水培營養(yǎng)液離子濃度對脫毒馬鈴薯生長發(fā)育和光合性能的影響

張曉勇，唐道彬*，王季春*，蔣玉春，敬夫，盧會翔，羅玉龍，黃廷榮，舒進康

(1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，重慶北碚400715;2.重慶市酉陽縣農(nóng)業(yè)委員會，重慶酉陽408800;3.重慶市巫溪縣農(nóng)業(yè)委員會，重慶巫溪405800)

水培營養(yǎng)液離子濃度對脫毒馬鈴薯生長發(fā)育和光合性能的影響

張曉勇1，唐道彬1*，王季春1*，蔣玉春1，敬夫1，盧會翔1，羅玉龍1，黃廷榮2，舒進康3

(1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，重慶北碚400715;2.重慶市酉陽縣農(nóng)業(yè)委員會，重慶酉陽408800;3.重慶市巫溪縣農(nóng)業(yè)委員會，重慶巫溪405800)

通過研究不同離子濃度的營養(yǎng)液對水培馬鈴薯植株生長發(fā)育、葉片光合性能和結(jié)薯性能的影響，明確水培馬鈴薯在各個生長發(fā)育期對營養(yǎng)液離子濃度的要求，為水培馬鈴薯高效栽培營養(yǎng)液管理技術(shù)提供理論依據(jù)。本試驗以早熟馬鈴薯品種“渝薯1號”和晚熟馬鈴薯品種‘鄂薯5號’為材料，研究了營養(yǎng)液的離子濃度對水培脫毒馬鈴薯植株生長發(fā)育、根系活力、光合作用、葉綠素?zé)晒夂臀⑿褪懋a(chǎn)量的影響。當(dāng)營養(yǎng)液離子濃度為3186.38 mg·L－1，EC值為2.91 ms·cm－1時，2個品種的微型薯數(shù)量和產(chǎn)量最高;在塊莖膨大期，該處理下的根系活力、凈光合速率(Pn)、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ?qū)嶋H量子產(chǎn)額(ΦPSⅡ)、光合電子傳遞速率(ETR)和光化學(xué)猝滅(qP)等均提高。4248.51 mg·L－1的高濃度處理雖然可以促進地上部分生長、葉綠素合成和匍匐莖形成，但不利于塊莖形成，推遲結(jié)薯，還會引起早熟品種渝薯1號葉片和根系早衰。低營養(yǎng)液離子濃度(C≤2124.26 mg·L－1)處理可促進塊莖提早形成，但植株葉面積、根系活力、Pn、Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP較低，降低葉片光合速率和光化學(xué)效率，匍匐莖形成少，使微型薯產(chǎn)量降低。營養(yǎng)液離子濃度為3186.38 mg·L－1時最適合馬鈴薯全程生長，而在馬鈴薯植株塊莖形成前可適當(dāng)提高營養(yǎng)液濃度，塊莖形成期和膨大期應(yīng)適度降低營養(yǎng)液濃度，可有效提高水培馬鈴薯微型薯產(chǎn)量。

