干旱和農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究進(jìn)展

摘 要：綜述了干旱逆境和覆蓋地膜、施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、高剪苗等農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系形態(tài)生長(zhǎng)和塊根形成影響的相關(guān)研究。干旱抑制了苗期根系形態(tài)建成和塊根形成，覆蓋地膜、施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等農(nóng)藝措施是提高苗期根系活力、促進(jìn)塊根形成、增加單株結(jié)薯數(shù)的有效措施；對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：甘薯；苗期；根系；干旱；農(nóng)藝措施

中圖分類號(hào)：S531.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2013）11-0142-03

甘薯[Ipomoea batatas（L.） Lam.] 屬于旋花科甘薯屬，一年生或多年蔓生，起源于墨西哥、厄瓜多爾、秘魯一帶的熱帶美洲，是一類喜溫、短日照作物。甘薯根系發(fā)達(dá)，較耐旱，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)，不僅是我國(guó)第四大糧食作物，而且還是重要的工業(yè)原料、飼料、新型能源及保健作物[1，2]。近年來，隨著人們保健意識(shí)的增強(qiáng)，甘薯在食品加工上的價(jià)值凸顯。甘薯的大田生長(zhǎng)發(fā)育過程可以分為前中后三個(gè)階段。前期即發(fā)根分枝結(jié)薯期，是指從秧苗栽插到結(jié)薯數(shù)目基本穩(wěn)定的時(shí)間段。栽插后快速形成根系是保證薯苗成活和塊根形成的基礎(chǔ)，而單株結(jié)薯數(shù)是構(gòu)成產(chǎn)量的主要因素之一[3]，因此苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育狀況在甘薯整個(gè)生命周期中占有十分重要的地位。本文綜述了各農(nóng)藝措施和干旱對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究成果，旨在為甘薯生產(chǎn)和相關(guān)研究提供參考。

1 干旱對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

干旱造成的農(nóng)作物損失在所有的非生物脅迫中占首位[4]。我國(guó)北方薯區(qū)，夏薯栽插常常遇到干旱問題。薯苗是幼嫩組織，受旱后易萎枯，根系形成受阻。甘薯雖較一般作物耐旱，但其發(fā)根分枝結(jié)薯期卻是一生中對(duì)水分相對(duì)敏感的時(shí)期[5]，這一時(shí)期遇旱會(huì)嚴(yán)重影響不定根的生長(zhǎng)發(fā)育。

首先，干旱對(duì)薯苗栽插后根系的建成造成不利影響。栽插后不定根的生長(zhǎng)對(duì)水分脅迫敏感，快速、整齊地形成根系需要充足水分[6]。前人研究表明在干旱或模擬干旱條件下，不定根的長(zhǎng)度、側(cè)根的數(shù)目顯著減少，隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，后續(xù)側(cè)根的形成受阻，干重也顯著下降[7]；與對(duì)照處理相比，側(cè)根的平均數(shù)目、長(zhǎng)度和表面積分別減少49%、103%和94%，側(cè)根密度降低45%[8]。Pardales和Yamauchi（2003）[7]研究發(fā)現(xiàn)，干旱處理第10～19天，與對(duì)照相比不定根數(shù)目減少，但第20～28天與對(duì)照相比不定根數(shù)沒有明顯變化。這說明干旱主要影響根系建成階段不定根的數(shù)目，對(duì)根系的形成有重要影響。

其次，干旱對(duì)甘薯不定根的分化造成不利影響，阻礙塊根的形成。塊根形成階段是對(duì)水分不足最敏感的時(shí)期，干旱會(huì)影響塊根的分化形成過程，導(dǎo)致形成塊根數(shù)目減少[9 ～11]。研究表明，圍繞在原生木質(zhì)部和次生韌皮部的形成層出現(xiàn)是塊根形成的標(biāo)志[12，13]。形成層的發(fā)育和其木質(zhì)化程度之間的平衡決定塊根的最終數(shù)量[12]，由此可推斷，干旱阻礙塊根形成的實(shí)質(zhì)是引起了圍繞原生木質(zhì)部和次生韌皮部形成層的木質(zhì)化。

2 農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1 覆蓋地膜

覆膜種植具有增溫、節(jié)水、抗旱和增產(chǎn)的多重作用，是一種具有很高經(jīng)濟(jì)效益的種植方法，推廣迅速。李雪英等（2012）[14]研究了地膜覆蓋對(duì)甘薯壟內(nèi)溫度和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明以不覆膜為對(duì)照，覆膜栽培薯壟各土層的溫度均比對(duì)照高，且不同類型地膜的增溫效果有差異，表現(xiàn)為透明膜>黑膜>不覆膜。土溫提高能明顯促進(jìn)甘薯苗期莖葉的生長(zhǎng)發(fā)育，結(jié)薯較早[15，16]。塊根形成階段根部溫度較高有利于塊根的分化，是覆膜增加產(chǎn)量的重要原因[17，18]。

