傅童成，唐朝臣，焦大春，柯劍鴻*，楊波華，周 見，杜倫靜，岳 媛，彭 艷，唐 鑫

（1.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣東 廣州 510640；3.重慶市石柱土家族自治縣武陵山研究院，重慶 石柱 409100）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是茄科一年生草本植物，全球有約13億人以馬鈴薯為主糧，一些國家也把其列為戰(zhàn)略儲(chǔ)備儲(chǔ)糧。中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)近年來呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢，種植面積和產(chǎn)量逐年增加，種植面積從2007 年的43.06 萬hm2逐漸增加至2016 年的562.58 萬hm2，馬鈴薯產(chǎn)量從2007 年的1 295.7 萬t 逐 漸 增 加 至2016 年 的1 947.9 萬t[1]。2015年，農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，擬將馬鈴薯納入國家儲(chǔ)備糧計(jì)劃[2]，目前中國馬鈴薯產(chǎn)量和播種面積較大的省（直轄市、自治區(qū)）是四川、貴州、甘肅、云南、內(nèi)蒙古和重慶，播種面積和產(chǎn)量分別在36.46萬～79.78萬hm2和126.6萬～307.3萬t[1]。

自2011年后，中國馬鈴薯種植面積趨于穩(wěn)定，產(chǎn)量增長也逐漸變慢[1]。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)從單純強(qiáng)調(diào)產(chǎn)量，逐漸轉(zhuǎn)向高產(chǎn)和高品質(zhì)雙向發(fā)展[3,4]。馬鈴薯含有豐富的淀粉和氨基酸，與大米、小麥、玉米一樣，非常適宜作為主食。此外，馬鈴薯富含膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等其他植物營養(yǎng)素，是一種適宜當(dāng)代人健康生活需求的食糧作物。為推動(dòng)馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，開發(fā)與馬鈴薯相關(guān)的加工產(chǎn)品，需要全面了解栽培技術(shù)對馬鈴薯營養(yǎng)價(jià)值及加工品質(zhì)的影響。

1 農(nóng)藝因素影響馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)

馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)主要包括塊莖干物質(zhì)含量、淀粉含量、還原糖含量、蛋白質(zhì)含量等，除了品種差異，栽培技術(shù)和大田管理也影響馬鈴薯塊莖營養(yǎng)品質(zhì)[5,6]。

1.1 播期、密度與播前處理

播期是決定馬鈴薯干物質(zhì)含量的重要因素，主要取決于特定地區(qū)常規(guī)溫度及土壤水分等特性，對于馬鈴薯成熟度和干物質(zhì)積累較為重要。各地馬鈴薯的適宜播期存在一定差異，華北地區(qū)一般宜于4月中旬播種[7]，華南地區(qū)一年可種植多季馬鈴薯，大部分為11月中旬左右種植冬薯，也有部分晚秋薯和春薯[8]。近年來的試驗(yàn)結(jié)果也表明，在大多數(shù)情況下，將播期適當(dāng)提前，可以有效增加馬鈴薯的塊莖干物質(zhì)及淀粉含量，適當(dāng)早播對于馬鈴薯的品質(zhì)提升具有一定積極作用[7-12]。根據(jù)國外相關(guān)研究，隨著播期的延后，馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量會(huì)減少，推遲播期會(huì)減少結(jié)薯數(shù)、單薯重和薯塊淀粉含量[13-15]。

種植密度直接影響馬鈴薯的結(jié)薯數(shù)、單薯重和產(chǎn)量。適宜生產(chǎn)商品薯的種植密度約為70 000～90 000株/hm2，此密度下的單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率和產(chǎn)量都較高，以121 200 株/hm2種植適合生產(chǎn)種薯，此密度下薯塊較小[16-18]。除了種植密度外，覆土高度也影響馬鈴薯的產(chǎn)量，在干旱條件下，將播種時(shí)覆土高度提高至20 cm左右時(shí)，可有效提高商品薯率和產(chǎn)量，間接降低生產(chǎn)成本[19]。

