第三章 马铃薯栽培 长江大学农学院
马铃薯(土豆,山药蛋.地蛋、洋芋) 学名:Solanum tuberosum L.英文名:potato.
第一节 概 述 一、马铃薯在国民经济中的意义 1.马铃薯是一种分布广泛、适应性强、产量高、营养丰富的宜粮宜菜宜饲宜作工业原料,具有多种用途的经济作物。是非谷类作物中重要的粮食作物之一。高产,早熟,分布广,既是粮又是菜。 2.马铃薯所含营养价值是人体所必须的。 淀粉 蛋白质 糖类脂肪 矿物质盐类和维生素B、C等
3、马铃薯又可以制作淀粉、糊精、酒精,葡萄糖、合成橡胶,人造丝、电影胶片、糖浆等数十种工业产品,还可以加工成油炸片、油炸条、全粉,茎叶还是多种家畜和家禽的优质饲料。 4、在轮作中是肥茬。生产中中耕培土消灭了杂草,结薯使土质疏松,播期伸缩性大,早熟60天,晚熟100天,故可以作补救作物。还可与其他作物间套复种(耐荫凉),茎叶作绿肥比等量紫云英含N、P、K高。
二、马铃薯的起源 根据考证,马铃薯有两个起源中心: 栽培种的起源中心为秘鲁和玻利维亚交界处的“的的 喀喀湖”盆地中心地区。 野生种的起源中心则是中美洲及墨西哥,在那里分布着系列倍性的野生多倍体种。 马铃薯有8个栽培种和154个野生种,野生种多为二倍体(2n=24),8 个栽培种含有2x--5x的多倍体。
三、我国马铃薯的栽培区划 (一)北方一作区(北方省份:内蒙古、宁夏、甘肃、东北三省等) (二)中原二作区(陕、晋、豫、鲁、浙、苏、皖、鄂的大部、湘、赣等省) (三)南方二作区(广东、广西、福建、台湾、海南等省) (四)西南方一、二季作垂直分布区(西南的云、贵、川、俞、藏等省及湘、鄂的西部山区)
四、马铃薯的生产发展状况 世界:马铃薯生产在粮食作物中占第五位,各大洲有125个国家种植,主产国前苏、中国、波兰,三国面积之和占世界总面积的65%左右,产量之和占世界总产量的58.5%。前苏、中国以大面积获高产,世界平均单产1000公斤,而英国、北欧、波兰、美、加等国地处北纬,夏季冷凉,适合马铃薯生产,单产水平较高,其中荷兰是著名的种薯出口国,平均单产在2500公斤左右,我国约为660公斤左右,不及一半。
中国:我国1950年全国马铃薯栽培面积为2339万亩,总产8.7Mt,平均亩产372㎏, 1979—1980年,全国马铃薯栽培面积迅速发展,达到 7000万亩,是我国历史上栽培面积最大的时期。进入80年代以来,各省(区)调整农作物布局,播种面积有所下降,近几年在6000万亩左右,居世界第二位,产量居世界第三位。
第二节 马铃薯形态特征 马铃薯是茄科(Solanaceae)茄属(Solanum)的草本植物。生产应用的品种都属于茄属结块茎的种(Solanum tuberosum L.),染色体数2n=2x=48。市场上多用块茎繁殖,也称多年生植物。
一、根 根分:直根系——种子繁殖所发生的根,有主侧根之分。 须根系——块茎繁殖所发生的根,为不定根,无主侧根之分。 须根系根据其发生的时期、部位,分布状况可分为两类: 不定根:在初生芽的基部3—4节上发生的不定根,称为芽眼根或节根,这是发芽早期发生的根系,分枝能力强,分布宽度30cm左右,深度可达150—200㎝,是马铃薯的主体根系。
一、根 匍匐根:在地下茎的上部各节上陆续发生的不定根,称为匍匐根,一般每节上发生3—6条,分枝能力较弱,长度较短,一般为10—20crn,分布在表土层,生育后期培土有利此类根系生长。匍匐根对磷素有较强的吸收能
二、茎 马铃薯的茎包括地上茎、地下茎、匍匐茎和块茎,都是同源器官,但形态和功能却各不相同。
地上茎的特点: 1. 栽培种大多直立,有些品种在生育后期略带蔓性或倾斜生长。 2 地上茎的特点: 1. 栽培种大多直立,有些品种在生育后期略带蔓性或倾斜生长。 2. 茎是多汁的,成年植株的茎,节部坚实而节间中空,但有些品种和实生苗的茎部节间为髓所充满,而只有下部多为中空的。 3. 茎具有分枝的特性,因品种不同,分枝形成的早晚、多少、部位和形态也不相同,一般早熟品种茎秆较矮,分枝发生得晚,而中晚熟品种,大多数茎秆粗壮,分枝发生得早而多,并以基部分枝为主。
