三重調控對霧培繁殖馬鈴薯原原種產量性狀的影響

淳 俊，桑有順，馮 焱，陳 濤，湯云川，李 倩，張 林，楊 洪

(成都市農林科學院，四川 成都 611130)

【研究意義】馬鈴薯是我國重要的糧菜作物，采用無性繁殖，生產過程中易因病毒感染引起種薯退化，致使塊莖品質下降、產量大幅度降低，使用脫毒種薯是恢復其高產性能的重要基礎保障[1-2]。馬鈴薯原原種是指脫毒試管苗在防蟲網室中生產的脫毒微型薯，用來生產原種以繁殖生產用種薯。原原種生產方式主要有無土基質栽培、試管薯誘導生產和氣霧栽培生產(以下簡稱“霧培”)。其中，霧培受不利氣候與資源條件的影響較小，且有利于自動化控制和進行周年高效生產[3]。【前人研究進展】Tierno R等[4]以不同熟期品種為試驗材料，對基質栽培和霧培生產進行了評價與比較，發現在霧培下的植株營養周期延長12 %～36 %且增產效果顯著，認為霧培系統是一個高產的馬鈴薯繁育系統，特別對中早熟品種有效。Mateus-Rodriguez J R等[5]以拉丁美洲為例，對霧培技術和其經濟效益進行了系統化分析，結果表明霧培技術具有增殖率高、單位面積生產效率高、節約水肥能耗及經濟指標優異等多個優點，提倡在發展中國家積極推廣該項技術以保障馬鈴薯種薯供應。利用霧培生產馬鈴薯健康種薯的技術最先由新西蘭開創[6]，隨著多國研究人員的投入和國際馬鈴薯中心(CIP)的推廣，這種方法普及到越來越多的國家。1997年，黑龍江省農業科學院首次從韓國引入馬鈴薯原原種氣霧法生產技術并試驗成功，隨后該技術在全國范圍內逐漸獲得認可和應用。但目前由于原材料和勞動力成本大幅上漲，如何通過栽培、植株和環境等多方面管理挖掘單株增產潛力、提高原原種產量是亟需研究的關鍵問題。首先，馬鈴薯生長各階段的最適溫度不同：苗期為16～22 ℃，有利于莖葉生長和根系發育；薯塊膨大期的溫度要求則更為嚴格，為17～19 ℃，直接影響塊莖形成和干物質累積。霧培生產中，馬鈴薯根系完全暴露在空氣中，由營養液霧化噴施供給營養，營養液液溫影響根系乃至整個植株的正常生長[7]，而相關報道很少。另外，有試驗表明植株的管理調控有利于提高原原種產量。馮焱等[8]發現在塊莖形成期內噴施50 mg/L多效唑和1 g/L比久可有效提高原原種產量、合格薯率和大薯率。高旭等[9]指出定植3節與摘心2次能加快匍匐莖的發生并提質增產。劉偉等[10]研究出匍匐莖剪尖和去除1次能顯著抑制株高、促進匍匐莖生成。但匍匐莖剪尖操作較復雜、人工費用高，化學藥劑噴施需與馬鈴薯熟期匹配且沒有準確研究數據，目前同時進行物理與化學調控(以下簡稱“物化雙控”)的研究較少。【本研究切入點】本試驗針對成都平原馬鈴薯原原種霧培生產現狀，選取不同熟期的馬鈴薯品種，耦合營養液液溫控制、植株剪尖和化學藥劑噴施，對霧培生產馬鈴薯原原種進行溫物化三重調控(以下簡稱“溫物化三控”)。【擬解決的關鍵問題】以期提高效益、增加產量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

馬鈴薯早熟品種興佳2號和晚熟品種青薯9號。

1.2 試驗方法

試驗采用霧培法，于2016-2017年在成都市農林科學院隔離大棚內進行，扦插密度54苗/m2。

營養液液溫控制試驗：以興佳2號為材料，設計控溫營養池，即增設制冷機及純鈦蒸發器用于夏秋季降溫、加熱系統用于冬春季升溫，使營養液液溫保持在(18±1) ℃，而傳統霧培的營養液液溫不設控溫裝置。

溫物化三控試驗：在此基礎上針對不同熟期的馬鈴薯品種(興佳2號和青薯9號)，進行矮壯素(CCC)和植株剪尖調控。CCC為四川國光農化股份有限公司生產的50 %水劑，噴施濃度為800倍液。霧培栽苗時間為1月26日，當苗高達到25 cm左右即3月8日(約移栽后40 d)開始第1次處理，具體安排見表1。

1.3 調查時間與方法

針對營養液液溫控制，霧培苗扦插后20～100 d，以10 d為一個單位于8:00和13:00調查氣溫、傳統霧培和控溫霧培箱體內溫度的變化，收獲并統計合格結薯數(>2 g/粒)，每個處理調查10個位置(或株)，各處理設3次重復。

