观赏型菊芋品种的选育方法及种植方法与流程

本发明涉及菊芋品种的选育种植技术领域，特别涉及一种观赏型菊芋品种的选育方法，以及该观赏型菊芋品种的种植方法。

背景技术：

菊芋是菊科(Compositae)向日葵属中能形成地下块茎的栽培种，又称洋生姜、洋姜、鬼子姜等，学名Helianthus tuberosus L，在全球的热带、温带、寒带以及干旱、半干旱地区都有菊芋的分布和栽培，菊芋适应性强，喜温暖，但耐寒；喜湿润，但耐旱；喜肥沃，但耐贫瘠，耐盐碱；还被广泛用于梯田和不牢固的沙地抗腐蚀保护植物篱，用于防护山体水土流失、固沙防风。国内外对菊芋的研究多集中在作为抗逆性及改善沿海滩涂的盐生植物方面、对菊芋加工获得保健食品方面、发展鲜食方面等，因此国内外菊芋品种选育一般仅对菊芋块茎和秸秆的产量与养分含量进行研究，而对菊芋花及产量、养分含量分析等作为育种目标的研究较少。

菊芋花具有较高的欣赏价值，同时兼顾极高的食用价值，菊芋花中富含蛋白质、氨基酸、黄酮类化合物、绿原酸类化合物、菊糖、食用色素-b-类胡萝卜素及钙、铁、锌、硒、等多种生物活性物质，具有抑菌、消炎、抗氧化、抗突变、防癌、抗癌等功效，因此，菊芋花具有广泛的开发价值，可从菊芋中提取绿原酸，用于替代杜仲或金银花两种药材，利于扩大药材的植物来源；由于菊芋花特有的花香、花蜜，也可用于蜜蜂的人工放养，发展养蜂产业。但目前国内外菊芋品种普遍存在菊芋花序及花盘直径小、花朵数量少、花期短、采摘时间短、观赏价值偏低等诸多问题，而且在菊芋花农艺栽培、采摘最佳花期、主要成分、功能价值及加工工艺等方面都没有得到充分的研究开发，致使菊芋花没有得到广泛的利用。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种观赏型菊芋品种的选育方法，可选育出花期长、花盘大，具有高营养、高品质菊芋花的观赏型菊芋品种。

为实现上述目的，本发明的观赏型菊芋品种的选育方法，包括以下步骤：

a、确定表型育种指标，依据表型育种指标从菊芋品种资源中进行株系和品系的多目标性状评价与选择，对连续5代进行系统筛选，筛选出初始开花时间在7月中旬以前、花期持续时间在80天以上、花序直径在8cm以上、花盘直径大于3cm、单株开花数量大于120朵、秸秆颜色为紫色、叶片颜色为绿色、块茎颜色为紫红色、块茎性状为梭状型或锯齿状型、生育期小于230天、株高低于220cm、分支数大于12个、亩干花产量60kg以上、亩块茎产量1500kg以上的菊芋品系；所述表型育种指标包括初始开花时间、花期持续时间、花序直径、花盘直径、单株开花数量、秸秆颜色、叶片颜色、叶片性状、块茎颜色、块茎性状、生育期、株高、分支数和亩干花产量、亩块茎产量；

b、确定遗传性状指标，依据遗传性状指标对步骤a获得的菊芋品系进行至少5年的品比试验，通过品种灰色多维综合比较和品种同异比较方法，选育出观赏型菊芋品种；所述遗传性状指标包括初花期时间、花期天数、亩鲜秸秆产量、亩块茎产量和生物总产量。

