无土栽培营养液浓度对马铃薯植株生长和微型薯形成的影响

张　雁，　高　航，　金美玉，　李葵花

(延边大学农学院，吉林 延吉133002)



无土栽培营养液浓度对马铃薯植株生长和微型薯形成的影响

张雁，高航，金美玉，李葵花*

(延边大学农学院，吉林 延吉133002)

摘要：为筛选适宜马铃薯珍珠岩基质无土栽培的营养液，以马铃薯“诺兰”组培苗为材料，研究了韩国“高试园”马铃薯植株生长(KS)和块茎形成(KT)营养液不同倍数对植株生长和微型薯形成的影响，并对微型薯形成过程中植株各部分中干物质含量变化进行了研究。结果表明：1.25 KS最适合植株营养生长，植株高度达到52.4 cm，3.3个分枝，形成5.2个匍匐茎；诱导微型薯过程中，1.25 KT为最佳营养液，每株结薯量为4.7个。马铃薯块茎形成过程中，其叶片和块茎中的干物质含量在淀粉积累期和块茎成熟期最高。

关键词：马铃薯微型薯；营养液浓度；珍珠岩基质培；干物质

利用营养液循环式无土栽培技术生产马铃薯微型薯，不仅可以有效避免土传病害、土壤连作障碍及土壤中营养元素比例失调等对植株生长的不利因素，而且还可以根据植株的生长状态适时调控营养液组成，从而保证植株的生长发育，提高种薯的质量和产量[1-2]。珍珠岩是无土栽培中经常使用的基质之一，一般与腐殖质等有机基质混合使用，进行营养液栽培时，因有机基质含有养分而存在着营养液中养分比例失衡，很难调控植株根际养分浓度现象而不适合进行循环式营养液栽培[3-4]。但珍珠岩本身因具有粒轻、不易分解、重复使用、无机盐含量少等特点能够应用于营养液循环式无土栽培[5]。有关单独使用珍珠岩基质生产马铃薯微型薯的研究报道少，因此本试验利用珍珠岩循环式营养液系统，用适合马铃薯微型薯生产的“高试园”营养液配方(韩国)作为全价营养液[6]，研究了不同倍数“高试园”营养液对马铃薯“诺兰”微型薯形成及叶片、茎和块茎干物质含量的影响，以期筛选出珍珠岩基质最适营养液浓度，为今后的马铃薯微型薯无土栽培生产提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料与地点

供试材料为马铃薯“诺兰”品种(红皮、乳白色瓤)的脱毒组培苗。试验于2014年5月20—2014年9月30日在延边大学农学院玻璃温室内采用珍珠岩基质循环式营养液无土栽培法进行。

1.2方法

1.2.1组培脱毒苗的栽植

马铃薯组培苗单叶节茎段继代于MS(含20 g/L蔗糖)液体培养基中，培养20 d后，将15株组培苗按照行距8 cm和株距6 cm的距离栽植于浇透水的珍珠岩基质(厚度约10 cm)中，使组培苗只露出顶芽。为了栽植苗的驯化，循环式营养液无土栽培系统首先供应1～2 d清水，之后供应营养液进行栽培。

1.2.2营养液配置和供应

采用韩国“高试园”马铃薯营养液配方作为全价营养液，营养液分为诱导匍匐茎营养液配方(KS)和促进块茎形成营养液配方(KT)。

KS全价配方为NO3-—N 13.0 mmol/L，PO43-4.2 mmol/L，SO42-3.5 mmol/L，K+7.5 mmol/L，Ca2+5.5 mmol/L，Mg2+3.5 mmol/L，NH4+1.4 mmol/L。根据全倍量KS营养液设5个处理，分别为0.5(0.5 KS)、0.75(0.75 KS)、1.0(1 KS)、1.25(1.25 KS)和1.5倍(1.5 KS)的全价营养液浓度。pH值用盐酸调节至6.0左右。供应营养液时间设定为白天5 min/90 min，夜晚为5 min/150 min，营养液每15 d完全更换1次。供应诱导匍匐茎营养液20 d后，采用作物栽培生理方法调查株高、茎粗、分枝数、匍匐茎数。

