馬鈴薯品種淀粉含量和淀粉產量的表現及其穩定性分析

李明安，馬 力，呂文河

（1.北大荒黑土薯業有限公司，黑龍江 哈爾濱150090；2.北大荒黑土薯業有限公司種薯研發中心，黑龍江 克山農場161621；3.東北農業大學，黑龍江 哈爾濱150030）

中國是世界馬鈴薯生產大國，20世紀90年代以來，中國馬鈴薯生產規模總體呈現快速增長的趨勢[1]。隨著馬鈴薯生產規模的擴大，馬鈴薯加工，特別是淀粉加工，也隨之迅速發展。同玉米、小麥等其他作物淀粉相比，馬鈴薯淀粉具有其他淀粉不能替代的獨特品質和功能。例如，馬鈴薯淀粉顆粒大，黏性高；支鏈淀粉的分子量高，柔韌性強；含有天然磷酸基團，能很好地延長產品的保質期；口味溫和，無刺激。因此，馬鈴薯淀粉廣泛應用于食品加工、化工、醫藥、紡織、造紙、飼料等領域[2]。北大荒馬鈴薯集團有限公司就是在這樣一個大背景下成立的，2016年公司實行混合所有制改革，公司名稱變更為北大荒黑土薯業有限公司。該公司是目前國內最大的馬鈴薯淀粉加工企業之一，年生產的淀粉量占國內生產總量的20%左右，在黑龍江農墾區域擁有6.67萬hm2原料基地，按農藝標準要求建立了科學輪作制度，每年種植2萬hm2馬鈴薯和4.67萬hm2大豆、玉米、雜糧等作物。但近年來一直困擾企業的問題就是基地缺少優質的馬鈴薯原料，淀粉加工型專用品種匱乏。同時，現有品種在抗病性和適應性等方面也存在缺陷，加工企業和種植者對淀粉加工品種的選擇缺乏科學理論和實踐的引領。目前，公司原料基地種植的品種60%以上都是‘延薯4號’，該品種產量高，抗病性強，但淀粉含量不高。因此，篩選高產、穩產和優質的淀粉加工專用型馬鈴薯品種，對滿足加工企業需求，提高馬鈴薯生產技術水平，促進馬鈴薯產業持續、健康發展意義重大。

1 材料與方法

1.1試驗材料

參試的6個馬鈴薯品種分別為‘同薯29號’、‘克新27號’、‘東農310’、‘內-9’、‘希森5號’和‘延薯4號’（CK）。其中‘同薯29號’由山西省農業科學院提供，‘克新27號’由黑龍江省農業科學院克山分院提供，‘東農310’由東北農業大學提供，‘內-9’由內蒙古自治區呼倫貝爾市農業科學研究所提供，‘希森5號’由希森馬鈴薯產業集團有限公司提供，‘延薯4號’為目前黑龍江墾區淀粉加工的主栽品種，作為對照（CK）。

1.2試驗地概況

試驗于2016～2019年在黑龍江省農墾齊齊哈爾局克山農場科技園區內進行，該試驗地位于E 125°22'，N 48°18'，海拔315 m，年降雨量502.5 mm左右，年平均氣溫1.3℃，≥10℃有效活動積溫2 339.8℃，無霜期120 d，土壤有機質含量5.29%，全氮0.35%，全磷0.20%，pH 6.6，土壤類型為淋溶黑鈣土，土壤肥力中等，肥力均勻。

1.3試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗采用隨機區組設計[3,4]，共設6個處理（品種），4次重復。小區行距80 cm，株距20 cm，4行區，面積19.2 m2（長6 m×寬3.2 m）。每個重復之間留1 m的區道，周圍設保護行。

1.3.2 試驗方法

試驗采用人工播種，施磷酸二銨（N≥18%，P2O5≥46%）195 kg/hm2，尿素（N≥46%）195 kg/hm2，硫酸鉀（K2O≥50%）360 kg/hm2，3種肥料混拌均勻后全部作種肥一次性施入。所有種薯先進行催芽至0.5～1.0 cm，然后進行切塊種植，重量在40～60 g。5月初進行播種，9月中旬收獲。無灌溉條件，苗高20 cm左右中耕培土一次，在整個生育期噴施馬鈴薯晚疫病防治藥劑7～8遍，防蟲藥劑5遍，人工除草。收獲時在小區內把中間2行全部起收，計算所有薯塊的重量（直徑≥3 cm），然后折合成公頃產量。收獲后2周內測定塊莖淀粉含量。

1.4測定指標與方法

馬鈴薯塊莖淀粉含量測定采用水比重法[5]，根據塊莖的產量和淀粉含量計算淀粉產量：淀粉產量（kg/hm2）=塊莖產量（kg/hm2）×塊莖淀粉含量（%）。

1.5數據處理

采用唐啟義[6]的方法進行聯合方差分析，品種平均值差異顯著性測驗采用最小顯著差數法（Least significant difference，LSD），穩定性分析采用Shukla模型。

