張　雁，　高　航，　金美玉，　李葵花

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉133002)

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無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)和微型薯形成的影響

張雁，高航，金美玉，李葵花*

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉133002)

摘要：為篩選適宜馬鈴薯珍珠巖基質(zhì)無(wú)土栽培的營(yíng)養(yǎng)液，以馬鈴薯“諾蘭”組培苗為材料，研究了韓國(guó)“高試園”馬鈴薯植株生長(zhǎng)(KS)和塊莖形成(KT)營(yíng)養(yǎng)液不同倍數(shù)對(duì)植株生長(zhǎng)和微型薯形成的影響，并對(duì)微型薯形成過(guò)程中植株各部分中干物質(zhì)含量變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：1.25 KS最適合植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)，植株高度達(dá)到52.4 cm，3.3個(gè)分枝，形成5.2個(gè)匍匐莖；誘導(dǎo)微型薯過(guò)程中，1.25 KT為最佳營(yíng)養(yǎng)液，每株結(jié)薯量為4.7個(gè)。馬鈴薯塊莖形成過(guò)程中，其葉片和塊莖中的干物質(zhì)含量在淀粉積累期和塊莖成熟期最高。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯微型薯；營(yíng)養(yǎng)液濃度；珍珠巖基質(zhì)培；干物質(zhì)

利用營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)式無(wú)土栽培技術(shù)生產(chǎn)馬鈴薯微型薯，不僅可以有效避免土傳病害、土壤連作障礙及土壤中營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等對(duì)植株生長(zhǎng)的不利因素，而且還可以根據(jù)植株的生長(zhǎng)狀態(tài)適時(shí)調(diào)控營(yíng)養(yǎng)液組成，從而保證植株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高種薯的質(zhì)量和產(chǎn)量[1-2]。珍珠巖是無(wú)土栽培中經(jīng)常使用的基質(zhì)之一，一般與腐殖質(zhì)等有機(jī)基質(zhì)混合使用，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液栽培時(shí)，因有機(jī)基質(zhì)含有養(yǎng)分而存在著營(yíng)養(yǎng)液中養(yǎng)分比例失衡，很難調(diào)控植株根際養(yǎng)分濃度現(xiàn)象而不適合進(jìn)行循環(huán)式營(yíng)養(yǎng)液栽培[3-4]。但珍珠巖本身因具有粒輕、不易分解、重復(fù)使用、無(wú)機(jī)鹽含量少等特點(diǎn)能夠應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)式無(wú)土栽培[5]。有關(guān)單獨(dú)使用珍珠巖基質(zhì)生產(chǎn)馬鈴薯微型薯的研究報(bào)道少，因此本試驗(yàn)利用珍珠巖循環(huán)式營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)，用適合馬鈴薯微型薯生產(chǎn)的“高試園”營(yíng)養(yǎng)液配方(韓國(guó))作為全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液[6]，研究了不同倍數(shù)“高試園”營(yíng)養(yǎng)液對(duì)馬鈴薯“諾蘭”微型薯形成及葉片、莖和塊莖干物質(zhì)含量的影響，以期篩選出珍珠巖基質(zhì)最適營(yíng)養(yǎng)液濃度，為今后的馬鈴薯微型薯無(wú)土栽培生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與地點(diǎn)

供試材料為馬鈴薯“諾蘭”品種(紅皮、乳白色瓤)的脫毒組培苗。試驗(yàn)于2014年5月20—2014年9月30日在延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院玻璃溫室內(nèi)采用珍珠巖基質(zhì)循環(huán)式營(yíng)養(yǎng)液無(wú)土栽培法進(jìn)行。

1.2方法

1.2.1組培脫毒苗的栽植

馬鈴薯組培苗單葉節(jié)莖段繼代于MS(含20 g/L蔗糖)液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)20 d后，將15株組培苗按照行距8 cm和株距6 cm的距離栽植于澆透水的珍珠巖基質(zhì)(厚度約10 cm)中，使組培苗只露出頂芽。為了栽植苗的馴化，循環(huán)式營(yíng)養(yǎng)液無(wú)土栽培系統(tǒng)首先供應(yīng)1～2 d清水，之后供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行栽培。

1.2.2營(yíng)養(yǎng)液配置和供應(yīng)

