馬鈴薯抗旱品種篩選及鑒定試驗

杜培兵楊文靜

（1山西省農業科學院高寒區作物研究所，山西大同 037008；2寧夏農林科學院農業生物技術研究中心，寧夏銀川 750000）

馬鈴薯作為全球第四大作物，是一種分布廣泛、適應性強、產量高、營養豐富的宜糧、宜菜、宜飼、宜作工業原料等具有多種用途的經濟作物（張麗莉，2015）。馬鈴薯非常適宜在冷涼、高山氣候條件下生長，對于山西省不適宜其他谷物生長的地區來說，馬鈴薯成為當地人民賴以生存的重要糧食來源（劉俊霞和賈金榮，2012）。我國的馬鈴薯種植面積和總產量均居世界之首，其主要產區多分布在干旱或半干旱地區，而馬鈴薯屬于典型的溫帶氣候作物，對水分虧缺十分敏感（楊宏偉，2017），水分脅迫是生產中限制馬鈴薯豐產的重要因素，使用抗旱品種是水分脅迫狀態下獲取較高產量的經濟有效的手段之一。山西是典型的黃土廣泛覆蓋的山地高原，常年干旱或季節性干旱成為限制馬鈴薯產量和塊莖營養的主要因子（何真 等，2014）。因此，篩選鑒定抗旱品種成為馬鈴薯增產增收栽培中亟待解決的問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試馬鈴薯品種共15個（表1）。

表1 參試品種及供種單位

1.2 試驗方法

試驗安排在山西省大同市郊區東王莊旱棚進行，2017年5月20日播種，10月1日收獲。采用盆栽控水抗旱試驗，花盆圓形，直徑30 cm，基質選用細腐殖土和蛭石按1 V∶5 V混和，每盆播種1株。采用單因素隨機區組設計，設對照區（水地）和脅迫區（旱地）2個處理，5次重復。每處理15個品種，品種隨機排列，每個品種5株。對照區根據不同生長期需求正常灌水，脅迫區灌水量是對照區的1/4，兩區施肥水平相同。

1.3 評價指標與數據處理

1.3.1 土壤含水量的測定 于出苗期（6月15日）、現蕾期（6月30日）、開花期（7月10日）、收獲期（10月1日）利用浙江托普土壤水分測定儀TZS測定土壤含水量。每個重復隨機選取3個位點，將測定儀探頭插入土壤中，分別讀取3個數值，3個數值的平均值即為土壤當時含水量。

1.3.2 植株株高、莖粗的測定 開花期用直尺測量每個單株株高，用游標卡尺測量每個單株莖粗，測量結果均取同一處理組平均值。

1.3.3 葉片失水率的測定 參考盧福順（2013）的方法，不同品種于開花期隨機選取5枚葉片，電子天平精確稱量葉片鮮質量（FW），將葉片置于室內，在空氣中緩慢脫水，每隔2 h稱重1次（），共稱4次，24 h后再次稱量后在75 ℃下烘干至恒重，稱量干質量（DW）。

1.3.4 根長、根質量、單株結薯數和單株產量的測定 收獲時將植株從栽培盆中取出，摘取全部薯塊并計數，用清水洗凈植株及薯塊。將根系與地上部分從連接處剪斷，用直尺測量根長，利用電子天平稱量根鮮質量。根系105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒重，稱量根干質量。

1.3.5 抗旱指標計算 參考王燕等（2016）的方法。

脅迫指數＝（正常植株-干旱處理植株）/正常植株×100%

抗旱系數＝旱地產量/水地產量×100%

抗旱指數＝抗旱系數×該材料旱地產量/所有材料平均旱地產量

1.3.6 隸屬函數法評價 對干旱脅迫條件下馬鈴薯的產量、株高、莖粗、根干質量以及葉片失水率5個指標進行隸屬函數值、平均值等的計算，綜合評價馬鈴薯品種的抗旱能力（王謐，2014）。

R（Xij）是i品種j指標的隸屬函數值（1），Xij是i品種j指標的抗旱系數，Xmax、Xmin是j指標中參試材料的最大值和最小值。如果某個指標與抗旱程度負相關，則用公式（2）進行計算。通過對所有品種干旱脅迫條件下馬鈴薯的產量、株高、莖粗、根干質量以及葉片失水率5個指標的隸屬函數值進行累加，再求得平均隸屬函數值。

2 結果與分析

2.1 水分脅迫下土壤含水量的變化

為了解不同參試品種生長期內對水分的需求，在不同生長期測定各品種的土壤含水量（表2）。可以看出，水分脅迫區土壤含水量隨生長期逐漸下降，而對照區土壤含水量則基本保持平穩。對土壤含水量進行統計學分析，開花期和收獲期各品種脅迫組與對照組相比，土壤含水量差異顯著。并且觀察到脅迫處理區各植株葉片均出現萎蔫，表明水分脅迫影響了馬鈴薯的正常生長。

2.2 水分脅迫下馬鈴薯株高、莖粗及根長的變化

水分脅迫條件下不同馬鈴薯品種株高均比對照顯著降低，抗旱能力強的品種通常降低幅度較小，株高脅迫指數也越?。ū?）。各參試品種的株高脅迫指數在13.38%～51.93%之間，其中晉薯24號、晉薯16號、同薯29號的株高脅迫指數均低于20%，晉薯24號最低；各品種的莖粗脅迫指數在2.96%～20.07%之間，同薯29號最低，接下來依次是中薯19號、紅美、晉薯24號，而冀薯8號最高，達到20.07%；各品種的根長脅迫指數在3.36%～23.79%之間，晉薯24號最低，接著是同薯29號、青薯10號、中薯19號、同薯20號。依據以上結果綜合分析表明，晉薯24號、同薯29號、晉薯16號和中薯19號抗旱性較強。