地下茎的特点: 马铃薯的地下茎,即主茎的地下结薯部位。表皮为木栓化的周皮所代替。皮孔大而稀,无色素层。从地表向下至母薯,由粗逐渐变细。地下茎的长度因品种、播种深度和生育期培土高度而异,一般为10㎝左右。节数多数品种为8节,个别品种也有6节,在播种深度和培土高度增加时,可略有增加。在地下茎每节的叶腋间,通常发生匍匐茎1—3个,在发生匍匐茎前,每个节上已生长出放射状匍匐根3—6条。
匍匐茎的特点: 由地下茎节上的腋芽发育而成,顶端膨大形成块茎。一般为白色,因品种不同,也有呈紫红色的。匍匐茎发生后,略呈水平方向生长,其顶端呈钥匙形的弯曲状,茎尖在弯曲的内侧,在匍匐茎伸长时,起保护作用。匍匐茎数目的多少,因品种而异,一般每个地下茎上能发生4—8条,每株(穴)可形成20—30条,多者可达50条以上。通常匍匐茎多形成块茎数也多,但不是所有的匍匐茎都能形成块茎。
块茎的特点: 马铃薯的块茎,是一缩短而肥大的变态茎,既是经济产品器官,又是繁殖器官。当匍匐茎顶端停止极性生长后,由于皮层,髓部及韧皮部的薄壁细胞的分生和扩大,并积累大量淀粉,从而使匍匐茎顶端膨大形成块茎。块茎的大小决定于品种特性和
生长条件,一般每块重50—250g,大块可达1500g以上。块茎的形状因品种而异,但栽培环境和气候条件,使块茎形状产生一定变异。块茎形状大致分为三种主要类型,即圆形、长筒形、椭圆形。在正常情况下,每一品种的成熟块茎,都具有固定的形状,是鉴别品种的重要依据之一。
三、叶 单叶:马铃薯无论用种子或块茎繁殖时,最初发生的几片初生叶均为单叶。 复叶:随着植株的生长,逐渐长出奇数羽状复叶。复叶互生,呈螺旋排列,叶序为2/5、3/8或5/13。每个复叶由顶生小叶和3—7对侧生小叶,侧生小叶之间的小裂叶,侧生小叶叶柄上的小细叶和复叶叶柄基部的托叶构成。顶生小叶叶形略大,形状和侧生小叶的对数,是品种的特征之一。
四、花 马铃薯为自花授粉作物。花序为聚伞花序。花柄细长,着生在叶腋或叶枝上。每个花序有2—5个分枝,每个分枝上有4—8朵花,在花柄的中上部,有一突起的离层环,称为花柄节。花冠合瓣,基部合生成管状,顶端五裂,并有星形色轮。花冠有白、浅红、紫红及蓝色等,雄蕊5枚,雌蕊1枚。子房上位,由两个连生心皮构成,中轴胎座,胚珠多枚。
五、果实与种子 果实:果实为浆果,呈圆形或椭圆形,果皮为绿色、褐色或紫绿色。果实内含100—250粒种子。 种子:很小,呈扁平卵圆形,淡黄或暗灰色,千粒重为0.4—0.6g。刚收获的种子,一般有6个月左右的休眠期,充分成熟或经日晒的浆果,其种子休眠期可缩短。当年采收的种子发芽率一般为50%一60%,经过贮藏一年的种子发芽率较高,一般可达85%一90%以上。通常在干燥低温下贮藏7—8年,仍不失发芽力。
第三节 马铃薯的生物学特性 一 、生育过程(5个阶段) 早熟:75d以内; 中熟:86---95d; 中晚熟:96---105d; 第三节 马铃薯的生物学特性 一 、生育过程(5个阶段) 早熟:75d以内; 中熟:86---95d; 中晚熟:96---105d; 晚熟种:105d以上。
1、块根的萌发和出苗 幼芽先生长,幼根和匍匐茎随后生长,幼芽顶出土面生长致3—4片微具分蘖的幼叶时,萌芽结束。土温7℃时幼芽开始生长,8---9℃时需要35---40d,13--15℃时需要25---30d,16---18℃需要20---21d,18---20℃需要15d左右。 2、幼苗生长和匍匐茎的生长(出苗至孕蕾) 3、块茎形成和茎叶生长(孕蕾至开花初) 4、块茎生长与茎叶繁茂(盛花至茎叶衰老) 5、淀粉积累与成熟(茎叶衰老至茎叶枯萎)