采用韓國(guó)“高試園”馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)液配方作為全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液分為誘導(dǎo)匍匐莖營(yíng)養(yǎng)液配方(KS)和促進(jìn)塊莖形成營(yíng)養(yǎng)液配方(KT)。

KS全價(jià)配方為NO3-—N 13.0 mmol/L，PO43-4.2 mmol/L，SO42-3.5 mmol/L，K+7.5 mmol/L，Ca2+5.5 mmol/L，Mg2+3.5 mmol/L，NH4+1.4 mmol/L。根據(jù)全倍量KS營(yíng)養(yǎng)液設(shè)5個(gè)處理，分別為0.5(0.5 KS)、0.75(0.75 KS)、1.0(1 KS)、1.25(1.25 KS)和1.5倍(1.5 KS)的全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液濃度。pH值用鹽酸調(diào)節(jié)至6.0左右。供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液時(shí)間設(shè)定為白天5 min/90 min，夜晚為5 min/150 min，營(yíng)養(yǎng)液每15 d完全更換1次。供應(yīng)誘導(dǎo)匍匐莖營(yíng)養(yǎng)液20 d后，采用作物栽培生理方法調(diào)查株高、莖粗、分枝數(shù)、匍匐莖數(shù)。

KT全價(jià)配方為NO3-—N 13.5 mmol/L，PO43-4.0 mmol/L，SO42-4.5 mmol/L， K+8.5 mmol/L，Ca2+6.5 mmol/L，Mg2+3.0 mmol/L，NH4+1.3 mmol/L，根據(jù)全倍量KT營(yíng)養(yǎng)液設(shè)5個(gè)處理，分別為0.5(0.5 KT)、0.75(0.75 KT)、1.0(1 KT)、1.25(1.25 KT)和1.5倍(1.5 KT)全價(jià)營(yíng)養(yǎng)液濃度。pH值用鹽酸調(diào)節(jié)至6.0左右。用1.25 KS營(yíng)養(yǎng)液栽培組培苗20 d后，更換不同濃度的KT營(yíng)養(yǎng)液繼續(xù)栽培,其他條件與KS營(yíng)養(yǎng)液濃度試驗(yàn)相同。KT培養(yǎng)基供應(yīng)后分別在第10天(塊莖形成期)、20 d(塊莖增長(zhǎng)期始期)、25 d(塊莖增長(zhǎng)后期)、45 d(淀粉積累期)和80 d(塊莖成熟期)取樣品，每個(gè)處理各5株，并利用烘干稱重法測(cè)定馬鈴薯塊莖形成不同時(shí)期的葉片、莖、塊莖的干物質(zhì)含量及收獲時(shí)調(diào)查3.0 g以上微型薯數(shù)量。

1.3數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)均設(shè)3次重復(fù)，利用SPSS 6.0統(tǒng)計(jì)軟件，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Excel 進(jìn)行圖表分析。

2結(jié)果與分析

2.1“高試園”KS營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)植株生長(zhǎng)的影響

由圖1可知，馬鈴薯植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期，植株生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液KS的濃度對(duì)馬鈴薯植株株高、莖粗、分枝數(shù)、匍匐莖數(shù)的影響。株高隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加有升高的趨勢(shì)，在0.75 KS和1.0 KS處理，1.25 KS和1.5 KS處理間無(wú)顯著性差異。植株莖粗隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加呈先變粗后變細(xì)的趨勢(shì)，0.75 KS的處理顯著粗于其他處理。1.5 KS和0.5 KS處理沒有顯著性差異，都較細(xì)，表明過(guò)高或過(guò)低濃度對(duì)植株莖粗均具有抑制作用。1.25 KS和1.0 KS處理的植株莖粗無(wú)顯著性差異。0.75 KS處理的莖粗為0.41 cm，比最細(xì)的1.5 KS處理粗28.1 %。另外，KS營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)馬鈴薯植株分枝數(shù)量有一定的影響。0.75 KS 和1.25 KS處理形成的分枝數(shù)數(shù)量為3.3個(gè)，顯著多于其他處理，1.5 KS 處理的分枝數(shù)量最少，僅為2.7個(gè)。植株匍匐莖的數(shù)量隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的下降呈先增后減少的趨勢(shì)，1.25 KS處理顯著高于其他處理。1.5 KS和0.5 KS處理形成的匍匐莖數(shù)量明顯少于其他處理，且兩者之間沒有顯著性差異，表明過(guò)低或過(guò)高的營(yíng)養(yǎng)液濃度抑制匍匐莖的形成。1.25 KS處理的匍匐莖數(shù)量為5.2個(gè)，比最低的1.5 KS處理多62.5%。馬鈴薯的塊莖是由匍匐莖膨大而形成，因此，從匍匐莖數(shù)量、株高和分枝數(shù)等綜合考慮選擇1.25 KS濃度為適合誘導(dǎo)匍匐莖的營(yíng)養(yǎng)液濃度。

