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（1.內蒙古農業大學農學院，內蒙古呼和浩特010019；2.內蒙古自治區馬鈴薯繁育中心，內蒙古呼和浩特010031 )

摘要：以‘費烏瑞它’和‘克新1號’為試驗材料，通過在馬鈴薯苗期設置重度水分虧缺（最大田間持水量的35%）、輕度水分虧缺（最大田間持水量的50%）和充分灌溉（最大田間持水量的65%）3個水分處理，其他時期均充分灌溉，研究了馬鈴薯苗期不同水分虧缺對產量形成的影響。結果表明，2品種生育前期的葉面積指數、干物質積累量隨苗期水分虧缺程度的增加而逐漸降低，而復水后，從出苗后22 d至收獲的葉面積指數與干物質積累一直表現為：輕度水分虧缺>充分灌溉>重度水分虧缺，意味著一定程度的水分虧缺后，馬鈴薯存在明顯的復水補償效應。收獲時2品種的塊莖產量依次為：輕度水分虧缺>充分灌溉>重度水分虧缺，其中，輕度水分虧缺處理的商品率均高于其他2個處理，而單株結薯數表現為：充分灌溉>輕度水分虧缺>重度水分虧缺，說明適度的水分虧缺通過控制結薯數與增加塊莖重量產生增產效應。

關鍵詞：馬鈴薯；水分虧缺；葉面積指數；干物質積累；產量形成

馬鈴薯是目前最具有發展潛力的經濟作物之一。中國馬鈴薯的播種面積和總產量居全世界首位，但單產水平卻居全世界第91位[1]。內蒙古自治區是全國馬鈴薯種植面積和總產量最大的省區之一，但是單產卻一直低于全國平均水平。在眾多影響馬鈴薯產量的因子當中，水分不足是最根本的一個限制因素，而水資源短缺是內蒙古長期面臨的問題，所以高效的水分管理在馬鈴薯生產上勢在必行。

水分虧缺導致農作物產量減少超過了所有其他非生物脅迫影響的總和[2-4]。Hsiao[5]把水分虧缺程度分為輕度、中度和重度3個等級。作物在發生水分虧缺后均做出一定的響應來適應逆境脅迫，如水分虧缺后復水可以使植物產生補償效應[6]。非充分灌溉方式不僅節約水資源也可以達到增產或穩產的目的[7]。石曉華[8]研究了馬鈴薯不同生育時期水分虧缺對產量的影響，結果表明，與充分灌溉相比，苗期水分虧缺表現出正效應，而塊莖形成期水分虧缺和塊莖膨大期水分虧缺均表現出負效應。本研究的目的是通過田間試驗，進一步檢驗苗期不同水分虧缺對馬鈴薯產量效應影響，并深入分析其機理，為挖掘馬鈴薯高效利用水分的潛力奠定理論基礎。

1　材料與方法

試驗于2014年在內蒙古烏蘭察布市察右中旗防雨棚內進行。該區域處中溫帶大陸性季風氣候，歷年平均氣溫1.3℃，平均降雨量為304 mm，無霜期100 d左右。供試馬鈴薯品種為‘費烏瑞它’與‘克新1號’，均由內蒙古馬鈴薯種薯繁育中心提供。供試土壤為栗鈣土，0~40 cm土壤基礎養分為：全氮0.72 g/kg、有效磷38.48 mg/kg、速效鉀193.70 mg/ kg、有機質15.59 g/kg、pH值8.57。土壤其他性狀見表1。

試驗在2014年5月15日進行播種。苗期設置3個不同水分虧缺處理，虧缺梯度分別為最大田間持水量的35%（浮動范圍：33%~37%），50%（浮動范圍：48%~52%）及65%（浮動范圍：63%~67%），分別代表重度虧缺、輕度虧缺、充分灌溉。每隔3d監測一次土壤含水量，當土壤相對含水量達到設定的土壤含水量浮動下限時進行灌水，到達浮動上限時停止灌水。在塊莖形成期（‘克新1號’7月19日；‘費烏瑞它’7月10日），塊莖膨大期（‘克新1號’8月9日；‘費烏瑞它’7月25日）以及淀粉積累期（‘克新1號’8月19日；‘費烏瑞它’8月9日）分別按優化的土壤相對含水量下限進行灌水。各處理均采用人工起壟種植，壟高30 cm，行距75 cm，株距25 cm，種植密度為5.3×104株/hm2。供試肥料為尿素（N含量46%）、過磷酸鈣（P2O5含量16%）、硫酸鉀（K2O含量50%）。3個處理均施純氮535.65 kg/hm2、純磷375 kg/ hm2、純鉀750 kg/hm2。其中基施純氮46.8 kg/hm2、基施純磷75 kg/hm2、基施純鉀62.4 kg/hm2。追施純氮488.85 kg/hm2、追施純磷300 kg/hm2、追施純鉀687.6 kg/hm2。試驗采用微噴帶進行灌溉，微噴帶壁厚0.3 mm，噴灑寬幅7 m，出水量1.08 m3/h·10m。

