葛 霞，田世龍，田甲春，李 梅，李守強，程建新

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯是中國第四大主食產(chǎn)品，種薯是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。發(fā)芽會使種薯生理老化，加快腐爛和失水，嚴(yán)重影響種薯活力和田間種植。特別是脫毒微型薯常年生產(chǎn)，從采收到第2 年種植，貯藏時間有時長達7 個月以上，加上中國馬鈴薯貯藏設(shè)施多以簡陋、通風(fēng)不良、不能恒溫控濕的貯藏窖為主，造成馬鈴薯種薯發(fā)芽損失嚴(yán)重，給農(nóng)民帶來很大的經(jīng)濟損失。目前，國內(nèi)外普遍使用的馬鈴薯抑芽劑是氯苯胺靈（Chlorpropham, CIPC）[1]，已經(jīng)在商品薯上成功使用了60多年。但是，CIPC抑芽作用不可逆，會嚴(yán)重影響馬鈴薯種薯的活性，不能用于種薯的抑芽[2]。為了解決種薯、特別是微型薯長期貯藏發(fā)芽的問題，探索開發(fā)天然的、安全的、可用于馬鈴薯種薯的其他具有抑芽活性的化合物成為了目前國內(nèi)外的研究熱點。李方安等[3]采用多效唑?qū)Α惺?號’、‘費烏瑞它’和‘米拉’3 個品種的馬鈴薯脫毒微型薯進行浸種處理，發(fā)現(xiàn)多效唑可延長種薯的貯藏期、減小重量損失、抑制種薯的芽長；普紅梅等[4]探討了薄荷精油對不同基因型馬鈴薯微型薯的抑芽效果，發(fā)現(xiàn)薄荷精油可顯著地抑制種薯的發(fā)芽，對種薯抑芽效果除了與精油濃度有關(guān)以外，與品種也有關(guān)系；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所馬鈴薯貯藏技術(shù)研究團隊探討了香芹酮、過氧化氫、1,4-二甲基萘、壬醇、乙烯利、1-萘乙酸甲酯以及蘋果對馬鈴薯在貯藏期間貯藏效果的影響，發(fā)現(xiàn)香芹酮與1-萘乙酸甲酯對馬鈴薯發(fā)芽有很好的抑制效果[5]。但這些研究僅僅探討了抑芽劑在貯藏期間對種薯的貯藏抑芽效果，用抑芽劑貯藏后在田間種植的驗證效果還未見報道。因此，課題組采用具有抑芽活性的天然植物提取物香芹酮，在此前的研究基礎(chǔ)上[6]，以‘青薯9 號’脫毒微型薯為試驗材料，分別考察香芹酮處理時間、劑量、處理次數(shù)及停藥時間對微型薯發(fā)芽和田間種植效果的影響，旨在對馬鈴薯微型薯抑芽貯藏、田間生產(chǎn)等環(huán)節(jié)提供新的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯脫毒微型薯‘青薯9 號’（定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供）；香芹酮（武漢大華偉業(yè)醫(yī)藥化工有限公司）；50 cm×37 cm×27 cm 透明塑料密閉貯藏箱（武漢市康博順家居用品有限公司）；9 cm迷你風(fēng)扇（德鑫旺工具商行）；電子數(shù)顯卡尺（上海恒量量具有限公司）。

香芹酮藥劑處理采用自制內(nèi)循環(huán)微型薯貯藏箱。依據(jù)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2789-2015 中貯藏庫“貯藏總量不應(yīng)超過庫容量的65%，貯藏高度一般不超過貯藏庫高度的2/3”的要求[7]，使用透明塑料箱、迷你風(fēng)扇按圖1所示組裝，模擬具有內(nèi)循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)的馬鈴薯貯藏庫，營造試驗貯藏的微環(huán)境。

1.2 試驗方法

1.2.1 貯藏處理

圖1 自制貯藏箱示意圖（65%為微型薯體積占貯藏箱體積的百分?jǐn)?shù)）Figure 1 Schematic of self-made storage box(65%refers to percentage of volume of minituber potatoes to volume of storage box)

