西藏日喀则马铃薯根系吸收活力与产量及抗旱性关系研究*

达娃普尺 普穷

（1.西藏日喀则市农牧业科学研究推广中心；2.西藏自治区马铃薯工程技术研究中心，西藏 日喀则 857000）

西藏自治区日喀则市是重要的粮食生产基地，也是自治区最大的马铃薯生产区，占全区马铃薯种植面积的75%[1]。近年来日喀则市马铃薯种植比例逐年增加，2021 年播种面积达日喀则市作物种植面积的7.2%，达到1 万hm2。日喀则市降雨量小而且蒸发率高，2021 年降雨量为295.8 mm，降雨量远低于马铃薯生育期需水量。因此，选育抗旱高产品种为今后日喀则市马铃薯育种工作的首要任务和目标。

马铃薯根系吸收活力的强弱主要取决于马铃薯根系伤流量的数量和成分[2-5]，根系伤流量强度可以反应出植株自身的水分状态，伤流量越大，根系吸收活力就越强，从而对地上抗旱能力、作物生育期以及最终产量具有积极作用[6,7]。因此，根系吸收能力通常被用来衡量作物的抗旱性，并与产量相结合进行综合研究，但其在西藏自治区的研究较少。马铃薯块茎膨大期对肥水的需求量特别高，此时根系吸收的养分和水分决定着马铃薯后期的产量和质量，因此在此阶段进行根系吸收活力与产量之间关系的探讨，对日喀则市马铃薯产业的发展具有重要意义。本试验选取西藏自治区日喀则市主推品种艾玛系列、引进品种“L0109-4”、当地品种以及杂交后代新品系“M1314-09”5 个马铃薯品种（系），在常规管理条件下，对马铃薯块茎膨大期根系吸收活力与产量关系进行研究，探讨不同马铃薯品种（系）根系吸收活力与产量的关系，为马铃薯抗旱高产品种选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试马铃薯品种分别为“艾玛土豆1 号”“艾玛土豆2 号”、引进品种“L0109-4”、当地品种“亚东”和新品系“M1314-09”，共5个品种（系）。其中，“艾玛土豆1 号”“艾玛土豆2 号”“M1314-09”为日喀则市农牧业科学研究推广中心自育的品种（系），“亚东”为日喀则市亚东县当地品种，“L0109-4”为甘肃省农业科学院引进品种。

1.2 试验地概况

试验设在日喀则市农牧业科学研究推广中心院内试验地（N 29°14'11"，E 88°53'58"），海拔3 842m。试验地地势较平坦，肥力中等，土壤为沙壤土，前茬作物为青稞。水解性氮40.38 mg/kg，有效磷25.08 mg/kg，速效钾95.00 mg/kg，有机质10.66 g/kg，pH 7.92，可溶性盐0.16 g/kg。

1.3 试验设计

试验时间为2021年5月15日至10月10日。采用完全随机，3次重复，5个处理。5月15日播种，每小区2行，行长40 m，行距1 m、株距0.2 m，等行距种植。在马铃薯块茎膨大期（8月24、25和26日）测定根系吸收活力、块茎产量，每个小区随机选取有代表性的植株5株进行测定。为确保马铃薯正常生长，生育期（出苗期、开花期）灌水两次，后期为雨养。田间管理按常规进行。

1.4 数据采集及方法

根系吸收活力测定参照张永成和田丰[8]的方法。上午8：00 在距离地面8～10 cm 处剪去上部茎秆，然后用装有2 g 脱脂棉的玻璃瓶套在伤口处使其紧密接触脱脂棉，中午12：00 取回称重。脱脂棉吸收伤流液前后重量差即为伤流量。根系吸收活力=伤流量/时间。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2007 和SPSS22 统计软件进行处理，新复极差法进行品种（系）差异显著性分析，综合聚类分析方法对试验品种进行抗旱高产分析。

2 结果与分析

2.1 马铃薯不同品种（系）根系吸收活力和产量的比较

不同马铃薯品种（系）的根系吸收活力和块茎产量见表1。对不同马铃薯品种（系）的根系吸收活力和块茎产量进行方差分析，得出马铃薯根系吸收活力、块茎产量不同品种（系）之间的F 值分别为4.45、3.79，均高于显著标准值F0.05,4,10（3.48）。因此，进一步进行多重比较，结果为新品系“M1314-09”的根系吸收活力最高，与“艾玛土豆2号”无显著差异，但与其他品种均达到显著差异；“艾玛土豆2 号”的根系吸收活力次之，与当地品种“亚东”和引进品种“L0109-4”无显著差异，但与“艾玛土豆1 号”呈显著差异；当地品种“亚东”、引进品种“L0109-4”和“艾玛土豆1 号”3 个品种之间无显著差异。新品系“M1314-09”单株产量最高，与其他4个品种均达到显著差异，且这4个品种之间无显著差异。根据综合分析，新品系“M1314-09”的根系吸收活力、单株块茎产量具有明显的优势，“艾玛土豆2 号”的根系吸收活力、单株产量次之，但与其他品种无显著差异（“L0109-4”和“艾玛土豆1 号”吸收活力除外），当地品种“亚东”是第3、引进品种“L0109-4”是第4，“艾玛土豆1 号”的根系吸收活力和产量均最低。综上所述，各品种（系）的根系吸收活力与产量有着特定的关系。

表1 马铃薯不同品种（系）根系吸收活力、块茎产量及差异比较

2.2 马铃薯不同品种（系）吸收活力与块茎产量的关系

2.2.1 马铃薯根系吸收活力与块茎产量相关性分析。对不同品种（系）马铃薯根系吸收活力与产量的原始数据进行相关分析得出每个品种（系）的相关系数，同时将5 个品种（系）根系吸收活力与产量平均数进行相关分析得出5 个品种（系）综合的相关系数（表2）。