本发明的选育方法，用于选育观赏型菊芋品种，是以菊芋花的主要性状为主，辅之其它性状指标作为育种目标，首先将初始开花时间、花期持续时间、花序直径、花盘直径、单株开花数量等指标进行有机组合，确定作为表型育种的重要指标，其中“初始开花时间、花期持续时间、花序直径、花盘直径、单株开花数量”与品种选育中的菊芋花遗传特性紧密相关，“秸秆颜色、株高、分支数”与品种选育中的菊芋茎遗传特性紧密相关，“叶片性状、叶片颜色”与品种选育中的菊芋叶片遗传特性紧密相关，“块茎颜色、块茎性状”与品种选育中的菊芋块茎遗传特性紧密相关，“生育期、生物总产量(包括亩鲜秸秆产量和亩块茎产量)”与品种选育中的菊芋总体性状遗传特性紧密相关。在育种目标的指导下，依据表型育种指标，对第二代及以后世代田间中选单株进行株系和品系的多目标性状评价与选择，经过至少5代植株的系统选育，逐年筛选，选出符合筛选标准的若干菊芋品系。之后将筛选出的菊芋品系进行品比试验，依据菊芋品种的观赏性和经济性两个目标，确定以初花期时间、花期天数、亩鲜秸秆产量、亩块茎产量和生物总产量5个遗传性状指标的有机组合作为定量、定性分析的重要指标，经过为期至少5年的品比试验，对品比试验结果采用品种灰色多维综合比较和品种同异比较的原理与方法进行多因素分析，与通常采用的方差分析、联合方差分析和稳定性分析等只考虑单个因素的方法相比，在分析过程中能同时考虑多个因素，从而使分析结果更加全面、客观、准确、可靠，从而选育得到观赏型菊芋品种。选育方法中，表型育种指标和遗传性状指标对于观赏型菊芋品种的选育至关重要，在选育指标的建立基础上，结合科学的多因素分析方法，选育得到花期长、花盘大，并且具有高营养价值和高品质菊芋花的观赏型菊芋品种。

作为对上述方式的限定，将步骤b选育出的观赏型菊芋品种与现有菊芋品种进行品比试验，所述品比试验的评价指标包括花期时间、花期天数、株干花产量、花序直径和花盘直径。

以花期时间、花期天数、株干花产量、花序直径和花盘直径5个性状指标作为选育出的观赏型菊芋品种与现有相关菊芋品种进行品比试验的评价指标，体现本发明选育得到的菊芋品种的优势。

作为对上述方式的限定，所述步骤b品比试验的试验方法包括：供试土壤为粘土，供试土壤的耕种层中pH为7.5-8.4、有机质含量为1.21-1.96g/kg、速效氮含量为102-165mg/kg、速效磷含量为8.8-12.6mg/kg、速效钾含量为124.5-184.0mg/kg；试验株行距为100cm*100cm，重复试验至少3次。

作为对上述方式的限定，选育出的观赏型菊芋品种性状为：生育期210-230d，株高246-287cm，茎杆紫色直立，主茎1-4个，分枝12-14个，头状花序，舌状花、金黄色，开花期7/10-10/26，花期时间100-106天，花序直径8-11cm，花盘直径3.2-3.7cm，单株花量达到120-180朵；块茎性状为梭状型或锯齿状型。

进一步限定品比试验中土壤条件、土壤中肥料含量、种植行距等参数，以及选育出的菊花品种形状，得到性能更优的菊芋品种。

经由本发明的选育方法选育得到的观赏型菊芋品种，具有优异的性状，生育期210-230d，株高246-287cm，茎杆紫色直立，幼苗期叶片颜色深绿色，中后期叶片绿色，主茎1-4个，分枝12-14个，头状花序，舌状花、金黄色，开花期7/10-10/26，花期时间100-106天，花序直径8-11cm，花盘直径3.2-3.7cm，单株花量达到120-180朵，亩干花产量80-90公斤，块茎性状为梭状型或锯齿状型。在菊芋花开花期、花期时间、花序直径、花盘直径等性状方面相较于现有菊芋品种有显著提高，选育出花期长、花盘大，具有高营养、高品质菊芋花的观赏型菊芋品种。

同时，本发明还提供了一种如上所述的观赏型菊芋品种的种植方法，采用垄作种植模式，种植密度为行距100cm×株距50cm，起垄底宽30cm，垄高30cm，菊芋植株高40cm时机械除草培土，垄底宽达到40cm。

