營養液濃度及物質組成對馬鈴薯脫毒水培苗生長的影響

陳小麗，孟紅梅，馬海濤，水建兵，陳自雄，譚偉軍，徐祺昕，王 娟*

（1.定西市農業科學研究院，甘肅 定西 743000；2.甘肅定西百泉馬鈴薯有限公司，甘肅 定西 743000）

馬鈴薯產業是甘肅省最具特色的優勢產業和農民脫貧致富的支柱產業之一。脫毒種薯生產是馬鈴薯產業發展鏈中的優勢環節，用傳統的固體培養基生產馬鈴薯脫毒苗是目前應用最普遍，技術最成熟的方法，但對接種空間和設備的無菌化程度要求嚴格、化學試劑投入高。馬鈴薯脫毒苗水培法是新興起來的一項栽培技術，據報道，將水培技術引入馬鈴薯脫毒種薯繁育體系中，取得一定效果[1-3]。其核心技術是將脫毒苗植株固定于水培定植板上，并使植株底部接觸到營養液，為植株生長提供水分、養分、氧氣以及各種生長因子。與傳統的固體培養基生產馬鈴薯脫毒苗相比較，馬鈴薯脫毒苗水培培養可以進一步提高繁殖倍數，具有低成本、縮短生產周期、改善接種環境等特點。有研究發現，水培營養液pH 值和EC 值穩定，緩沖能力更好、更穩定[4]，也便于操作管理，利用馬鈴薯水培方式可培養出根系發達、生長整齊的幼苗。目前，在甘肅對生產馬鈴薯脫毒水培苗的營養液研究報道較少，本研究進行營養液濃度及營養物質組成試驗，旨在為擴大馬鈴薯水培苗生產提供理論依據，為緩解馬鈴薯脫毒苗擴繁的壓力形成有益的補充。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗采用馬鈴薯優良品種‘青薯9號’脫毒試管苗。試驗于2022年4月2日在甘肅省定西市農業科學研究院智能溫室開展。試管苗移栽載體為泡沫板和盛水盒。水培苗母液為MS 營養液，不加瓊脂和糖分。泡沫板長30 cm，寬20 cm，厚0.7 cm，盛水盒為白色塑料盒，外徑長33 cm，寬25 cm，內徑長30 cm，寬20 cm，盒高8 cm。

1.2 試驗方法

馬鈴薯水培苗母液配制以MS 營養液為基礎，不加瓊脂和糖分。設置1/4 倍、1/8 倍、1/16 倍和1/32倍4個濃度梯度，每個濃度梯度分別設置全營養液[5（]含大量元素、微量元素、Fe 鹽、有機成分）、不加有機成分（只添加大量元素、微量元素、Fe 鹽）、不加微量元素和有機成分（只添加大量元素、Fe鹽）3個配方。試驗共設14個處理（表1），每個處理重復 3 次。T13 為清水處理（CK1），T14 為MS全營養液處理（CK2）。第一步需將生長至4～5葉1 心[6]的標準馬鈴薯試管苗剪切為3～5 cm 長的扦插段，扦插在泡沫板上，泡沫板需提前打孔，打孔密度為2 cm×2 cm，即為扦插苗的定植密度，每個泡沫板扦插126 株。盛水盒用以盛裝不同處理營養液，盛水量約為3.6 L。將扦插好試管苗的泡沫板放置在盛水盒中，每個盛水盒盛一種營養液。第二步對移栽的試管苗進行培養至其成苗后進行再次剪切、扦插、培養至其成苗，再經過反復扦插、繼代培養即完成水培苗的大量擴繁。

表1 試驗處理Table 1 Experimental treatment

1.3 測定內容及方法

水培苗的繁殖周期即從試管苗培養剪段扦插培養為第一代水培苗開始，經過剪切、扦插成苗到下次剪段所需的時長，一般為20～22 d。馬鈴薯水培苗成苗標準大致為水培苗株高為6～8 cm，母苗新生側芽達到4葉1心，此時剪去其頂端2葉1心進行第二次扦插，待母苗新生側芽再次生長至4葉1心時，再次剪去頂端扦插，如此循環往復，繼代培養。試驗時將水培苗用生根液（0.1 g/L NAA）處理后扦插于泡沫板上，用清水培養7 d，待80%水培苗生根后加入不同生長營養液[7]。加入營養液培養15 d 后測定水培苗株高、莖粗、單株葉片數、SPAD 值，平均根長、單株平均根數、根莖鮮重、干重。

1.3.1 SPAD值

用葉綠素測定儀SPAD-CK4S（北京時代創客科技有限公司，北京）測定葉綠素含量相對值。測定時在取樣的水培苗葉片上取3個點進行測量，以其平均值作為水培苗葉片的SPAD值。