目前，馬鈴薯生產(chǎn)主要采用種薯無性繁殖，由于整薯播種用種量大，將種薯切塊可以降低生產(chǎn)成本，但種薯切塊又產(chǎn)生了芽位、傷口消毒（拌種）和生長勢對馬鈴薯產(chǎn)量的影響[20]。樊祖立等[21]使用切塊芽位+赤霉素（GA）催芽試劑濃度+薯塊拌種方法研究了其對早熟馬鈴薯產(chǎn)量和其他性狀的影響，結(jié)果顯示，底部芽位切塊的薯塊產(chǎn)量明顯高于頂芽切塊薯塊，且使用濃度10 mg/L 赤霉素催芽處理15 min后，再使用草木灰+多菌靈+農(nóng)用鏈霉素拌種，可以顯著提高馬鈴薯單產(chǎn)。此外，播前拌種對于馬鈴薯病害的預(yù)防及產(chǎn)量增加有關(guān)鍵作用。最新研究[22]顯示，60%吡蟲啉10 mL+66.85%霜霉威+氟吡菌胺10 mL+清水200 mL拌種薯15 kg可有效預(yù)防馬鈴薯晚疫病，并比清水拌種增產(chǎn)33.10%；采用濃度3%噻霉酮50.40 mL拌種100 kg種薯可有效預(yù)防馬鈴薯黑脛病，較清水拌種可增產(chǎn)18.18%[23]。

1.2 土壤類型

馬鈴薯干物質(zhì)產(chǎn)生受土壤持水能力、通氣性和結(jié)構(gòu)的影響，這些因素單獨(dú)或相互作用，對馬鈴薯干重積累產(chǎn)生效應(yīng)。例如，多年來世界許多地區(qū)開展的對照研究表明，同一地區(qū)，與淤泥土、泥炭土和沼澤土種植的馬鈴薯對比，疏松、含礦物質(zhì)高的土壤能夠產(chǎn)生較高的馬鈴薯干物質(zhì)產(chǎn)量[24]。彭慧[25]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施復(fù)合肥100 kg/667m2時(shí)，紫色土中所生長的馬鈴薯薯塊的干物質(zhì)和氨基酸含量遠(yuǎn)高于河流沖積土、板頁巖紅壤、第四紀(jì)紅土和石灰?guī)r紅壤。在美國紐約州西部，種植在沙瀝粉沙土上的10個(gè)馬鈴薯品種的干物質(zhì)平均含量為22.31%，高于種植于淤泥土或泥炭土上的品種，后者平均淀粉含量為18.72%[26]。另外，砂質(zhì)土壤上種植的馬鈴薯果膠含量（0.455%～0.758%）也遠(yuǎn)低于泥炭土上種植的相同品種，塊莖果膠含量低的馬鈴薯品種具有較好的烹飪品質(zhì)[27]。

1.3 土壤水分和溫度

土壤水分差異產(chǎn)生原因主要有灌溉、降雨、土壤類型、徑流和蒸發(fā)。在較為濕潤的地區(qū)，馬鈴薯種植可選擇只依賴降雨，但在干旱和半干旱地區(qū)，除了正常降雨外，還需對馬鈴薯進(jìn)行灌溉。但是，過多的灌溉會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯淀粉含量降低[28,29]，塊莖比重降低[30,31]。Smith和Nash[32]的試驗(yàn)結(jié)果表明，在濕潤條件下，于馬鈴薯生育期內(nèi)3個(gè)月以噴灌方式灌水114.81 mm，會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯干物質(zhì)含量從未灌溉的23.28%減少至22.46%。Yadav和Tripathi[33]的研究發(fā)現(xiàn)，以有效水分25%、50%、75%進(jìn)行灌溉時(shí)，盡管較高土壤水分降低了塊莖淀粉含量，但是塊莖比重沒有受明顯影響。