2.3 水分脅迫下離體葉片失水率的變化

葉片失水率越高，抗旱能力就越弱；反之，葉片失水率越低，抗旱性就越強。所有參試品種經干旱脅迫后的葉片與正常澆水的對照相比，葉片失水率均低于對照，且失水率因品種不同而有所差異（表4）。中薯19號、同薯29號、青薯10號、晉薯16號、晉薯24號和紫花白在干旱脅迫24 h后的葉片失水率均低于80.00%，由此可知，這6個品種具有較強的抗旱性。

表2 參試品種土壤含水量%

表3 參試品種株高、莖粗和根長

2.4 水分脅迫下的產量分析

各參試品種脅迫區馬鈴薯單株結薯數均少于對照區，單株產量也低于對照區（表5）。抗旱系數反映了干旱對產量影響的敏感程度，數值越大，表明抗旱能力越強。參試品種中抗旱系數大于70%的有：中薯19號、同薯29號、青薯10號、晉薯16號、晉薯24號；抗旱系數在50%～70%之間的有：同薯20號、冀薯14號、中心801、夏波蒂；小于50%的有冀薯8號、紅美、冀薯12號、黑金剛、大西洋和紫花白。

抗旱系數反映了干旱對產量影響的敏感程度，而抗旱指數不僅反映了干旱環境對產量的影響，還能反映基因型差異對產量的影響?？购抵笖翟酱?，表明抗旱能力越強。依據抗旱指數可以看出抗旱性較強的品種有：中薯19號、晉薯24號、晉薯16號、同薯29號和青薯10號。

2.5 水分脅迫下根質量分析

由表6可知：晉薯16號根干物質減幅（17.70%）最小，其次是晉薯24號（17.94%）、同薯29號（18.12%）和中薯19號（18.83%），其他品種減幅在22.18%～39.81%之間。所有參試品種的根含水率增幅在10.06%～42.18%之間，其中增幅較大的依次為：晉薯24號、晉薯16號、同薯29號、中薯19號?？梢钥闯?，晉薯24號、晉薯16號、同薯29號和中薯19號在干旱脅迫下根干質量減幅較小，且根含水率增幅較大，所以這4個品種較抗旱。

表4 參試品種葉片失水率 %

表5 參試品種產量與抗旱指標

2.6 馬鈴薯抗旱性綜合評價

隸屬函數值越大則品種抗旱性越強（王謐，2014），根據隸屬函數值的大小，確定參試品種中抗旱性較強的品種有中薯19號、晉薯24號、晉薯16號和同薯29號（表7）。

表6 參試品種根干質量與根含水率

2.7 抗旱指標相關性分析

通過以上結果可以發現不同品種、不同表型的植株之間抗旱性具有差異，為明確不同指標與抗旱性之間的相關性，進行了不同指標與抗旱性的相關性分析。株高脅迫指數與抗旱系數間的相關系數為-0.641，P=0.010。表明株高脅迫指數與抗旱系數呈極顯著負相關。即株高脅迫指數越小，干旱脅迫對株高的影響越小，抗旱性越強。因此株高脅迫指數可以作為鑒定馬鈴薯抗旱能力的指標。葉片失水率與抗旱系數間的相關系數為-0.654，P=0.008。表明葉片失水率與抗旱系數呈極顯著負相關。即隨著葉片失水率的增大，抗旱系數降低。因此葉片失水率可以作為鑒定馬鈴薯抗旱能力的指標。

表7 參試品種隸屬函數抗旱性綜合評價

3 結論與討論

晉北地區種植的馬鈴薯以地方品種為主，抗旱能力較弱（代軼虹，2013）。因此引進篩選出適應晉北地區優質、豐產、抗旱性較強的品種，對推動當地馬鈴薯種植的發展具有重要意義。本試驗中，以正常灌水為對照，對干旱脅迫下15個參試馬鈴薯品種的土壤含水量、株高、莖粗、根長、離體葉片失水率、產量、根干質量等指標進行綜合分析，評價各馬鈴薯品種在晉北地區的抗旱性，初步篩選出中薯19號、晉薯24號、晉薯16號和同薯29號等4份抗旱性較好的品種。

本試驗應用了抗旱系數和抗旱指數2個重要指標，抗旱系數是評價作物抗旱性的指標，通過馬鈴薯旱地和水地產量比值反映材料的穩定性，可以更直觀地篩選抗旱性較強的品種（蘭巨生，1998）。而抗旱指數不僅能反映干旱條件對每個品種產量的影響，也能反映基因型差異對產量的影響，能更準確地評價不同品種的抗旱能力。馬鈴薯品種抗旱鑒定是對馬鈴薯品種抗旱能力進行篩選、評價的過程。本試驗結果表明，株高脅迫指數、葉片失水率與抗旱系數的相關性達到極顯著水平，可以作為馬鈴薯品種抗旱性鑒定的指標。

試驗采用了旱棚盆栽試驗法，環境條件和土壤條件都容易控制，可以準確控制脅迫處理的時間、強度和重復次數，便于操作，結果可靠，較準確地評價了15份馬鈴薯品種的抗旱性。