1.3.2 單株葉片數

加入生長營養液培養15 d 后，統計每個處理水培苗的葉片數，計算出單株葉片數[8]。

1.3.3 單株根長和根數

用游標卡尺測出每個處理水培苗的單株根的總長度，計算出平均根長，并統計根數，計算單株平均根數[8]。

1.3.4 株高、莖粗

株高用直尺量取，從水培苗莖頂端到基部的長度，莖粗用游標卡尺測定[9]。

1.3.5 根莖鮮重、干重

將組培苗從基部剪斷，分別稱取水培苗單株莖葉鮮重和根鮮重，再將莖葉和根分別置于鋁盒內，在烘箱內105℃殺青30 min，然后在85℃條件下烘干至恒重，稱取其莖葉干重和根干重[9]。

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 19.0 統計軟件進行數據統計分析，Excel 2007進行圖表分析。

2 結果與分析

2.1 對株高和莖粗的影響

營養液濃度和物質組成對馬鈴薯水培苗的株高和莖粗有影響（表2）。營養液濃度為1/16倍～1/4倍MS 時，T2、T5、T8 處理株高較高，分別為6.57，6.77 和6.87 cm，與其他處理達到顯著性差異（T14除外）；T3、T6、T9 株高較低，分別為3.57，3.40和3.30 cm，說明營養液濃度為1/16 倍～1/4 倍MS時，不加有機成分處理有利于株高生長，同時不加微量元素和有機成分株高生長緩慢。T2、T5、T8處理的株高與T13（CK1）有顯著性差異，與T14（CK2）無顯著差異。T13（CK1）由于沒有加任何營養元素，株高生長緩慢，T14（CK2）處理為MS 營養液，營養元素全面，株高生長與T2、T5、T8 處理相當。營養液濃度為1/32倍MS時，水培苗植株矮小，T10 處理株高與 T13（CK1）（清水）處理相當，T11 處理株高比T13（CK1）多 1.00 cm，二者之間有顯著性差異，T12處理株高比T13（CK1）少1.34 cm，二者之間有顯著性差異，說明在此濃度下，無論是全營養液還是不完全營養液，均不利于株高生長。

營養液濃度在1/16 倍～1/4 倍MS 時，不同處理間莖粗沒有顯著性差異；營養液濃度1/32 倍MS時，水培苗生長細弱，T10、T11、T12處理莖粗分別為 0.83，0.90 和 0.78 mm，顯著低于 T1～T9 處理，說明1/32倍MS濃度不利于莖粗生長。

2.2 對葉片數的影響

營養液濃度和物質組成對馬鈴薯水培苗的單株葉片數有影響（表2）。營養液濃度為1/16倍～1/4倍MS時，T2、T5、T8處理單株葉片數較多，分別為9.3，9.7和9.8片/株，與T1、T3、T4、T6、T7、T9之間有顯著性差異，而T1、T3、T4、T6、T7、T9處理間沒有顯著性差異，說明營養液濃度為1/16倍～1/4 倍MS 時，不加有機成分的處理對水培苗單株葉片數有顯著性影響，有利于增加單株葉片數。營養液濃度為 1/32 倍 MS 時，T10、T11、T12 處理單株葉片數分別為6.0，6.7 和4.3 片/株，顯著低于T1～T9 處理（T9 和 T11 除外），說明 1/32 倍 MS 濃度不利于增加馬鈴薯水培苗單株葉片數。

2.3 對葉片顏色的影響

營養液濃度和物質組成對馬鈴薯水培苗的葉片顏色有影響（表2）。SPAD 值代表植株的綠色程度，也代表了葉片葉綠素含量的相對值。當營養液濃度為 1/16 倍～1/4 倍 MS 時，T1、T2、T4、T5、T7、T8處理的水培苗葉片SPAD值較高，處理間差異不顯著，但顯著高于不加微量元素和有機成分的T3、T6、T9處理，說明當營養液濃度在1/16倍～1/4倍MS時，只添加大量元素、微量元素、Fe鹽，而不添加有機成分時，可以保證水培苗正常生長。但當只添加大量元素和Fe 鹽，而不加微量元素和有機成分時，水培苗的葉綠素含量降低，不利于生長。當營養液濃度為1/32 倍MS 時，T10、T11、T12 處理水培苗SPAD 值降低，葉片逐漸變黃，不能正常生長。T13（CK1）處理下，由于沒有添加營養元素，水培苗葉片逐漸失綠變黃。

2.4 對莖葉鮮重、干重的影響

營養液濃度和物質組成對馬鈴薯水培苗的單株莖葉鮮重和干重有影響（表2）。營養液濃度為1/16倍～1/4倍MS時，T2、T5、T8處理單株莖葉鮮重和干重較高，鮮重為0.56，0.56 和0.58 g，干重為41.39，40.32和41.76 mg，與T1、T3、T4、T6、T7、T9之間有顯著性差異，說明營養液濃度為1/16 倍～1/4 倍MS 時，只添加大量元素、微量元素、Fe鹽，而不添加有機成分，有利于增加單株莖葉鮮重與干重。營養液濃度為1/32 倍MS 時，T10、T11、T12 處理單株莖葉鮮重和干重較低，鮮重為0.20，0.29和0.21 g，干重為15.40，21.58和16.22 mg，顯著低于T1、T2、T4、T5、T7、T8 處理，說明營養液濃度為1/32倍MS時，無論是全營養液還是不完全營養液，均不利于水培苗莖葉鮮重和干重的增加。

