氣霧培和珍珠巖基質(zhì)培對馬鈴薯植株生長和結(jié)薯特性的影響

陳佳寧，鄭璐瑤，李 曼，王曉波，吳光鎬，高玉亮

（1.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133000；2.延吉市職業(yè)與成人教育中心，吉林 延吉 133000；3.延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，吉林 龍井 133400）

馬鈴薯是我國主要的糧菜兼用作物，生產(chǎn)上采用塊莖作為繁殖材料的無性繁殖方式，因此在生產(chǎn)過程中易受病毒感染而引起種性退化，導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)降低[1]。馬鈴薯塊莖的繁殖系數(shù)較低，為了提高馬鈴薯繁殖系數(shù)保證商品薯的質(zhì)量和品質(zhì)，目前我國采用將擴繁脫毒基礎(chǔ)苗移栽于營養(yǎng)土中大量生產(chǎn)微型薯，然后再擴繁微型薯的種薯生產(chǎn)體系[2]。

氣霧培（AC）是一種無基質(zhì)營養(yǎng)液栽培方式之一，能夠?qū)⒅参锔抵苯颖┞对陟F化營養(yǎng)液的空氣中，不僅使植物充分吸收養(yǎng)分和氧氣，而且大幅提高單株微型薯結(jié)薯數(shù)量[3]。然而，AC 一次性投入費用過高，在運行過程中需要消耗大量電能，且保證持續(xù)供電。另外，AC 對營養(yǎng)液管理要求嚴(yán)格，且植株根系對溫度等栽培環(huán)境較敏感等特點[4]，要求由專門的及技術(shù)人員實施操縱，很難普及到種薯生產(chǎn)農(nóng)戶。珍珠巖無土基質(zhì)吸水能力較強，具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)可以吸附一定的水分和養(yǎng)分而對營養(yǎng)液組成、濃度要求較少。珍珠巖無土基質(zhì)培（PSC）相對于AC一次性投入較低，對環(huán)境溫度和營養(yǎng)液的要求較低等特點易被種薯生產(chǎn)戶掌握[5，6]。本文通過調(diào)查AC和PSC 馬鈴薯植株生長和結(jié)薯特性，測定塊莖蔗糖和光合色素含量，為馬鈴薯微型薯生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

將馬鈴薯“大西洋”脫毒組培苗莖段轉(zhuǎn)接于含20 g·L-1蔗糖的MS液體培養(yǎng)基中，在光照強度為30 μmol/（m2·s-1），光照時間為16 h 光照/8 h 黑暗，溫度為25℃條件下培養(yǎng)4 w 小植株作為試驗材料。AC 和PSC 均在延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院溫室自然光照下進(jìn)行，且AC 受嚴(yán)格的溫度控制（白天溫度27℃左右，夜間溫度為20℃）。

1.2 試驗方法

1.2.1 移栽及營養(yǎng)液供應(yīng)

將脫毒組培苗分別移栽于PSC（基質(zhì)厚度為20 cm）和AC栽培槽上。馬鈴薯栽培共90 d，前45 d 供應(yīng)韓國“高試園”匍匐莖形成營養(yǎng)液，誘導(dǎo)匍匐莖；后45 d 供應(yīng)韓國“高試園”塊莖形成營養(yǎng)液，誘導(dǎo)微型薯[7]。每隔2 d，對PSC 中的馬鈴薯澆透營養(yǎng)液。AC 供應(yīng)營養(yǎng)液時間設(shè)定為白天每90 min 中供應(yīng)10 min，夜晚每150 min中供應(yīng)15 min營養(yǎng)液，營養(yǎng)液每15 d更換1次。每組處理10株，共3次重復(fù)。

1.2.2 測定各項指標(biāo)

無土栽培第10 天和第45 天，調(diào)查株高、莖粗。無土栽培第90天，調(diào)查每株的塊莖數(shù)量及平均單薯質(zhì)量。

1.2.3 光合色素含量的測定

光合色素含量的測定采用分光光度法。

1.2.4 蔗糖含量的測定

蔗糖含量的測定采用李合生[8]主編的植物生理生化實驗原理和技術(shù)中的間苯二酚法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均采用平均值加標(biāo)準(zhǔn)誤，數(shù)據(jù)使用Excel 2010軟件進(jìn)行記錄整理，使用SPSS 10.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式對馬鈴薯株高及莖粗的影響

珍珠巖基質(zhì)培和氣霧培對馬鈴薯植株株高和莖粗的影響見表1。表1可知，栽培第10天時AC株高比PSC高3.60%，而莖粗無明顯變化；栽培第45 天時AC 株高比PSC 高18.97%，但莖粗AC比PSC低21.05%。

