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第二十五届中国马铃薯大会

作者：杨瑞洁韩雪张丽莉刘吉冬石瑛东北农业大学农学院寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室

耕地盐渍化是影响作物生长发育的限制因素,全球约有30%的耕地受盐碱的影响。由于过量的施肥、灌溉以及工业排放不当等因素导致盐渍化耕地面积呈现逐年递增趋势,而当前中国盐渍化土地大约有1亿hm,是土壤盐渍化危害严重的国家之一。盐渍... 详细信息

耕地盐渍化是影响作物生长发育的限制因素,全球约有30%的耕地受盐碱的影响。由于过量的施肥、灌溉以及工业排放不当等因素导致盐渍化耕地面积呈现逐年递增趋势,而当前中国盐渍化土地大约有1亿hm,是土壤盐渍化危害严重的国家之一。盐渍化土壤板结,阻碍作物生长,严重限制作物产量。马铃薯是全球第四大粮食作物,具有粮食、蔬菜、饲料兼用的特点,用途多样,营养丰富。马铃薯属于浅根系作物,耐盐性较差,土地盐渍化,导致马铃薯病害严重、减产甚至绝收,严重影响马铃薯产量及品质,也对经济效益造成巨大损失。

关键词：马铃薯耐盐促生菌盐胁迫盐渍化耕地

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马铃薯捕光色素结合蛋白基因StCP24的克隆及其功能研究

马铃薯捕光色素结合蛋白基因StCP24的克隆及其功能研究

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第二十五届中国马铃薯大会

作者：刘玉霖李世伟裴雅婷唐鑫华石瑛东北农业大学农学院寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是世界四大主粮作物之一,最早发现于南美洲的安第斯山脉,其营养价值高、产量大、适应性强、种植广泛。马铃薯叶片光合作用合成的有机物以蔗糖的形式运输到地下块茎,用于分解供能或储存。光合作用由光反应... 详细信息