覆膜還可改善甘薯根系生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，主要有兩點(diǎn)：第一是覆膜減少了水分蒸發(fā)，土壤濕度提高，微生物活動(dòng)異?；钴S，有機(jī)質(zhì)和潛在腐殖質(zhì)的分解速度加快，從而提高了土壤可溶性養(yǎng)分含量[19～21]，為根系的生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng)；第二是覆膜后土壤表面不受雨水沖擊，土壤疏松、空隙度大，利于苗期根系生長(zhǎng)[22]。研究表明，覆膜栽培的薯苗比露地栽培的發(fā)根時(shí)間能提前4～6天[19]，并且發(fā)根后根系生長(zhǎng)快，根長(zhǎng)、根重都顯著增加[21]。

2.2 施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑

化控技術(shù)，在小麥、玉米等作物上已廣泛應(yīng)用，甘薯上也有應(yīng)用。生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑如多效唑、縮節(jié)胺可以提高甘薯塊根產(chǎn)量，與此有關(guān)的研究也較多，但對(duì)根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究?jī)H見少量報(bào)道。解備濤等（2008）[23]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用吲哚-3-丁酸（Indole Butyric Acid， IBA）和萘乙酸（Naphthylacetic Acid， NAA）可以顯著減緩干旱脅迫條件下根系數(shù)目、根系生物量和根系抗氧化酶活性的下降。多效唑和縮節(jié)胺是植物生長(zhǎng)延緩劑，對(duì)甘薯生長(zhǎng)發(fā)育有重要的調(diào)節(jié)作用?？s節(jié)胺不但能提高根系數(shù)量、活力和促進(jìn)根系的形態(tài)建成，而且能促進(jìn)根系發(fā)育、增加甘薯單株結(jié)薯數(shù)[26，27]。

基因活化劑是另一種重要的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，其主要成分為天然蕓薹素、茉莉酸甲酯和水楊酸，能促進(jìn)根系生長(zhǎng)[24]，還能明顯提高紫肉甘薯根系NO-3和K+的吸收速率[25]，而且適宜濃度的基因活化劑可以提高根系活力。湯紹虎等（2008）[25]研究表明，采用750倍的基因活化劑浸漬紫薯秧基部1 h能提高根系活力。

生根靈是一種復(fù)合型生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，使用生根靈浸泡薯苗可以促進(jìn)其早生根、多生根和根系的生長(zhǎng)發(fā)育，增加根數(shù)、根系體積和表面積及其干物重，增強(qiáng)根系的功能，有利于根系分化發(fā)育形成更多的塊根，但主要是增加中、小薯的數(shù)目，使中、小薯占的比例增大[28]。

2.3 其它農(nóng)藝措施

甘薯不同的栽法，其秧苗入土深度不同，入土深度對(duì)薯苗的生長(zhǎng)有著不同影響。Saifulislam等（2006）[29]研究表明，不同栽插深度影響甘薯苗期塊根的形成，3個(gè)節(jié)入土栽植其塊根數(shù)比1個(gè)節(jié)入土的平均每株多0.4～0.7個(gè)。蒲自國(guó)（2007）[30]研究發(fā)現(xiàn)，栽插深度較淺利于甘薯苗提早發(fā)根。高剪苗不僅是甘薯栽培中有效防治黑斑病的有效措施，而且也對(duì)塊根的形成有一定影響。靠近苗尖剪取薯蔓比基部剪取的質(zhì)量更高，能產(chǎn)生更多的塊根[31]，說明高剪苗對(duì)栽插后塊根的形成有重要影響。薯苗的特征對(duì)塊根數(shù)也有影響，研究表明，一些甘薯品種不帶葉秧苗栽插后形成的塊根數(shù)減少，而某些品種帶葉秧苗與對(duì)照所形成的塊根數(shù)沒有差異[31]，這說明薯苗有無葉片對(duì)塊根數(shù)的影響品種間存在差異?；谶@些研究，在實(shí)踐中部分薯區(qū)還發(fā)展出了留三葉抗旱栽培法。薯苗長(zhǎng)度對(duì)苗期根系也有影響，薯苗越長(zhǎng)發(fā)根越快，形成的根數(shù)也越多[32]。

3 結(jié)語

前人研究成果表明，干旱逆境嚴(yán)重影響甘薯苗期的生長(zhǎng)發(fā)育，限制根系的形態(tài)建成，影響初生根分化形成塊根。覆蓋地膜能夠保水保墑，提高地溫，促進(jìn)根系迅速形成。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠提高根系活力，增強(qiáng)根系功能，顯著降低干旱對(duì)根系的傷害。目前，在正?；蚋珊得{迫條件下關(guān)于地膜覆蓋、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系影響的研究主要集中在對(duì)最終產(chǎn)量的影響上，而關(guān)于這些農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期發(fā)根、根系建成過程中的機(jī)理方面的影響需要深入研究。

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