營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成對(duì)馬鈴薯水培苗生長(zhǎng)的影響

摘要：為進(jìn)一步提高脫毒馬鈴薯（So-lanum tuberosum L.）水培苗栽培技術(shù)，解決在生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題。試驗(yàn)以改良MS培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，分別以清水、改良MS培養(yǎng)基完全營(yíng)養(yǎng)液、缺Fe元素、缺大量元素、缺微量元素、2倍Fe元素、2倍大量元素以及2倍微量元素為處理，研究了不同營(yíng)養(yǎng)液配方對(duì)馬鈴薯水培苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，不同營(yíng)養(yǎng)液配比對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)及葉片顏色影響不同，營(yíng)養(yǎng)液缺乏比營(yíng)養(yǎng)過(guò)量對(duì)植株損害大；方差分析得出營(yíng)養(yǎng)液供求顯著影響株高、莖粗、根系數(shù)量、根系長(zhǎng)；Fe元素、微量元素以及大量元素供求關(guān)系對(duì)株高影響較大。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯（So-lanum tuberosum L.）；水培；營(yíng)養(yǎng)配比；供求關(guān)系

中圖分類號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）16-4117-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.011

馬鈴薯（So-lanum tuberosum L.）是茄科茄屬一年生草本塊莖植物，起源于南美洲哥倫比亞、秘魯、玻利維亞的安第斯山山區(qū)及烏拉圭等地[1]，是潛在的生物質(zhì)能源作物，至今全世界已有150多個(gè)國(guó)家和地區(qū)種植和生產(chǎn)馬鈴薯，2013年全世界種植面積達(dá)1 946萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量3.7億t[2]。2015年中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布中央一號(hào)文件強(qiáng)調(diào)，確保中國(guó)糧食安全，必須做強(qiáng)農(nóng)業(yè)，要順勢(shì)而為地調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，文件的出臺(tái)標(biāo)志著馬鈴薯進(jìn)入主糧化[3]。

馬鈴薯主要通過(guò)無(wú)性繁殖方式來(lái)生產(chǎn)，在生產(chǎn)中由于病毒病和類病毒病等的發(fā)生對(duì)其產(chǎn)量、抗病性、品質(zhì)等產(chǎn)生嚴(yán)重影響[4]，由于馬鈴薯性狀分離太強(qiáng)，同一株結(jié)實(shí)的種子后代性狀表現(xiàn)不盡相同，選育出一個(gè)優(yōu)良品種年代較長(zhǎng)，為使當(dāng)前優(yōu)良品種性狀得到恢復(fù)，可通過(guò)生物技術(shù)手段及組織培養(yǎng)達(dá)到目的，目前生物技術(shù)手段尚不成熟，存在專業(yè)技術(shù)人才較少、成本較高等缺點(diǎn)[5，6]，較為實(shí)用的還是通過(guò)組織培養(yǎng)、水培快繁等方式實(shí)現(xiàn)，馬鈴薯試管苗水培是21世紀(jì)初新興起來(lái)的一項(xiàng)栽培技術(shù)，馬鈴薯植株在進(jìn)行水培時(shí)，有時(shí)因營(yíng)養(yǎng)元素的缺乏而導(dǎo)致植株生長(zhǎng)受到抑制，有必要對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的供求關(guān)系做相關(guān)試驗(yàn)，弄清缺素或者過(guò)剩的營(yíng)養(yǎng)液對(duì)幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)尤為重要。陳家吉等[7，8]、范國(guó)權(quán)等[9]做了水培營(yíng)養(yǎng)液配方篩選研究，認(rèn)為不同配方的營(yíng)養(yǎng)液會(huì)影響馬鈴薯水培苗的生長(zhǎng)；黃大恩等[10]在不同時(shí)期種植對(duì)產(chǎn)量和結(jié)薯個(gè)數(shù)的影響研究中認(rèn)為品種是影響產(chǎn)量的直接因素，移栽時(shí)期跨度在一個(gè)月以內(nèi)對(duì)結(jié)薯個(gè)數(shù)影響較小。栽培中的水培馬鈴薯植株表現(xiàn)不同的復(fù)雜癥狀，有些是由于病毒引起，有些是由于細(xì)菌等病害引起，有些是由于環(huán)境溫度、pH等控制不當(dāng)所引起，甚至光照、營(yíng)養(yǎng)元素的缺乏過(guò)量等均可引發(fā)不同的癥狀[11，12]，前人在營(yíng)養(yǎng)液配方供給水平對(duì)幼苗生長(zhǎng)情況方面研究較少，本研究從最基本的營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)著手，以期為生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