脫毒馬鈴薯;微型薯;離子濃度;水培;根系生長;光合特性;葉綠素?zé)晒?/p>

馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)是世界上繼水稻、小麥和玉米之后的第四大農(nóng)作物。脫毒種薯的生產(chǎn)是提高馬鈴薯產(chǎn)量的一項重要技術(shù)。目前生產(chǎn)上主要采用基質(zhì)栽培生產(chǎn)脫毒微型薯，但基質(zhì)栽培最大的缺點就是結(jié)薯較少，一般每株結(jié)微型薯1～2粒，還需要大量的脫毒苗來進行密植才能保證產(chǎn)量，生產(chǎn)費時費力，繁殖效率低下［1］，隨著脫毒原原種的推廣，急需要探尋繁殖率更高的生產(chǎn)技術(shù)。近年來，馬鈴薯霧化栽培技術(shù)的應(yīng)用，擴大了單株繁殖率，單株結(jié)薯數(shù)可達到幾十個甚至上百個，而且可以連續(xù)收獲［2］，但霧培設(shè)施復(fù)雜，成本和生產(chǎn)管理技術(shù)要求高，最致命的缺點是噴頭容易堵塞，水泵啟閉頻繁容易損壞，以及由水分蒸發(fā)而造成的營養(yǎng)液濃度驟變。Dong Chil Chang等［3］比較了霧培、半霧培和水培3種方式來生產(chǎn)脫毒微型薯，發(fā)現(xiàn)與霧培相比，水培設(shè)備簡易，成本較低，管理方便，短時間斷電不影響植株生長，最重要的是其營養(yǎng)液pH值和EC值穩(wěn)定，營養(yǎng)液緩沖能力更好，更加便于營養(yǎng)液管理。前人研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)液中的無機離子營養(yǎng)水平特別是氮素水平可以調(diào)節(jié)地上部分營養(yǎng)生長和地下部分結(jié)薯生長［2，4］;營養(yǎng)液離子濃度會改變根系形態(tài)結(jié)構(gòu)而影響無機離子吸收和利用，影響植物生長發(fā)育［5］。水培植物高產(chǎn)的關(guān)鍵就是要保證植株有龐大的根系和較高的根系活力，根系活力越高，根系對營養(yǎng)液中營養(yǎng)的吸收越強。馬鈴薯的生長發(fā)育特性，有別于其他觀賞類和葉菜類植物，水培營養(yǎng)液既要保證馬鈴薯地上枝葉健壯生長，還要有利于地下匍匐莖和塊莖的生長。目前，針對微型薯生產(chǎn)營養(yǎng)液濃度的研究主要從馬鈴薯植株的生長發(fā)育和微型薯產(chǎn)量來進行，而不同營養(yǎng)液濃度處理對馬鈴薯植株根系發(fā)育、葉片光合速率和葉綠素?zé)晒馓匦缘冗€鮮有報道。本實驗采用營養(yǎng)液膜水培技術(shù)(Nutrient flow technical，NFT)，設(shè)置一系列離子濃度的營養(yǎng)液進行脫毒馬鈴薯苗的培育，來研究不同離子濃度的營養(yǎng)液對馬鈴薯水培苗生長發(fā)育、根系生長、葉片光合性能、葉綠素?zé)晒馓匦院臀⑿褪懋a(chǎn)量的影響，并進行各個指標間的相關(guān)性分析，研究適宜不同熟性馬鈴薯品種的營養(yǎng)液離子濃度，為微型薯水培生產(chǎn)過程中營養(yǎng)液管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試馬鈴薯材料

采用鄂薯5號(E’shu No.5)和渝薯1號(Yushu No.5)2個馬鈴薯品種的脫毒苗進行試驗。鄂薯5號為晚熟品種，渝薯1號為中早熟品種，脫毒苗由西南大學(xué)薯類作物研究所提供。

1.2 試驗方法

試驗于2014年9月至2015年2月在西南大學(xué)薯類作物研究所馬鈴薯設(shè)施栽培溫室內(nèi)進行。水培槽由鋼材焊接而成，規(guī)格為120 cm×370 cm×20 cm，底部和側(cè)邊鋪設(shè)防水不易變形板材，槽內(nèi)鋪設(shè)塑料防滲薄膜(圖1)。供試材料的脫毒組培苗揭掉瓶蓋在室溫下煉苗23 d，再將苗從組培瓶中取出后去掉老根并洗凈，在50 mg·L－1IBA溶液中浸泡20 min后定植于馬鈴薯脫毒種薯生產(chǎn)專用定植板上，定植密度10 cm×10 cm，同一槽中隨機種植2個馬鈴薯品種。在微量元素和鐵鹽濃度［6］保持不變的前提下，相同配方的大量元素母液以一定濃度梯度配制離子濃度約為4000、3000、2000和1000的4種營養(yǎng)液，編號為M1、M2、M3和M4，每個栽培槽提供一種營養(yǎng)液，4種營養(yǎng)液大量元素配方及其實際離子濃度和電導(dǎo)率(Electrical conductivity，EC)如表1所示，每個栽培槽內(nèi)配制200 L營養(yǎng)液。試驗設(shè)計采用隨機區(qū)組設(shè)計，2次重復(fù)。配制好后調(diào)節(jié)pH至5.8±0.2。待植株生長20 d根系發(fā)達后，在栽培板下架設(shè)特制支架，將栽培板撐起離槽底5 cm，保證有充足結(jié)薯空間。栽培槽底前期保持2～3 cm營養(yǎng)液膜，中后期降至1 cm左右，保證根與空氣充分接觸，營養(yǎng)液每隔30 min強制循環(huán)1次，每次流動3 min。營養(yǎng)液池內(nèi)安裝液體恒溫機組，保證營養(yǎng)液溫度在18～20℃。營養(yǎng)液每7 d全部更換1次。

