氣霧培和珍珠巖基質培對馬鈴薯植株生長和結薯特性的影響

陳佳寧，鄭璐瑤，李 曼，王曉波，吳光鎬，高玉亮

（1.延邊大學 農學院，吉林 延吉 133000；2.延吉市職業與成人教育中心，吉林 延吉 133000；3.延邊朝鮮族自治州農業科學研究院，吉林 龍井 133400）

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

氣霧培（AC）是一種無基質營養液栽培方式之一，能夠將植物根系直接暴露在霧化營養液的空氣中，不僅使植物充分吸收養分和氧氣，而且大幅提高單株微型薯結薯數量[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，且保證持續供電。另外，AC 對營養液管理要求嚴格，且植株根系對溫度等栽培環境較敏感等特點[4]，要求由專門的及技術人員實施操縱，很難普及到種薯生產農戶。珍珠巖無土基質吸水能力較強，具有蜂窩狀結構可以吸附一定的水分和養分而對營養液組成、濃度要求較少。珍珠巖無土基質培（PSC）相對于AC一次性投入較低，對環境溫度和營養液的要求較低等特點易被種薯生產戶掌握[5，6]。本文通過調查AC和PSC 馬鈴薯植株生長和結薯特性，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”脫毒組培苗莖段轉接于含20 g·L-1蔗糖的MS液體培養基中，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4 w 小植株作為試驗材料。AC 和PSC 均在延邊大學農學院溫室自然光照下進行，且AC 受嚴格的溫度控制（白天溫度27℃左右，夜間溫度為20℃）。

1.2 試驗方法

1.2.1 移栽及營養液供應

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

1.2.2 測定各項指標

無土栽培第10 天和第45 天，調查株高、莖粗。無土栽培第90天，調查每株的塊莖數量及平均單薯質量。

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中的間苯二酚法。

1.3 數據分析

所有數據均采用平均值加標準誤，數據使用Excel 2010軟件進行記錄整理，使用SPSS 10.0 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

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

珍珠巖基質培和氣霧培對葉綠素a、葉綠素b、總葉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、總葉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 條件下總葉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 珍珠巖基質培和氣霧培對葉綠素a、葉綠素b、總葉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薯量及馬鈴薯葉片蔗糖含量的影響

珍珠巖基質培和氣霧培對馬鈴薯結薯量及葉片蔗糖含量的影響，見表3。表3 可知，AC 的單株結薯量比PSC 的單株結薯量高72.1%。但AC 的平均單薯質量比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薯需要蔗糖有關。因此，如果在溫室溫控設施不健全的條件下，推薦采用受溫控影響較不敏感的PSC 栽培生產微型薯。

3 討論

3.1 AC和PSC對植株生長和結薯特性的影響

研究表明，AC 能夠大幅增加鈴薯微型薯的結薯數量，而本文每株結薯量僅十多粒，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]等人的研究結果相一致。本試驗的AC單株結薯量顯著高于PSC，該結果與賀曉霞[11]等人的試驗結果一致；而AC 平均單薯質量顯著低于PSC，該結果與南相日[12]的研究結果相反，可能是因為AC地上部植株生長勢較旺盛，結薯量較少而導致的。相比之下，PSC能夠避免植株根系直接暴露在環境中，降低環境對結薯的影響，從而保證產量的穩定性。雖然AC 結較多的塊莖，但從用電量、栽培管理、人力資源以及珍珠巖的重復使用等角度考慮[13]，在溫室中采用珍珠巖等基質來生產馬鈴薯微型薯是比較經濟有效的種薯生產方法。

3.2 AC和PSC對葉片光合色素和蔗糖含量的影響

研究發現，光合色素含量和植物光合性能呈正相關，周全盧[14]等研究結果表明，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。

4 結論

該研究通過調查AC 和PSC 中馬鈴薯植株生長（株高、莖粗）和結薯（結薯數量、單薯質量）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 單株結薯量顯著高于PSC，而平均結薯質量顯著低于PSC，從用電量、栽培管理、產量等綜合考慮，溫控條件較差的溫室，推薦采用珍珠巖無土基質栽培誘導生產微型薯。