[科普中国]-马铃薯成长日记

在所有的农作物中，马铃薯算是最好种植的一类。每当有边角地块又不想撂荒时，农民们总会选择“投下几粒马铃薯”。因为它是最好伺候的小主，与其它粮食作物相比，马铃薯不仅抗旱、早熟，而且淀粉含量高、种植适应性好，素有“铁杆庄稼”的美称。在我国东北地区，人们对于马铃薯种植有着极为亲切的描述，在他们眼里：“马铃薯耐自然灾害，喜欢冷凉气候，只要种上，多少都会有收成，只要开花，就能到田垄取‘蛋’糊口，解决温饱”。

图1 马铃薯自然名片

马铃薯，一年生草本植物，株高可达100厘米，地下形成块茎，可供食用，其丰富的淀粉含量使其成为仅次于玉米、小麦和大米的世界第四大粮食作物。马铃薯为茄科，属于开花植物家族，与至少1000种其他品种同为茄属，其中包括西红柿和茄子。马铃薯有两个亚种，即安第斯种（S. andigena）与普通栽培种（S. tuberosum），二者差异甚微。安第斯种适应短日照条件，而且主要在安第斯地区种植；普通栽培种是通过少量引入欧洲的安第斯马铃薯繁殖而来，后逐步适应了在较长日照下生长，目前在全世界广泛种植。
在其起源地，由于马铃薯充饥耐饿，产量大、适应性强，被当地的印第安人认为是上苍赐予的礼物，称为“巴巴司”。16 世纪，西班牙殖民者进入南美发现马铃薯并将其带上船队，随着新航线的开发马铃薯被带到世界各地，所到之处造福人类。
马铃薯的植物形态
马铃薯植株按形态结构可分为根、茎、叶、花、果实和种子等几部分。马铃薯的根是由块茎繁殖生长而成的须根系，包括主体根系和匍匐根。主体根系由块茎发芽早期形成，分枝能力强，分布宽度30厘米左右，深度可达150～200 厘米。匍匐根一般由地下茎的下部各节上陆续发生，分枝能力较弱，长度10～20厘米，分布在表土层。

图2 马铃薯植株示意图

由于马铃薯属于块茎类作物，其生长茎的构成相对复杂，包括地上茎、地下茎、匍匐茎和块茎四部分，尽管都是同源器官，但它们的形态和功能各不相同。块茎芽眼萌发的幼芽发育形成的地上枝条称地上茎，简称茎。茎的横切面在节处为圆形，节间部分为三棱、四棱或多棱。茎具有分枝特性，分枝形成的早晚、多少、部位和形态因品种而异。一般早熟品种茎秆较矮，分枝发生晚；中晚熟品种茎秆粗壮，分枝发生早而多，并以基部分枝为主。马铃薯的地下茎，即主茎的地下结薯部位，由地表向下至母薯，由粗逐渐变细，长度一般在10 cm 左右，因品种、播种深度和生育期培土高度而异。匍匐茎则是由地下茎节上的腋芽发育而成，顶端膨大形成块茎，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，担负着输送营养和水分的功能。

图3 马铃薯的花、叶及果实

块茎是缩短而肥大的变态茎，既是产品器官，又是繁殖器官，匍匐茎顶端停止极性生长后，由于皮层、髓部及韧皮部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、形状依品种和生长条件而异，一般每块重50～250 g，大块可达1500 g 以上，一般呈圆形、长筒形、椭圆形，表皮有白、黄、红、紫等颜色，果肉有白、黄、红、紫等，有些块茎由于色素分布不均也可能呈现多彩颜色，其中食用品种以黄肉和白肉者居多。
发芽出叶后的马铃薯最初发生的几片叶均为单叶，以后逐渐长出奇数羽状复叶。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。复叶互生，呈螺旋型排列。马铃薯为自花授粉作物，花序为聚伞花序，花冠有白、浅红、紫红及蓝色等，雄蕊5 枚，抱合中央的为雌蕊。
马铃薯可食用部分为地下块茎，但这并不意味着马铃薯就没有果实。马铃薯的果实被称为浆果，位于地上茎分支上，呈圆形或椭圆形，果皮为绿色、褐色或紫绿色。果实内含种子100～250 粒，当年采收的种子，发芽率一般为50％～60％，贮藏一年的种子发芽率较高，一般可达85％～90％。
马铃薯生长日记
第一阶段：第0～30 天，块茎发芽
发芽期是指从种薯解除休眠，芽眼处开始萌芽、抽生芽条，直至幼苗出土的阶段。发芽期的长短因品种特性、种薯生理年龄、贮藏条件、催芽处理和催芽状况、栽培季节和种植水平等的不同，一般为20～30 天。发芽期马铃薯器官生成的核心是根系形成和芽条生长，同时伴随着叶、侧枝和花原基（花原基就是花芽生长点之无形源）等器官的分化。这一时期是马铃薯发苗、扎根、结薯和壮株的基础时期， 也是获得高产稳产的基础时期。
作为马铃薯生长的最初阶段，发育是否良好首先受制于种薯是否通过休眠、以及休眠解除的程度或种薯生理年龄的大小；其次取决于种薯的营养成分的含量，以及是否携带病害；最后的影响因素是发芽过程中需要的环境条件，如土壤墒情、温度、栽培措施等。
第二阶段：第30～55 天，幼苗长成
幼苗期是马铃薯块茎从出苗到植株现蕾（出现花蕾）为止，亦称团棵期，这个阶段历时15～25 天，马铃薯成苗比粮棉和蔬菜作物（粮棉等作物要60～70 天）快得多。这种速熟特性，是块茎繁殖作物生物学上的重要优点，它有利于争天时、夺地利，充分有效地利用光能，在单位时间、单位面积上制造出更多的有机质。
马铃薯幼苗期是以茎叶生长和根系发育为中心的时期，这一时期幼叶长成并开始利用光合作用制造养分，逐渐由茎养转为自养。该阶段还从种薯内源源不断得到营养供给，同时伴随着匍匐茎的形成、伸长以及花芽分化。

