马铃薯是世界第4大粮食作物，营养全面，适应性广。随着马铃薯主粮化战略的推进，南方冬闲田已成为中国马铃薯粮菜兼用品种的主栽区之一^[1]。湖南省马铃薯种植面积常年稳定在6.98万hm²左右，以冬种马铃薯为主^[2-3]。湖南省冬、春季寡照、多雨、低温的气候特点常对马铃薯生长造成较大影响，而目前市面上主流品种多为北方品种，对本地气候适应性较差，产量年际变化大，难以满足生产需求^[4-5]。为筛选出适应性好且产量稳定的马铃薯新品种，国家马铃薯产业技术体系常德综合试验站于2018-2020年从全国各地引进6个鲜食品种进行冬种马铃薯品种比较试验，对年际间不同马铃薯品种主要农艺性状和经济性状进行稳定性分析，并基于主成分分析法建立综合评价模型，揭示不同马铃薯品种在湖南冬闲稻田种植的基因和环境效应，为湖南冬种马铃薯优良品种的选育及推广提供科学依据。

供试品种为脱毒种薯中薯3号、中薯13号、中薯191、华薯3号、华薯5号和红美，其中中薯3号、中薯191和中薯13号由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供，华薯3号和华薯5号由华中农业大学提供，红美由内蒙古铃田生物技术有限公司提供。

试验于2018-2020年连续3年在湖南省常德市农林科学研究院试验基地（111°37' E，29°2' N，海拔35 m）进行，该区域年均气温16.7 ℃，年降水量1200~1900 mm，无霜期272 d。试验田土壤质地为壤土，理化性质为pH 5.2、全氮1.09 g/kg、全磷0.57 g/kg、全钾13 g/kg、水解氮112 mg/kg、有效磷14.2 mg/kg、速效钾119 mg/kg、有机质17.7 g/kg。前茬作物水稻，机械深翻起垄。耕作层深度30~40 cm，土地平整，肥力中等。2018和2020年生育期间气象条件相对一致（图1），总降水量分别为397.2和354.5 mm，总日照时数分别为502.4和504.2 h，而2019年生育期间寡照多雨，总降水量为445.6 mm，总日照时数为277.4 h。

试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积20 m²，每小区150株，6行区，单垄双行种植，垄长5.6 m，垄面包沟宽1.2 m，株行距22 cm×45 cm，小区周围设2行保护行。施45%的硫酸钾型复合肥（15:15:15）1500 kg/hm²，播种时作基肥一次性点施在种薯之间。摆好种薯后覆盖约10 cm的碎土，覆膜前喷施芽前除草剂，覆盖0.01 cm的白膜。出苗后及时破膜引苗，生长期间及时进行病虫害防治，整个生育期全程雨养。

2017年12月22日统一播种，2018年2月18日陆续出苗，2018年5月3日统一收获；2019年1月26日统一播种，3月17日陆续出苗，5月21日统一收获；2019年12月9日统一播种，2020年1月28日陆续出苗，4月27日统一收获。

参考《马铃薯品种试验调查记载项目及依据》记录物候期、植株田间性状、块茎表型、产量及相关数据。

采用DPS 7.5进行双因素方差分析，采用SPSS 17.0进行相关性分析和主成分分析。

由表1可以看出，参试的6个马铃薯鲜食品种生育期较短，为56~70 d，红美极早熟，生育期56 d，其他品种生育期在65~70 d。除中薯191的出苗率低于80%外，其他品种出苗率均能达80%以上。块茎的外观品质对块茎的保鲜和经济效益十分重要，不同品种外观差异明显。

由表2可知，株高从高至低依次是华薯5号、华薯3号、中薯191、中薯3号、中薯13号和红美，华薯5号和华薯3号极显著高于其他品种。中薯13号主茎数多于其他品种，平均3.30，其他品种1.34~2.86。单薯重表现相对较好的有华薯3号、华薯5号和中薯191，华薯3号和华薯5号单薯重显著高于中薯3号、中薯13号和红美。单株薯数最多的是中薯13号，其次为中薯3号，均显著高于其他品种。单株薯重表现较好的有中薯3号、华薯5号和华薯3号，平均单株薯重超过500 g，显著高于其他品种。大中薯率在80%及以上的品种有3个，分别是华薯5号、华薯3号和红美，其中华薯5号和华薯3号显著高于中薯3号、中薯13号和中薯191。鲜薯产量表现较好的为华薯5号和华薯3号，均在30 000 kg/hm²以上，其中华薯5号极显著高于其他品种，华薯3号极显著高于中薯13号、中薯191和红美。各品种干物质率差异不明显。

不同基因型马铃薯的总变异系数（CV）依次为红美<华薯3号<华薯5号<中薯3号<中薯13号<中薯191（表3）。相比于其他品种，红美的块茎产量相关因素的变异系数最小，在冬闲稻田区域种植各性状表现最稳定，其次是华薯3号和华薯5号，而中薯191各性状变异系数之和最大，表现最不稳定。

不同年份间马铃薯主要农艺性状变异系数差异较大（表4）。主要农艺性状变异系数依次为干物质率<大中薯率<鲜薯产量<单株薯重<单株薯数<株高<单薯重<主茎数。干物质率的变异系数较小，说明受环境的影响较小。变化最大的是株高，其变异系数在11.57%~30.65%，差异最大的是主茎数，其变异系数在29.08%~42.81%。结合气象条件说明马铃薯植株的生长对环境变化敏感。