正常土壤水分條件下，灌溉馬鈴薯在其基部含有較多的干物質(zhì)。水分脅迫狀態(tài)下，馬鈴薯干物質(zhì)分配和還原糖分布出現(xiàn)不均勻的情況，基部淀粉損失，pH下降，這是由于受水分脅迫影響，馬鈴薯的根部頂端部位開始活躍生長，并使用了來自基部的碳水化合物[34]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在塊莖發(fā)育初期，水分脅迫會(huì)導(dǎo)致頂部和基部干物質(zhì)分配量發(fā)生顛倒，如果脅迫發(fā)生在塊莖發(fā)育后期，這種顛倒就不會(huì)發(fā)生，與肥力水平相比，水分脅迫對干物質(zhì)的分配有更大的影響[35]。

馬鈴薯葡萄糖和淀粉含量在土壤溫度為20～22℃時(shí)最佳，溫度再高就迅速下降[36]。除了灌溉對土壤水分含量的直接影響外，在高溫年份灌溉會(huì)降低土壤溫度，從而間接影響馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)[37]。馬鈴薯的結(jié)薯溫度一般為16～20℃[38,39]。王曉宇和郭華春[40]通過在15～25℃設(shè)置不同溫度梯度發(fā)現(xiàn)，16～18℃為大多數(shù)馬鈴薯塊莖生長最適宜溫度。一些溫度敏感的品種如‘轉(zhuǎn)心烏’在10～15℃下不結(jié)薯，而耐低溫品種‘合作88’在此溫度下產(chǎn)量較高。

除灌溉等直接影響土壤水分的栽培管理措施，地膜覆蓋也可以間接影響土壤水分和溫度。目前廣泛應(yīng)用的旱作覆膜栽培技術(shù)，通過在農(nóng)作物的表面覆蓋上一層薄膜，可起到保溫、防水分蒸發(fā)的作用。根據(jù)大量已發(fā)表的田間研究數(shù)據(jù)表明，地膜覆蓋下，中國馬鈴薯平均增產(chǎn)率為28.8%，在西北地區(qū)為37%，西南地區(qū)為20%、東南地區(qū)為13%[41]。地膜覆蓋馬鈴薯增產(chǎn)率受地膜顏色和壟作、平作種植方式影響不明顯，但受溫度和降水量影響顯著[41]。

1.4 土壤酸堿度

表面上看來，土壤酸堿度對馬鈴薯干物質(zhì)含量影響較小。很少有學(xué)者對這2個(gè)因素之間關(guān)系進(jìn)行深入研究。一般來說，馬鈴薯應(yīng)栽培在pH 4.8～7.0的弱酸性土壤環(huán)境中，以pH在5.0～5.5為佳，pH高于7.0馬鈴薯難出苗，易感瘡痂病，影響干物質(zhì)產(chǎn)量[42-44]。當(dāng)馬鈴薯處于pH低于4.8的強(qiáng)酸土壤環(huán)境下，易產(chǎn)生植株矮化、葉面卷曲和品質(zhì)下降等不良反應(yīng)[42]。Smith[45]研究發(fā)現(xiàn)，pH在5.4～6.05時(shí)種植馬鈴薯塊莖與pH較低時(shí)種植的馬鈴薯塊莖相比，前者淀粉百分比含量更高，且pH小于5.0時(shí)馬鈴薯成熟較早，這可能是高酸度土壤種植的馬鈴薯品質(zhì)較差的原因。

1.5 中耕與除草

中耕和化學(xué)除草的方法對馬鈴薯干物質(zhì)直接影響不明顯。常規(guī)方法的中耕可能會(huì)影響土壤水分，從而間接地影響塊莖干物質(zhì)含量。保墑中耕與灌溉對馬鈴薯生長的影響是異途同歸，過度破壞深層土壤而造成水分喪失的中耕方法，都可能產(chǎn)生對馬鈴薯生長的反效果[46]。