試驗采用單因素隨機區組設計，小區面積52.5 m2，行長5 m，每小區14行。各處理隨機排列，重復3次。為消除小區間的水分干擾，小區間設1 m隔離行。具體試驗設計見表2。

土壤取樣：苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期以及淀粉積累期在噴頭正下方采集0~60 cm深度的土樣，每小區3鉆，每20 cm分為一層。出苗后每3 d監測一次。土壤含水量的測定采用烘干稱重法，土壤容重的測定采用環刀法。

植株取樣：‘克新1號’分別于出苗9，25，42，56和83 d進行植株取樣；‘費烏瑞它’分別于出苗7，22，37，52和63 d進行植株取樣。每小區取3株，每個處理重復3次。

葉面積：采用打孔法，根據打孔葉片面積的干重與葉片總干重折算整株植株葉面積。葉面積指數（LAI）=綠葉葉片總面積/土地面積。

表2　噴灌馬鈴薯各生育時期水分處理Table 2 Sprinkler irrigation treatments in different stages of potato

塊莖重量：取樣后將塊莖洗凈擦干用百分之一電子天平稱重，并記錄薯重。

產量測產：‘克新1號’于9月13日收獲，‘費烏瑞它’于8月17日收獲測產。每小區隨機取整段馬鈴薯2 m2進行，然后折算成單位面積產量。單薯重量小于50 g定為小薯，大于50 g小于150 g定為中薯，大于150 g定為商品薯，并計算商品薯率。

試驗數據采用SPSS 18.0和Excel軟件統計分析，采用LSD法進行平均數間多重比較。

2　結果與分析

從圖1可以看出，‘費烏瑞它’在出苗后7 d時，苗期保持65%相對含水量處理的植株葉面積指數顯著高于其他2個處理，而35%和50%相對含水量處理的葉面積指數沒有顯著差異。在出苗后22 d時，葉面積指數隨著水分虧缺梯度的增加而減小，35%相對含水量處理的葉面積指數顯著低于50%和65%相對含水量處理，65%相對含水量處理的葉面積指數最高。出苗后37 d時50%相對含水量處理的葉面積指數不僅高于35%相對含水量處理，而且高于65%相對含水量處理，一直持續到收獲，該處理的葉面積指數顯著高于其他2個處理。而65%相對含水量處理的葉面積指數仍比35%相對含水量處理的葉面積指數高。但是，到出苗后52 d時，35%相對含水量處理的葉面積指數的增長速率高于其他2個處理。

圖1　不同處理‘費烏瑞它’全生育期葉面積指數變化Figure 1 Effect of water deficient degrees on leaf area index of potato cultivar 'Favorita'

圖2　不同處理‘克新1號’全生育期葉面積指數變化Figure 2 Effect of water deficient degrees on leaf area index of potato cultivar 'Kexin 1'

圖2是‘克新1號’在出苗后不同時間的葉面積指數。出苗后9 d時50%相對含水量處理和65%相對含水量處理的葉面積指數顯著高于35%相對含水量處理。到了出苗后42 d，35%和50%2個苗期水分虧缺處理的葉面積指數均高出了苗期保持65%相對含水量的充分灌溉處理。該趨勢一直保持至收獲。

圖3表明‘費烏瑞它’品種從出苗后7 d到出苗后22 d期間，整株干物質積累量均隨著水分虧缺梯度的增加而減少。但從出苗后22 d到出苗后37 d時，50%相對含水量處理的干物質積累量超過了65%相對含水量處理，并持續到收獲。但到了出苗后52 d時，35%相對含水量處理的干物質積累量速率迅速增加并逐漸接近65%相對含水量處理的干物質積累量。到出苗后63 d時35%相對含水量處理的干物質積累量超過了65%相對含水量處理的干物質積累量。

圖4‘克新1號’的干物質積累量的變化趨勢，同‘費烏瑞它’的變化趨勢較相似。

圖3　不同處理‘費烏瑞它’整株干物質積累量變化Figure 3 Effect of water deficient degrees on plant dry matter accumulation of potato cultivar 'Favorita'

圖4　不同處理‘克新1號’整株干物質積累量變化Figure 4 Effect of water deficient degrees on plant dry matter accumulation of potato cultivar 'Kexin 1'

從表3可以看出，苗期不同水分虧缺處理對馬鈴薯品種‘費烏瑞它’商品率有顯著影響。50%相對含水量處理的商品率顯著高于35%相對含水量處理和65%相對含水量處理。但65%相對含水量處理的單株結薯數顯著高于35%相對含水量處理。50%相對含水量處理的單株結薯重顯著高于65%相對含水量處理和35%相對含水量處理。而65%相對含水量處理的單株結薯重和35%相對含水量處理沒有顯著差異。50%相對含水量處理的產量顯著高于35%相對含水量處理和65%相對含水量處理，65%相對含水量處理的產量顯著高于35%相對含水量處理。可見50%相對含水量處理顯著提高產量是因為顯著提高了大薯重和合理的控制了單株結薯數。