1.3 測定項目

營養(yǎng)液的pH值和電導(dǎo)率(EC值)用pH計和電導(dǎo)儀測定。定植30 d后，在每個小區(qū)隨機選取3株來測定植株生長情況，重復(fù)2次，植株生長發(fā)育指標包括植株的葉面積，地上鮮重，地上干重，地下鮮重，地下干重(地下部分包括根系、匍匐莖和塊莖)以及地下干重/地上干重。根系長度和體積用植物根系形態(tài)分析系統(tǒng)(LC-4800，加拿大)測定。葉綠素含量每隔15 d采馬鈴薯植株倒四葉去掉主葉脈后剪碎，用分析天平稱取0.1000 g碎葉片放入干潔的25 mL離心管中，再加入10 mL的丙酮︰乙醇=2︰1的混合提取液，蓋緊蓋子后放至黑暗的環(huán)境中浸提48 h直至葉片變白。抽取上清液至分光光度計中分別在663和645 nm讀取吸光值A(chǔ)663和A645。則提取液中葉綠素a和葉綠素b濃度(mg·L－1)為:

圖1 馬鈴薯脫毒苗營養(yǎng)液膜水培系統(tǒng)Fig.1 NFT system for growing potatoes

則新鮮葉片組織中葉綠素含量W(mg·g－1)為:

式中，V為提取液體積(10 mL)，m為葉片樣品鮮重;根系活力測定采用TTC法［8］。植株倒四葉的氣體交換參數(shù)用Li-6400便攜式光合測定系統(tǒng)(Li-Cor Inc，美國)測定，采用開放氣路，光量子通量密度(PFD)設(shè)定為1000μmol·m－2·s－1，葉室溫度控制在25℃，內(nèi)置CO2濃度設(shè)定為400μmol·m－2· s－1。葉片葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)用Mini-PAM便攜式葉綠素?zé)晒鈨x(WALZ，德國)測定，最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)，實際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)，電子傳遞速率(ETR)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)4個熒光參數(shù)由熒光儀系統(tǒng)軟件計算得出。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗據(jù)采用DPS v7.55軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、方差分析和多元相關(guān)性分析，圖表用Microsoft Excel 2010繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液濃度對馬鈴薯植株生長的影響

如表2所示，在定植30 d時，2個馬鈴薯品種的地上部分鮮重、地上部分干重和單株葉面積在M1和M2 2個離子濃度處理下最大;在定植45 d時，M2處理下2個馬鈴薯品種植株的地下鮮重和地下干重均顯著顯著高于其他3個濃度處理。低濃度營養(yǎng)液處理下的植株地下干重/地上干重大于高濃度營養(yǎng)液處理。2個時期的整株干重都是在M2離子濃度處理下最大，說明M2離子濃度處理最有利于水培馬鈴薯植株的干物質(zhì)積累。2個時期在M1和M2

2個濃度處理下植株葉面積均顯著大于M3和M4 2個低濃度處理。

表1 4種濃度營養(yǎng)液大量元素配方Table 1 Macro-element concentration of four nutrient solutions

表2 不同離子濃度對馬鈴薯植株生長的影響Table 2 Effects of different ionic concentration on potato plant growth and development of two cultivars

2.2 不同濃度營養(yǎng)液處理的植株葉綠素含量變化

如表3所示，馬鈴薯葉綠素含量在定植時(DAT =0)幼苗的葉綠素含量較低，在30 d時達到最大值，45 d后又逐漸下降，60 d時最低，特別是早熟品種渝薯1號顯著降低。定植30～60 d 2個品種的葉綠素含量基本上都是隨著營養(yǎng)液濃度的降低而下降，說明豐富的營養(yǎng)液能促進葉片葉綠素的合成，延緩葉片衰老。