馬鈴薯田的雜草群落組成與旱田作物玉米、大豆相近，雖存在一定地域差異，但主要以一年生禾本科與闊葉雜草如稗草、狗尾草、馬唐、蟋蚌草、早熟禾以及藜、莧、蓼、繁縷、篇蓄、龍葵為主[47]。雜草要在初期消滅，否則土壤水分會(huì)通過其葉面蒸騰迅速減少，進(jìn)而影響土壤水分，間接影響馬鈴薯干物質(zhì)含量。雖然中國近年來不斷減少化學(xué)除草試劑的使用量，但是目前馬鈴薯的除草方法還是以使用化學(xué)除草劑為主。

除草劑主要在種植前、出苗前和出苗后3個(gè)時(shí)段施用。根據(jù)Thakral和陳建平[48]的研究結(jié)果顯示，在馬鈴薯播種后4～6周（出苗后）進(jìn)行除草，可以把產(chǎn)量損失降到10%以內(nèi)，并提高馬鈴薯的中大塊莖產(chǎn)量。

中國目前廣泛施用的播前除草劑為二甲戊樂靈（3 000～4 500 mL/hm2兌水60 kg）、氟樂靈（60～750 mL/hm2兌水750～900 kg）、利谷?。?00 mL/hm2兌水600～900 kg）、乙氧氟草醚（3 000～4 500 mL/hm2兌水600～900 kg）、綠麥?。? 500 g/hm2兌水750 kg）、惡草靈（1 500～2 250 mL/hm2兌水900 kg），苗后除草劑為吡氟禾草靈（450～900 mL/hm2兌水600～900 kg）、禾草靈（3 000 mL/hm2兌水225 kg）、稀禾啶（3 000～4 500 mL/hm2兌水750～900 kg）、乙草胺（1 800 mL/hm2）[49,50]。截至目前，國內(nèi)鮮見除草劑對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)研究，僅有李明聰?shù)萚50]研究了不同類型除草劑對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響，結(jié)果顯示，施用1 800 mL/hm2乙草胺除草的馬鈴薯塊莖產(chǎn)量最高，比對照不除草組可增產(chǎn)24.2%。國外相關(guān)研究結(jié)果表明，施用2,4-D（二氯苯氧乙酸）可以增加塊莖比重[51,52]，且與提前收獲相比，更有利于減少過大塊莖比例，且不降低商品薯率[53]。但由于2,4-D 容易在作物果實(shí)中殘留且有劇毒，在全球多個(gè)國家都不允許施用此類除草劑。

1.6 施 肥

施肥是最有效、快捷的增產(chǎn)提質(zhì)措施[54]。馬鈴薯是喜肥作物，合理施肥可增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)，但過量施肥會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量品質(zhì)降低、養(yǎng)分浪費(fèi)、種植成本上升和環(huán)境污染壓力增大[55]。為了能夠更合理利用肥料資源并減少環(huán)境污染，國內(nèi)外學(xué)者對馬鈴薯施肥技術(shù)進(jìn)行了較多的研究。

大多數(shù)馬鈴薯種植地區(qū)，氮素?zé)o論是以基肥施入，還是按追肥施入，都對產(chǎn)量影響大。施氮主要對于馬鈴薯的小薯個(gè)數(shù)和大薯質(zhì)量有影響[55]。氮素的吸收率最高時(shí)期是塊莖形成期和塊莖膨大期，根據(jù)不同地區(qū)土壤條件，馬鈴薯的商品薯率、淀粉含量和產(chǎn)量隨施肥量在一定范圍內(nèi)呈遞增趨勢[56]。當(dāng)施氮量過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致葉片伸展、薯秧過度生長，從而延長馬鈴薯的生育期，因此收獲時(shí)馬鈴薯會(huì)不成熟，還原糖含量高且淀粉含量低。Smith和Nash[57]在美國紐約州的研究發(fā)現(xiàn)，以基肥67.3 kg/hm2生產(chǎn)的馬鈴薯干物質(zhì)含量始終高于施氮134.5 kg/hm2的馬鈴薯，這說明單純提高施氮量并不能提高馬鈴薯薯塊的質(zhì)量。此外，土壤硝態(tài)氮不易被土壤顆粒吸附而易隨水分移動(dòng)發(fā)生淋洗[58]，過多的施用氮肥不僅使生產(chǎn)成本增加，馬鈴薯質(zhì)量下降，且有可能造成如地下水硝酸鹽環(huán)境污染等問題[59]。