試驗(yàn)選用水培室中生長(zhǎng)一致的鄂馬鈴薯10號(hào)剪切苗作為試驗(yàn)材料，于6月16日栽插在事先打孔的白色泡沫上，植株之間距離為4 cm，每盤(pán)種植100株，每個(gè)處理種植3盤(pán)，營(yíng)養(yǎng)液采用改良的MS培養(yǎng)基，配好大量元素、微量元素以及鐵鹽3種母液，試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理，清水為空白對(duì)照，詳情見(jiàn)表1。

待水培苗開(kāi)始長(zhǎng)根時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)處理（6月19日），6月26日調(diào)查長(zhǎng)勢(shì)、葉片顏色、株高，7月3日調(diào)查長(zhǎng)勢(shì)、葉片顏色、株高，7月10日調(diào)查長(zhǎng)勢(shì)、葉片顏色、株高、頂部葉片長(zhǎng)寬比、莖粗、根系數(shù)量、平均根系長(zhǎng)，7月17日調(diào)查株高。

采用DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及Excel 2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)及葉片顏色的影響

不同營(yíng)養(yǎng)液組成對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)及葉片顏色影響不同，營(yíng)養(yǎng)液缺乏對(duì)植株影響程度大于營(yíng)養(yǎng)液過(guò)量對(duì)植株的影響程度；大量元素以及鐵元素對(duì)植株的影響最大。由表2和表3可知，清水處理（T0）植株生長(zhǎng)極為緩慢，而且植株弱小，葉片顏色由邊緣褐色向全葉紅色變化；短期內(nèi)缺鐵元素處理（T2）對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)的影響較小，植株幼葉出現(xiàn)淡黃，但對(duì)植株健壯度影響較小，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)影響開(kāi)始顯現(xiàn)。缺微量元素處理（T3）中植株長(zhǎng)勢(shì)中等，初期葉片基部淡紅，逐漸擴(kuò)大，最后葉片干枯；過(guò)量的鐵鹽、微量元素以及大量元素（T5、T6、T7）對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)短期內(nèi)影響較大，出現(xiàn)葉片干枯現(xiàn)象，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，植株開(kāi)始走向正常生長(zhǎng)。

2.2 方差分析

從方差分析結(jié)果（表4）中可以看出，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成對(duì)頂部葉片長(zhǎng)寬比影響不顯著，對(duì)株高、莖粗、根系數(shù)量、根系長(zhǎng)影響顯著。植株高度以完全營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)（T1）最高，達(dá)到了61.10 mm，而無(wú)營(yíng)養(yǎng)液的培養(yǎng)（T0）高度最低，僅為24.04 mm，相差37.06 mm，差異達(dá)極顯著水平；其他處理相比常規(guī)培養(yǎng)，植株高度的影響也達(dá)到了極顯著水平，其中缺大量元素（T4）、缺微量元素（T3）、缺鐵元素（T2）比過(guò)量元素處理差異更明顯，說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)液的缺乏對(duì)株高影響較大。不同營(yíng)養(yǎng)液配比對(duì)莖粗的影響與株高相似，以完全營(yíng)養(yǎng)液處理（T1）莖粗最粗，為2.47 mm，以清水處理（T0）最細(xì)，僅1.74 mm。與株高不同的是，缺鐵元素處理（T2）對(duì)莖粗影響較小，說(shuō)明缺鐵元素主要影響植株的縱向生長(zhǎng)，對(duì)橫向生長(zhǎng)影響較小。在微量元素以及鐵元素過(guò)量（T6、T5）時(shí)根系數(shù)量較少，進(jìn)一步說(shuō)明了在水培生產(chǎn)中剛剪下的剪切苗不易配制營(yíng)養(yǎng)液，以防影響生根；相比鐵元素及微量元素，大量元素對(duì)苗生根的影響是缺乏（T4）時(shí)生根少、過(guò)量（T7）時(shí)生根要多一些。在對(duì)根系長(zhǎng)度的影響中，過(guò)量的微量元素（T6）誘導(dǎo)根系縱向生長(zhǎng)，長(zhǎng)度達(dá)到了46.34 mm，比正常營(yíng)養(yǎng)液（T1）的根系平均長(zhǎng)0.78 mm，而缺乏微量元素（T3）根系長(zhǎng)度為18.18 mm，相比過(guò)量（T6）時(shí)少28.16 mm。缺乏大量元素（T4）時(shí)的根系長(zhǎng)度僅為11.14 mm，相比其過(guò)量（T7）時(shí)少了24.35 mm。由此可知，缺乏的營(yíng)養(yǎng)液系列與根系長(zhǎng)度負(fù)相關(guān)，過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)液系列與根系長(zhǎng)度正相關(guān)。