对参试品种不同年份的主要农艺性状进行方差分析（表5）可知，年份间植株生长性状和块茎经济性状F>F_0.01，说明同一品种在不同年份植株生长性状和块茎经济性状差异极显著，不同的环境因素对品种植株形态和块茎形成有很大影响。基因型间各性状的F>F_0.01，即同一环境下不同品种间植株生长性状和块茎经济性状差异极显著。大中薯率、鲜薯产量和株高的年份×基因型F>F_0.01，单株薯重和单薯重的年份×基因型F>F_0.05，即年份×基因型互作效应对单株薯重和单薯重影响显著，对大中薯率、鲜薯产量和株高影响极显著。

对不同鲜食品种的主要农艺性状进行K-S检验，均呈正态分布，然后进行相关性分析，结果（表6）表明，株高与单薯重、单株薯重、大中薯率和鲜薯产量呈极显著正相关；主茎数与单薯重、大中薯率呈极显著负相关，与鲜薯产量呈显著负相关，与单株薯数呈正相关，分枝多，单薯重低，商品薯率低，但单株块茎数增多。鲜薯产量与株高、单薯重、单株薯重和大中薯率呈极显著正相关，与主茎数呈显著负相关。大中薯率与株高、单薯重和单株薯重呈极显著正相关，与单株薯数呈极显著负相关，与主茎数呈极显著负相关。

为建立一个适宜冬闲田马铃薯品种的评价模型，利用SPSS 17.0软件对不同农艺性状和产量性状进行主成分分析。根据特征值>1的原则提取了3个主成分（表7），累计贡献率达78.660%，说明这3个主成分基本解释了8个变量的大部分信息。主成分1解释了45.904%的总变异信息，主要描述了产量相关性状，如株高、单薯重、大中薯率和鲜薯产量，植株长势旺盛的品种块茎膨大增重率高，大中薯率高，鲜薯产量高。主成分2解释了20.167%的总变异信息，主要是描述了植株的分枝性，包括主茎数和单株结薯数，主茎数多的品种结薯多。主成分3解释了12.588%的总变异信息，主要是光合产物的积累，即干物质率。

通过对3个主成分特征向量分析和各性状指标数值的标准化处理，建立线性回归方程：

将3个主成分的方差贡献率作为权重系数建立综合评价模型F=(45.904×PC₁+20.167×PC₂+ 12.588×PC₃)/78.660。根据3个主成分的线性回归方程及综合评价模型，计算出参试品种各主因子得分和综合得分，并按分值进行排序，结果见表8，得分越高说明该品种越适宜在冬闲稻田种植。华薯5号和华薯3号这2个品种得分较高，分别在植株产量构成性状、植株分枝性方面表现突出，比较适合在冬闲稻田种植。中薯13号在植株分枝性和光合产物积累上表现较好，而中薯191和红美综合评价得分较低。

品种适应性表现主要受遗传效应、环境效应及两者互作效应的综合影响，一个优良的品种必定是综合性状表现好的品种^[6-7]。本研究对不同品种连续3年的植株生长和块茎经济相关因素进行方差分析，结果表明不同品种不同年份各农艺性状的表现差异显著。稳定性表现较好的品种有红美、华薯3号和华薯5号。主要农艺性状变异系数依次为干物质率<大中薯率<鲜薯产量<单株薯重<单株薯数<株高<单薯重<主茎数，主茎数的变异系数最大，株高的变异系数差异最大，2019年4月相较2018年4月和2020年4月寡照多雨，结合气象说明这些农艺性状存在很大差异，具有丰富的遗传信息和选择潜力，对于种质创新和新品种选育具有重要指导意义，这与何虎翼等^[8]的研究结果一致。这些农艺性状变异的产生是由基因型、年份和年份与基因型互作共同作用的，变异显著的主要农艺性状中，主茎数、单薯重、单株薯数、大中薯率、单株薯重和鲜薯产量的变异因素作用为年份>基因型>年份与基因型互作，而株高为基因型>年份>年份与基因型互作，说明块茎形成和产量易受遗传和环境的双重影响，年度间气候环境等的变化能较大影响块茎形成和产量因素，因此稳产品种的筛选尤为重要。

本研究发现，马铃薯株高与单薯重、单株薯重、大中薯率和鲜薯产量呈极显著正相关，株高属于地上部分植株茎性状，与地下块茎性状表现出相关性，与之前各研究^[11]结果一致，块茎增重主要取决于光合产物的积累和流向块茎的量，因此较大的叶面积和较高的光合速率是块茎增重的前提；块茎膨大时间越长商品薯率越高，产量越高^[12]。主茎数与单株薯数呈极显著正相关，与单薯重和大中薯率呈极显著负相关，结果与莫庆忠等^[13]的研究结果一致。

主成分分析是通过降维的方式将不同计量单位的性状指标转换为能反映原指标主要信息的方法，能保持原有信息不损失或很少损失^[14]。杜培兵等^[15]通过主成分和隶属函数分析对马铃薯种质资源进行综合评价，从20余份材料中筛选出6份综合性状较好的品种。何文等^[16]通过主成分和聚类分析对22份马铃薯种质进行等级划分和适应性评价。本研究将8项性状提取为3个主成分：产量构成因子、植株分枝性和光合产物积累因子，根据各主成分的线性回归方程构建综合评价模型，初步筛选出适宜冬闲田种植的品种华薯5号和华薯3号。

马铃薯新品种选育和推广不仅要考虑高产、优质，还需要考虑区域适应性和稳定性。经过连续3年的品种比较试验，对6个马铃薯新品种的生育期、田间表现、块茎外观、块茎经济性状等进行综合评价，初步筛选出黄皮黄肉品种华薯5号和华薯3号在湖南冬闲稻田试种推广。红美为红皮红肉的彩色马铃薯，产量为23 920.64 kg/hm²。