三重調(diào)控對(duì)霧培繁殖馬鈴薯原原種產(chǎn)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(nóng)林科學(xué)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(chǎn)過程中易因病毒感染引起種薯退化，致使塊莖品質(zhì)下降、產(chǎn)量大幅度降低，使用脫毒種薯是恢復(fù)其高產(chǎn)性能的重要基礎(chǔ)保障[1-2]。馬鈴薯原原種是指脫毒試管苗在防蟲網(wǎng)室中生產(chǎn)的脫毒微型薯，用來生產(chǎn)原種以繁殖生產(chǎn)用種薯。原原種生產(chǎn)方式主要有無土基質(zhì)栽培、試管薯誘導(dǎo)生產(chǎn)和氣霧栽培生產(chǎn)(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(dòng)化控制和進(jìn)行周年高效生產(chǎn)[3]。【前人研究進(jìn)展】Tierno R等[4]以不同熟期品種為試驗(yàn)材料，對(duì)基質(zhì)栽培和霧培生產(chǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)與比較，發(fā)現(xiàn)在霧培下的植株?duì)I養(yǎng)周期延長12 %～36 %且增產(chǎn)效果顯著，認(rèn)為霧培系統(tǒng)是一個(gè)高產(chǎn)的馬鈴薯繁育系統(tǒng)，特別對(duì)中早熟品種有效。Mateus-Rodriguez J R等[5]以拉丁美洲為例，對(duì)霧培技術(shù)和其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了系統(tǒng)化分析，結(jié)果表明霧培技術(shù)具有增殖率高、單位面積生產(chǎn)效率高、節(jié)約水肥能耗及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)異等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，提倡在發(fā)展中國家積極推廣該項(xiàng)技術(shù)以保障馬鈴薯種薯供應(yīng)。利用霧培生產(chǎn)馬鈴薯健康種薯的技術(shù)最先由新西蘭開創(chuàng)[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(nóng)業(yè)科學(xué)院首次從韓國引入馬鈴薯原原種氣霧法生產(chǎn)技術(shù)并試驗(yàn)成功，隨后該技術(shù)在全國范圍內(nèi)逐漸獲得認(rèn)可和應(yīng)用。但目前由于原材料和勞動(dòng)力成本大幅上漲，如何通過栽培、植株和環(huán)境等多方面管理挖掘單株增產(chǎn)潛力、提高原原種產(chǎn)量是亟需研究的關(guān)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(fā)育；薯塊膨大期的溫度要求則更為嚴(yán)格，為17～19 ℃，直接影響塊莖形成和干物質(zhì)累積。霧培生產(chǎn)中，馬鈴薯根系完全暴露在空氣中，由營養(yǎng)液霧化噴施供給營養(yǎng)，營養(yǎng)液液溫影響根系乃至整個(gè)植株的正常生長[7]，而相關(guān)報(bào)道很少。另外，有試驗(yàn)表明植株的管理調(diào)控有利于提高原原種產(chǎn)量。馮焱等[8]發(fā)現(xiàn)在塊莖形成期內(nèi)噴施50 mg/L多效唑和1 g/L比久可有效提高原原種產(chǎn)量、合格薯率和大薯率。高旭等[9]指出定植3節(jié)與摘心2次能加快匍匐莖的發(fā)生并提質(zhì)增產(chǎn)。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(jìn)匍匐莖生成。但匍匐莖剪尖操作較復(fù)雜、人工費(fèi)用高，化學(xué)藥劑噴施需與馬鈴薯熟期匹配且沒有準(zhǔn)確研究數(shù)據(jù)，目前同時(shí)進(jìn)行物理與化學(xué)調(diào)控(以下簡稱“物化雙控”)的研究較少?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本試驗(yàn)針對(duì)成都平原馬鈴薯原原種霧培生產(chǎn)現(xiàn)狀，選取不同熟期的馬鈴薯品種，耦合營養(yǎng)液液溫控制、植株剪尖和化學(xué)藥劑噴施，對(duì)霧培生產(chǎn)馬鈴薯原原種進(jìn)行溫物化三重調(diào)控(以下簡稱“溫物化三控”)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期提高效益、增加產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

馬鈴薯早熟品種興佳2號(hào)和晚熟品種青薯9號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用霧培法，于2016-2017年在成都市農(nóng)林科學(xué)院隔離大棚內(nèi)進(jìn)行，扦插密度54苗/m2。

