土壤水分对马铃薯块茎产量及淀粉形成影响

金光辉，冯玉钿，吕典秋，李勇，吕文河，牟芮（.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆69；.黑龙江省农业科学院植物脱毒苗木研究所，哈尔滨50086；.东北农业大学农学院，哈尔滨5000）

土壤水分对马铃薯块茎产量及淀粉形成影响

金光辉1，冯玉钿1，吕典秋2，李勇2，吕文河3，牟芮1
（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆163319；2.黑龙江省农业科学院植物脱毒苗木研究所，哈尔滨150086；3.东北农业大学农学院，哈尔滨150030）

以低淀粉马铃薯品种克新19号和高淀粉品种克新22号为试验材料，在防雨棚内进行盆栽试验，研究马铃薯块茎形成期后土壤持续干旱（田间最大持水量55%）、对照（田间最大持水量75%）、湿润（田间最大持水量95%）条件下马铃薯块茎生长、干物质及淀粉积累情况。结果表明，干旱和湿润条件均限制块茎生长，降低块茎干物质及淀粉积累量，造成马铃薯不同程度减产；其中干旱高于湿润造成影响；马铃薯块茎淀粉积累量减少主要因土壤水分胁迫使干物质积累量降低造成；不同马铃薯品种对湿润条件敏感程度不同。

土壤水分；马铃薯块茎；干物质；淀粉

马铃薯（Solanum tuberosum L.）又名洋芋、山药蛋或土豆，茄科茄属中能形成块茎的栽培种[1]，是重要的粮食和蔬菜兼用作物[2]。马铃薯营养全面，富含膳食纤维、维生素、矿物质和蛋白质等多种营养元素[3]，加之其具有耐旱、耐瘠薄、高产稳产、适应性广、产业链长等优点[4-5]。在许多国家均有大面积种植，现己成为继水稻、小麦、玉米之后第四大粮食作物[6]。

土壤水分是影响作物生长发育重要因素之一。马铃薯块茎产量和品质，与生育期内土壤水分供应状况关系紧密[7-8]。马铃薯多种植在干旱和土壤贫瘠地区，土壤水分对马铃薯产量品质影响研究多基于干旱条件。近年来，随着马铃薯种植面积不断扩大，种植区域扩展，温室效应导致气候变化异常，水涝灾害时有发生，土壤水分过多逐渐成为影响马铃薯生产重要因素。

本试验在防雨棚内盆栽条件下，以低淀粉品种克新19号和高淀粉品种克新22号作为试验材料，研究块茎形成期后不同土壤水分（干旱、对照、湿润）对马铃薯块茎生长、干物质及淀粉积累影响，以期为马铃薯需水特性研究和科学灌溉提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验品种

克新19号，低淀粉品种，生育期95 d，淀粉含量12.7%左右，试验代号K19；克新22号，高淀粉品种，生育期90 d，淀粉含量20%，试验代号K22。试验品种均为原种1代。

1.2 试验设计

试验于黑龙江省马铃薯工程技术研究中心防雨棚内进行，采用盆栽土培法。盆钵直径和高度分别为37和23 cm。试验土壤为草炭∶自然土∶蛭石=2∶1∶1混合而成。基肥使用中化化肥控股有限公司生产的马铃薯专用复合肥，N∶P∶K比例为14∶6∶20，每盆施用15 g。试验品种于2014年5月25日播种，每盆播1颗整薯，播深8 cm。人工灌溉控制土壤含水量，苗期统一正常浇水，7月4日（块茎形成期）开始控水，控水后土壤含水量分别控制在田间最大持水量的55%（干旱）、75%（对照）、95%（湿润），并分别于控水后第7天（块茎膨大初期）、第22天（块茎快速膨大期）、第37天（块茎膨大后期）、第52天（淀粉积累期）、第66天（成熟期）5次取样。每个处理种植3盒，设3次重复。

1.3 测定项目

1.3.1 干物质含量测定

以盆为单位单株取样，将收获后块茎带回实验室清洗干净，待块茎表面水分充分干燥后称取鲜重。称取鲜重后，将块茎切成丁状，抽取小样于105℃烘箱内杀青30 min，再于80℃烘至恒重后称重并计算单株块茎干物质含量。

1.3.2 马铃薯粗淀粉含量测定

马铃薯块茎粗淀粉含量采用国标法GB5006-85谷物籽粒粗淀粉测定方法测定[9]。

将马铃薯块茎烘干样粉碎过60目筛并混合均匀，准确称取2 g样品（精确至0.0001 g）加入60 mL氯化钙-乙酸溶液，置于（119±1）℃甘油锅内分散30 min，冷却后转移至100 mL容量瓶中，加入1 mL 30%硫酸锌溶液、1 mL 15%亚铁氰化钾溶液摇匀、定容、过滤，20℃条件下使用旋光仪测定滤液旋光值，并计算块茎中淀粉含量。

1.4 数据处理

所有数据应用MicrosoftExcel2010和DPS v7.05统计软件进行数据计算、图表绘制以及统计分析。差异显著性选用最小显著差数法（LSD）比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同土壤水分对马铃薯块茎生长影响