2.3 不同濃度營養(yǎng)液下植株根系生長和根系活力的變化

如表4所示，鄂薯5號根系活力在定植60 d時顯著下降，渝薯1號根系活力在定植45 d時就開始下降，至60 d時根系還原力極低。30～45 d時，鄂薯5號在M2離子濃度處理下根長最長，而根體積在M1下最大;渝薯1號的根長在M1、M2和M3濃度處理下無顯著差異，M4最低，根體積在M1和M2處理下高于M3和M4處理。說明水培馬鈴薯根系在高濃度營養(yǎng)液中偏向于徑向增粗使體積增大，營養(yǎng)液濃度較低不利于根系生長。60 d時，鄂薯5號的根長和根體積都在M1營養(yǎng)液下最大，且根長和根體積值隨營養(yǎng)液濃度降低而減小，說明晚熟品種在后期提供充足的營養(yǎng)可減弱根系衰老。定植30～60 d內(nèi)，植株根系活力在M2離子濃度處理下最高，說明在馬鈴薯生長中期營養(yǎng)液離子濃度過高過低都會對根系代謝造成影響。

表3 不同離子濃度對馬鈴薯葉綠素總含量的影響Table 3 Effects of different ionic concentration on potato leaves content of chlorophyll (mg·g－1)

表4 不同離子濃度對馬鈴薯4個生長期根長，根體積和根系活力的影響Table 4 Effects of different ionic concentration on total root length，root volume and root activity of two cultivars

2.4 不同離子濃度營養(yǎng)液下植株氣體交換

不同離子濃度處理下馬鈴薯植株凈光合速率(Pn)和氣孔導(dǎo)度(Gs)變化如圖2A～D所示。在3個時期，晚熟品種鄂薯5號的Pn和Gs在M1和M2 2個離子濃度處理下顯著高于M4處理，早熟品種渝薯1號在30～45 d的Pn在M2離子濃度處理下最大，M1處理下的Pn反而下降。低離子濃度M4處理后植株的Pn和Gs都顯著降低。

2.5 不同離子濃度處理下的葉片熒光動力學(xué)參數(shù)

葉綠素動力學(xué)熒光參數(shù)如圖3A～H所示。定植30 d時，2個品種在M1和M2處理下的Fv/Fm、ΦPSⅡ和ETR無顯著差異，但qP在M2處理下最高。45 d時M2處理下的Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP都顯著高于高濃度營養(yǎng)液M1。2個低濃度M3和M4處理的植株Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP均顯著下降。

圖2 不同營養(yǎng)液濃度對馬鈴薯3個生長期光合速率(Pn)和氣孔導(dǎo)度(Gs)的影響Fig.2 Effects of four nutrient solutions on photosynthetic rate(Pn)and stomatal conductance(Gs)of two cultivars in three periods

圖3 不同濃度處理下馬鈴薯葉片F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP的變化Fig.3 Effects of four nutrient solutions on Fv/Fm，ΦPSⅡ，ETR and qP of two cultivars in three periods

2.6 不同離子濃度處理的馬鈴薯單株產(chǎn)量

如表5所示，鄂薯5號在M1營養(yǎng)液處理下單株匍匐莖數(shù)分別比M2、M3和M4高17.12%、73.42%、150.08%;渝薯1號在M1營養(yǎng)液處理下單株匍匐莖數(shù)分別比M2、M3和M4高17.19%、83. 80%和117.25%。而M2營養(yǎng)液下的單株結(jié)薯最多，鄂薯5號在M2營養(yǎng)液處理下單株結(jié)薯數(shù)分別比M1、M3和M4高23.24%、32.22%、124.31%;渝薯1號在M2營養(yǎng)液處理下單株結(jié)薯數(shù)分別比M1、M3和M4高19.21%、33.54%和74.48%。鄂薯5號的單株結(jié)薯質(zhì)量在M2營養(yǎng)液處理下最大，達到了48.99 g，分別比M1、M3和M4重15.54 %、58.65%和205.80%，達到了5%顯著水平;渝薯1號的單株結(jié)薯質(zhì)量在M1處理下最大，分別比M2、M3和M4重5.3%、71.69%和167.96%。M1處理下的平均單薯重最大。

表5 不同營養(yǎng)液處理對微型薯產(chǎn)量的影響Table5 Effects of four nutrient solutions onmicro-tuber yields of two cultivars

表6 2個生育期植株生理特性、光合指標、葉綠素?zé)晒鈪?shù)與微型薯產(chǎn)量的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of yield ofmicro-tuber，physiological and plant growth and development indexes in two periods