營養(yǎng)液液溫控制試驗(yàn)：以興佳2號(hào)為材料，設(shè)計(jì)控溫營養(yǎng)池，即增設(shè)制冷機(jī)及純鈦蒸發(fā)器用于夏秋季降溫、加熱系統(tǒng)用于冬春季升溫，使?fàn)I養(yǎng)液液溫保持在(18±1) ℃，而傳統(tǒng)霧培的營養(yǎng)液液溫不設(shè)控溫裝置。

溫物化三控試驗(yàn)：在此基礎(chǔ)上針對(duì)不同熟期的馬鈴薯品種(興佳2號(hào)和青薯9號(hào))，進(jìn)行矮壯素(CCC)和植株剪尖調(diào)控。CCC為四川國光農(nóng)化股份有限公司生產(chǎn)的50 %水劑，噴施濃度為800倍液。霧培栽苗時(shí)間為1月26日，當(dāng)苗高達(dá)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(diào)查時(shí)間與方法

針對(duì)營養(yǎng)液液溫控制，霧培苗扦插后20～100 d，以10 d為一個(gè)單位于8:00和13:00調(diào)查氣溫、傳統(tǒng)霧培和控溫霧培箱體內(nèi)溫度的變化，收獲并統(tǒng)計(jì)合格結(jié)薯數(shù)(>2 g/粒)，每個(gè)處理調(diào)查10個(gè)位置(或株)，各處理設(shè)3次重復(fù)。

針對(duì)溫物化三控，對(duì)不同熟期品種和植株管理方法，調(diào)查生育期間植株生長和結(jié)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(diào)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(tǒng)計(jì)合格結(jié)薯數(shù)，于5月6日一次性收獲。每個(gè)處理調(diào)查10株，各處理設(shè)3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)做表，并且利用SPSS 13.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

表1 試驗(yàn)安排與試驗(yàn)時(shí)間

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

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)液控溫對(duì)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(jié)薯。如圖1所示，傳統(tǒng)霧培箱內(nèi)的溫度基本隨氣溫波動(dòng)。利用制冷和加熱裝置進(jìn)行營養(yǎng)液液溫控制后，霧培箱體內(nèi)的溫度即植株根系溫度隨氣溫波動(dòng)幅度明顯降低，與氣溫形成差異，更接近有利于匍匐莖結(jié)薯與膨大的溫度范圍。霧培移栽后40～70 d是結(jié)薯主要時(shí)期，而在春、秋兩季生產(chǎn)中，此時(shí)也正好是溫度陡然升高或降低的節(jié)點(diǎn)，營養(yǎng)液控溫減少了植物根系氣溫的大幅波動(dòng)，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(chǎn)的氣溫升至28 ℃以上，秋季生產(chǎn)的氣溫降到10 ℃以下，均不利于結(jié)薯，而控溫霧培箱體內(nèi)春季維持于22 ℃左右，秋季保持在17 ℃上下，或可延長有效結(jié)薯期。

2.2 營養(yǎng)液控溫對(duì)霧培生產(chǎn)馬鈴薯原原種產(chǎn)量的影響

以春季原原種生產(chǎn)為例(圖2)，移栽后生長前期：傳統(tǒng)霧培和控溫霧培的產(chǎn)量性狀基本相同，移栽后20～30 d的結(jié)薯數(shù)(即平均單株產(chǎn)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(xiàn)明顯差異，控溫霧培的結(jié)薯數(shù)和平均薯重均表現(xiàn)出較大增幅：傳統(tǒng)霧培的結(jié)薯數(shù)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(duì)結(jié)薯數(shù)的增加率分別為 42.85 %、60.00 %、46.15 % 和 22.22 %，對(duì)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(tǒng)霧培的結(jié)薯數(shù)不再發(fā)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(jié)薯數(shù)為23粒，較同時(shí)期傳統(tǒng)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(jié)薯數(shù)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(tǒng)霧培的有效結(jié)薯期延長18～22 d，平均單株產(chǎn)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(duì)霧培生產(chǎn)馬鈴薯原原種生育期性狀指標(biāo)的影響