磷酸銨和重過磷酸鈣是目前較為常見的磷肥。磷元素可刺激同化產(chǎn)物從葉到塊莖的轉(zhuǎn)移，以及淀粉合成中所需α-葡萄糖酸化酶的合成活性。磷元素不足會(huì)抑制馬鈴薯根系生長和干物質(zhì)形成[56]。有研究發(fā)現(xiàn)，施磷可增加結(jié)薯率[60,61]和淀粉含量[62]。但是，也有研究表明，過量施用磷肥會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯的商品薯率和塊莖比重下降[56,63]。

馬鈴薯對于鉀元素的需求量高，鉀元素可有效增加馬鈴薯葉片的光合效率、蒸騰速率[64]，增加商品薯的個(gè)數(shù)，提高馬鈴薯塊莖淀粉含量[65]。在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一般通過施有機(jī)肥料和草木灰補(bǔ)充土壤中的鉀元素[66]。此外，鉀肥可以提高氮、磷肥的利用效率，使肥料效益充分發(fā)揮[67]。但鉀肥應(yīng)在一定范圍內(nèi)合理施用，重施鉀肥會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯塊莖中的蛋白質(zhì)含量降低[68,69]，鉀肥利用率明顯降低[70]，并引起干物質(zhì)和淀粉含量降低，品質(zhì)降低[63,71-73]。常用的鉀肥主要有硫酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀等。相較于氯化鉀和硝酸鉀，硫酸鉀更有助于干物質(zhì)累積，利于提升馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)[68]，硫元素還是一些代謝和蛋白質(zhì)形成的所需元素，所以硫酸鉀是雙重營養(yǎng)肥料[74]。

若干試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥和化肥配施可提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)。Smith和Nash[57]發(fā)現(xiàn)，大豆秸稈作為綠肥可有效提高馬鈴薯塊莖的干物質(zhì)含量。相較于單施化肥或有機(jī)肥，氮磷鉀復(fù)合肥與有機(jī)肥配施可更顯著促進(jìn)馬鈴薯生長，增加馬鈴薯的產(chǎn)量、淀粉含量，并提高水分利用效率[58,75,76]。

馬鈴薯連作會(huì)使土壤養(yǎng)分失衡，改變土壤理化性質(zhì)[77]。Smith和Nash[57]在一項(xiàng)對10種類型輪作的研究中發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯每年種植在同一地塊上且不施肥或不利用肥田作物時(shí)，生產(chǎn)出的塊莖比重較大，但商品薯率較低。前茬種植大豆后種植馬鈴薯，塊莖比重較小，但塊莖淀粉含量和商品薯率高。

2 農(nóng)藝管理對馬鈴薯炸片和鮮食品質(zhì)的影響

2.1 炸片品質(zhì)

油炸后的薯片顏色是評價(jià)馬鈴薯油炸品質(zhì)的主要因素，高質(zhì)量的馬鈴薯油炸制品應(yīng)為金褐色或淺黃色，且含油量低[78]。但是在高溫油炸過程中，薯片中的還原糖與氨基酸會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生褐色素，這個(gè)過程又被叫做“美拉德反應(yīng)”（Maillard reaction），因此減少塊莖中的還原糖含量可有效提高馬鈴薯的油炸品質(zhì)。