作为对上述方式的限定，采用由种块催芽得到的顶芽和腰芽进行种植。

作为对上述方式的限定，种植观赏型菊芋品种每亩种植地的施肥总量为24kg-36kg，包括尿素为9-13.5kg、二铵5-7.5kg、硫酸钾10-15kg。

本发明进一步提供了适宜本发明选育的观赏型菊芋品种的种植条件，以利于这种菊芋新品种的种植。

综上所述，采用本发明的技术方案，通过确定表型育种指标和遗传性状指标作为观赏型菊芋品种选育方法中重要的选育指标，再结合品种灰色多维综合比较和品种同异比较的多因素分析方法，从而选育出具有花期长、花盘大，并具有高营养价值和高品质菊芋花的观赏型菊芋品种。选育出的观赏型菊芋品种，具有优异的遗传性状，在菊芋花开花期、花期时间、花序直径、花盘直径等性状方面相较于现有菊芋品种有显著提高，更利于对菊芋花的开发利用。此外，本发明还提供了适宜本发明的观赏型菊芋品种的种植条件和栽培技术，以利于这种菊芋新品种的广泛种植、推广。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例二所述的观赏型菊芋品种植株形态照片；

图2为本发明实施例二所述的常规菊芋品种植株形态照片；

图3为本发明实施例二所述的观赏型菊芋品种菊芋花形态照片；

图4为本发明实施例二所述的常规菊芋品种菊芋花形态照片。

具体实施方式

实施例一

本实施例涉及观赏型菊芋品种的选育，选育方法包括以下步骤：

a、以初始开花时间、花期持续时间、花序直径、花盘直径、单株开花数量、秸秆颜色、叶片颜色、叶片性状、块茎颜色、块茎性状、生育期、株高、分支数和亩干花产量、亩块茎产量这些指标作为表型育种指标，从国内外的21个菊芋品种资源中进行选育筛选；依据上述指标，对第二代(F2)及以后世代田间中选单株进行多目标性状评价与选择，将单株划分为三个等级，一等单株为重点单株，以后世代重点观察选择；二等单株为一般单株，可继续保留种植，视以后世代株系表现决定取舍；三等单株为较差单株，淘汰；经过连续5代植株系统选育，逐年筛选，筛选出初始开花时间在7月中旬以前、花期持续时间在80天以上、花序直径在8cm以上、花盘直径大于3cm、单株开花数量大于120朵、秸秆颜色为紫色、叶片颜色为绿色、块茎颜色为紫红色、块茎性状为梭状型或锯齿状型、生育期小于230天、株高低于220cm、分支数大于12个、亩干花产量60kg以上、块茎每亩产量1500kg以上的4个品系，系统命名为LF-31、LF-32、LF-33、LF-34；

b、将步骤a筛选出的4个品系LF-31、LF-32、LF-33、LF-34与对照品系青芋2号进行品比试验，以初花期时间、花期天数、亩鲜秸秆产量、亩块茎产量、生物总产量(生物总产量为亩鲜秸秆产量与亩块茎产量的总和)5个遗传性状指标作为筛选评价指标；品比试验种植条件为试验小区长20米、宽10亩，供试土壤为粘土，供试土壤的耕种层pH值8.1、有机质含量1.76g/kg、速效氮含量115mg/kg、速效磷含量9.8mg/kg、速效钾含量154.0mg/kg，试验设计株行距为100cm*100cm，3次重复，田间随机排列；品比实验过程详细记录菊芋生长期间各试验小区的菊芋生长情况，通过田间考种、登记列表，再应用品种同异比较方法进行品种比较分析，试验结果如下表所示：

依据灰关联度法得到初花期时间、花期天数、亩鲜秸秆产量、亩块茎产量、和生物总产量5个遗传性状的权重，在10月收获时以单株收，选择单株产量2kg以上，单株菊芋花产量0.1kg以上的菊芋材料单独保存以作来年种子，进行为期5年的品比试验，通过品种灰色多维综合比较和品种同异比较方法，选育出观赏型菊芋品种LF-31(廊芋31号)。