馬鈴薯原原種繁育的中后期要注意預(yù)防植株徒長，往利于結(jié)薯與膨大的方向進(jìn)行生產(chǎn)管理，而單靠營養(yǎng)液控溫難以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。所以，本試驗(yàn)在營養(yǎng)液控溫的基礎(chǔ)上，以不同熟期的馬鈴薯品種為試驗(yàn)材料，進(jìn)行CCC葉面噴施和剪尖調(diào)控配伍組合研究，即溫物化三控，發(fā)現(xiàn)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(chǎn)為例，圖A為單株結(jié)薯數(shù)，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(chǎn)量性狀對(duì)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(duì)早熟品種興佳2號(hào)，CK(僅營養(yǎng)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(jié)薯少。但T3會(huì)造成植株后期落黃早，匍匐莖結(jié)薯集中在生育中前期；而T5后期需對(duì)多個(gè)側(cè)枝進(jìn)行剪尖，工作量增加；故T2和T6較好。

針對(duì)晚熟品種青薯9號(hào)，CK主莖高達(dá)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(jié)合生育期各性狀指標(biāo)來看，T1、T4和T6的植株未得到有效抑制且后期停止結(jié)薯或結(jié)薯少，T2和T5雖抑制了植株徒長但結(jié)薯均集中在中前期，且T5還存在側(cè)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(jié)薯于整個(gè)生育期，有利于結(jié)薯與膨大，故T3為佳。

2.4 溫物化三控對(duì)霧培生產(chǎn)馬鈴薯原原種單株產(chǎn)量的影響

溫物化三控對(duì)霧培繁殖馬鈴薯原原種的單株結(jié)薯數(shù)(>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(hào)單株結(jié)薯數(shù)為T6>T2>T5>T4>T3>T1>CK，T6即剪尖 1 次+CCC 1次對(duì)產(chǎn)量的促進(jìn)效果最好，單株結(jié)薯數(shù)可達(dá)29.7粒，較CK(僅營養(yǎng)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(hào)單株結(jié)薯數(shù)為T3>T5>T6>T2>T1>T4>CK，T3即CCC 3次的單株結(jié)薯數(shù)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(yǎng)液控溫為基礎(chǔ)、結(jié)合不同次數(shù)、不同組合的CCC葉面噴施和剪尖處理，對(duì)不同熟期品種原原種的產(chǎn)量提升效果雖然并不一致，但都具有明顯促進(jìn)作用，且差異顯著，溫物化三控能有效增加合格薯結(jié)薯數(shù)，有利于提高馬鈴薯單株結(jié)薯潛力。

3 討論與結(jié)論

單株合格薯結(jié)薯數(shù)是霧培生產(chǎn)原原種的重要產(chǎn)量指標(biāo)，與種植效益息息相關(guān)。本研究結(jié)果表明，霧培營養(yǎng)液控溫可降低外界氣溫對(duì)霧培箱內(nèi)溫度影響，延長有效結(jié)薯期，顯著提高產(chǎn)量和平均薯重。并以此為基礎(chǔ)，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(shù)，能進(jìn)一步提高產(chǎn)量，且發(fā)現(xiàn)不同熟期馬鈴薯品種適宜的植株管理方式不同。

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

表2 霧培馬鈴薯原原種生育期間植株生長和結(jié)薯情況

表3 不同品種和處理下的馬鈴薯原原種單株結(jié)薯數(shù)統(tǒng)計(jì)

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(guān)于霧培生產(chǎn)原原種的研究多集中在品種和營養(yǎng)液配方上[11-14]，也有研究指出葉面噴施化學(xué)試劑可促進(jìn)增產(chǎn)。Wang C C等[15]發(fā)現(xiàn)葉面噴施赤霉素、硝酸鈣及其組合，可實(shí)現(xiàn)不同程度地增產(chǎn)，例如費(fèi)烏瑞它的產(chǎn)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(shù)量和 1 g 以上種薯數(shù)量，濃度為4 g/L時(shí)效果最好。本研究首次通過試驗(yàn)，指出營養(yǎng)液控溫對(duì)單株產(chǎn)量和平均薯重的促進(jìn)作用，并耦合物化雙控進(jìn)行植株管理，研制出溫物化三控霧培技術(shù)。按實(shí)施密度 54 株/m2計(jì)算，本研究中早熟品種最高單株產(chǎn)量為29.7粒，單位面積產(chǎn)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(tǒng)霧培增產(chǎn)60 %以上，與Rykaczewska K等[17]提出的霧培生產(chǎn)原原種單株產(chǎn)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(chǎn)量增加4.83 %～26.48 %，對(duì)成都平原生態(tài)區(qū)霧培生產(chǎn)馬鈴薯原原種具有指導(dǎo)意義，未來可針對(duì)不同品種、增產(chǎn)機(jī)理和更多因素耦合等開展進(jìn)一步研究，深度挖掘單株增產(chǎn)潛力。