表1 試驗處理方法Table 1 Method of treatments

‘青薯9號’微型薯于2016年9月25日采收，10月15 日運至甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所馬鈴薯貯藏恒溫庫，在溫度12～18 ℃、相對濕度85%～95%的環(huán)境下預(yù)處理2 周，以進行種薯完全創(chuàng)傷愈合。微型薯預(yù)貯結(jié)束后，根據(jù)試驗設(shè)計進行相應(yīng)的藥劑處理。試驗共設(shè)13 個處理，3 次重復(fù)，每個處理分別稱取微型薯9.50 kg在自制的內(nèi)循環(huán)微型薯貯藏箱內(nèi)（圖1）進行藥劑處理。具體處理方法詳見表1，其中香芹酮處理總劑量分別為0.0，0.3 和0.6 mL/kg FW（單位mL/kg FW為處理每公斤種薯所需香芹酮的用量）；距種植前停藥持續(xù)時間分別為4，6和8周；處理次數(shù)分別為一次性處理和分三次處理（貯藏0，6和12周各處理1次，貯藏時間自施藥起開始計算）。根據(jù)試驗設(shè)計分別將載有不同劑量香芹酮的濾紙置于自制內(nèi)循環(huán)微型薯貯藏箱底部，距底部箱高三分之一處加透氣隔板，然后將微型薯置于隔板上，密閉貯藏箱，接通風(fēng)扇電源使香芹酮藥劑在整箱內(nèi)循環(huán)20 min。整個貯藏期間，對照貯藏箱與香芹酮各處理貯藏箱分開放置在不同的馬鈴薯貯藏恒溫庫內(nèi)，貯藏溫度設(shè)定為（10±1）℃。貯藏期間管理為每兩天開蓋通風(fēng)1次，每次通風(fēng)20 min，通風(fēng)后再接通風(fēng)扇電源進行藥劑的內(nèi)循環(huán)處理。

1.2.2 貯藏指標(biāo)的測定方法

失重率：貯藏初始，每個處理箱中隨機選取10個微型薯裝入小網(wǎng)袋中，分別測定其初始重量（g0）與貯藏每4周的重量（gi），計算失重率[8]。

失重率（%）=[（g0-gi）/g0]×100

平均芽長：每個處理箱中隨機取馬鈴薯10個，用游標(biāo)卡尺測量頂芽的長度，測量后取平均值[6]。種薯芽長分別在停藥時（16，18和20周）和種植時（24周）測定。

腐爛率：在微型薯種植時（24周）統(tǒng)計各處理腐爛種薯的重量（m1）及種薯總重量（m2），腐爛率按m1占m2的百分?jǐn)?shù)計算。

1.2.3 田間種植試驗

試驗地點分別位于定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地和天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗站。定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地，海拔1 920 m，年均輻射592.85 kJ/cm2，年均氣溫6.4 ℃，年均降水量415.2 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm，干燥度2.53。土壤類型為黃綿土。天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗站，海拔1 650 m，年均氣溫11.0 ℃，年均降水量491.7 mm。年蒸發(fā)量1 473 mm，試驗地為山旱地，地勢平坦，肥力中等，地周無樹木及建筑。前作為冬小麥。土壤類型為黃綿土。

試驗采用露地平播方式，隨機區(qū)組排列，每個處理重復(fù)3次。小區(qū)長5.7 m，寬3.5 m，面積20 m2。每個小區(qū)5 行，株距0.28 m，行距0.70 m，每行20株，共計100株，播種密度3 333株/667m2。定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗基地于2017年4月20日播種，6月20日培土，7月5日、8月2日因天氣干旱進行補水灌溉2次，于10月10日收獲。天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗站于2017年4月17日人工挖窩播種，6月12日除草淺培土一遍，6月25日培土追肥，追施尿素（N 46%）15.5 kg/667m2。7月11日、25日噴藥（烯酰嗎啉+吡蟲啉）防治晚疫病及蚜蟲，防治鼠害2次，9月28日收獲。

1.2.4 田間調(diào)查指標(biāo)

田間調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參照參考文獻[9-11]。

物候期：記載播種、出苗、現(xiàn)蕾、開花、封行、成熟、收獲及生育期，以植株總數(shù)中某一特征顯著變化達到群體數(shù)目60%以上時，為某物候期的記錄標(biāo)準(zhǔn)。出苗率：播種后35d統(tǒng)計出苗率，每個小區(qū)統(tǒng)計3行。株高：植株從地面到主莖最高處的距離，每小區(qū)隨機選取10株進行測定，取平均值。