由表4可以看出，50%相對含水量處理下‘克新1號’的商品率及單株結薯重均顯著高于35%相對含水量處理和65%相對含水量處理，從而顯著地提高了產量。

表3　不同處理對‘費烏瑞它’產量形成因子的影響Table 3 Effect of water deficient degrees on yield characters of potato cultivar 'Favorita'

表4　不同處理對‘克新1號’產量形成因子的影響Table 4 Effect of water deficient degrees on yield characters of potato cultivar 'Kexin 1'

3　討論

作物在一定程度的水分虧缺下復水后具有補償與超補償效應[9,10]，而Wenkert等[11]把這種水分脅迫后復水引起的生長反應稱為“補償生長”或者“貯積生長”。試驗采用2個馬鈴薯品種‘費烏瑞它’和‘克新1號’進行的研究結果均一致表明，馬鈴薯苗期適度水分虧缺（保持相對含水量50%）后，后期充分灌溉，其產量高于整個生育期一直充分灌溉的處理（表3，表4），這充分證明馬鈴薯也存在“補償生長”效應。這一效應的證明為馬鈴薯節水栽培措施的制定奠定了重要的理論基礎。

試驗進一步的研究發現，苗期水分虧缺使馬鈴薯苗期葉面積指數與干物質積累均低于充分灌溉，而復水后，苗期輕度水分虧缺的處理（相對含水量50%）葉面積指數逐漸增加并超過充分灌溉處理，這成為馬鈴薯干物質積累以及最終產量高于充分灌溉處理的根本基礎。研究還發現，雖然2個品種葉面積指數的變化趨勢大致相同，但‘克新1號’品種苗期水分虧缺的處理復水后，葉面積指數迅速增加，且2個水分虧缺處理均超過全生育期充分灌溉處理，而對‘費烏瑞它’品種而言，苗期重度水分虧缺處理的葉面積指數盡管在復水后增速加大，但始終沒有超過充分灌溉處理（圖1，圖2）。這說明不同品種對水分虧缺的響應存在一定的差異，‘克新1號’品種的“補償效應”更加明顯，這點從產量結果也得到了印證。克新1號品種苗期重度水分虧缺處理的產量較充分灌溉處理相差無幾，而‘費烏瑞它’減少22%（表3，表4）。

塊莖的數量以及重量是馬鈴薯產量的構成因素。試驗中，苗期不同水分虧缺處理的馬鈴薯產量表現為50% > 65% > 35%；商品率表現為50% > 35% > 65%；單株結薯數表現為65% > 50% > 35%，說明適度的水分虧缺減少了結薯數量從而使單個塊莖的物質積累得以增加，最終使塊莖商品率增加。商品率的增加無疑增加了馬鈴薯的生產效益，因此，在無霜期較短的內蒙古陰山北麓地區，急需建立完善與苗期適度的水分虧缺相配套的技術模式加以推廣，不僅有利于馬鈴薯生產中水資源的節約，而且有利于經濟效益的提高。

[1]陳楊.微壟覆膜側播對旱作馬鈴薯產量和資源利用效率的影響[D].呼和浩特:內蒙古農業大學, 2013.

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Effects of Water Deficiency at Seedling Stage on Potato Yield Formation

( 1. College of Agronomy, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, Inner Mongolia 010019, China; 2. Inner Mongolia Seed Potato Propagation Center, Hohhot, Inner Mongolia 010031, China )

Abstract:Field plot experiments were conducted to study the effects of nitrogen rate on dry matter accumulation and sink activity of potatoes using 'Kexin 1' as the material, aiming at finding the optimal nitrogen application rate in the potato production region north of the Yinshan Mountain. Under local soil fertility conditions, the dry matter accumulation and sink activity of potato all increased firstly, and then decreased with the increase of nitrogen application rate. The dry matter accumulation, leaf dry matter accumulation, tuber dry matter accumulation and sink activity of potatoes were maximal when nitrogen was applied at the rate of 360 kg/ha, being 5 989.81 kg/ha, 20.03 g/plant, 84.32 g/plant, and 0.072 g/g ? d, respectively.Therefore, nitrogen 360 kg/ha would be regarded as the optimal nitrogen application rate for local potato production.

Key Words:potato; water deficit; leaf area index; dry matter accumulation; yield formation

Corresponding author）：樊明壽，男，教授，博士生導師，主要從事馬鈴薯營養生理及養分管理的研究，E-mail: fmswh@ 126.com。

作者簡介：烏蘭（1989-），女，碩士研究生，主要從事馬鈴薯水分管理研究。

基金項目：公益性行業科研專項“黃土高原雨養農田水分高效利用技術研究與示范——內蒙古雨養農田馬鈴薯水分高效利用技術研究與示范（201303104）”、國家自然科學基金“脫落酸對干旱條件下馬鈴薯塊莖形成的調控（31460321）”、公益性行業科研專項“馬鈴薯滴灌條件下需水需肥規律研究與示范（201203012-4-2）”支持。

苗期水分虧缺對馬鈴薯產量形成的影響

1 材料與方法

2 結果與分析

3 討論

1　材料與方法

2　結果與分析

3　討論