2.3 營(yíng)養(yǎng)液組成對(duì)株高的影響

對(duì)于幼苗來(lái)說(shuō)，株高可以衡量水培薯的生長(zhǎng)狀況，高的植株可以提前剪苗，實(shí)現(xiàn)快速繁殖，大多數(shù)植株在第三個(gè)調(diào)查時(shí)期生長(zhǎng)最快（即7月3日至7月10日），之后生長(zhǎng)較為平緩；在生長(zhǎng)速度上大致可以分為3類，T1、T6、T5為生長(zhǎng)最快類，其次是T7、T3、T2為生長(zhǎng)較快類，T0、T4為生長(zhǎng)最慢類；各類之間最終平均生長(zhǎng)高度相差約30 cm，即生長(zhǎng)最快類與生長(zhǎng)較快類平均株高相差30 cm左右、生長(zhǎng)較快類與生長(zhǎng)最慢類平均高度相差30 cm左右。由圖1可知，生長(zhǎng)最快類中，各處理平均株高相差10 cm左右；處理T1的株高增長(zhǎng)最快，7月10日株高增長(zhǎng)至較大值，接近100 cm，T1的每一個(gè)時(shí)期的株高均比其他處理高；其次是處理T6，植株在最后調(diào)查高度約為90 cm，比T1處理低10 cm左右，但在6月20日至6月26日、6月26日至7月3日這兩段時(shí)間比T2低；處理T5在調(diào)查最后高度約為80 cm，比T1低約20 cm、比T6低約10 cm，此處理在第三調(diào)查周期生長(zhǎng)較快，生長(zhǎng)速度超過(guò)了T2、T3以及T7；生長(zhǎng)較快類間各處理相差5 cm左右，處理T2在所有處理中第三個(gè)時(shí)期增長(zhǎng)較其他處理增長(zhǎng)慢，從而導(dǎo)致了最終高度處于較低水平。生長(zhǎng)最慢類最終高度相差在1 cm以內(nèi)，整個(gè)調(diào)查期間增長(zhǎng)緩慢。

3 小結(jié)與討論

營(yíng)養(yǎng)液供求關(guān)系影響了植株長(zhǎng)勢(shì)及葉片顏色，營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足對(duì)植株影響程度比供應(yīng)過(guò)量影響程度大；水培馬鈴薯在培養(yǎng)過(guò)程中，常因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)缺乏導(dǎo)致植株生長(zhǎng)不良，葉片變?yōu)楹稚导t、發(fā)黃甚至干枯，出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)的強(qiáng)弱之分。說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)元素的適量添加及濃度配比對(duì)增強(qiáng)水培馬鈴薯光合效率，調(diào)控株型具有重要作用，在鐵元素與微量元素對(duì)植株的影響方面與陳永波等[12]的研究結(jié)果相似。試驗(yàn)中各處理對(duì)頂部葉片長(zhǎng)寬比影響不顯著，缺乏大量元素對(duì)植株根系長(zhǎng)、株高、莖粗及根系數(shù)量影響最為明顯，這是因?yàn)楦牧嫉腗S營(yíng)養(yǎng)液其大量元素含有N、P、K、Ca、Mg、S等營(yíng)養(yǎng)元素[13]，缺乏往往導(dǎo)致植株整體受到損害，而頂部葉片長(zhǎng)寬比屬于比值，故影響不顯著。鐵是葉綠素合成所必需的[14]，植物新葉葉綠素含量下降從而出現(xiàn)黃化現(xiàn)象是植物缺鐵的典型癥狀[15]。在正常葉片中有60%～80%的鐵集中在葉綠體中[16]，既是葉綠素前體合成所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，也是穩(wěn)定葉綠體結(jié)構(gòu)所不可缺少的，缺鐵導(dǎo)致幼葉變黃，本研究在缺鐵的處理中，水培苗生長(zhǎng)高度在關(guān)鍵時(shí)期生長(zhǎng)緩慢，說(shuō)明了在植株生長(zhǎng)高峰時(shí)往往因有機(jī)物質(zhì)合成降低從而影響生長(zhǎng)。在一定濃度范圍內(nèi)，過(guò)量鐵、過(guò)量微量元素對(duì)株高損傷程度相比缺乏時(shí)較低，這可能是植株在應(yīng)答鐵元素脅迫時(shí)存在內(nèi)在協(xié)調(diào)機(jī)制。

由以上分析可知，營(yíng)養(yǎng)液供求關(guān)系影響了植株長(zhǎng)勢(shì)，營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足對(duì)植株損傷程度比供應(yīng)過(guò)量的大；缺鐵在植株生長(zhǎng)高峰時(shí)表現(xiàn)嚴(yán)重；缺乏大量元素與鐵鹽嚴(yán)重影響植株生長(zhǎng)，是水培液中重要的營(yíng)養(yǎng)元素。研究結(jié)果可為馬鈴薯水培苗生產(chǎn)實(shí)踐提供技術(shù)參考。

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