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是世界四大主粮作物之一,最早发现于南美洲的安第斯山脉,其营养价值高、产量大、适应性强、种植广泛。马铃薯叶片光合作用合成的有机物以蔗糖的形式运输到地下块茎,用于分解供能或储存。光合作用由光反应和暗反应组成,其中光反应须通过光合膜上的一系列色素蛋白复合体之间的相互分工协作完成,关键步骤即光诱导的电荷分离引起的能量转换,这发生在反应中心,而负责吸收太阳能并将其传递到反应中心的就是捕光色素蛋白复合体(Light-harvesting chlorophyll protein complex,LHC)。提高马铃薯光合作用对于提高马铃薯产量尤为重要。马铃薯可以与其他高秆作物间作,但单产会受到生育期内光照强度不足的影响;马铃薯脱毒组培苗繁育生产过程需要消耗大量的能源用作补充光照强度。因此研究马铃薯光合作用机制、挖掘耐弱光基因、利用基因工程技术培育高光效的马铃薯品种,对于提高马铃薯单产和节本增效具有重要作用。实验室前期通过对12个主栽马铃薯品种在生育期遮光处理,分析生长指标、生理指标、光合参数、荧光参数、产量指标差异,初步筛选出马铃薯品种"大西洋"为耐弱光品种、"东农310"为弱光敏感品种。试验对弱光处理下0和48 h的马铃薯品种"大西洋"进行转录组测序,通过对差异表达基因进行KEGG通路富集分析注释得到832条Unigenes。这些差异基因富集的代谢通路有捕光色素结合蛋白、植物激素信号转导、昼夜节律、植物苯丙素合成、淀粉和蔗糖代谢等通路,其中植物激素信号转导中差异基因的数量最多;捕光色素结合蛋白通路中的Rich factor最大,富集程度最高。在差异表达基因中筛选捕光色素结合蛋白相关基因,共筛选到27个差异表达基因,包含26个上调基因和1个下调基因,从27条基因中选取表达量较高的12条捕光色素结合蛋白基因进行q RT-PCR验证和时空表达分析。初步确定马铃薯StCP24为响应弱光胁迫的功能基因,对St CP24进行cDNA全长克隆并将其转入本氏烟草和马铃薯品种"东农310"中,经PCR和qRT-PCR对多个转化株系检验,表明目的基因已整合到受体植株基因组并稳定过量表达。经对转基因烟草光合生理指标的测定初步确定该基因功能。通过在不同光照强度、不同光周期条件下分析马铃薯转基因株系形态指标(叶面积、根长、株高、茎粗、茎重、叶片重、鲜重)、叶片的生理指标(叶绿素a、叶绿素b、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量)、荧光参数(Fv/Fm、 ETR、 ETRmax、 IK、 qp)、光合参数(光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间CO2浓度)、基因相对表达量等,进一步明晰StCP24基因功能;通过烟草的瞬时表达明确其表达部位;结合对转基因马铃薯株系转录组测序及qRT-PCR技术验证,分析与其相关的基因。主要试验结果为:(1)捕光色素结合蛋白基因家族在马铃薯中表达存在时空表达特异性。捕光色素结合蛋白基因在叶中相对表达量显著高于茎和根,且基因的相对表达量在弱光处理初期显著升高,随着处理时间的持续总体呈现先升高后降低,但降低后仍显著高于弱光处理启始时的相对表达量。(2)生物信息学分析表明St CP24蛋白为亲水性蛋白,StCP24启动子中包含光响应、防御和应激反应等元件。系统发育分析表明马铃薯中的StCP24与野生种番茄和栽培种番茄中的StCP24亲缘关系最近。烟草亚细胞定位实验表明St CP24基因编码蛋白定位于叶绿体中,与预测结果一致。(3)将St CP24基因转入烟草,其在烟草中过量表达可以增加叶绿素相对含量、提高电子传递效率。初步明确StCP24基因的功能。(4)将StCP24基因转入马铃薯,在不同光照强度和光照周期处理下St CP24基因的过量表达能够增加转基因马铃薯叶片的叶绿素a、 b含量,提高Fv/Fm、 ETR、 ETRmax、 qp,促进植株生长。(5)光合作用光反应中StCP24基因的过量表达会影响暗反应中St PPDK、StPEPC、StFBA1、StFBA3基因的表达。(6)盆栽种植转StCP24基因马铃薯叶片叶绿素含量显著升高、 Fv/Fm、 ETR、 IK、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著提高,且转基因植株单株产量显著高于野生型。

关键词：马铃薯捕光色素结合蛋白光合作用 StCP24基因

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马铃薯抗褐变品种的鉴定与筛选

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中国马铃薯 2024年第1期38卷 10-20页

作者：商靖雯石瑛东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030 寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030

褐变是马铃薯贮藏和加工过程中常见现象,影响其营养、感官和食味品质,降低其商品价值。以24个马铃薯品种为试验材料,通过测定多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性、褐变强度、维生素C含量和褐化指数4个相关指标,对不同马铃薯品种抗... 详细信息

褐变是马铃薯贮藏和加工过程中常见现象,影响其营养、感官和食味品质,降低其商品价值。以24个马铃薯品种为试验材料,通过测定多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性、褐变强度、维生素C含量和褐化指数4个相关指标,对不同马铃薯品种抗褐变能力进行综合鉴定和评价。不同马铃薯品种PPO活性、褐变强度、维生素C含量、褐化指数均存在明显差异。选择PPO活性在15 U以内的11个品种为预选褐变材料;选择维生素C含量在8 mg/100 g以上的7个品种为预选褐变材料;选择初始褐变强度小于0.2,变化值在0.5以内的7个品种为预选褐变材料;选择24 h总褐化指数在Ⅱ级以内,且开始发生褐变时间大于1 h的11个品种为预选褐变材料。对4个褐变相关指标进行相关性和聚类分析,将测试的24个马铃薯品种聚为3类。类型Ⅰ为易褐变类型,类型Ⅱ是中间水平类型,类型Ⅲ是抗褐变类型。筛选出6个抗褐变马铃薯品种,即‘东农314’‘东农324’‘东农325’‘东农328’‘延薯13号’和‘中薯5号’。研究可为马铃薯种质资源创新和抗褐变育种提供基础材料。