針對溫物化三控，對不同熟期品種和植株管理方法，調查生育期間植株生長和結薯情況。于最后一次處理3周后即4月29日(約移栽后90 d)調查植株主莖高，于3月16日(50 d)、4月16日(80 d)和5月6日(100 d)統計合格結薯數，于5月6日一次性收獲。每個處理調查10株，各處理設3次重復。

1.4 數據處理

利用Excel 2007 對試驗數據進行統計做表，并且利用SPSS 13.0對試驗數據進行方差分析。

表1 試驗安排與試驗時間

圖1 霧培繁殖馬鈴薯原原種生育期內的溫度變化Fig.1 Temperature changes during the growth period of the potato mini-tuber propagated by aeroponics

2 結果與分析

2.1 營養液控溫對霧培箱溫度的影響

馬鈴薯根系溫度低于10 ℃或高于28 ℃均不利于結薯。如圖1所示，傳統霧培箱內的溫度基本隨氣溫波動。利用制冷和加熱裝置進行營養液液溫控制后，霧培箱體內的溫度即植株根系溫度隨氣溫波動幅度明顯降低，與氣溫形成差異，更接近有利于匍匐莖結薯與膨大的溫度范圍。霧培移栽后40～70 d是結薯主要時期，而在春、秋兩季生產中，此時也正好是溫度陡然升高或降低的節點，營養液控溫減少了植物根系氣溫的大幅波動，維持在16～21 ℃，降低了不利氣溫影響。在移栽70 d后即栽培后期，春季生產的氣溫升至28 ℃以上，秋季生產的氣溫降到10 ℃以下，均不利于結薯，而控溫霧培箱體內春季維持于22 ℃左右，秋季保持在17 ℃上下，或可延長有效結薯期。

2.2 營養液控溫對霧培生產馬鈴薯原原種產量的影響

以春季原原種生產為例(圖2)，移栽后生長前期：傳統霧培和控溫霧培的產量性狀基本相同，移栽后20～30 d的結薯數(即平均單株產量)分別為 3 和 5 粒，平均薯重約為0.22和0.50 g/粒。中期即40～70 d 則出現明顯差異，控溫霧培的結薯數和平均薯重均表現出較大增幅：傳統霧培的結薯數依次為7、10、13和18 粒，平均薯重為0.80、1.43、1.73和2.55 g/粒，在此期間，控溫霧培對結薯數的增加率分別為 42.85 %、60.00 %、46.15 % 和 22.22 %，對平均薯重的提高率為25.00 %、40.56 %、45.66 % 和 61.18 %。后期即80～100 d：傳統霧培的結薯數不再發生變化，維持在18粒，平均薯重有緩慢增長，為3.09、3.28 和 3.29 g/粒。而控溫霧培移栽 80 d 的單株結薯數為23粒，較同時期傳統霧培提高27.78 %，平均薯重為4.5 g/粒，增加45.63 %；90～100 d，單株結薯數維持在24粒，平均薯重分別為4.60 和 4.69 g/粒，各增加40.24 %和42.55 %。整體來看，控溫霧培較傳統霧培的有效結薯期延長18～22 d，平均單株產量增幅33.33 %，單粒原原種平均薯重增幅42.55 %。

2.3 溫物化三控對霧培生產馬鈴薯原原種生育期性狀指標的影響

馬鈴薯原原種繁育的中后期要注意預防植株徒長，往利于結薯與膨大的方向進行生產管理，而單靠營養液控溫難以實現這一目標。所以，本試驗在營養液控溫的基礎上，以不同熟期的馬鈴薯品種為試驗材料，進行CCC葉面噴施和剪尖調控配伍組合研究，即溫物化三控，發現不同熟期品種的適宜方法有所差異(圖3和表2)。

以春季霧培生產為例，圖A為單株結薯數，圖B為單粒原原種平均薯重圖2 霧培繁殖馬鈴薯原原種產量性狀對比Fig.2 Contrast of yield characters of the potato mini-tuber propagated by aeroponics

圖3 不同品種和處理下的馬鈴薯植株主莖高Fig.3 Height of the main stem of potato plants under different varieties and treatments

針對早熟品種興佳2號，CK(僅營養液控溫)主莖高為50.30 cm，T2(葉面噴施CCC 2次)、T3(CCC 3次)、T5(剪尖2次)和T6(剪尖1次+CCC 1次)均能有效抑制上部植株生長且效果差異不大，主莖高僅為40.50 cm 左右，減幅19.48 %，T1(CCC 1次)和T4(剪尖1次)處理下的植株沒能得到有效控制且后期結薯少。但T3會造成植株后期落黃早，匍匐莖結薯集中在生育中前期；而T5后期需對多個側枝進行剪尖，工作量增加；故T2和T6較好。