2.5 對根系形態的影響

營養液濃度和物質組成對馬鈴薯水培苗的根系形態有影響（表2）。營養液濃度為1/16 倍MS 時，T8 處理單株平均根數和平均根長達到最大值，單株平均根數為16.0 根，平均根長為9.00 cm，與其他處理差異達到顯著；營養液濃度為1/8 倍MS 時T5 處理較好，單株平均根數為15.0 根，平均根長為7.63 cm，與T4（單株根數除外）和T6處理差異達到顯著；營養液濃度為1/4 倍MS 時T2 處理較好，單株平均根數為14.0 根，平均根長為6.43 cm，與T1（單株根數除外）和T3 處理差異達到顯著；說明營養液濃度為1/16 倍～1/4 倍MS 時，不加有機成分的處理有利于根系生長。全營養液即T1、T4、T7處理的單株平均根數和平均根長由大到小順序為T7、T4、T1，不加微量元素和有機成分處理即T3、T6、T9 單株平均根數和平均根長由大到小順序為T9、T6、T3，說明營養液濃度為1/16 倍～1/4倍MS時，較低濃度更有利于根系生長。T14（CK2）即MS營養液處理單株平均根數和平均根長低于T8處理，二者之間有顯著性差異，與1/4 倍MS 不加有機成分處理相當，說明不加有機成分處理下，1/4倍MS 濃度可能為根系生長的下限值，高于此濃度可能會抑制根系的生長。營養液濃度為1/32 倍MS時水培苗平均根長較短，T10 為4.33 cm，T11 為5.67 cm，T12 為3.37 cm，說明在此濃度下，無論是全營養液還是不完全營養液，均不利于水培苗根的生長。

2.6 對根鮮重、干重的影響

營養液濃度和物質組成對馬鈴薯水培苗的單株根鮮重和干重有影響（表2）。營養液濃度為1/16倍～1/4 倍MS 時，T8 處理單株根鮮重和干重較高，鮮重為0.48 g，干重為141.42 mg，根鮮重除T14（CK2）外，顯著高于其他處理，根干重顯著高于同時不加微量元素和有機成分的處理，說明只添加大量元素、微量元素、Fe 鹽，而不添加有機成分，有利于增加單株根鮮重和干重，只添加大量元素和Fe 鹽，不利于單株根干重的增加。營養液濃度為 1/32 倍 MS 時，T10、T11、T12 處理時單株根鮮重和干重分別為0.28 g 和82.21 mg，0.26 g 和79.35 mg，0.20 g 和 71.28 mg，顯著低于 T7、T8 處理，說明1/32倍MS濃度時，無論是全營養液還是不完全營養液，均不利于水培苗單株根鮮重和干重的增加。

表2 不同處理的馬鈴薯水培苗形態指標Table 2 Morphological indexes of potato hydroponic seedlings under different treatments

3 討 論

本研究運用不同營養液配方培養馬鈴薯脫毒水培苗，明確營養液濃度及營養物質配比對馬鈴薯水培苗生長的影響。營養液離子濃度和供求關系影響著植株的生長[4,10]。本試驗中，營養液濃度在1/16倍～1/4倍MS 時，只添加大量元素、微量元素和Fe 鹽，不添加有機成分時植株能夠正常生長，與MS全營養液生長效果無異，而在有機成分和微量元素同時缺乏時，植株根系及株高生長受限。T8 處理即濃度為1/16 倍MS，不加有機成分時，馬鈴薯水培苗無論在株高、莖粗、根系生長、根莖鮮重和干重等各方面均表現好，可作為本試驗的最佳處理。當營養液濃度低至1/32 倍MS時，植株生長緩慢、矮小，這是由于濃度過低導致N、P、K、Ca、Mg、S等營養元素[11]缺乏，而使植株整體受到損害，而養分虧缺，特別是氮磷鉀供應不足，導致根系生長緩慢，影響根系活力[12-14]。微量元素在營養液配比中含量甚少，但對植物的生長發育卻產生重要作用，特別是在植物的光合作用、呼吸作用等重要生理過程中起著非常重要的作用。本試驗在只添加大量元素和Fe 鹽的處理中，水培苗生長緩慢，植株矮小，生長受阻，不具備擴繁所需的營養條件，與陳永波等[15]在培養基缺乏微量元素時試管苗葉片出現斑點形成爛葉的研究結果相似。

由以上分析可知，營養液濃度和營養物質組成可以影響馬鈴薯水培苗的生長。在馬鈴薯脫毒水培苗生產實踐中，添加營養液時通過降低濃度至1/16倍MS，且只添加大量元素、微量元素和Fe鹽，減少使用成本，以達到節本增效的目的。

本試驗可以進一步降低馬鈴薯組培苗脫毒快繁成本，縮短繁殖周期。生產的水培苗田間移栽時的成活率和結薯情況還需進一步研究。