关键词：马铃薯抗褐变多酚氧化酶褐化指数褐变强度

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粳稻光合物质生产及光能利用率差异研究

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东北农业大学学报 2021年第6期52卷 1-14页

作者：赵宏伟杨雅娜贾琰韩东俞聪慧许美荣付金旭梅英文赵佳鹏罗永绪东北农业大学农学院寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室哈尔滨150030

以85个粳稻品种为试验材料,比较研究不同产量水平粳稻叶面积指数、SPAD值、光合势、净同化率、比叶重等光合物质生产指标以及光能利用率差异,为粳稻高产栽培和优良品种选育提供理论依据。结果表明,不同产量水平粳稻品种抽穗期叶面积指... 详细信息

以85个粳稻品种为试验材料,比较研究不同产量水平粳稻叶面积指数、SPAD值、光合势、净同化率、比叶重等光合物质生产指标以及光能利用率差异,为粳稻高产栽培和优良品种选育提供理论依据。结果表明,不同产量水平粳稻品种抽穗期叶面积指数、上三叶SPAD值、抽穗期-成熟期光合势和净同化率、光能利用率均随产量水平升高而增加,成熟期茎鞘和叶片氮素分配比例随产量水平升高而降低,产量水平间差异极显著。相关分析表明,抽穗期-成熟期光合势和净同化率对产量影响极显著(r≥0.75**),其次是光能利用率(r=0.68**)。同时抽穗期叶面积指数、上三叶SPAD值与光能利用率呈极显著正相关;抽穗后20 d剑叶SPAD值对光能利用率影响高于倒二叶和倒三叶;成熟期籽粒氮素分配比例与比叶重、光能利用率呈显著正相关,与抽穗期氮光合利用效率呈极显著正相关。因此,较高水平抽穗期叶面积指数和抽穗后剑叶SPAD值,有利于提高粳稻抽穗后光合生产能力和成熟期籽粒氮素分配比例,促进光合物质生产和光能利用率提高,此为粳稻获得高产重要原因。

关键词：粳稻产量水平光合物质生产光能利用率

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追肥对马铃薯农艺性状、产量及品质的影响

追肥对马铃薯农艺性状、产量及品质的影响

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第二十四届中国马铃薯大会

作者：张成龙谢雪莹张丽莉石瑛东北农业大学农学院寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室

马铃薯对不同种类的肥料吸收时期和吸收量均存在差异。充足的养分追施可以使马铃薯茎叶繁茂、叶色深绿、叶面积系数增加、光合作用强度增强。因此,利用中耕追肥栽培模式,不仅能推动马铃薯植株生长和根系发育,还能提高肥料利用率,提高总... 详细信息