圖1　KS營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)狀態(tài)的影響

2.2“高試園”KT營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)馬鈴薯微型薯形成的影響

由圖2可知，塊莖形成營(yíng)養(yǎng)液KT濃度對(duì)微型薯形成的影響較大。塊莖的形成隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，在1.25 KT處理下顯

著多于其他處理。1.5 KT處理所形成的塊莖數(shù)量最少，而在1.0 KT、0.75 KT和0.5 KT處理所形成的塊莖數(shù)量之間沒有顯著性差異。1.25 KT處理塊莖的數(shù)量為4.7個(gè)，比最少的1.5 KT處理多1.2倍左右。

圖2　KT營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)結(jié)薯數(shù)量的影響

2.3微型薯形成過(guò)程中KT營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)植株干物質(zhì)含量的影響

由圖3可知，KT營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)馬鈴薯不同塊莖發(fā)育時(shí)期葉片、莖和塊莖干物質(zhì)含量的影響較大。在不同的塊莖發(fā)育時(shí)期，葉片和莖中的干物質(zhì)含量均隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加呈單峰曲線，在淀粉積累期達(dá)到峰值。而塊莖中的干物質(zhì)含量隨著塊莖成熟生育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，塊莖成熟期達(dá)到最高。另外，植株葉片、莖和塊莖的干物質(zhì)含量在不同KT營(yíng)養(yǎng)液濃度之間均有顯著差異。在不同塊莖發(fā)育時(shí)期，在1.25 KT澆灌下葉片和塊莖中的干物質(zhì)含量始終保持著較高的水平，而莖干物質(zhì)含量則相反。塊莖淀粉積累期的葉片和塊莖干物質(zhì)含量在1.25 KT濃度下達(dá)到最高，分別為20.1%和14.6%，與0.5 KT濃度相比，分別增加了6.1和3.7個(gè)百分點(diǎn)。同樣，塊莖成熟期的葉片和塊莖的干物質(zhì)含量在1.25 KT濃度下與0.5 KT濃度相比也分別增加了5.1和6.6個(gè)百分點(diǎn)。淀粉積累期和塊莖成熟期莖干物質(zhì)含量在1.25 KT濃度下積累最低，分別為6.1%和5.2%，與0.5 KT濃度相比，分別降低了1.1和0.9個(gè)百分點(diǎn)。表明適合塊莖形成營(yíng)養(yǎng)液濃度影響莖干物質(zhì)含量的積累。

圖3　KT營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)葉片、莖、塊莖干物重含量的影響

3討論

無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液濃度直接影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收和生長(zhǎng)過(guò)程。本試驗(yàn)在珍珠巖無(wú)土基質(zhì)栽培下，基于韓國(guó)“高試園”營(yíng)養(yǎng)液配方優(yōu)化了溫室條件下適合“諾蘭”品種生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)液濃度。不管是誘導(dǎo)匍匐莖的營(yíng)養(yǎng)液濃度還是促進(jìn)塊莖形成的營(yíng)養(yǎng)液濃度，1.5倍和0.5倍的過(guò)高和過(guò)低濃度均不利于馬鈴薯塊莖的形成，表現(xiàn)在植株生長(zhǎng)過(guò)旺，導(dǎo)致分枝和匍匐莖的數(shù)量降低，且其莖變細(xì)，最終造成結(jié)薯數(shù)量減少，該結(jié)果與高濃度對(duì)黃瓜幼苗的前期生長(zhǎng)有抑制作用的結(jié)果相符[7-9]。因此，篩選適當(dāng)?shù)闹仓晟L(zhǎng)勢(shì)有助于塊莖形成，過(guò)旺會(huì)浪費(fèi)光合產(chǎn)物引起莖葉徒長(zhǎng)，且葉片消耗太多的光合產(chǎn)物，最終影響馬鈴薯塊莖的生長(zhǎng)。因此，在溫室進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液栽培時(shí)，應(yīng)根據(jù)植株的生育期、溫度、光照強(qiáng)度和光照時(shí)間而適當(dāng)調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液濃度來(lái)協(xié)調(diào)植株地上部植株和塊莖的形成。