实施例二

本实施例涉及本发明选育出的观赏型菊芋品种的性状评价。

选择东北、西北、华南、河北不同区域选育的廊芋31号与现有菊芋品种吉芋5号、长岭资源、神芋1号、吉芋4号、吉芋1号、青芋2号、南芋2号共8个菊芋品种进行了品比试验，以花期时间、花期天数、单株干花产量、花序直径、花盘直径5个遗传性状指标作为性状评价指标；品比试验种植条件为试验小区长20米、宽10亩，供试土壤为粘土，供试土壤的耕种层pH9.6、有机质含量1.78g/kg、速效氮含量105mg/kg、速效磷含量10.4mg/kg、速效钾含量162.0mg/kg，试验设计株行距为100cm*100cm，3次重复，田间随机排列；品比实验过程详细记录菊芋生长期间各试验小区的菊芋生长情况，通过田间考种、登记列表，再应用品种同异比较方法进行品种比较分析，试验结果如下表所示：

依据灰关联度法得到花期时间、花期天数、株干花产量、花序直径、和花盘直径5个遗传性状的权重，通过上表的定量分析可见，本发明选育出的观赏型菊芋品种在菊芋花开花期、花期时间、株干花产量、花序直径、花盘直径等遗传性状方面相较于现有菊芋品种有显著提高。

对廊芋31号、吉芋5号、长岭资源、青芋2号、南芋2号共5个菊芋品种的菊芋花营养成分进行检测分析，采用全自动酶标仪、可见-紫外分光光度计和生化分析仪分别检测菊芋花的蛋白质、总糖、总黄酮、低聚果糖、16种氨基酸及钙、铁、锌、硒、砷、铅的含量，各菊芋品种的菊芋花均分别取自花蕾期、盛花期、凋谢期三个时期，检测结果如下表所示：

由上表结果可见，廊芋31号的菊芋花营养成分最高。

由此可见，本发明选育的观赏型菊芋品种具有花期长、花盘大，菊芋花品质好，营养价值高等优势。

选育出的观赏型菊芋品种性状为：生育期210-230d，株高246-287cm，茎杆紫色直立，幼苗期叶片颜色深绿色，中后期叶片绿色，主茎1-4个，分枝12-14个，头状花序，舌状花、金黄色，开花期7/10-10/26，花期时间100-106天，花序直径8-11cm，花盘直径3.2-3.7cm，单株花量达到120-180朵，亩干花产量80-90公斤；块茎性状呈梭状型或锯齿状型。据李莉主编的《菊芋》一书介绍，菊芋花序分大(>8cm)、中(6-8cm)、小(<6cm)三级，菊芋花盘直径为1.5cm左右，本发明选育出的廊芋31号的花序为8-11cm，显然其花序最大；花盘直径达到3.2-3.7cm，远大于通常花盘；菊芋干花的产量将通常的30-35公斤，提高到80-90公斤，比目前国内现有菊芋品种增产2.57-2.66倍，营养成分显著提高。

选育的观赏型菊芋品种的植株形态如图1所示，其茎杆紫色直立，相较于图2所示的常规菊芋品种的植株形态，在秸秆分枝量、粗细度及产量方面均显著提高；选育的观赏型菊芋品种的菊芋花形态如图3所示，相较于图4所示的常规菊芋品种的菊芋花形态，在菊芋花产量方面显著提高。

实施例三

本实施例涉及本发明选育出的观赏型菊芋品种的种植方法，提供观赏型菊芋新品种的配套种植技术。

实施例3.1

本实施例涉及种植区域、种植密度对观赏型菊芋品种种植的影响。

分别在河北省廊坊市安次、广阳、文安，河北省石家庄市农业科学院、平山东大吾、鹿泉东庄，天津市武清等地不同生态区种植本发明选育出的观赏型菊芋品种廊芋31号，试验4个种植密度:70cm×50cm、80cm×50cm、90cm×50cm和100cm×50cm，随机区组设计，三个重复，试验结果如下表所示：

由上表结果可见，在河北、天津各生态类型区，廊芋31号品种配以90cm×50cm和100cm×50cm的种植密度，得到的分枝数、株高、亩鲜秸秆产量、亩块茎产量、生物总产量及秸秆块茎比6个性状与理想性状之间的综合同一度最大，属于强同势优良品种种植密度组合。本发明的廊芋31号在不同生态区域进行试验，解决了目前品种选育局限于单一区域的问题。