马铃薯对不同种类的肥料吸收时期和吸收量均存在差异。充足的养分追施可以使马铃薯茎叶繁茂、叶色深绿、叶面积系数增加、光合作用强度增强。因此,利用中耕追肥栽培模式,不仅能推动马铃薯植株生长和根系发育,还能提高肥料利用率,提高总产量与商品薯率。与常规根部施肥相比,叶面施肥具有快速、高效、操作简单和减少施肥总量等优势,因而通过合理施用叶面肥对提高作物产量和品质具有重要意义。试验于2022年5—9月在东北农业大学向阳试验示范基地马铃薯试验区进行。向阳试验示范基地位于黑龙江省南部地区,属于中温带大陆性季风气候,昼夜温差大,全年平均降水量569.1 mm,降水主要集中在6—9月。土壤类型为淋溶黑钙土,试验地前茬为大豆。以马铃薯新品种"东农312"和"东农321"为试验材料,采用单因素试验设计,设置5个肥料处理（CK=常规追肥、 C1=减氮追肥、 C2=腐殖酸、 C3=有机质和C4=微量元素Zn、 Mn）,每个处理3次重复。每小区种植5行,行长5 m,垄距0.8 m,栽培密度为5.1万株/hm。基肥为尿素（N 120 kg/hm）、磷酸二铵（N 43 kg/hm, P2O5 110 kg/hm）和硫酸钾（K2O 140 kg/hm）,于播种时（5月9日）开沟一次性施入, 5种追肥于现蕾期施入,叶面肥每7 d喷施1次,连续2次。于2022年5月9日播种, 9月26日收获。比较各品种在不同追肥处理下的植株生长、产量及品质情况,筛选优化方案。研究结果表明,在盛花期,"东农312"的CK（对照组）和C3处理株高增长较快,各追肥处理间表现为C3>CK>C4>C1>C2, C3处理株高最大,为72.15 cm,与CK相比增长6.11%。C2处理株高最小,且显著低于其他处理,为64.38 cm。"东农321"的C1和C2处理对株高促进作用明显,与CK相比, C1、 C2和C4处理均有提升,且C1处理差异达到显著水平,增幅为9.59%。茎粗"东农312"的C3、 C4和CK处理间无显著差异, C2处理与CK相比显著降低,减小15.34%;"东农321"的茎粗C1显著高于其他处理,为13.02 mm, C2处理略高于CK, C3和C4处理与CK相比显著降低。SPAD值"东农312"在C3、 C4和CK处理较高, SPAD值在43.00以上, C1和C2与CK相比显著降低;"东农321"的C3和CK处理显著高于其他处理, SPAD值分别为43.60和44.68。在产量及其构成因素方面,不同追肥处理对"东农312"和"东农321"产量和商品薯产量影响均达到显著水平,"东农312"的C3处理产量和商品薯产量表现较好,分别为54 748和43 832 kg/hm,产量较CK增长3.43%,商品薯产量与CK基本相同,单株结薯数较高,为12.4个, C3和C4处理单株结薯数与CK无显著差异。C4处理产量略低于CK,为51 919 kg/hm,商品薯产量与CK相比下降达到显著水平。"东农321"在C1和C2处理下产量有所提升,与CK相比分别增产8.50%和5.62%,在C2处理下单株结薯数提升较大。C1处理下商品薯产量显著上升,相比于CK增产12.83%。从块茎品质上看,各追肥处理对2个品种块茎干物质、淀粉、粗蛋白、维生素C和还原糖含量的影响均达到显著水平。"东农312"的C1处理干物质、粗蛋白和还原糖含量较低,但淀粉和维生素C含量显著高于CK,分别为15.91%和10.13 mg/100 g;C2处理仅蛋白质含量相对较高,为2.08%,但仍低于CK;C3处理下干物质和淀粉含量均较高,且淀粉含量为16.25%,显著高于其他处理,与CK相比增长了5.72%,但粗蛋白含量较低,仅为1.85%;C4处理下各项品质性状表现较均衡,干物质和维生素C含量与CK相比无显著差异,淀粉含量高于CK,增长了3.43%。"东农321"在C1处理下还原糖含量与CK相比显著降低,仅为0.15%,且维生素C含量为10.30 mg/100 g,显著高于其他处理;C2处理各项品质指标均显著低于CK;C3和C4处理下,"东农321"的干物质、淀粉和还原糖含量基本相同,且均与CK无显著差异,维生素C含量均高于CK。综上所述,"东农312"在追肥C3处理（有机质）下株高、 SPAD值、单株结薯数、产量、干物质含量、淀粉含量、维生素C含量有提升;"东农321"在C1处理（减氮追肥）下产量、商品薯产量、单株结薯数、淀粉含量、维生素C含量均有提升,但还原糖含量显著降低。因此,"东农312"和"东农321"追肥分别采用有机质叶面肥和减氮追肥。