图4 马铃薯生长发育过程图

这一阶段虽然生长总量不大，但是处于承上启下的关键时期，全部的同化系统和产品器官都在这个时期内分化建立，是进一步繁殖生长的基础阶段。幼苗期马铃薯对水肥十分敏感，要求有充足的氮肥、适宜的温度和土壤湿度以及良好的通气条件。
第三阶段：第55～85 天，块茎形成
块茎形成期从现蕾开始至开花为止，该阶段一般经历20～30 天。进入块茎形成期，主茎开始急剧拔高，株高将达到最大高度的1/2 左右，主茎及茎叶已全部形成，并有分枝和分枝叶展开。早熟品种叶面积将达到最大叶面积的80%，晚熟品种将达到50% 左右，主茎顶端开始孕育花蕾，匍匐茎停止伸长，顶端开始膨大。
这一阶段，马铃薯植株从以地上茎叶生长为重点转向地上茎叶生长和地下块茎形成同时进行。此时，叶片光合作用进行营养制造、茎叶根系生长进行营养消耗、小块茎生长进行营养积累三者相互促进，相互制约，茎叶生长出现短暂缓慢现象，一般持续7～10 天。随着块茎的形成和茎叶的生长，植株对肥水的需求量不断增加，要求土壤保持疏松通气的良好状态和适应的生长温度。
第四阶段：第85～107 天，块茎膨大
块茎膨大期也叫块茎增长期，从开花历经盛花、收花，直到茎叶开始衰老为止，一般经历马铃薯茎叶和块茎干重平衡到茎叶和块茎鲜重平衡的化学物理变化过程，一般持续15～22 天。这个阶段，植物生长以块茎体积增大和重量增加为重点，是以地上茎叶生长为主转入以地下块茎生长为主的关键阶段。研究表明，马铃薯全生育期所形成的干物质总量的40%～75% 是在此阶段形成，所以该阶段是马铃薯一生中肥水需求量最多也是最大的时期，通常要求土壤有丰富的有机质，并具有微酸性，良好的土壤通气性，较适宜的温度条件和较低的夜间气温条件。
第五阶段：第107～132 天，淀粉积累
干物质积累期，也叫淀粉积累期，从终花开始至茎叶枯萎为止。一般早熟品种在盛花末期、中晚熟品种在终花期茎叶停止生长，一旦植株基部叶片开始衰老变黄，茎叶和块茎鲜重达到平衡，就标志着植株进入了干物质积累期。一般历时15～25 天。
这一时期最大的生育特点是以淀粉转运积累为中心，虽然茎叶停止了生长，但光合作用仍在旺盛地进行，不断制造有机质，大量向块茎中转移。这一时期，尽管块茎体积不再明显增大，但干物质重量显著增加，块茎总重量继续增加。研究表明，在此期间增加的产量可占总产量的30%～40%。在这个时期，栽培方面的中心任务是防止茎叶早衰，尽量延长茎叶的寿命，增加光合作用的时间和强度，让其积累更多有机质。同时要防止土壤板结和过高的温度，控制氮肥的施用量， 保持土壤湿度。
第六阶段：第132 天，丰收在望
马铃薯与谷类作物不同，没有严格的成熟期，通常根据栽培目的和生产需要安排，只要达到商品成熟期（或达到种用标准），即可收获。北方地区，由于一年一熟，正常条件下，植株绝大部分或全部枯死，薯皮木栓化（木栓化是指植物的细胞壁不透水和空气，细胞内原生质与周围环境隔绝而死亡）程度较高，并开始进入休眠状态，这时即认为达到生理成熟期。
第七阶段：第132 天后，休眠待生
马铃薯块茎的休眠实际上是从块茎膨大开始的，但在栽培上则认为马铃薯收获储藏后是其休眠期的开始。休眠期的长短一般按收获到芽眼萌发幼芽的天数计算， 因品种和温度而异。在一般室温条件下，有些品种休眠期可短至1月，有些则长达4～5 个月。当温度超过7℃以上，湿度适中、通风条件好时，处于休眠期的马铃薯会自然苏醒，随着温度的升高，休眠期相对缩短而提早发芽；温度控制在2～4℃条件下时，块茎可长期保持休眠状态。马铃薯块茎的休眠属生理性自然休眠，处于休眠期的块茎即使给予适宜的温度、水分和气体条件也不会发芽。
马铃薯汲日月之精华，浸大地之精髓，历经发芽、长苗、结薯、膨大、淀粉积累、休眠等几个时期，完成一个生命的轮回，长达3-5个月的地下生活，为的是向人间提供美味珍馐。
人们种植马铃薯的历史已经超过五千年了，据说，全世界的马铃薯品种统计起来有上千种。而至今，马铃薯由于其生态的安全性、生产的高产性、经济的高效性以及顽强的适应性，已经成为世界上种植最为广泛的作物之一，“黄金粮食”的美誉当之无愧。是金子总会发光，无论大到一门学问还是小到一粒块茎，都是适用的，能成为全世界范围内广泛风靡流行的东西，必然有其过人之处。