二、马铃薯块茎的休眠 刚收获的马铃薯块茎,具有休眠现象。休眠又分为自然(生理)休眠和被迫休眠两种。 自然休眠是由内在生理原因支配的。 被迫休眠是由于外界条件不适宜块茎萌发造成的。
休眠原因:块茎休眠及其解除受内在因素和外界环境所支配。块茎内存在着β—抑制剂(脱落酸类物质)等植物激素,这些激素抑制了α—淀粉酶、β—淀粉酶、蛋白酶、核糖核酸酶的活性和氧化磷酸化过程,从而使芽缺少所需要的可溶性糖类和进行代谢活动所需的能量,迫使块茎保持休眠状态。
影响因素:块茎休眠期间,外界的温度、湿度对休眠的长短有较大的影响。在高温、高湿条件下能缩短休眠期,低温、干燥则能延长休眠期。如有些品种在1—4℃贮藏条件下,休眠期可达5个月以上,而在20℃左右条件下2个月就可发芽。
三、马铃薯生长发育对环境条件的要求 1. 温度 马铃薯性喜冷凉,不耐高温,生育期间以日平均气温17—21℃为适宜。块茎萌发的最低温度为4—5℃,芽条生长的最适温度为13—18℃在这个温度范围内,芽条茁壮,发根早,生长速度快,新收获的块茎,芽条生长则要求25—27℃的高温,但芽条细弱,根数少。
浴光催芽效果优于黑暗催芽;马铃薯的光饱和点 是3*104—4*104lx。一般不要过强,以免早衰。 2、光照 光对马铃薯的发育影响不如温度强烈。 浴光催芽效果优于黑暗催芽;马铃薯的光饱和点 是3*104—4*104lx。一般不要过强,以免早衰。 光周期影响:日照长度≥15 h/d,植株茎叶生长茂盛,但块茎的产量下降;日照长度12-13h/d,植株虽然较矮小,但产量高。 高温、长日照和弱光对地上茎叶有利,低温、短日照和强光对块茎膨大有利。
3、水分 马铃薯的蒸腾系数为400-600,生长期间有300-500mm均匀分布的雨水就可以保证马铃薯的正长生长。土壤以田间最大持水量60-80%最宜;苗期用水占15%;块茎形成期占20%以上;块茎生长期≥50%;淀粉积累期10%左右。
第四节 马铃薯的栽培技术 一、轮作换茬 为了经济有效地利用土壤肥力和预防土壤传播的病虫害及杂草,应与谷类作物,豆类作物轮作,轮作年限3年以上。避免与茄科作物、块根,块茎类作物轮作。
二、整地及施肥 马铃薯喜砂壤或壤土,实行秋深翻晒垄,耙耱保墒或起垄等作业。耕地深度,一般以15—20cm为宜。南方雨水多,整地时做成高畦,畦面宽2—3m,两畦间沟距和沟深各25一30cm。 结合耕地施足基肥,氮素施用量占全生育期所需养分总量的80%左右,磷、钾素全部。基肥应以腐熟的堆肥为主,每亩施用量按纯厩肥计为1—2t。在基肥不足时,集中施入播种沟内。
三、播 种 1.种薯出窖与挑选 种薯出窖的时间,应根据当时种薯贮藏情况,预定的种薯处理方法,以及播种期等三方面结合考虑。 2.种薯处理 三、播 种 (一) 播前种薯准备 1.种薯出窖与挑选 种薯出窖的时间,应根据当时种薯贮藏情况,预定的种薯处理方法,以及播种期等三方面结合考虑。 2.种薯处理 催芽 催芽可促进种薯解除休眠,缩短出苗时间,促进生育进程。
(二) 播种期 适于马铃薯块茎生长发育的平均温度,大致在15—23℃,这段适于块茎生长发育的时间持续的愈长,产量也愈高。在此前提下,各地可结合当地的温度变化状况和耕作栽培制度来安排播种适期。
(三) 播种方法 马铃薯适于垄作形式。在高寒和阴湿地区,土壤粘重、地势低洼、生育期间降水较多的地方,大多采用垄作。例如我国东北、宁夏南部、新疆的天山以北各地均采用垄作。垄作的播种方法根据播种后种薯在垄中的位置,分为三类:①种薯播在地平面以上或是与地面相平。②把种薯种在地平面以下。③平播后起垄。
四、密 度 产量结构 马铃薯的产量主要由单位面积上的株数与单株结薯重量构成。单位面积株数是由密度决定的,而单株结薯重则是由单株结薯数和平均薯块重量所决定,单株结薯数又由单株主茎数和平均每主茎上结薯数决定。单位面积产量可用下式表示。 单位面积产量=每亩株数×单株结薯重(单株结薯重=单株结薯数×平均薯块重;单株结薯数=单株主茎数×平均每主茎结薯数)。
