軸；M—總薯重；M1—明薯重；M2—傷薯重。

另外，對所測的數據采用Excel和DPS進行處理，并用t檢驗和Duncan多重比較進行統計學分析。

2 結果與分析

2.1 參試品種薯形大小選擇與分析

本試驗分別對5個參試品種的薯形大小進行了分析，并通過數學中的扁率來反映薯塊的扁平程度，扁率越大表明薯形越長，反之則薯形越短。

由表1可知，參試品種的扁率由大到小依次為：‘徐紫薯3’＞‘徐薯28’＞‘徐薯32’＞‘徐薯22’＞‘徐紫薯5號’，并且各個品種扁率之間達到極顯著性差異。但通過對這5個品種的長、短軸與單薯重分析發現，‘徐薯22’的薯塊最大，后面依次為‘徐薯28’＞‘徐薯32’＞‘徐紫薯5號’＞‘徐紫薯3號’，各個品種間大小差異也達到了極顯著性水平。另外，表1中的變異系數值表明所測試驗數據能夠較為準確地反映各個品種的薯塊性狀，并且其薯形變化具有較好的多態性，能夠較為普遍的反映甘薯薯塊的形狀大小，其試驗結果具有一定的代表性。

2.2 不同品種薯塊明薯率與破損率比較分析

由表2的試驗結果可知，不同薯形甘薯品種的薯塊破損率有較大差異，具有最小破損率的品種為‘徐紫薯5號’，其扁率也最小；而扁率最大的甘薯品種為‘徐紫薯3號’，其破損率也最大，并且各個品種間的破損率達到極顯著差異水平。盡管薯塊最小的‘徐紫薯3號’破損率最大，但薯塊最大的品種‘徐薯22’的破損率為19.75%，高于最低破損率。以上結果表明，破損率可能與薯形具有一定的相關性，而與薯塊大小關系不大。另外，不同品種間的明薯率都在95%以上，沒有顯著性差異，這表明薯形對機械化收獲的明薯率沒有顯著影響。

2.3 薯塊扁率與破損率的相關性分析

為了進一步研究破損率與薯形之間的關系，對每個重復的破損率與薯形扁率進行了關聯分析。研究發現薯塊的破損率與薯形扁率之間具有極顯著性線性關系(R2=0.9506)，隨著薯形扁率的增加，薯塊的破損率直線上升。這表明薯形是影響破損率的一個非常重要的因素，短紡錘形的薯塊（低扁率）在田間機械化收獲過程中能夠更好地避免機械損傷，而長紡錘形的薯塊（高扁率）更容易在機械化收獲中造成損傷，從而大大降低薯塊的商品率。

表1 不同甘薯品種薯形大小調查

表2 機械化收獲對不同品種薯塊覆蓋度和破損的影響

3 討論

目前，甘薯育種目標還主要集中在淀粉含量、食味、高產、抗逆等方面，而對開展適合機械化收獲育種的研究還不夠重視。僅有少量文獻報道了甘薯在不同地區的機械化收獲狀況，但也主要集中在甘薯收獲配套技術與收獲機具的研究上[12-14]，對如何開展適合機械化收獲的品種選育還罕見相關報道。而本文則側重于研究適合機械化收獲的甘薯育種技術，通過扁率量化了薯形與破損率之間的關系，并進一步發現不同薯形的甘薯品種與破損率是具有線性相關性：扁率越小、薯形越短則甘薯薯塊的破損率越低，反之則越容易破損，而當扁率降至0.483時，其薯塊的破損率顯著下降。因此，筆者認為選育薯塊扁率在0.5以下的品種可以較好適應機械化收獲。

為了更好地比較不同品種的破損率差異，通過調整收獲機具使薯塊易于破損。研究結果表明，機械收獲造成的甘薯破損與薯形有直接關系，這與秦素研等[19]的報道一致。然而，秦素研等認為薯塊增大會增加破損率，而本試驗結果說明薯塊大小與破損率之間沒有線性相關性，這種不同的結論可能是由于收獲機具的不同造成的。

本試驗僅在江蘇徐州甘薯研究中心大田中進行，而由于不同地區甘薯種植方式與區域環境有較大差異，因此，本試驗結果是否適合于其他區域環境，還需要進一步在其他地區調查薯形扁率與薯塊破損率之間的關系。

4 結論

通過對5個參試品種進行機械化收獲試驗可以看出，‘徐紫薯5號’的破損率最小，因此該品種能夠更好地適合田間機械化收獲。另外，通過對不同品種的薯塊性狀進行分析，發現薯形對薯塊破損率的影響最大，具有線性正相關性，但對薯塊明薯率沒有顯著影響。所以在甘薯品種選育過程中，既要選擇具有高產、優食、耐逆等農藝性狀的材料，又要兼顧該材料的薯形扁率大小。只有將農機農藝相結合，才能進一步推動甘薯產業的健康發展。

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Screening and Breeding of Sweetpotato Varieties Suitable for Mechanical Harvesting

Tang Wei,Zhang Yungang,Li Qiang,Hou Meng,Wang Xin,Yan Hui,Ma Daifu,Liu Yaju
(Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center/Key Laboratory of Sweetpotato Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture/Jiangsu Xuhuai Region Xuzhou Agricultural Science Institute,Xuzhou 221131,Jiangsu,China)

The lower degree of mechanical harvesting sweetpotato has restrained the development of sweetpotato industry in China.The mismatches between agricultural machinery and sweetpotato agronomy are one of the main factors that affect sweetpotato mechanical harvesting.In this study,we used five sweetpotato varieties with different shape and size to analyze their effects on the mechanical harvesting of sweetpotato.The results showed that the damage rate of‘Xuzishu 5’was the lowest.So,this variety was more suitable for mechanical harvesting in fields than the other varieties.At the same time,by investigating the shape,breakage rate and potato-exposing rate,we found that there is an extremely significant linear relationship between the sweetpotato shape and the breakage rate,i.e.,the higher the flat rate,the bigger breakage rate.However,there was no obvious effect on the potato-exposing rate.Therefore,we should take tuberous root with lower flat rate as well as of better agronomic characters in the process of breeding new sweetpotato varieties.

Sweetpotato;Mechanical Harvesting;Flat Rate of Tuberous Root;Breakage Rate;Visible Rate

S531

：A論文編號：cjas16090006

江蘇省科技支撐計劃項目“適合機械化生產的高產多抗甘薯新品種選育”(BE2014315)；農業部國家甘薯現代產業體系建設專項“國家甘薯產業技術體系任務書-北方區育種”(CARS-11-B-03-2016)。

唐維，男，1982年出生，湖北武漢人，助理研究員，碩士，主要從事甘薯遺傳育種研究。通信地址：221131江蘇省徐州市鯤鵬路高鐵站北徐州農科院科研樓507，E-mail：tangweilhr@163.com。

劉亞菊，女，1975年出生，陜西渭南人，副研究員，博士，主要從事甘薯遺傳育種研究。E-mail：yajuliu@163.com。

2016-09-12，

：2016-11-08。