主莖數(shù)：每個小區(qū)測定10株，測定種薯上芽眼中的芽直接長出地面形成的莖的數(shù)量，于出苗后第60d測定。

測產(chǎn)和商品薯率：收獲時，每個小區(qū)取3行進行測產(chǎn)，此外取另2行進行單株塊莖數(shù)、單株薯產(chǎn)量、商品薯率的測定。測定商品薯率時，將馬鈴薯按大中薯（≥75 g）、小薯（＜75 g）分類并稱重，分別計算所占的薯重百分率，商品薯率以大中薯所占總重的百分?jǐn)?shù)計算。

1.2.5 馬鈴薯采后品質(zhì)測定方法

對種植產(chǎn)出的馬鈴薯進行品質(zhì)測定。干物質(zhì)采用烘干恒重法測定[12]；粗淀粉采用酸水解-旋光法用自動旋光儀測定[13]；還原糖采用氰化鹽法測定[14]；維生素C采用熒光法用熒光分光光度計測定[15]；粗蛋白采用凱氏法用全自動定氮儀測定[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗采用完全隨機取樣，用Microsoft Excel 2007 進行數(shù)據(jù)分析與譜圖處理。數(shù)據(jù)分析用DPS 7.05 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件進行，采用Duncan's新復(fù)極差檢驗進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏期間試驗結(jié)果

2.1.1 香芹酮處理對微型薯失重率的影響

在貯藏過程中，馬鈴薯重量損失的主要原因為水分散發(fā)、呼吸以及其他生理代謝進程，除此之外還因馬鈴薯發(fā)芽的增多而增加。從圖2 中可以看出，各處理馬鈴薯的失重率曲線隨著貯藏期的延長而呈上升趨勢。經(jīng)差異顯著性測驗，CK在貯藏8周以后即與香芹酮各處理失重率達到顯著差異，這可能因為香芹酮在貯藏期間抑制了微型薯的發(fā)芽，且對一些真菌病害還有抗菌作用，因此可減少微型薯貯藏過程中因腐爛而造成的失水損失，延緩了馬鈴薯失重率數(shù)值的升高。以CK為對照，處理T1～T4、T5～T8和T9～T12分別在停藥時間節(jié)點16周（圖2a）、18周（圖2b）和20周（圖2c）時，除CK與香芹酮處理失重率達顯著差異外，香芹酮各處理之間失重率均未達到顯著差異，說明在香芹酮施藥期間，香芹酮處理劑量和處理次數(shù)對微型薯的失重率沒有影響。

微型薯貯藏24 周時，CK、T1～T4、T5～T8、T9～T12 的失重率分別為12.79%、（5.47%、4.99%、5.02%、4.20%）、（5.09%、3.93%、4.14%、3.44%）和（4.42%、4.13%、4.04%、3.21%）。在香芹酮各處理中，同劑量、同處理次數(shù)時，藥劑處理時間越長即停藥時間越短的處理微型薯的失重率越低，如T4、T8和T12的處理劑量同為0.6 mL/kg，其失重率數(shù)值從高到低為T4＞T8＞T12，但未達顯著差異，因此不同停藥時間對失重率影響不顯著。在相同停藥時間、不同處理，如T5、T6、T7和T8失重率分別為5.09% a、3.93% b、4.14% b 和3.44% c，說明停藥時間相同時，處理劑量和處理次數(shù)對失重率有影響，劑量大、分次處理有利于低失重率。

圖2 各處理對微型薯失重率的影響Figure 2 Effects of different treatments on weight loss of minitubers during storage