表1 珍珠巖基質(zhì)培和氣霧培對馬鈴薯植株株高和莖粗的影響Tab.1 Effects of perlite substrate cultivation and aerosol cultivation on plant height and stem diameter of potato

2.2 不同栽培方式對馬鈴薯葉片色素含量的影響

珍珠巖基質(zhì)培和氣霧培對葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量的影響，見表2。由表2 可知，AC 和PSC，栽培第45 天時葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量均減少，葉綠素a 在AC 和PSC 條件下分別減少了39.1%和32.7%；葉綠素b 在AC 和PSC 條件下分別減少了19.6%和48.8%；在AC 和PSC 條件下總?cè)~綠素含量分別減少了35%和37.9%；在AC 和PSC 條件下類胡蘿卜素含量分別減少39.7%和36%。

表2 珍珠巖基質(zhì)培和氣霧培對葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量的影響Tab.2 Effects of perlite matrix cultivation and aerosol cultivation on the contents of chlorophyll a,chlorophyll b,total chlorophyll and carotenoids

2.3 不同栽培方式對馬鈴薯結(jié)薯量及馬鈴薯葉片蔗糖含量的影響

珍珠巖基質(zhì)培和氣霧培對馬鈴薯結(jié)薯量及葉片蔗糖含量的影響，見表3。表3 可知，AC 的單株結(jié)薯量比PSC 的單株結(jié)薯量高72.1%。但AC 的平均單薯質(zhì)量比PSC 低29.3%。AC 比PSC 中的蔗糖含量高32.2%，這可能與AC 條件下馬鈴薯大量結(jié)薯需要蔗糖有關(guān)。因此，如果在溫室溫控設(shè)施不健全的條件下，推薦采用受溫控影響較不敏感的PSC 栽培生產(chǎn)微型薯。

3 討論

3.1 AC和PSC對植株生長和結(jié)薯特性的影響

研究表明，AC 能夠大幅增加鈴薯微型薯的結(jié)薯數(shù)量，而本文每株結(jié)薯量僅十多粒，主要是因為溫室溫度較高而不適合塊莖膨大[9]。另外，栽培第45天時，AC植株生長勢較旺盛，株高顯著高于PSC，而莖粗顯著低，這與王芳[10]等人的研究結(jié)果相一致。本試驗的AC單株結(jié)薯量顯著高于PSC，該結(jié)果與賀曉霞[11]等人的試驗結(jié)果一致；而AC 平均單薯質(zhì)量顯著低于PSC，該結(jié)果與南相日[12]的研究結(jié)果相反，可能是因為AC地上部植株生長勢較旺盛，結(jié)薯量較少而導(dǎo)致的。相比之下，PSC能夠避免植株根系直接暴露在環(huán)境中，降低環(huán)境對結(jié)薯的影響，從而保證產(chǎn)量的穩(wěn)定性。雖然AC 結(jié)較多的塊莖，但從用電量、栽培管理、人力資源以及珍珠巖的重復(fù)使用等角度考慮[13]，在溫室中采用珍珠巖等基質(zhì)來生產(chǎn)馬鈴薯微型薯是比較經(jīng)濟(jì)有效的種薯生產(chǎn)方法。

3.2 AC和PSC對葉片光合色素和蔗糖含量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，光合色素含量和植物光合性能呈正相關(guān)，周全盧[14]等研究結(jié)果表明，AC的馬鈴薯光合速率以及凈光合速率顯著高于其他基質(zhì)栽培。本試驗中PSC 葉綠素b 含量、類胡蘿卜素含量顯著高于AC，而葉綠素a 在AC 和PSC 之間無顯著性差異（P＜0.05），可能是因為栽培環(huán)境、品種不同而造成的。馬鈴薯塊莖形成期間，匍匐莖中蔗糖含量將會增加。本試驗AC葉片蔗糖含量顯著高于PSC，與大量形成的匍匐莖和塊莖的形成有關(guān)。

4 結(jié)論

該研究通過調(diào)查AC 和PSC 中馬鈴薯植株生長（株高、莖粗）和結(jié)薯（結(jié)薯數(shù)量、單薯質(zhì)量）特點，測定光合色素和蔗糖含量來解析了馬鈴薯塊莖形成的機理。雖然AC 單株結(jié)薯量顯著高于PSC，而平均結(jié)薯質(zhì)量顯著低于PSC，從用電量、栽培管理、產(chǎn)量等綜合考慮，溫控條件較差的溫室，推薦采用珍珠巖無土基質(zhì)栽培誘導(dǎo)生產(chǎn)微型薯。