关键词：马铃薯追肥叶面肥产量品质

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玉米种子耐储性的全基因组关联分析及候选基因预测

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玉米科学 2021年第6期29卷 29-34页

作者：孙晓慧李春翔刘玲玲刘杉韩笑付畅周羽曾兴王振华邸宏东北农业大学农学院/教育部寒地粮食作物种质创新与生理生态重点实验室哈尔滨150030

以197份玉米自交系为试材,人工加速老化后进行标准发芽试验,检测种子耐储性相关表型性状,结合平均分布于玉米基因组的SNP标记进行关联分析,挖掘关联SNP位点和候选基因。结果表明,共检测出8个与相对发芽势(RGE)、相对发芽指数(RGI)、相... 详细信息

以197份玉米自交系为试材,人工加速老化后进行标准发芽试验,检测种子耐储性相关表型性状,结合平均分布于玉米基因组的SNP标记进行关联分析,挖掘关联SNP位点和候选基因。结果表明,共检测出8个与相对发芽势(RGE)、相对发芽指数(RGI)、相对活力指数(RVI)和相对简易活力指数(RSVI)等性状呈显著关联的SNP位点(P<0.0001),分布于染色体bin1.08、bin3.08、bin4.03、bin4.05和bin6.05区域;PZE-104063000、PZE-104064763和PZE-106085414这3个SNP位点均与2个性状关联。预测到7个候选基因,分别与纤维素合成酶活性、翻译起始因子、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性、磷酸二酯酶活性、类囊体膜组分、脂肪酸生物合成酰基转运活性和微管有关组分等相关。

关键词：玉米种子耐储性关联分析候选基因

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分子标记辅助选择改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性

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玉米科学 2021年第1期29卷 20-25页

作者：邸宏宫程旭孙培元刘显君王振华东北农业大学农学院/教育部寒地粮食作物种质创新与生理生态重点实验室哈尔滨150030

选取5个与bin2.09主效抗病位点紧密连锁的分子标记,利用含主效抗病位点的黄早四近等基因系1JD006为供体亲本,开展连续回交分子标记辅助选择育种,定向改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性。结果表明,标记3M1-25选择效率最高,其次为标记MZA... 详细信息

选取5个与bin2.09主效抗病位点紧密连锁的分子标记,利用含主效抗病位点的黄早四近等基因系1JD006为供体亲本,开展连续回交分子标记辅助选择育种,定向改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性。结果表明,标记3M1-25选择效率最高,其次为标记MZA6393。结合分子标记辅助选择和田间接种鉴定,在BC2F2群体中筛选出背景回复率大于理论值87.50%的6个单株,BC3F2世代中筛选出背景回复率大于理论值93.75%的12个单株,其中6株回复率≥96.92%,田间接种发病率均低于40%。筛选出的6个BC3F3家系中除4JZ574-01外在主要农艺性状上与轮回亲本无显著差异。

关键词：玉米丝黑穗病抗性分子标记辅助选择昌7-2

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加工型马铃薯品质对氮钾肥供应的响应

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中国马铃薯 2023年第3期37卷 227-235页

作者：宋雪微商靖雯杨晓彤石瑛东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030 寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030

加工型马铃薯品种对块茎干物质含量、淀粉含量、还原糖含量等品质指标有严格要求,这些指标与养分供给息息相关。为了解不同加工型马铃薯品种对氮钾肥的偏好,在东北黑土条件下,以‘东农314’和‘东农322’两个自主选育的加工型新品种为... 详细信息

加工型马铃薯品种对块茎干物质含量、淀粉含量、还原糖含量等品质指标有严格要求,这些指标与养分供给息息相关。为了解不同加工型马铃薯品种对氮钾肥的偏好,在东北黑土条件下,以‘东农314’和‘东农322’两个自主选育的加工型新品种为供试材料、‘大西洋’为对照,设置常肥、高钾、高钾高氮3个不同的氮钾配比,从块茎膨大期开始取样直至收获,比较分析3个加工型品种块茎干物质含量、淀粉含量、还原糖含量以及粗蛋白含量的差异。‘东农322’在施用常肥N 109.5 kg/hm^(2)、K2O 112.5 kg/hm^(2)时块茎的加工品质较好,‘东农314’和对照品种‘大西洋’对氮钾肥的吸收规律相同,在常肥基础上增施37.5 kg/hm^(2)钾肥可以增加块茎中干物质含量、降低还原糖含量,提升其加工品质。因此,‘东农314’和‘东农322’两个新品种施用合适的氮钾肥均可作为加工型品种推广应用。