2.7 各指標間相關(guān)性分析

水培馬鈴薯在不同生育階段，各個指標間的相關(guān)系數(shù)差異顯著性水平不同(表6)。在定植30 d時，植株根系活力與植株干重、ETR和Fv/Fm呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系;葉綠素含量只與Pn呈顯著正相關(guān);植株干重與根系活力、Pn、ETR、ΦPSⅡ和qP等指標呈顯著正相關(guān)，說明馬鈴薯植株塊莖形成期的干物質(zhì)積累受根系活力和植株光合性能的影響。定植45 d時，植株干重與根系活力、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP等指標呈顯著或極顯著正相關(guān)，說明植株塊莖膨大期的干物質(zhì)積累受根系活性和植株光合系統(tǒng)開放性的影響。微型薯的產(chǎn)量在塊莖形成期與植株干重、Pn、ETR、ΦPSⅡ和qP等指標呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而塊莖膨大期與根系活力、葉綠素含量、Pn、ETR、ΦPSⅡ和qP呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明在塊莖形成期塊莖產(chǎn)量主要受到植株植株地上部分健壯程度和光合性能的影響，而塊莖膨大期塊莖產(chǎn)量主要受到植株根系活力、葉綠素含量和光合性能的影響。

3 討論

地下干重與地上干重之比能反映出馬鈴薯地下部分和地上部分相對生長發(fā)育情況。本實驗中，M3和M4 2個低離子濃度營養(yǎng)液不利于地上部分莖葉生長，但可誘導(dǎo)塊莖提早形成，使地下干重與地上干重之比增大。M1和M2 2個濃度營養(yǎng)處理的植株地上部分生長健壯，但塊莖形成推遲，因此30 d的地下干重與地上干重之比很低。在M1高濃度處理下結(jié)薯顯著推遲，地下干重與地上干重之比較低。外界不良生長條件如缺氮、低溫、低pH值和干旱脅迫等會抑制地上莖葉生長，加快同化物運至塊莖［2，4］，使塊莖提早形成，最終因為作為“源”的地上葉片生長不良而限制塊莖產(chǎn)量形成。高離子濃度營養(yǎng)液中高水平氮素供應(yīng)會提高馬鈴薯內(nèi)源GA含量，使ABA/GA比值下降，促進植株地上枝葉徒長，延遲微型薯的形成［2，5，7］。因此，從植株地上地下生長情況和營養(yǎng)液肥料利用率來考慮，M2營養(yǎng)液就適合馬鈴薯水培苗營養(yǎng)生長期的需求。

水培植株發(fā)達的根系和較高的根系活力是保證微型薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵。植物根系對水分和養(yǎng)分有趨向性，從而改變根系的形態(tài)［5］。除了氮素，營養(yǎng)液中鈣［9］、磷［10］和鉀［11］等元素都對根系生長有影響。實驗結(jié)果表明，高濃度營養(yǎng)液有利于擴大根系體積，根系徑向增粗，而在低濃度下根系細弱，這與劉世全等［13］的研究結(jié)果一致。植物在低營養(yǎng)環(huán)境中的植物根系橫向伸長是趨肥性的表現(xiàn)［14］。根系活力表征根系對養(yǎng)分和水分吸收能力的強弱，影響水培植物根系活力主要的因素是營養(yǎng)液含氧量［15］、pH值［16－17］以及無機離子濃度［18］。M1高濃度營養(yǎng)液處理雖有利于根體積增大，但進入生長中后期根系活力顯著下降快，也許是因為植株過多的氮素供應(yīng)對根系活力的負效應(yīng)［19］。營養(yǎng)液養(yǎng)分虧缺，特別是氮磷鉀供應(yīng)不足，導(dǎo)致根系發(fā)育緩慢，相關(guān)代謝酶和功能蛋白合成不足，物質(zhì)和能量交換緩慢，從而影響根系活力［20－22］。

氣孔是葉片光合作用吸收CO2的主要入口，因此氣孔導(dǎo)度Gs對光合速率具有重要影響。本研究中，馬鈴薯在M1和M2 2個高離子營養(yǎng)液處理下可促進葉綠素合成。晚熟品種鄂薯5號在M1和M2 2個營養(yǎng)液處理下Gs，Pn水平一直都最高;早熟品種渝薯1號定植30 d時在M1濃度處理的Pn顯著低于M2處理，45 d時M1營養(yǎng)液處理下的Gs也顯著下降，說明高離子濃度營養(yǎng)液不適宜渝薯1號葉片光合，生長中后期氣孔限制是Pn下降的主要因素。M1和M2 2個營養(yǎng)液中氮含量較高，可促進葉綠素合成，提高葉綠體內(nèi)類囊體蛋白的水平［23］，提高RubisCO酶的活性和增強光合電子傳遞［24］，從而提高植物光合速率。馬鈴薯植株的Pn和Gs從定植30～45 d其光合速率均呈上升趨勢，這與黃承建等［25］的研究結(jié)果相似，Pn在馬鈴薯塊莖形成期和膨大期增大可為馬鈴薯塊莖生長提供充足的碳水化合物。