KT全价配方为NO3-—N 13.5 mmol/L，PO43-4.0 mmol/L，SO42-4.5 mmol/L， K+8.5 mmol/L，Ca2+6.5 mmol/L，Mg2+3.0 mmol/L，NH4+1.3 mmol/L，根据全倍量KT营养液设5个处理，分别为0.5(0.5 KT)、0.75(0.75 KT)、1.0(1 KT)、1.25(1.25 KT)和1.5倍(1.5 KT)全价营养液浓度。pH值用盐酸调节至6.0左右。用1.25 KS营养液栽培组培苗20 d后，更换不同浓度的KT营养液继续栽培,其他条件与KS营养液浓度试验相同。KT培养基供应后分别在第10天(块茎形成期)、20 d(块茎增长期始期)、25 d(块茎增长后期)、45 d(淀粉积累期)和80 d(块茎成熟期)取样品，每个处理各5株，并利用烘干称重法测定马铃薯块茎形成不同时期的叶片、茎、块茎的干物质含量及收获时调查3.0 g以上微型薯数量。

1.3数据分析

试验均设3次重复，利用SPSS 6.0统计软件，进行统计分析，利用Excel 进行图表分析。

2结果与分析

2.1“高试园”KS营养液浓度对植株生长的影响

由图1可知，马铃薯植株营养生长时期，植株生长营养液KS的浓度对马铃薯植株株高、茎粗、分枝数、匍匐茎数的影响。株高随着营养液浓度的增加有升高的趋势，在0.75 KS和1.0 KS处理，1.25 KS和1.5 KS处理间无显著性差异。植株茎粗随着营养液浓度的增加呈先变粗后变细的趋势，0.75 KS的处理显著粗于其他处理。1.5 KS和0.5 KS处理没有显著性差异，都较细，表明过高或过低浓度对植株茎粗均具有抑制作用。1.25 KS和1.0 KS处理的植株茎粗无显著性差异。0.75 KS处理的茎粗为0.41 cm，比最细的1.5 KS处理粗28.1 %。另外，KS营养液浓度对马铃薯植株分枝数量有一定的影响。0.75 KS 和1.25 KS处理形成的分枝数数量为3.3个，显著多于其他处理，1.5 KS 处理的分枝数量最少，仅为2.7个。植株匍匐茎的数量随着营养液浓度的下降呈先增后减少的趋势，1.25 KS处理显著高于其他处理。1.5 KS和0.5 KS处理形成的匍匐茎数量明显少于其他处理，且两者之间没有显著性差异，表明过低或过高的营养液浓度抑制匍匐茎的形成。1.25 KS处理的匍匐茎数量为5.2个，比最低的1.5 KS处理多62.5%。马铃薯的块茎是由匍匐茎膨大而形成，因此，从匍匐茎数量、株高和分枝数等综合考虑选择1.25 KS浓度为适合诱导匍匐茎的营养液浓度。

图1　KS营养液浓度对马铃薯植株生长状态的影响

2.2“高试园”KT营养液浓度对马铃薯微型薯形成的影响

由图2可知，块茎形成营养液KT浓度对微型薯形成的影响较大。块茎的形成随着营养液浓度的增加呈先增加后减少的趋势，在1.25 KT处理下显

著多于其他处理。1.5 KT处理所形成的块茎数量最少，而在1.0 KT、0.75 KT和0.5 KT处理所形成的块茎数量之间没有显著性差异。1.25 KT处理块茎的数量为4.7个，比最少的1.5 KT处理多1.2倍左右。

图2　KT营养液浓度对结薯数量的影响

2.3微型薯形成过程中KT营养液浓度对植株干物质含量的影响

由图3可知，KT营养液浓度对马铃薯不同块茎发育时期叶片、茎和块茎干物质含量的影响较大。在不同的块茎发育时期，叶片和茎中的干物质含量均随着营养液浓度的增加呈单峰曲线，在淀粉积累期达到峰值。而块茎中的干物质含量随着块茎成熟生育进程的推进呈现不断增加的趋势，块茎成熟期达到最高。另外，植株叶片、茎和块茎的干物质含量在不同KT营养液浓度之间均有显著差异。在不同块茎发育时期，在1.25 KT浇灌下叶片和块茎中的干物质含量始终保持着较高的水平，而茎干物质含量则相反。块茎淀粉积累期的叶片和块茎干物质含量在1.25 KT浓度下达到最高，分别为20.1%和14.6%，与0.5 KT浓度相比，分别增加了6.1和3.7个百分点。同样，块茎成熟期的叶片和块茎的干物质含量在1.25 KT浓度下与0.5 KT浓度相比也分别增加了5.1和6.6个百分点。淀粉积累期和块茎成熟期茎干物质含量在1.25 KT浓度下积累最低，分别为6.1%和5.2%，与0.5 KT浓度相比，分别降低了1.1和0.9个百分点。表明适合块茎形成营养液浓度影响茎干物质含量的积累。