針對晚熟品種青薯9號，CK主莖高達62.40 cm，T2、T3、T5和T6均能較好地控制植株徒長，其中T3效果最顯著，主莖高僅為46.00 cm 左右，減幅26.28 %。結合生育期各性狀指標來看，T1、T4和T6的植株未得到有效抑制且后期停止結薯或結薯少，T2和T5雖抑制了植株徒長但結薯均集中在中前期，且T5還存在側枝增多的問題。而T3處理下，植株生長得到有效抑制，匍匐莖結薯于整個生育期，有利于結薯與膨大，故T3為佳。

2.4 溫物化三控對霧培生產馬鈴薯原原種單株產量的影響

溫物化三控對霧培繁殖馬鈴薯原原種的單株結薯數(>2 g/粒)有顯著影響，但不同熟期品種的最佳處理存在不同(表3)。早熟品種興佳2號單株結薯數為T6>T2>T5>T4>T3>T1>CK，T6即剪尖 1 次+CCC 1次對產量的促進效果最好，單株結薯數可達29.7粒，較CK(僅營養液控溫)增幅22.22 %， T2即CCC 2次的效果次之，比CK提高18.93 %。晚熟品種青薯9號單株結薯數為T3>T5>T6>T2>T1>T4>CK，T3即CCC 3次的單株結薯數最高、為27.1粒，較CK增幅19.91 %，T5即剪尖2次的效果次之、為26.9粒，比CK提高19.03 %。以營養液控溫為基礎、結合不同次數、不同組合的CCC葉面噴施和剪尖處理，對不同熟期品種原原種的產量提升效果雖然并不一致，但都具有明顯促進作用，且差異顯著，溫物化三控能有效增加合格薯結薯數，有利于提高馬鈴薯單株結薯潛力。

3 討論與結論

單株合格薯結薯數是霧培生產原原種的重要產量指標，與種植效益息息相關。本研究結果表明，霧培營養液控溫可降低外界氣溫對霧培箱內溫度影響，延長有效結薯期，顯著提高產量和平均薯重。并以此為基礎，引入剪尖和CCC葉面噴施的植株管理方式，研制出溫物化三控霧培技術，能進一步提高產量，且發現不同熟期馬鈴薯品種適宜的植株管理方式不同。

針對早熟品種興佳2號，傳統霧培的單株結薯數為18粒，營養液控溫霧培為24粒，而溫物化三控霧培可達29.7粒。在營養液控溫的基礎上，于苗高25cm 即移栽后約40 d 進行第1次植株管理，用CCC 800倍液進行葉面噴施或人工剪尖，再于約2周后進行第2次植株管理，即CCC 800倍液進行葉面噴施，均能有效抑制植株徒長，延長有效結薯期，顯著增產，增產率為傳統霧培的1.6倍以上。以原原種合格薯售價 0.35元/粒計算，單株產值增加約4元。所以，營養液控溫+CCC 800倍液葉面噴施2次和營養液控溫+CCC 800倍液葉面噴施1次+剪尖1次是早熟品種興佳2號的最佳管理方式。同理，營養液控溫+CCC 800倍液葉面噴施3次最適于晚熟品種青薯9號。

表2 霧培馬鈴薯原原種生育期間植株生長和結薯情況

表3 不同品種和處理下的馬鈴薯原原種單株結薯數統計

注：同列不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。

Note: Values followed by different letters within a column means significant difference at the 0.05 level.

關于霧培生產原原種的研究多集中在品種和營養液配方上[11-14]，也有研究指出葉面噴施化學試劑可促進增產。Wang C C等[15]發現葉面噴施赤霉素、硝酸鈣及其組合，可實現不同程度地增產，例如費烏瑞它的產量可提升49 %以上，但品種間存在差異。鄒曾碩等[16]提出葉面噴施1～5 g/L KH2PO4能明顯增加匍匐莖數量和 1 g 以上種薯數量，濃度為4 g/L時效果最好。本研究首次通過試驗，指出營養液控溫對單株產量和平均薯重的促進作用，并耦合物化雙控進行植株管理，研制出溫物化三控霧培技術。按實施密度 54 株/m2計算，本研究中早熟品種最高單株產量為29.7粒，單位面積產量為1603.8 粒/m2，晚熟品種則分別為27.1 粒/株和1463.4 粒/m2，較傳統霧培增產60 %以上，與Rykaczewska K等[17]提出的霧培生產原原種單株產量32.5～36.0粒、每平方米1268～1396 粒相比(取決于品種)相比，溫物化三控霧培的單位面積產量增加4.83 %～26.48 %，對成都平原生態區霧培生產馬鈴薯原原種具有指導意義，未來可針對不同品種、增產機理和更多因素耦合等開展進一步研究，深度挖掘單株增產潛力。