相比一些其他品種，有些品種總是能生產(chǎn)出顏色較淡和外觀吸引人的加工產(chǎn)品。目前國內(nèi)有部分地區(qū)對于適宜油炸用的馬鈴薯品種進(jìn)行了篩選，如閩南地區(qū)適宜油炸的品種有‘泉引1號(hào)’、‘中甸紅’、‘W.F’和‘大西洋’[79]，青海省適宜的品種有‘臨薯’、‘隴薯3號(hào)’、‘夏坡蒂’等[80]，這些品種的塊莖還原糖含量均在0.33%以下，適宜作為油炸加工材料。

增施肥料對馬鈴薯還原糖含量和加工價(jià)值提升不大[81]，甚至過多施鉀肥，會(huì)造成生產(chǎn)出的薯片顏色變深[82]，因此目前認(rèn)為肥料總量和養(yǎng)分平衡對馬鈴薯薯片的顏色影響不大[83]。

在病蟲害較為嚴(yán)重的地區(qū)，需要施用一些殺蟲劑如六氯化苯（六六六）或林丹（Lindane），但是這2種殺蟲劑都導(dǎo)致鮮馬鈴薯有“霉臭”異味[84]。當(dāng)林丹以1.12 kg/hm2于馬鈴薯種植前施于土壤，會(huì)導(dǎo)致收獲的馬鈴薯加工品帶有異味[84]。

2.2 鮮食品質(zhì)

馬鈴薯的蒸食品質(zhì)評價(jià)主要由色澤、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味組成。研究表明，馬鈴薯風(fēng)味由250 多種揮發(fā)性物質(zhì)構(gòu)成，影響成分多且復(fù)雜，目前，尚未對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理對馬鈴薯蒸煮加工后風(fēng)味的影響形成統(tǒng)一的定論[85,86]。質(zhì)構(gòu)品質(zhì)方面，已有研究證明貯藏階段的生理生化反應(yīng)是影響鮮薯硬度的主要因素[87,88]。

馬鈴薯蒸煮后產(chǎn)生褐變的原因是三價(jià)鐵與綠原酸反應(yīng)，產(chǎn)生了深色絡(luò)合物[89,90]。由試驗(yàn)證明，在高氮重鉀[91]或低磷[92]施肥條件下，馬鈴薯塊莖經(jīng)蒸煮后顏色易變深。pH對馬鈴薯顏色變深有影響，以往試驗(yàn)觀察到在有機(jī)酸含量豐富的淤泥土中馬鈴薯薯塊顏色更深[32,57,93]。另外，試驗(yàn)證明在收獲前幾周的溫度低于10℃，那么收獲的薯塊會(huì)比在正常溫度條件下收獲的馬鈴薯顏色更深[94]。目前還沒有試驗(yàn)證明光照強(qiáng)度或土壤水分對馬鈴薯的顏色變深有直接影響。綜上所述，需要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中保證適當(dāng)施氮鉀肥，施足磷肥，保證中性或偏酸性土壤pH，并在正常溫度條件下收獲，可以防止馬鈴薯薯塊在蒸煮后出現(xiàn)顏色加深。

3 總結(jié)與展望

馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量受灌水、施肥等多種種植管理措施影響。增加水、肥投入，可提升馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，但是超過一定范圍，會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯的水肥利用率下降，加工食用品質(zhì)變差。綜上可知，在今后研究中需要關(guān)注以下幾點(diǎn)：首先，要針對當(dāng)?shù)貧夂?、溫度、土壤等條件，選取適合的種植方式及施肥管理措施；第二，種植馬鈴薯時(shí)應(yīng)選擇疏松且含礦物質(zhì)多的土壤；第三，在施用一些新型殺蟲劑時(shí)，需要注意其對馬鈴薯食用品質(zhì)的影響；最后，加強(qiáng)有關(guān)馬鈴薯收貯運(yùn)的研究，避免因貯藏不當(dāng)造成馬鈴薯還原糖含量過高的情況，合理的大田管理措施和貯藏，是馬鈴薯節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的基礎(chǔ)。