2 結果與分析

2.1塊莖產量及其穩定性分析

由表1可知，各參試品種產量在環境（年份）間、品種間差異極顯著，并且發現參試品種在不同環境（年份）存在極顯著的互作現象，說明不同品種在不同年份表現不同。

由表2可以看出，2016～2019年4年平均產量對照品種‘延薯4號’產量最高，達46 300 kg/hm2，其次是‘克新27號’，4年平均產量為41 731 kg/hm2，之后產量由高到低依次是‘同薯29號’、‘東農310’、‘內-9’，最低的是‘希森5號’，產量為32 902 kg/hm2。經方差分析，所有參試品種與‘延薯4號’之間產量均達到極顯著差異，‘東農310’、‘內-9’和‘希森5號’3個品種之間產量未達極顯著差異。同時，Shukla方差結果表明，對照品種‘延薯4號’Shukla方差不顯著，穩產性好，而‘克新27號’、‘同薯29號’和‘希森5號’Shukla方差顯著，穩產性不好，‘東農310’和‘內-9’Shukla方差極顯著，穩產性極差。

表1馬鈴薯品種塊莖產量的聯合方差分析（固定模型）Table 1 Combined analysis of variance for tuber yields of various varieties(fixed model)

表2馬鈴薯品種產量及穩定性（Shukla模型）Table 2 Tuber yields and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

2.2淀粉含量及其穩定性分析

由表3可以看出，各參試品種的淀粉含量在環境（年份）間差異不顯著，但是品種間淀粉含量差異極顯著，并且存在極顯著的環境（年份）×品種互作現象。

由表4可知，各參試品種淀粉含量都高于對照品種，最高的是‘希森5號’，4年平均值為20.46%，其次是‘克新27號’，4年平均淀粉含量為18.94%，而對照品種‘延薯4號’淀粉含量最低，為13.76%。經方差分析，‘希森5號’、‘克新27號’、‘東農310’、‘同薯29號’和‘內-9’4年平均淀粉含量均極顯著高于‘延薯4號’（CK）。Shukla方差結果表明，在6個參試品種里，只有對照‘延薯4號’淀粉含量的表現穩定，其余品種穩定性均差，說明6個參試品種里只有‘延薯4號’在不同年份間淀粉含量變化不大。

表3馬鈴薯品種淀粉含量的聯合方差分析（固定模型）Table 3 Combined analysis of variance for starch contents of various varieties(fixed model)

表4馬鈴薯品種淀粉含量及穩定性（Shukla模型）Table 4 Starch contents and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

2.3淀粉產量及其穩定性分析

由表5可知，各參試品種淀粉產量在環境（年份）間、品種間差異極顯著，并且發現參試品種在不同環境（年份）存在極顯著的互作現象。

由表6可以看出，單位面積淀粉產量4年平均最高的是‘克新27號’，達7 976 kg/hm2，其次是‘東農310’，達6 709 kg/hm2，最低的是‘內-9’，僅為5 716 kg/hm2。經方差分析，只有‘克新27號’與‘延薯4號’（CK）4年平均淀粉產量存在極顯著差異，除‘內-9’外其余品種與‘延薯4號’差異均不顯著。同時，Shukla方差結果表明，在6個參試品種中，單位面積淀粉產量穩產性好的品種有‘東農310’、‘希森5號’和‘延薯4號’，而‘克新27號’、‘同薯29號’和‘內-9’穩產性差。

表5馬鈴薯品種淀粉產量的聯合方差分析（固定模型）Table 5 Combined analysis of variance for starch yields of various varieties(fixed model)

表6馬鈴薯品種淀粉產量及穩定性（Shukla模型）Table 6 Starch yields and stabilities(Shukla model)of various potato varieties

3 討論

高產、穩產一直是品種選擇的重要指標。若方差分析發現品種×環境互作顯著，表明各品種在不同環境中表現出的優劣程度不一致，需要對各品種進一步做穩定性分析，以說明品種在不同環境條件下表現出的變異特性。評價品種穩產性的方法有很多，常用的有Eberhart和Russell模型[7]、George C C Tai模型[8]和Shukla模型[9]。另外，還有AMMI模型[10,11]和GGE模型[12]。因為Shukla模型簡潔，含義明確，統計性能較好，信息量大并較為精確，有利于尋找出目標性狀好且穩定的優良品種[13]，該模型已經在大豆、棉花、油菜、小麥等作物上普遍應用[13-16]。本研究采用Shukla模型來分析供試馬鈴薯品種塊莖產量、淀粉含量以及淀粉產量的穩定性。

在生產實際中，最受關注的是單位面積淀粉產量，也就是說期望產量和淀粉含量相對都高。淀粉產量越高，種植戶效益就越好，同時，淀粉加工廠的出粉率就越高。從連續4年的淀粉產量來看，‘克新27號’的淀粉產量最高，但其穩定性差，也就是說年份之間差異大，而排在第二位的‘東農310’穩定性好，不同年份之間差異較小。同樣，‘希森5號’和‘延薯4號’也具備穩定性好的特點，在不同年份之間淀粉產量差異較小。另外，‘東農310’和‘希森5號’的淀粉產量也略高于（4%～5%）當地的主栽品種‘延薯4號’。因此，在生產上大面積推廣的‘延薯4號’，產量高，并表現穩定，但淀粉含量低，導致淀粉產量較低；相反，‘克新27號’產量低于‘延薯4號’，但淀粉含量高于‘延薯4號’，結果淀粉產量最高，但表現并不穩定。‘東農310’和‘希森5號’淀粉含量高，具有較高的淀粉產量，并表現穩定，是值得進一步展示和推廣的品種。