最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)是經(jīng)暗適應(yīng)處理后測得的值，可用作表征PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率的高低，若Fv/Fm大幅度降低，則反映出植物受到生長脅迫［26］。實際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)是PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉的情況下電子在PSⅠ和PSⅡ的實際傳遞效率，電子傳遞速率(ETR)衡量實際條件下的表觀光化學(xué)電子傳遞速率;光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)是PSⅡ天然色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額［27］。本實驗中，定植30 d時M1和M2濃度處理下Fv/Fm無顯著差異，但45 d時M1濃度處理的Fv/Fm顯著下降，說明高濃度營養(yǎng)液處理的植株在塊莖膨大時出現(xiàn)了滲透脅迫，導(dǎo)致Gs減小，Pn下降，這與孫璐等［28］和李學(xué)孚等［29］人工模擬水分脅迫所得到的結(jié)果相似，這一變化在早熟品種渝薯1號上尤為明顯。在M1營養(yǎng)液處理下，定植30 d qP顯著下降，45 d時ΦPSⅡ、ETR和qP均下降，說明高離子濃度在塊莖形成期影響PSⅡ開放，而塊莖膨大期不僅影響PSⅡ開放，還影響光合電子傳遞，使非光化學(xué)能量耗散加強［30－31］。低離子濃度營養(yǎng)液處理下，由于元素虧缺而影響葉綠素合成、光合酶活性［31］和光合電子傳遞系統(tǒng)構(gòu)建［32］，導(dǎo)致CO2同化率和PSⅡ開放程度下降，非光合能量耗散增強。

馬鈴薯的塊莖形成可分為匍匐莖形成期、塊莖誘導(dǎo)期、塊莖形成期3個時期，其形成過程受到一系列植物激素的調(diào)控［33］。很多外界因素如光照、溫度、施肥等都會影響馬鈴薯內(nèi)源激素的合成及分配，從而影響塊莖的形成［34］。實驗結(jié)果表明，最適宜塊莖形成及膨大的營養(yǎng)液離子濃度為3186.38 mg· L－1，過高的離子濃度不利于塊莖形成，產(chǎn)生很多無效匍匐莖;過低離子濃度處理養(yǎng)分虧缺，匍匐莖和塊莖數(shù)量少，塊莖膨大緩慢，影響微型薯產(chǎn)量［35］。高氮水平促進植物內(nèi)源GA合成，使ABA/GA比值降低，促進匍匐莖大量發(fā)生，不利于塊莖的形成［36］，打破馬鈴薯“庫”和“源”的平衡，促進枝葉的繁茂生長，而作為“庫”的塊莖分配到的同化物少，因而延緩塊莖的形成和膨大［9］。Gregory［4］認為，水培馬鈴薯到結(jié)薯期后減少營養(yǎng)元素特別是氮素供應(yīng)，可加快光合同化物向塊莖轉(zhuǎn)移，并提高氮利用率。

4 結(jié)論

馬鈴薯微型薯水培生產(chǎn)中提供合適的離子濃度的營養(yǎng)液，不僅可以改善馬鈴薯塊莖和葉片“庫”和“源”的供需矛盾，還能改善葉片的光合性能以及提高根系活力。本實驗研究表明，當(dāng)營養(yǎng)液離子濃度為3186.38 mg·L－1，EC值為2.91 ms·cm－1時，塊莖膨大期的葉面積和根體積較大，匍匐莖形成量較多，成薯率較高，根系活力、光合速率和PSⅡ電子傳遞速率較高，PSⅡ開放程度大，光化學(xué)電子傳遞速率增強，微型薯數(shù)量和產(chǎn)量最高。營養(yǎng)液離子濃度過高過低都會影響葉片光合性能和降低根系生長代謝，不利于微型薯產(chǎn)量的提高。較低營養(yǎng)液離子濃度營養(yǎng)液可提高成薯率，但植株葉面積和根體積小，匍匐莖形成少，光合速率低，使微型薯產(chǎn)量和數(shù)量下降。在馬鈴薯植株塊莖形成前可適當(dāng)提高營養(yǎng)液濃度培育壯苗，增加葉面積，促進匍匐莖形成，改善光合性能;塊莖形成期和膨大期應(yīng)適度降低營養(yǎng)液濃度，促進匍匐莖尖端形成塊莖，提高根系活力和改善葉片光合性能是提高微型薯產(chǎn)量的關(guān)鍵措施。