实施例3.2

本实施例涉及种植土壤、种植模式对观赏型菊芋品种种植的影响。

分别在河北省廊坊市安次、广阳、文安，河北省石家庄市平山东大吾、鹿泉东庄，天津市武清等地的不同土壤类型种植本发明选育出的观赏型菊芋品种廊芋31号，试验设垄作、平作两种模式，种植密度为等行距100cm×株距50cm，起垄底宽30cm，垄高30cm，亩施复合肥(N:P:K＝15:15:8)30kg，株高40cm时机械除草培土，垄底宽达到40cm，随机区组设计，三个重复，播期4月1日，11月中旬收获，种植结果如下表所示：

由上表结果可知，在不同土壤条件(环境)下，廊芋31号的各主要性状有明显不同，说明种植环境对这种菊芋新品种具有一定影响，通过试验不同土壤质地对廊芋31号主要性状指标的影响，以提高廊芋31号的亩干花产量。不同种植模式中，垄作种植模式利于菊芋出苗，能显著提高菊芋出苗率，为后期合理群体的构建奠定基础，从而利于解决菊芋抗倒、增产问题。另外，由于菊芋具有多年蓄根生长的特性，留在土壤中的菊芋蓄根和块茎，易造成来年杂苗根除费工费时的问题，通过试验确定菊芋株高40cm进行除草是最佳时期，可解决杂苗根除问题。

实施例3.3

本实施例涉及不同部位种芽对观赏型菊芋品种种植的影响。

在供试土壤为壤土，供试土壤的耕种层pH7.8、有机质含量1.54g/kg、速效氮含量102mg/kg、速效磷含量8.5mg/kg、速效钾含量136.0mg/kg的土壤条件下种植廊芋31号，试验设计株行距为80cm*60cm，3次重复，田间随机排列。种植种块统一催芽，种块顶芽长1.5-2.5厘米时，按照种块的顶芽、腰芽和尾芽分别切块，分类定植(以M1代表顶芽种植、M2代表腰芽种植、M3代表尾芽种植)，每穴播种2块种薯，定植时间为4月5日，播种后浇水，10月下旬收获，种植结果如下表所示：

由上表结果可见，采用不同部位种芽进行种植，对种植结果影响明显，总结规律性如下：

①选用不同部位的种芽作为种块，其出苗时间差异显著，其中顶芽比腰芽早出苗约5.5天，比尾芽早出苗12.5天，同时M1、M2比M3的幼苗整齐粗壮，说明，菊芋顶芽和腰芽对培育壮苗显著优于尾芽；

②不同部位的种芽对株高影响不大，但是对分枝数有影响，M1、M2间差异不明显，M1、M2总分枝数明显高于M3，说明不同部位的种芽对植株的地上部位群体分布影响显著；

③M1比M2块茎增产12％，M1比M3块茎增产27.3％，说明不同部位的种芽对菊芋块茎的产量差异明显；

④M1、M2、M3的茎秆与块茎的比变化极小，说明不同部位的种芽对植株的生物总产量影响是同步的，影响生物总产量变化的主要原因是生长期的时间和幼苗的生长状况，由此可见使用种块的腰芽和顶芽作为生产上的重要是丰产的基础。

实施例3.4

本实施例涉及肥水管理对观赏型菊芋品种种植的影响。

在供试土壤为砂壤土，供试土壤的耕种层pH8.53、有机质含量1.457g/kg、速效氮含量96.29mg/kg、速效磷含量6.68mg/kg、速效钾含量144.0mg/kg的土壤条件下种植廊芋31号，4月2日播种，种植株行距为50cm×100cm，3次重复，田间随机排列，11月中旬收获，不同施肥条件下种植结果如下表所示：

由上表结果可见，随施肥量的增加，菊芋植株生长发育进程加快，植株株高增大，秸秆、块茎产量、干花产量均得到提高，但秸秆和块茎产量的增加幅度随施肥量的增大而逐渐减小，因此，在菊芋种植株行距配置为50cm×100cm时，每亩最佳施肥量为24～36kg，其中尿素为9～13.5kg、二铵5～7.5kg、硫酸钾10～15kg，由此得出廊芋31号施肥与产量之间的相互关系。