图3　KT营养液浓度对叶片、茎、块茎干物重含量的影响

3讨论

无土栽培营养液浓度直接影响植物对养分的吸收和生长过程。本试验在珍珠岩无土基质栽培下，基于韩国“高试园”营养液配方优化了温室条件下适合“诺兰”品种生长发育的营养液浓度。不管是诱导匍匐茎的营养液浓度还是促进块茎形成的营养液浓度，1.5倍和0.5倍的过高和过低浓度均不利于马铃薯块茎的形成，表现在植株生长过旺，导致分枝和匍匐茎的数量降低，且其茎变细，最终造成结薯数量减少，该结果与高浓度对黄瓜幼苗的前期生长有抑制作用的结果相符[7-9]。因此，筛选适当的植株生长势有助于块茎形成，过旺会浪费光合产物引起茎叶徒长，且叶片消耗太多的光合产物，最终影响马铃薯块茎的生长。因此，在温室进行营养液栽培时，应根据植株的生育期、温度、光照强度和光照时间而适当调整营养液浓度来协调植株地上部植株和块茎的形成。

马铃薯块茎的形成是同化产物积累的结果，在不同器官中的含量因生育期不同而不同[10-12]，本研究从块茎形成期到块茎增长期的干物质主要分配在叶片，而淀粉积累期到块茎成熟期，块茎中的干物质含量迅速增加并高于叶片的干物质含量，该研究结果与杨进容、郑顺林等的研究结果相符[13-14]。该试验在1.25 KT浓度下，整个块茎发育时期叶片干物质含量始终高于茎，另外，在块茎成熟期干物质含量在叶片中减少而块茎中从淀粉积累期开始迅速增加并超过叶片，表明块茎成熟后期叶片的营养物质转移到块茎中。任珂指出，因茎干物质含量与块茎淀粉含量之间呈极显著正相关，故以茎干物质含量可早期预测是否为高淀粉品种[15]，该试验中，在1.25 KT浇灌下的叶片、茎干物质含量与块茎的干物质含量的相关系数分别为0.557 8和0.651 2,相关性较弱，表明马铃薯品种干物质含量受品种特性、栽培方式等的影响，但这需要进一步的试验进行验证。

4结论

适合诱导匍匐茎的营养液浓度为1.25 KS，此时，植株长势较好，分枝和匍匐茎数量最多，最适合诱导微型薯；促进块茎形成的营养液浓度为1.25 KT，每株可形成4.7个微型薯；在1.25 KT营养液浇灌下，块茎发育期的叶片和块茎干物质含量与其他KT营养液浓度相比最高；在微型薯形成过程中,块茎中的干物质含量不断增加，直至成熟期达到最高；茎中的干物质含量在一定范围内随着营养液浓度的增加呈减少的趋势。

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收稿日期：2016-04-06基金项目：国家自然科学基金(31260470)

作者简介：张雁(1990—)，女，吉林蛟河人，在读硕士，研究方向为马铃薯种薯生产。李葵花为通信作者， E-mail:khli@ybu.edu.cn

文章编号：1004-7999(2016)02-0117-05

DOI:10.13478/j.cnki.jasyu.2016.02.005

中图分类号：S532

文献标识码：A

Effect of nutrition solution concentration on growth and minituberization of potato plants under hydroponics

ZHANG Yan,GAO Hang,JIN Meiyu,LI Kuihua*

(AgriculturalCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilin133002,China)

Abstract：For selecting a nutrient solution for soilless culture of potato in perlite hydroponic system(solanum tuberosum L.), tubing shoots of 'Nuolan'potato cultivar as materials, the effects of different concentrations of Korean "GaoShiYuan" nutrient solutions suitable for plant growth (KS) and tuber formation(KT) on potato plant growth and tuber formation were studied. And, changes of dry matter content in different parts of plants during tuber formation were determined. The results showed that 1.25 KS strength solution was ideal for vegetative growth of each potato plant with plant height of 52.4 cm, 3.3 branches and 5.2 stolons, whereas 1.25 KT strength solution was the most suitable for promoting tuber formation with 4.7 mini-potatoes for each plant. During formation of tubers, dry matter contents in leaves and tubers reached the highest at the starch accumulation stage and maturation stage.

Key words:potato minituber; different strength of nutrition solution; perlite substrate culture; dry matter