由图1、2可知，控水7～22 d时，克新19号（以下用K19代替）和克新22号（以下用K22代替）均表现为土壤含水量55%处理（以下用干旱代替）块茎鲜重显著低于土壤含水量75%处理（以下用对照代替）和土壤含水量95%处理（以下用湿润代替），控水7 d，两品种湿润处理与对照差异不显著；控水22～37 d时，块茎生长由细胞分裂为主转向细胞体积增大为主，此时马铃薯块茎鲜重增长速率最快，各处理间差异愈发明显；至控水37 d时，干旱和湿润处理均与对照达到显著差异（P＜0.05），各处理块茎鲜重表现为：对照＞湿润＞干旱；控水37 d后，块茎鲜重增长速率较之前有所降低，各处理间继续保持显著差异；至控水66 d时，干旱使K19和K22分别减产15.94%和18.93%，湿润使K19和K22分别减产8.94%和7.13%。由此可见，干旱对块茎增长造成影响要远高于湿润条件。

2.2 不同土壤水分对马铃薯块茎干物质积累影响

由图3、4可知，控水7 d时，K19和K22两品种在干旱条件下块茎干物质积累量显著低于对照和湿润处理，但湿润条件下干物质积累量与对照之间差异不显著；控水22 d时，干旱条件下干物质积累量最低，与其他两处理差异显著（P＜0.05），而湿润处理干物质积累量虽低于对照，但两者差异并不显著；控水22～37 d为马铃薯块茎快速膨大期，也是干物质积累最快时期；控水37 d时，湿润和干旱处理组块茎干物质积累量均显著低于对照（P＜0.05），且干旱处理下干物质积累低于湿润处理，两者呈显著差异（P＜0.05）；控水37 d后各处理干物质积累速率稍有下降，处理间继续保持相应的显著差异，即对照＞湿润＞干旱；控水66 d时，干旱条件下K19和K22干物质积累量分别较对照减少19.42%和19.97%，湿润条件下K19和K22分别较对照减少12.62%和11.14%。

图1 不同土壤水分对马铃薯克新19号块茎生长影响Fig.1 Effectof different soilmoistures on Kexin 19 tuber growth

图2 不同土壤水分对马铃薯克新22号块茎生长影响Fig.2 Effectof different soilmoistures on Kexin 22 tuber growth

图3 不同土壤水分对马铃薯克新19号块茎干物质积累影响Fig.3 Effectofdifferentsoilmoistures on Kexin 19 tuber dry matter accumulation

2.3 不同土壤水分对马铃薯块茎淀粉积累影响

由图5、6可知，控水7 d时，K19和K22各处理间块茎淀粉积累量差异不显著；控水22 d时，干旱与对照和湿润差异达到显著水平（P＜0.05），湿润与对照差异未达到显著水平；控水22～37 d，块茎干物质积累速度达到最快，块茎淀粉积累速度加快，各处理间差异逐渐显著，控水第37、52、66天3次取样时，三组淀粉含量差异显著（P＜0.05），各处理单株淀粉积累量整体表现为对照＞湿润＞干旱，说明土壤不同含水量使各处理间马铃薯植株淀粉含量积累产生显著差异。至控水66 d时，干旱处理使单株淀粉产量分别降低22.29%（K19）和20.92%（K22），湿润处理使单株淀粉产量分别降低10.99%（K19）和11.38%（K22），对于马铃薯块茎淀粉积累来说，干旱影响程度远高于湿润对其影响。

图4 不同土壤水分对马铃薯克新22号块茎干物质积累影响Fig.4 Effect ofdifferent soilmoistures on Kexin 22 tuber dry matter accumulation

图5 不同土壤水分对马铃薯克新19号块茎淀粉积累影响Fig.5 Effect ofdifferent soilmoistures on Kexin 19 potato tuber starch accumulation

图6 不同土壤水分对马铃薯克新22号块茎淀粉积累影响Fig.6 Effect ofdifferent soilmoistures on Kexin 22 tuber starch accumulation

在块茎快速膨大之前（控水22 d前），K22淀粉积累量低于K19，进入块茎快速膨大期后，K22淀粉积累速率迅速加快，淀粉积累量超过K19，说明不同品种间淀粉含量差异在块茎膨大期开始显现。