馬鈴薯塊莖的形成是同化產(chǎn)物積累的結(jié)果，在不同器官中的含量因生育期不同而不同[10-12]，本研究從塊莖形成期到塊莖增長(zhǎng)期的干物質(zhì)主要分配在葉片，而淀粉積累期到塊莖成熟期，塊莖中的干物質(zhì)含量迅速增加并高于葉片的干物質(zhì)含量，該研究結(jié)果與楊進(jìn)容、鄭順林等的研究結(jié)果相符[13-14]。該試驗(yàn)在1.25 KT濃度下，整個(gè)塊莖發(fā)育時(shí)期葉片干物質(zhì)含量始終高于莖，另外，在塊莖成熟期干物質(zhì)含量在葉片中減少而塊莖中從淀粉積累期開始迅速增加并超過(guò)葉片，表明塊莖成熟后期葉片的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到塊莖中。任珂指出，因莖干物質(zhì)含量與塊莖淀粉含量之間呈極顯著正相關(guān)，故以莖干物質(zhì)含量可早期預(yù)測(cè)是否為高淀粉品種[15]，該試驗(yàn)中，在1.25 KT澆灌下的葉片、莖干物質(zhì)含量與塊莖的干物質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.557 8和0.651 2,相關(guān)性較弱，表明馬鈴薯品種干物質(zhì)含量受品種特性、栽培方式等的影響，但這需要進(jìn)一步的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

4結(jié)論

適合誘導(dǎo)匍匐莖的營(yíng)養(yǎng)液濃度為1.25 KS，此時(shí)，植株長(zhǎng)勢(shì)較好，分枝和匍匐莖數(shù)量最多，最適合誘導(dǎo)微型薯；促進(jìn)塊莖形成的營(yíng)養(yǎng)液濃度為1.25 KT，每株可形成4.7個(gè)微型薯；在1.25 KT營(yíng)養(yǎng)液澆灌下，塊莖發(fā)育期的葉片和塊莖干物質(zhì)含量與其他KT營(yíng)養(yǎng)液濃度相比最高；在微型薯形成過(guò)程中,塊莖中的干物質(zhì)含量不斷增加，直至成熟期達(dá)到最高；莖中的干物質(zhì)含量在一定范圍內(nèi)隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加呈減少的趨勢(shì)。

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收稿日期：2016-04-06基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(31260470)

作者簡(jiǎn)介：張雁(1990—)，女，吉林蛟河人，在讀碩士，研究方向?yàn)轳R鈴薯種薯生產(chǎn)。李葵花為通信作者， E-mail:khli@ybu.edu.cn

文章編號(hào)：1004-7999(2016)02-0117-05

DOI:10.13478/j.cnki.jasyu.2016.02.005

中圖分類號(hào)：S532

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Effect of nutrition solution concentration on growth and minituberization of potato plants under hydroponics

ZHANG Yan,GAO Hang,JIN Meiyu,LI Kuihua*

(AgriculturalCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilin133002,China)

Abstract：For selecting a nutrient solution for soilless culture of potato in perlite hydroponic system(solanum tuberosum L.), tubing shoots of 'Nuolan'potato cultivar as materials, the effects of different concentrations of Korean "GaoShiYuan" nutrient solutions suitable for plant growth (KS) and tuber formation(KT) on potato plant growth and tuber formation were studied. And, changes of dry matter content in different parts of plants during tuber formation were determined. The results showed that 1.25 KS strength solution was ideal for vegetative growth of each potato plant with plant height of 52.4 cm, 3.3 branches and 5.2 stolons, whereas 1.25 KT strength solution was the most suitable for promoting tuber formation with 4.7 mini-potatoes for each plant. During formation of tubers, dry matter contents in leaves and tubers reached the highest at the starch accumulation stage and maturation stage.

Key words:potato minituber; different strength of nutrition solution; perlite substrate culture; dry matter