干旱和農藝措施對甘薯苗期根系生長發育影響的研究進展

摘 要：綜述了干旱逆境和覆蓋地膜、施用植物生長調節劑、高剪苗等農藝措施對甘薯苗期根系形態生長和塊根形成影響的相關研究。干旱抑制了苗期根系形態建成和塊根形成，覆蓋地膜、施用植物生長調節劑等農藝措施是提高苗期根系活力、促進塊根形成、增加單株結薯數的有效措施；對甘薯苗期根系生長發育研究進行了展望。

關鍵詞：甘薯；苗期；根系；干旱；農藝措施

中圖分類號：S531.01 文獻標識號：A 文章編號：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。甘薯根系發達，較耐旱，具有高產、穩產、適應性廣的優點，不僅是我國第四大糧食作物，而且還是重要的工業原料、飼料、新型能源及保健作物[1，2]。近年來，隨著人們保健意識的增強，甘薯在食品加工上的價值凸顯。甘薯的大田生長發育過程可以分為前中后三個階段。前期即發根分枝結薯期，是指從秧苗栽插到結薯數目基本穩定的時間段。栽插后快速形成根系是保證薯苗成活和塊根形成的基礎，而單株結薯數是構成產量的主要因素之一[3]，因此苗期根系生長發育狀況在甘薯整個生命周期中占有十分重要的地位。本文綜述了各農藝措施和干旱對甘薯苗期根系生長發育影響的研究成果，旨在為甘薯生產和相關研究提供參考。

1 干旱對甘薯苗期根系生長發育的影響

干旱造成的農作物損失在所有的非生物脅迫中占首位[4]。我國北方薯區，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，但其發根分枝結薯期卻是一生中對水分相對敏感的時期[5]，這一時期遇旱會嚴重影響不定根的生長發育。

首先，干旱對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對水分脅迫敏感，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，不定根的長度、側根的數目顯著減少，隨干旱脅迫時間的延長，后續側根的形成受阻，干重也顯著下降[7]；與對照處理相比，側根的平均數目、長度和表面積分別減少49%、103%和94%，側根密度降低45%[8]。Pardales和Yamauchi（2003）[7]研究發現，干旱處理第10～19天，與對照相比不定根數目減少，但第20～28天與對照相比不定根數沒有明顯變化。這說明干旱主要影響根系建成階段不定根的數目，對根系的形成有重要影響。

其次，干旱對甘薯不定根的分化造成不利影響，阻礙塊根的形成。塊根形成階段是對水分不足最敏感的時期，干旱會影響塊根的分化形成過程，導致形成塊根數目減少[9 ～11]。研究表明，圍繞在原生木質部和次生韌皮部的形成層出現是塊根形成的標志[12，13]。形成層的發育和其木質化程度之間的平衡決定塊根的最終數量[12]，由此可推斷，干旱阻礙塊根形成的實質是引起了圍繞原生木質部和次生韌皮部形成層的木質化。

2 農藝措施對甘薯苗期根系生長發育的影響

2.1 覆蓋地膜

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

覆膜還可改善甘薯根系生長的土壤環境，主要有兩點：第一是覆膜減少了水分蒸發，土壤濕度提高，微生物活動異常活躍，有機質和潛在腐殖質的分解速度加快，從而提高了土壤可溶性養分含量[19～21]，為根系的生長發育提供充足的營養；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[22]。研究表明，覆膜栽培的薯苗比露地栽培的發根時間能提前4～6天[19]，并且發根后根系生長快，根長、根重都顯著增加[21]。

2.2 施用植物生長調節劑

化控技術，在小麥、玉米等作物上已廣泛應用，甘薯上也有應用。生長調節劑如多效唑、縮節胺可以提高甘薯塊根產量，與此有關的研究也較多，但對根系生長發育影響的研究僅見少量報道。解備濤等（2008）[23]研究發現，應用吲哚-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目、根系生物量和根系抗氧化酶活性的下降。多效唑和縮節胺是植物生長延緩劑，對甘薯生長發育有重要的調節作用。縮節胺不但能提高根系數量、活力和促進根系的形態建成，而且能促進根系發育、增加甘薯單株結薯數[26，27]。

基因活化劑是另一種重要的植物生長調節劑，其主要成分為天然蕓薹素、茉莉酸甲酯和水楊酸，能促進根系生長[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。

生根靈是一種復合型生長調節劑，使用生根靈浸泡薯苗可以促進其早生根、多生根和根系的生長發育，增加根數、根系體積和表面積及其干物重，增強根系的功能，有利于根系分化發育形成更多的塊根，但主要是增加中、小薯的數目，使中、小薯占的比例增大[28]。

2.3 其它農藝措施

甘薯不同的栽法，其秧苗入土深度不同，入土深度對薯苗的生長有著不同影響。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個節入土栽植其塊根數比1個節入土的平均每株多0.4～0.7個。蒲自國（2007）[30]研究發現，栽插深度較淺利于甘薯苗提早發根。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量更高，能產生更多的塊根[31]，說明高剪苗對栽插后塊根的形成有重要影響。薯苗的特征對塊根數也有影響，研究表明，一些甘薯品種不帶葉秧苗栽插后形成的塊根數減少，而某些品種帶葉秧苗與對照所形成的塊根數沒有差異[31]，這說明薯苗有無葉片對塊根數的影響品種間存在差異。基于這些研究，在實踐中部分薯區還發展出了留三葉抗旱栽培法。薯苗長度對苗期根系也有影響，薯苗越長發根越快，形成的根數也越多[32]。

3 結語

前人研究成果表明，干旱逆境嚴重影響甘薯苗期的生長發育，限制根系的形態建成，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，促進根系迅速形成。植物生長調節劑能夠提高根系活力，增強根系功能，顯著降低干旱對根系的傷害。目前，在正常或干旱脅迫條件下關于地膜覆蓋、植物生長調節劑等農藝措施對甘薯苗期根系影響的研究主要集中在對最終產量的影響上，而關于這些農藝措施對甘薯苗期發根、根系建成過程中的機理方面的影響需要深入研究。

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