營養物質組成對馬鈴薯水培苗生長的影響

摘要：為進一步提高脫毒馬鈴薯（So-lanum tuberosum L.）水培苗栽培技術，解決在生產中遇到的問題。試驗以改良MS培養基為基礎，分別以清水、改良MS培養基完全營養液、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，研究了不同營養液配方對馬鈴薯水培苗生長的影響。結果表明，不同營養液配比對植株長勢及葉片顏色影響不同，營養液缺乏比營養過量對植株損害大；方差分析得出營養液供求顯著影響株高、莖粗、根系數量、根系長；Fe元素、微量元素以及大量元素供求關系對株高影響較大。

關鍵詞：馬鈴薯（So-lanum tuberosum L.）；水培；營養配比；供求關系

中圖分類號：S532 文獻標識碼：A 文章編號：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及烏拉圭等地[1]，是潛在的生物質能源作物，至今全世界已有150多個國家和地區種植和生產馬鈴薯，2013年全世界種植面積達1 946萬hm2，總產量3.7億t[2]。2015年中共中央、國務院發布中央一號文件強調，確保中國糧食安全，必須做強農業，要順勢而為地調整農業結構，文件的出臺標志著馬鈴薯進入主糧化[3]。

馬鈴薯主要通過無性繁殖方式來生產，在生產中由于病毒病和類病毒病等的發生對其產量、抗病性、品質等產生嚴重影響[4]，由于馬鈴薯性狀分離太強，同一株結實的種子后代性狀表現不盡相同，選育出一個優良品種年代較長，為使當前優良品種性狀得到恢復，可通過生物技術手段及組織培養達到目的，目前生物技術手段尚不成熟，存在專業技術人才較少、成本較高等缺點[5，6]，較為實用的還是通過組織培養、水培快繁等方式實現，馬鈴薯試管苗水培是21世紀初新興起來的一項栽培技術，馬鈴薯植株在進行水培時，有時因營養元素的缺乏而導致植株生長受到抑制，有必要對營養液的供求關系做相關試驗，弄清缺素或者過剩的營養液對幼苗生長表現尤為重要。陳家吉等[7，8]、范國權等[9]做了水培營養液配方篩選研究，認為不同配方的營養液會影響馬鈴薯水培苗的生長；黃大恩等[10]在不同時期種植對產量和結薯個數的影響研究中認為品種是影響產量的直接因素，移栽時期跨度在一個月以內對結薯個數影響較小。栽培中的水培馬鈴薯植株表現不同的復雜癥狀，有些是由于病毒引起，有些是由于細菌等病害引起，有些是由于環境溫度、pH等控制不當所引起，甚至光照、營養元素的缺乏過量等均可引發不同的癥狀[11，12]，前人在營養液配方供給水平對幼苗生長情況方面研究較少，本研究從最基本的營養液供應著手，以期為生產實踐提供技術參考。

1 材料與方法

試驗選用水培室中生長一致的鄂馬鈴薯10號剪切苗作為試驗材料，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，每盤種植100株，每個處理種植3盤，營養液采用改良的MS培養基，配好大量元素、微量元素以及鐵鹽3種母液，試驗設8個處理，清水為空白對照，詳情見表1。

待水培苗開始長根時進行試驗處理（6月19日），6月26日調查長勢、葉片顏色、株高，7月3日調查長勢、葉片顏色、株高，7月10日調查長勢、葉片顏色、株高、頂部葉片長寬比、莖粗、根系數量、平均根系長，7月17日調查株高。

采用DPS 7.05軟件進行數據統計分析及Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 對植株長勢及葉片顏色的影響

不同營養液組成對植株長勢及葉片顏色影響不同，營養液缺乏對植株影響程度大于營養液過量對植株的影響程度；大量元素以及鐵元素對植株的影響最大。由表2和表3可知，清水處理（T0）植株生長極為緩慢，而且植株弱小，葉片顏色由邊緣褐色向全葉紅色變化；短期內缺鐵元素處理（T2）對植株長勢的影響較小，植株幼葉出現淡黃，但對植株健壯度影響較小，隨著時間延長，對植株長勢影響開始顯現。缺微量元素處理（T3）中植株長勢中等，初期葉片基部淡紅，逐漸擴大，最后葉片干枯；過量的鐵鹽、微量元素以及大量元素（T5、T6、T7）對植株長勢短期內影響較大，出現葉片干枯現象，隨著時間延長，植株開始走向正常生長。