表2 马铃薯根系吸收活力与产量的相关系数

由表2 得知，不同马铃薯品种（系）根系吸收活力与产量的相关系数在0.776～0.991，均高于r0.01，.13=0.641 值的极显著水平，将不同品种（系）的根系吸收活力与相应的产量进行分析，其相关系数为0.903，高于r0.05，3=0.903 值的显著水平，说明马铃薯根系吸收活力与块茎产量呈显著正相关。马铃薯根系吸收活力越高，其综合产量越高，为马铃薯高产奠定了基础。根据本试验结果表明，根系吸收活力越高，其产量越高。

2.2.2 根系吸收活力与产量回归分析。由相关分析可见，马铃薯块茎膨大期上午8：00～12：00 阶段，马铃薯根系吸收活力与块茎产量呈显著正相关关系，但此时是否存在真实的直线回归关系，对根系吸收活力与产量做回归分析，试求出根系吸收活力与产量的最优方程。

其中：y为产量，x为根系吸收活力。

由逐步回归方程可以看出，如果没有一定的根系吸收活力，就没有块茎产量，当根系吸收活力大于3.68 mg/h时，马铃薯才有产量，根系吸收活力越大，产量越高。在马铃薯块茎膨大期，根系的吸水能力对马铃薯的高产有着重要的意义。此时根系吸收活力与马铃薯产量之间存在着真实的直线回归关系，根系吸收活力直接影响着马铃薯的产量，因此在干旱半干旱农作区，马铃薯根系吸收活性可作为评价现有马铃薯品种抗旱性的直接指标。

2.3 品种抗旱性聚类分析

为筛选抗旱高产品种，以马铃薯根系吸收活性和产量为指标，采用综合聚类分析方法对试验品种进行抗旱高产分析。从图1 可以看出，供试品种可分为3种类型，欧氏距离为5。“艾玛土豆1 号”为一种类型，该类品种根系吸收活力相对较弱，块茎产量较低，抗旱性较差。“L0109-4”“亚东”“艾玛土豆2 号”为一种类型，这类品种根系吸收活性高，产量适中，属于中等抗旱品种。“M1314-09”为一种类型，这类品种具有较高的根系吸收活性和产量，属于抗旱高产品种，是一种理想的抗旱节水性品种

图1 品种抗旱性聚类图

3 讨论

3.1 不同基因型马铃薯其根系吸收活力不同，块茎产量也不同

影响作物根系吸收活力的因素很多，有内在因素（基因型）、外在因素（环境和人为因素）［9,10］。本试验设计在同等水平的环境条件下，由一个工作人员进行采集数据，避免了环境因素和人为因素带来的数据误差。作为根系吸收活力的指标，伤流量强度可以准确反映根系活力的变化［11］，其方法简单，易于掌握。因此，对小麦、水稻、玉米和马铃薯等农作物的抗旱性和产量的鉴定研究较多［8,12,13］。目前，在国内马铃薯有关根系拉力、吸收活力与产量相关研究较多［14-16］，杨明君和樊民夫［14］认为马铃薯根系拉力与块茎产量呈显著正相关；张永成和田丰［8］认为马铃薯根系吸收活力越大，其生物产量和块茎产量就越高。张磊［15］认为马铃薯根系活力与产量呈极显著正相关。根据本试验结果推断，在马铃薯块茎膨大期，不同基因型马铃薯，其根系吸收活力大小不同，块茎产量也有所差异。根系吸收活力越大，块茎产量越多。根系吸收活力与产量呈显著正相关，并且有真实直线回归关系，这与杨明君和樊民夫［14］、张永成和田丰［8］、张磊［15］试验结果一致。

但在马铃薯块茎膨大期根系吸收活力与产量的关系研究较少。本试验试图在高原农作区干旱半干旱条件下，研究马铃薯块茎膨大期根系吸收活力与产量之间的关系。本试验设置在清晨8：00～12：00 收集试验数据，避免一天的高温、高蒸散后，准确测量根系伤流量，从而准确计算根系吸收活力。经过试验，结果表明，8月下旬雨养水分亏缺条件下，清晨马铃薯根系吸水能力对块茎膨大具有重要的意义，根系活力直接影响着马铃薯块茎产量。

3.2 提高马铃薯根系吸收活力，增加马铃薯块茎产量

前人指出生物有机肥有助于提高土壤的生物活性，改善马铃薯的根际环境，进而提高了马铃薯的根系活力，增加了马铃薯的块茎产量［17-22］。由此说明，增加马铃薯块茎产量，需要提高单株马铃薯根系吸收活力。因此，应使用各种方法来提高马铃薯根系吸收活力［23-29］。这与本试验结果相似。本试验结果表明，在干旱半干旱缺水条件下，根系吸收活力与产量存在真实的直线回归关系，根系吸收活力越强，产量越高。只有提高根系吸收活力，才能提高马铃薯块茎产量，为筛选抗旱节水品种提供有力依据。

本试验结果表明，马铃薯新品系“M1314-09”的根系活力最强，块茎产量最高，其根系吸收活力均优于其他品种，块茎产量显著高于其他品种，可作为育种下阶段工作的重要材料；马铃薯根系吸收活力与块茎产量呈显著正相关，具有直接线性关系；通过本试验表明高产品种（系）“M1314-09”是一种比较理想的抗旱节水性品种，为日喀则市马铃薯育种工作及马铃薯产业化发展提供了科学依据。