五、田间管理 (一)出苗前管理 (二)查苗补苗 (三)中耕除草和培土 (四)追肥 马铃薯的看苗诊断,以倒数第4叶片(充分展开的幼龄叶子)叶柄的氮、磷、钾含量作为诊断指标。 (五)灌溉和排水 (六)防治病虫害 常见的有晚疫病、青枯病、环腐病、疮痂病、癌肿病等。
六、收获及贮藏 (一)收获 当植株大部分茎叶枯黄时,块茎很容 易与匍甸茎分离,周皮变硬而厚,块茎干物质含量达到最高限度,为食用块茎的最适收获期。种用块茎应提前5一7天收获,以避免低温霜冻危 害提高种性。
(二)贮藏 1.块茎在贮藏期间的生理生化变化 刚收获的块茎,呼吸作用旺盛,在5—15℃下所产生的热量可达30—50kJ/t·h,如果温度增高或块茎受伤感病等情况下,呼吸强度更高。 2.贮藏的基本条件和方法 贮藏地点或贮藏窖,要具有通风、防水湿,防冻和防病虫传播的条件。贮藏前将块茎分级和摊晾7—15天,进行“预贮”,使伤口愈合,薯皮紧实,降低呼吸强度。
第五节 马铃薯病毒病害及其防治途径 一、马铃薯的“退化”与病毒病害 马铃薯‘退化”,早在16世纪,马铃薯由南美洲引到欧洲时,人们就发现了一种通过种薯世代相传的特殊病态。1676年,英国人安迪松称这种现象为“退化”。从此,围绕所谓退化原因,经过近300年的研究、争论和探讨,终于搞清了所谓“退化”的原因,是由于病毒感染引起的病毒病害。病毒病害一般减产20%一30%,重者减产50%以上。在高纬度、高海拔地区比低纬度、低海拔地区较轻。
二、病毒病害的种类及发病原因 种类:马铃薯的病毒病害种类多种,我国常见的有卷叶病是由卷叶病毒(PLRV)引起,花叶病是由马铃薯X病毒(PVX)或马铃薯A病毒(PVA)引起,条斑花叶病是由马铃薯Y病毒(PVY)引起;皱缩花叶病是由马铃薯X病毒和Y病毒复合侵染引起,束顶病是由纺锤块茎类病毒(PSTV)引起。这些病毒通过机械磨擦,蚜虫、叶蝉和土壤线虫等媒介传播侵染。有的是一种病毒单一侵染,有的是两种或多种病毒复合侵染。病毒侵染植株地上部后,逐渐向块茎移动,并在块茎中潜伏和积累,通过无性世代传给后代。
晚疫病 环腐病 病毒病
原因:温度对传毒媒介(蚜虫等)有明显的影响,据调查,冷凉高海拔地区蚜虫少,而温暖低海拔地区则多;高温能使马铃薯自身的抗病性减弱,高温有利于病毒迅速侵染和复制,加重了发病程度,变温对病毒有抑制作用。此外,栽培和贮藏过程中的其它条件,也影响植株生长和病毒侵染为害程度。在相同条件下,由于品种的抗病耐病能力不同,有感病轻重之别。
三、防止马铃薯病毒病害的途径 (一)抗病育种 培育具有高度抗病毒,经济性状优良的马铃薯品种,是防止病毒病害最经济有效的途径。由于马铃薯可被多种病毒感染,给育种工作造成很大困难。在我国目前应以抗Y病毒和纺锤块茎病毒为育种工作的重点,并兼顾其它病毒。长期栽培的品种,都对Y病毒具有一定的抗性,如早熟种丰收白和白头翁等。
(三)生薯的利用 在马铃薯病毒中,除纺锤块茎类病毒外,均不通过种子传播。因此,利用实生苗繁殖种薯,可以排除病毒。 (二)建立马铃薯无病毒良种繁育体系 利用茎尖组织培养法,培育和繁殖了一批优良的无毒种薯。 (三)生薯的利用 在马铃薯病毒中,除纺锤块茎类病毒外,均不通过种子传播。因此,利用实生苗繁殖种薯,可以排除病毒。
(五)淘汰病株病薯 马铃薯通过种薯带病毒传染,进行田间拔除病株,淘汰病薯,选留无病毒种薯等,对防止病毒病害的传播侵染有显著效果。 (四) 治蚜防病 防治蚜虫对防止卷叶病毒等的传播十分有效,尤其在马铃薯无病毒繁育体系中的各级种薯田,更应进行防治蚜虫。 (五)淘汰病株病薯 马铃薯通过种薯带病毒传染,进行田间拔除病株,淘汰病薯,选留无病毒种薯等,对防止病毒病害的传播侵染有显著效果。
(六)调节播种期和收获期 通过播种期和收获期的改变,使种薯形成期处于较冷凉的季节,躲过蚜虫大量繁殖和迁飞期,减少昆虫传毒机会。一季作区可采用夏播留种,二季作区可采用秋播留种,并根据当地具体条件,适当早收,以避免或减少病毒的传染。