2.2 方差分析

從方差分析結果（表4）中可以看出，營養物質組成對頂部葉片長寬比影響不顯著，對株高、莖粗、根系數量、根系長影響顯著。植株高度以完全營養液培養（T1）最高，達到了61.10 mm，而無營養液的培養（T0）高度最低，僅為24.04 mm，相差37.06 mm，差異達極顯著水平；其他處理相比常規培養，植株高度的影響也達到了極顯著水平，其中缺大量元素（T4）、缺微量元素（T3）、缺鐵元素（T2）比過量元素處理差異更明顯，說明營養液的缺乏對株高影響較大。不同營養液配比對莖粗的影響與株高相似，以完全營養液處理（T1）莖粗最粗，為2.47 mm，以清水處理（T0）最細，僅1.74 mm。與株高不同的是，缺鐵元素處理（T2）對莖粗影響較小，說明缺鐵元素主要影響植株的縱向生長，對橫向生長影響較小。在微量元素以及鐵元素過量（T6、T5）時根系數量較少，進一步說明了在水培生產中剛剪下的剪切苗不易配制營養液，以防影響生根；相比鐵元素及微量元素，大量元素對苗生根的影響是缺乏（T4）時生根少、過量（T7）時生根要多一些。在對根系長度的影響中，過量的微量元素（T6）誘導根系縱向生長，長度達到了46.34 mm，比正常營養液（T1）的根系平均長0.78 mm，而缺乏微量元素（T3）根系長度為18.18 mm，相比過量（T6）時少28.16 mm。缺乏大量元素（T4）時的根系長度僅為11.14 mm，相比其過量（T7）時少了24.35 mm。由此可知，缺乏的營養液系列與根系長度負相關，過量的營養液系列與根系長度正相關。

2.3 營養液組成對株高的影響

對于幼苗來說，株高可以衡量水培薯的生長狀況，高的植株可以提前剪苗，實現快速繁殖，大多數植株在第三個調查時期生長最快（即7月3日至7月10日），之后生長較為平緩；在生長速度上大致可以分為3類，T1、T6、T5為生長最快類，其次是T7、T3、T2為生長較快類，T0、T4為生長最慢類；各類之間最終平均生長高度相差約30 cm，即生長最快類與生長較快類平均株高相差30 cm左右、生長較快類與生長最慢類平均高度相差30 cm左右。由圖1可知，生長最快類中，各處理平均株高相差10 cm左右；處理T1的株高增長最快，7月10日株高增長至較大值，接近100 cm，T1的每一個時期的株高均比其他處理高；其次是處理T6，植株在最后調查高度約為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日這兩段時間比T2低；處理T5在調查最后高度約為80 cm，比T1低約20 cm、比T6低約10 cm，此處理在第三調查周期生長較快，生長速度超過了T2、T3以及T7；生長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時期增長較其他處理增長慢，從而導致了最終高度處于較低水平。生長最慢類最終高度相差在1 cm以內，整個調查期間增長緩慢。

3 小結與討論

營養液供求關系影響了植株長勢及葉片顏色，營養供應不足對植株影響程度比供應過量影響程度大；水培馬鈴薯在培養過程中，常因為營養缺乏導致植株生長不良，葉片變為褐色、暗紅、發黃甚至干枯，出現長勢的強弱之分。說明營養元素的適量添加及濃度配比對增強水培馬鈴薯光合效率，調控株型具有重要作用，在鐵元素與微量元素對植株的影響方面與陳永波等[12]的研究結果相似。試驗中各處理對頂部葉片長寬比影響不顯著，缺乏大量元素對植株根系長、株高、莖粗及根系數量影響最為明顯，這是因為改良的MS營養液其大量元素含有N、P、K、Ca、Mg、S等營養元素[13]，缺乏往往導致植株整體受到損害，而頂部葉片長寬比屬于比值，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黃化現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養元素，也是穩定葉綠體結構所不可缺少的，缺鐵導致幼葉變黃，本研究在缺鐵的處理中，水培苗生長高度在關鍵時期生長緩慢，說明了在植株生長高峰時往往因有機物質合成降低從而影響生長。在一定濃度范圍內，過量鐵、過量微量元素對株高損傷程度相比缺乏時較低，這可能是植株在應答鐵元素脅迫時存在內在協調機制。

由以上分析可知，營養液供求關系影響了植株長勢，營養供應不足對植株損傷程度比供應過量的大；缺鐵在植株生長高峰時表現嚴重；缺乏大量元素與鐵鹽嚴重影響植株生長，是水培液中重要的營養元素。研究結果可為馬鈴薯水培苗生產實踐提供技術參考。

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