2.1.2 香芹酮處理對微型薯的發(fā)芽調(diào)控

表2分別統(tǒng)計了貯藏16周（CK、T1～T4）、18周（CK、T5～T8）、20周（CK、T9～T12）停藥時和24周種植時所有處理的芽長。香芹酮處理在停藥時（16，18和20周）的芽長均呈萌芽狀態(tài)（芽長＜5 mm），與之相對應(yīng)的CK在貯藏16，18和20周時微型薯芽長分別達24.31，32.26和33.21 mm，與香芹酮各處理芽長達顯著性差異，說明香芹酮對種薯貯藏期間的發(fā)芽有很好的抑制作用。貯藏24 周時，從各處理種植時的芽長數(shù)據(jù)可以看出，CK芽長達51.02 mm，香芹酮各處理在停藥后到種植前，由于香芹酮藥效的散除，種薯又開始發(fā)芽，根據(jù)種植時的理想芽長為5 mm左右這一判斷標(biāo)準(zhǔn)，按芽長數(shù)值得出最適宜的處理為T1（4.77 mm）、T3（5.32 mm）、T5（4.76 mm）和T9（4.40 mm），說明香芹酮一次處理較分次處理更適宜微型薯芽的調(diào)控。

2.1.3 香芹酮處理對腐爛率的影響

貯藏24周種植時對所有處理進行了腐爛率的統(tǒng)計（表3），結(jié)果表明CK腐爛率高達50.42%，而香芹酮藥劑處理腐爛率在5%～10%。香芹酮對一些真菌具備抗菌活性，比如馬鈴薯貯藏期間常見的硫色鐮刀菌（Fusarium sulphureum），莖點霉菌（Phoma exigua var. foveata）以及馬鈴薯銀腐病菌（Helminthosporium solani）等。因此，香芹酮可抑制馬鈴薯貯藏期間干腐病、壞疽病和銀腐病等病害發(fā)生。

2.2 大田種植試驗

根據(jù)貯藏期間香芹酮對微型薯發(fā)芽調(diào)控的影響，以CK為對照，選擇對微型薯發(fā)芽調(diào)控作用較好的香芹酮處理T1、T3、T5和T9進一步進行大田種植試驗。

2.2.1 不同處理對馬鈴薯物候期的影響

表4 為不同處理微型薯田間種植后的物候期，從出苗時間來看，天水種植的T3處理出苗相比CK推遲了2 d，其余處理均與CK出苗時間相當(dāng)或較對照提前1～2 d，可能是T3香芹酮處理濃度較其他處理高的原因，略推遲了出苗時間；香芹酮處理的微型薯現(xiàn)蕾期、開花期與CK 相當(dāng)或較對照提前1～5 d；香芹酮處理的微型薯種植后其成熟期和生育期與CK也差別不大。

表2 各處理停藥時和種植時種薯芽長Table 2 Sprout length of potato under different treatments

表3 種植時（24周）各處理腐爛率Table 3 Decay rate of potato under different treatments at planting(24 weeks)

表4 各處理物候期Table 4 Phenological stage of potato under different treatments

2.2.2 不同處理對馬鈴薯田間性狀及產(chǎn)量的影響

CK以及香芹酮T1、T3、T5和T9處理微型薯種植后的田間性狀和產(chǎn)量數(shù)據(jù)列于表5。從出苗率數(shù)據(jù)來看，CK出苗率相對香芹酮處理較低，可能因種植時芽長較長受到機械損傷所致，但從差異顯著性來看，香芹酮處理與CK的出苗率無顯著性差異；除了定西T3 外，兩地香芹酮處理的株高均顯著高于CK；香芹酮各處理的主莖數(shù)和單株塊莖重量與CK相比沒有顯著性差異；定西T5處理的單株塊莖數(shù)顯著低于CK和香芹酮其他處理，天水香芹酮各處理的單株塊莖數(shù)顯著高于CK；從商品薯率數(shù)據(jù)來看，香芹酮處理的微型薯種植后商品薯率略低于CK；從定西產(chǎn)量顯著性數(shù)據(jù)來看，產(chǎn)量由高到底為T3、T5和T9＞CK＞T1，天水產(chǎn)量由高到低為T1、T5和T9＞T3＞CK，說明T3、T5和T9處理相比對照有助于產(chǎn)量的提高，而T3處理劑量為0.6 mL/kg FW，從經(jīng)濟成本來看T5和T9處理劑量僅為0.3 mL/kg FW，更適宜微型薯的發(fā)芽調(diào)控。

2.2.3 香芹酮處理對產(chǎn)出馬鈴薯品質(zhì)的影響

表6為CK、T5和T9對微型薯種植出馬鈴薯的品質(zhì)影響，可以看出T5和T9香芹酮處理的微型薯種植出的馬鈴薯其干物質(zhì)、粗蛋白、粗淀粉、維生素C和還原糖與CK相比未存在顯著差異，說明香芹酮對微型薯種植出的馬鈴薯品質(zhì)沒有影響。