关键词：马铃薯氮钾配施干物质淀粉还原糖粗蛋白

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水稻发芽期和芽期耐冷性QTL定位

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东北农业大学学报 2022年第7期53卷 1-8页

作者：赵宏伟王皓陈子琪郑洪亮刘化龙韩笑杨洛淼辛威王敬国东北农业大学寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室哈尔滨150030 黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所黑龙江佳木斯154026

由耐冷品种空育131为母本、冷敏品种小白粳子为父本构建含有195个株系的重组自交系群体为材料,以发芽期相对发芽率、发芽势、平均发芽天数、发芽系数及芽期成苗率和耐冷级别为鉴定指标,结合527个Bin标记,使用QTL Icimapping 4.2进行水... 详细信息

由耐冷品种空育131为母本、冷敏品种小白粳子为父本构建含有195个株系的重组自交系群体为材料,以发芽期相对发芽率、发芽势、平均发芽天数、发芽系数及芽期成苗率和耐冷级别为鉴定指标,结合527个Bin标记,使用QTL Icimapping 4.2进行水稻发芽期和芽期耐冷性QTL定位。结果表明,检测到7个与发芽期耐冷性相关QTL位点,分别位于第1、2、3、6、7、11号染色体上,表型贡献率为4.25(_(q)AGD2)~8.30(_(q)RGR3)。检测到3个与芽期耐冷性相关QTL位点,位于第3、7号染色体上,表型贡献率为5.82%(_(q)CTL3)~8.38%(_(q)SSR7),其中qSSR7在成苗率和耐冷级别两指标均被检测到。此外,还检测到4对上位性位点,其中1对与发芽期耐冷性相关,表型贡献率为14.26%,另有3对与芽期耐冷性相关,表型贡献率分别为4.52%~17.04%。研究为寒地粳稻耐冷遗传基础解析提供参考。

关键词：水稻耐冷性发芽期芽期数量性状位点

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追肥对马铃薯农艺性状、产量及品质的影响

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中国马铃薯 2023年第4期37卷 320-328页

作者：张成龙谢雪莹张丽莉石瑛东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030 寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030

黑龙江省是中国马铃薯生产优势区域,但生产管理水平较为粗放,马铃薯产业发展迫切需要围绕优良新品种配套的高效栽培技术,以提高马铃薯单产和质量。马铃薯对不同种类养分需求时间和吸收量均存在差异。试验以近年来自主选育的2个马铃薯新... 详细信息

黑龙江省是中国马铃薯生产优势区域,但生产管理水平较为粗放,马铃薯产业发展迫切需要围绕优良新品种配套的高效栽培技术,以提高马铃薯单产和质量。马铃薯对不同种类养分需求时间和吸收量均存在差异。试验以近年来自主选育的2个马铃薯新品种‘东农312’和‘东农321’为对象,采用单因素随机区组试验设计,设置5个肥料处理(CK=常规追肥、C1=减氮追肥、C2=腐植酸、C3=有机质和C4=微量元素Zn、Mn),比较各品种在不同追肥处理下的植株生长、产量及品质情况,确定适宜的追肥方案,为新品种推广及扩大应用提供基础数据和种植指导。‘东农312’在追肥C3处理(有机质)下株高、SPAD值和淀粉含量有提升,产量为54748 kg/hm^(2),较CK增产3.43%;‘东农321’在C1处理(减氮追肥)下产量、商品薯产量和维生素C含量均有提升,但还原糖含量显著降低。此外,‘东农321’在初花期C1处理(减氮追肥)下株高、茎粗和冠层覆盖度与CK相比有显著增加,产量为51973 kg/hm^(2),较CK增产8.50%。综上所述,追肥处理‘东农312’和‘东农321’分别建议采用追施含有机质叶面肥和减氮追肥。

关键词：马铃薯追肥叶面肥产量品质

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