苗床增温在冬季马铃薯脱毒苗栽培中的应用研究

冯 焱，桑有顺*，黄 涛，陈 涛，淳 俊，汤云川，李 倩

（1.成都市农林科学院，成都 611130；2.四川农业大学农学院，成都 611130）

马铃薯主粮化战略实施以来，四川马铃薯总产量稳步上升，2013年四川省马铃薯面积1 152 万hm2，总产 1 405 万 t；2016年，种植面积 807 万 hm2，总产量达1 611.5 万t，面积和产量均连续4年稳居全国第一[1-2]。虽然四川马铃薯面积和产量连续增长，但单位面积产量较世界先进水平仍有较大差距[3]，其主要原因之一就是脱毒种薯缺乏和利用率低的问题[4-5]。马铃薯主要采用无性繁殖，随繁殖代数的增加，马铃薯病毒积累越多，产量增加受到限制[6]。研究表明，原种产量可较二级种产量增加20%～30%，而四川约70%薯农播种所用种薯为多代繁殖的商品薯，更是严重影响了马铃薯产量潜力的发挥[7]。脱毒马铃薯体系发展缓慢的关键因素之一是种薯成本较高，其限制环节便是马铃薯原原种繁殖效率低。因此，如何提高马铃薯脱毒原原种的繁殖效率，降低马铃薯脱毒种薯的生产成本，是马铃薯产业发展中亟待解决的问题。目前，生产上繁育脱毒原原种主要采用基质栽培繁育技术，即用珍珠岩、蛭石、河沙、草木灰、秸秆等代替土壤作为栽培基质，高密度扦插脱毒组培苗，进行脱毒原原种繁育[8-10]。成都平原一年可以生产两季原原种，其中春季2月中下旬扦插至6月上旬收获，秋季9月中下旬扦插至12月中下旬收获。在春季生产当中，由于气温上升快，适合扦插和结薯的时间有限，提高繁殖率空间小[11]。而成都平原冬季常年气温0～10℃，如果过早扦插，又会因温度低，导致植株成活率低和生长势弱[12-13]。因此，本试验通过在苗床上安装控温装置和加盖小拱棚，提高温度，前移组培苗扦插时间，研究苗床增温技术在冬季繁育马铃薯脱毒苗中的应用效果，探索提高马铃薯原原种生产效率的有效途径。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为马铃薯品种蓉紫芋5 号脱毒试管苗。

1.2 试验方法

试验安排在成都市农林科学院温江本部马铃薯良种繁育隔离大棚内。设4 个处理，CK：不安装控温装置和小拱棚；T1：安装控温装置；T2：加盖小拱棚；T3：安装控温装置和加盖小拱棚，设置3 次重复。苗床长×宽=14.5 m×1.5 m，加盖小拱棚长×宽×高=14.5 m×1.5 m×0.5 m，聚乙烯薄膜厚度0.06 mm，幅宽2 m。3 次重复。苗床栽培基质采用蛭石∶珍珠岩=2∶1，基质层厚 10 cm。

试验设计的控温装置由加热电线、温度传感器、温度控制器3 部分组成，控温装置安装如下：将一层地布A 放于地面上，加热电线以蛇形铺设于地布A 上形成加热层，再在加热层上再铺上一层地布B，然后将栽培基质平铺在地布B 上；温度传感器与温度控制器连接，并插入栽培基质中，深度5 cm。地布为聚乙烯地布，温度控制器的电压为220 V+10%，输出功率为220 V×10 A，设定温度为25 ℃。

2017年12月15日将试管苗从基部剪断后扦插，扦插密度为 500 株/m2。试验处理 T2 和 T3，苗期每天定时观察，当棚内湿度＞90%则在 12：00～14：00时揭开拱棚薄膜两端透气，然后再盖严保温。其它按常规管理实施。

1.3 测定指标和方法

温度：扦插后每隔5 天测定苗床温度和苗床上方 10 cm 处气温，时间为 7：00 和 12：00。

存活率：扦插后30 d，统计存活率。

生根日期：以小区90%存活植株根长达到3 mm的日期为该处理生根日期。

植株长势：扦插后每隔10 天测定根长、茎节数和株高。

剪尖时间：脱毒苗株高达10 cm 以上能剪尖扦插的时间。末次剪尖时间为4月10日，此后由于气温升高不利于脱毒苗结薯，不同处理剪尖苗扦插于不安装控温装置和小拱棚的相同环境下。