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(責(zé)任編輯 陳虹)

Effects of Different Ionic Concentration on Plant Grow th and Photosynthetic Characteristics in Virus-free Potato by Hydroponic System

ZHANG Xiao-yong1，TANG Dao-bin1*，WANG Ji-chun1*，JIANG Yu-chun1，JING Fu1，LU Hui-xiang1，LUO Yu-long1，HUANG Ting-rong2，SHU Jin-kang3
(1.College of Agronomy and Biotechnology，Southwest University，Chongqing Beibei400716，China;2.Youyang Agriculture Commission，Chongqing Youyang 408800，China;3.Wuxi Agriculture Commission，Chongqing Wuxi405800，China)

Effects of different ironic concentration of nutrient solution on the growth and photosynthetic characteristics of potatowere analyzed to clarify the physiologicalmechanisms of adaptability of virus-free potato，which would provide a theoretical basis for the potato cultivation under hydroponic system.Taken earlymaturing variety‘Yushu No.5’and late season variety‘E`shu No.1’as plantmaterials，the effectsof different ironic concentration of nutrient solution on growth and development，rootactivity，photosynthetic characteristicsand chlorophyll fluorescence of virus-free potato by hydroponic were studied.The result showed that the numbers and production ofmicro-tuber per plantwere the highest at an integrate ionic concentration of3475.00 mg·L－1(EC=2.91 ms·cm－1)compared with ultra treatments;During tuber expansion period，the root activity，net photosynthetic rate(Pn)，maximal photochemical efficiency(Fv/Fm)，actual photochemical efficiency(ΦPSⅡ)，electron transport rate(ETR)and photochemical quenching(qP)of this treatmentwere all increased as well.Under high ironic concentration of4248.51 mg·L－1，the vegetative growth and chlorophyll synthesiswere promoted，and the number of stolons per plantwere increased，but the tuber initiation was inhibited，and the stage of tuber formation was delayed;With low concentration of nutrient solution(C≤2124.26 mg·L－1)，the early initiation and formation of tuber，but leaf area per plant，root activity，Pn，F(xiàn)v/Fm，ΦPSⅡ，ETR，qP and numbers of stolons per plant were all decreased significantly so that the produc-tion ofmicro-tuber was reduced.Optimum ionic concentration of nutrient solution was 3475.00 mg·L－1(EC=2.91 ms·cm－1)in the whole period;Improving the ionic concentration in vegetative period and reducing during tuber expansion period was a key method to raise the yield ofmicro-tuber by hydroponic.

Virus-free Potato;Micro-tuber;Ionic concentration;Hydroponic;Rootgrowth;Photosynthetic characteristics;Chlorophyll fluorescence

S532

A

1001－4829(2017)2－0345－09

10.16213/j.cnki.scjas.2017.2.018

2016－03－10

重慶市應(yīng)用開發(fā)重點項目“馬鈴薯脫毒種苗種‘薯水培一體化’高倍繁育新技術(shù)研發(fā)”(cstc2014yykfB80002);科技部星火計劃“馬鈴薯脫毒種薯‘三級’量繁關(guān)鍵技術(shù)集成與示范”(2012GA8110021)

張曉勇(1990－)，男，碩士研究生在讀，云南昆明人，主要研究方向為設(shè)施農(nóng)業(yè)，E-mail:uohchanghao3@sina.cn，*為通訊作者:唐道彬(1974－)，男，碩士，副研究員，重慶榮昌人，主要研究方向為馬鈴薯栽培育種，E-mail:tdbin741023@163.com，王季春(1964－)，男，博士，教授，四川南充人，主要研究方向為馬鈴薯育種，E-mail:wjchun1963@163.com。