3 讨论与结论

本试验结果表明，土壤持续干旱或湿润均会影响马铃薯块茎正常生长，但两者对其造成明显影响的时间却不完全相同。干旱对马铃薯块茎生长的抑制作用早于湿润处理，且影响程度显著高于湿润处理。试验中，干旱早在控水7 d时即显现出对块茎生长的抑制作用，而水分过多对块茎生长并未造成显著影响；此时，马铃薯块茎处于生长发育初期，干旱一方面抑制植株光合作用和营养吸收，影响块茎增长，另一方面也阻碍喜欢阴暗潮湿条件的马铃薯匍匐茎正常生长和发育[9]。干旱对后者影响不可逆，其程度会在随后块茎膨大和发育中被逐渐放大[10]，对马铃薯产量形成造成影响。从控水22 d起，块茎迅速膨大，为马铃薯生育期膨大积累速率最快时期，湿润条件下马铃薯块茎生长的抑制作用开始显现，各处理间差异愈发明显；控水37 d时，各处理间块茎鲜重显著差异，并在接下来的生育期内保持各自差异。至成熟期时，干旱处理较对照分别减产15.94%（K19）和18.93%（K22），湿润处理较对照分别减产8.94%（K19）和7.13%（K22），这与康玉林等“常湿润”处理马铃薯产量显著高于“常干旱”处理的试验结果一致[11]。马铃薯块茎不同时期对水分需求并不相同，进入膨大期后，马铃薯对水分需求量急剧增加（耗水量占全生育期总耗水量50%），对水分也最为敏感[12]，此时期缺水会降低块茎膨大速率，导致严重减产；若土壤水分过多，会造成茎叶徒长根系发育不良，进而影响块茎产量形成。淀粉积累期也需要适量水分，以延长植株绿叶寿命，促进有机物向块茎运输，利于块茎产量形成[13]。

干物质积累是马铃薯产量形成物质基础，干物质分配方向是决定块茎产量的重要因素[14]。本试验结果表明，土壤持续干旱或湿润均会造成块茎干物质积累减少，其中土壤干旱引起干物质积累降低的原因是植株光合等多方面受抑制，分配到块茎的干物质量减少；而土壤湿润处理造成的影响，则是由植株徒长，分配到块茎的干物质量相应降低引起，故干旱对干物质积累的降低更显著。

马铃薯块茎干物质含量与淀粉积累总含量呈正相关[15]。通常情况下马铃薯块茎中淀粉含量约占其干物重60%～80%，马铃薯块茎中淀粉积累量直接受块茎中干物质含量影响。本试验发现，马铃薯块茎在进入快速膨大期后，不同土壤水分处理间形成显著差异，说明土壤干旱或湿润均不利于淀粉积累，降低马铃薯淀粉产量。

同时本研究发现，不同品种对水分敏感程度不同。试验中K19和K22两个品种的干旱反应基本相同，即在块茎生长初期就对干旱较为敏感，块茎生长缓慢，膨大速率同期相对较低，并且这种抑制作用不断累加，在块茎接下来的生长发育阶段中一直持续；在湿润条件下，块茎初期生长并未受到土壤水分大幅影响，但从块茎快速膨大期开始，两品种就表现出对水分不同敏感性：K19在控水22 d时，湿润处理的块茎鲜重就已显著低于对照，而此时K22块茎鲜重虽低于对照，但并未形成显著差异，直至控水37 d时才与对照达显著差异（P＜0.05），说明在湿润条件下，K19与K22相比更易受到水分胁迫影响。

块茎形成初期和膨大期是马铃薯块茎生长过程两个重要阶段，此时水分供应不合理会对后期产量、淀粉积累造成很大影响，干旱影响更为明显。杜建民等研究指出，在块茎形成期对旱地马铃薯补灌效果最佳[16]；马金虎等研究认为，块茎形成期采取补灌措施能显著提高供水效率和产量，其次为块茎膨大期[17]。

土壤水分是影响马铃薯块茎生长的重要因素，满足马铃薯各个生育阶段的水分需求，才能使其更有效吸收养分，提高光合作用能力，促进有机物合成、积累与运输，实现高产优质[18]。

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Tuber growth,dry matter and starch accumulations were studied when various treatments,55%(dry),75%(CK)and 95%(wet)of maximum field capacity,were applied to potato plants in a potexperimentconducted in a rain-proofshed after tuber initiation using low starch variety Kexin 19 and high starch variety Kexin 22 as test materials.The results showed that both dry and wet conditions limited tuber growth,reduced the starch and dry matter accumulation,and potato yield.The impact of drought was more obvious than wet.Soil water stress decreased dry matter accumulation, and then decreased starch accumulation.Different potato varieties had different sensitivities in wet conditions.

soilmoisture;potato tuber;dry matter;starch

S532

A

1005-9369（2015）10-0010-05

时间2015-10-29 13:40:54[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20151029.1340.006.html

金光辉,冯玉钿,吕典秋,等.土壤水分对马铃薯块茎产量及淀粉形成影响[J].东北农业大学学报,2015,46(10):10-14.

Jin Guanghui,Feng Yutian,Lv Dianqiu,et al.Effectofdifferentsoilmoistures on potato tuber yield and starch formation[J]. Journalof NortheastAgriculturalUniversity,2015,46(10):10-14.(in Chinese with English abstract)

2015-02-11

国家科技支撑计划项目（2012BAD06B02）

金光辉（1973-），男，副教授，博士，研究方向为马铃薯遗传育种。E-mail:ghjin1122@163.com

Effect of different soil moistures on potato tuber yield and starch formation

JIN Guanghui1,FENG Yutian1,LV Dianqiu2,LIYong2,LV Wenhe3,MU Rui1

(1.School of Agriculture,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing Heilongjiang 163319,China; 2.Virus-free Seedling Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Science,Harbin 150086, China;3.SchoolofAgriculture,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin 150030,China)