3 討 論

香芹酮是一種天然的、具有揮發(fā)性的單萜類物質(zhì)，其可從天然植物葛縷子草（Carum carvi L.）種子的精油中提取出來。國外已有大量文獻證實了香芹酮對馬鈴薯具有非常好的抑芽效果，且在荷蘭、瑞士和其他幾個國家作為馬鈴薯抑芽劑已經(jīng)被商業(yè)化（TalentTM），2008年香芹酮獲得歐盟批準(zhǔn)并列入歐盟農(nóng)藥管理條例的附錄Ⅰ中[17-20]。商品薯大量貯藏時，可以將其作為冷霧劑也可利用常規(guī)的熱霧劑來施用于馬鈴薯。與CIPC一樣除了可以抑制芽的生長以外，香芹酮也會抑制馬鈴薯的創(chuàng)傷愈合，因此實際使用時期應(yīng)在馬鈴薯創(chuàng)傷愈合期后、萌芽期之前[21]。

表5 各處理田間性狀及產(chǎn)量指標(biāo)Table 5 Field traits and yield of potato under different treatments

表6 香芹酮對微型薯種植出馬鈴薯品質(zhì)的影響Table 6 Effects of carvone on potato quality

除此之外，由于香芹酮對馬鈴薯中的3-羥甲基戊二酰輔酶A還原酶（HMGR）有抑制作用，并且這種抑制作用具有可逆性[22]，因此香芹酮不僅可以用于商品薯的抑芽，也可作為種薯抑芽劑使用[23]。Sorce等[24]研究發(fā)現(xiàn)香芹酮作用于馬鈴薯種薯6個月，可在不影響芽活性的情況下完全抑制種薯發(fā)芽，香芹酮最有效的蒸汽濃度為0.34～1.06 μmol/mol。目前還沒有關(guān)于香芹酮對種薯田間種植影響的報道，因此本研究以‘青薯9號’微型薯為試驗材料，考察了香芹酮兩個劑量（0.3和0.6 mL/kg）、處理次數(shù)（一次性處理和分次處理），以及距種植前停藥時間（4，6和8周）對微型薯的貯藏效果和田間種植影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與CK相比香芹酮在施藥期間對微型薯具有很好的保鮮效果，失重率、芽長和腐爛率都顯著低于CK，說明在貯藏期間香芹酮可顯著延緩微型薯的重量損失，對微型薯也有很好的發(fā)芽調(diào)控作用，其中以T1、T3、T5和T9處理對微型薯發(fā)芽調(diào)控效果最理想，說明香芹酮一次性處理較分次處理更適宜微型薯發(fā)芽的調(diào)控；微型薯作為種薯不同于其他用途馬鈴薯貯藏，除了在貯藏期間需要抑制其發(fā)芽、失水和腐爛外，還需要考慮其作為種子的活力問題。田間種植結(jié)果表明，從顯著性差異上來說香芹酮處理對馬鈴薯微型薯的出苗率、產(chǎn)量、產(chǎn)出馬鈴薯品質(zhì)無不良影響，且香芹酮一次性處理、停藥4～8 周（T3、T5 和T9）有助于馬鈴薯微型薯產(chǎn)量的增加。而T3較T5、T9施藥劑量高，因此從經(jīng)濟角度來看，T5、T9 處理微型薯最好，即處理劑量為0.3 mL/kg FW、一次性藥劑處理、停藥4～6 周的香芹酮處理方式作為微型薯的最佳貯藏方式。

香芹酮在微型薯貯藏的實際應(yīng)用中還需進一步解決降低其使用成本和作用于其他品種的問題，特別是需要進行大量的驗證性實驗，且本研究尚未考慮結(jié)合種前催芽等方式以達到提高田間出苗速率、出苗率、獲得增產(chǎn)增收的應(yīng)用價值。但本研究首次考察了香芹酮不同處理方法對微型薯的發(fā)芽調(diào)控及田間種植效果的影響，為今后香芹酮可作為微型薯抑芽劑提供了理論實踐基礎(chǔ)。