单株结薯数和单位面积结薯数：扦插60 d 调查单株结薯数（单薯重≥1 g），5月30日收获，调查单位面积结薯数（单薯重≥1 g，粒/m2）。

经济效益分析：对基础扦插苗和剪尖苗结薯经济效益分别进行计算。产值为单位面积的原原种产量乘以原原种的单价，原原种按0.3 元/粒计算。成本为单位面积生产原原种的种苗、基质、人工、化肥、农药和水电费等投入的总和。其中，脱毒试管苗的繁育成本按 0.1 元/株，即 500 株/m2×0.1 元/株=50 元/m2计算；采用各处理第1 次剪尖苗原原种生产经济效益进行比较，剪尖苗繁育成本=（基础扦插苗生育期总成本-基础扦插苗生长后期管理成本）/（基础扦插苗扦插密度×存活率×剪尖次数）×剪尖苗扦插密度，基础扦插苗生长后期管理成本按10 元/m2计算，剪尖苗扦插密度与基础扦插苗扦插密度均为500 株/m2。

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 13.0 进行方差分析，新复极差法进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 不同增温处理对苗床温度和气温的影响

由表1可见，不同日期测定 7：00 和 12：00 温度，T3 处理苗床温度和气温均最高。早上 7：00 和12：00，苗床温度均为 T3＞T1＞T2＞CK；而气温则不同，7：00 和 12：00 时，均呈 T3＞T2＞T1＞CK；同时，T1处理苗床温度高于气温，T2 处理苗床温度低于气温，说明加盖小拱棚在提高气温上有优势，安装控温装置在提高基质温度上有优势，两者配合使用能显著提高单独使用的基质温度和气温，维持苗床温度和气温在15 ℃～25 ℃区间波动。

2.2 不同增温处理对存活率和生根时间的影响

由表2可见，T3 处理脱毒苗存活率最高，为99%，比CK 的42%提高了57%，比T1 处理的62%提高了37%，比T2 处理的61%提高了38%。T3 处理脱毒苗生根时间最短，为8.5 d，比CK 处理的29.8 d提早了21.3 d，比T2 处理的20.2 d 提早了11.7 d，与T1 处理差异不显著。T2 与T1 处理，存活率都显著高于CK，两者之间并不存在显著差异，但T1 的生根时间显著提前，说明安装控温装置能促进植株生根，同时，植株的存活不仅需要适宜的地下温度，也需要有适宜地上部分生长的气温。

表1 不同增温处理的苗床温度和气温Table1 Seedbed temperature and air temperature under the different treatments ℃

表2 不同增温处理对脱毒苗存活率和生根时间的影响Table 2 Effect of different treatments on the survival rate and the rooting time

2.3 不同增温处理对植株长势的影响

由表3可见，T3 处理各时期的植株长势最好，其根长、茎节数和株高等指标均显著优于CK、T1 和T2 处理。CK 生长缓慢，T1 和 T2 植株长势均显著优于 CK，T1 在 10 d 时，较 T2 稍有优势，随后两者差距逐渐缩小，到30 d 时，T2 已反超T1，说明生根过程中，基质温度较高，利于植株生长，而根系长出之后，较高的气温对促进植株生长更有利。

表3 不同增温处理对植株长势的影响Table 3 Effect of different treatments on virus-free seedlings

2.4 不用增温处理对剪尖时间的影响

由表4可知，T3 处理第1 次剪尖扦插时间显著早于其他处理，分别较 T2、T1、CK 处理提前 28、31、40 d 出苗；4月 10日前，T3 处理植株可进行 4 次剪尖扦插，较 T1 和 T2 处理多 1 次，较 CK 处理多 2次，提高剪尖次数100%。T2 较T1，第一次剪尖时间稍有提前，但差异并不显著，两者第一次剪尖时间都显著早于CK。T2 与T1 剪尖次数都为3 次，较CK提高剪尖次数50%。

结合表2各处理存活率可知，T3 显著提高了增殖苗量，较对照增加了371%。T2 和T1 增殖苗量低于T3，但较CK 分别提高了121%和118%。说明覆盖小拱棚和安装控温装置都能提高脱毒苗增殖效率，两者的同时使用，具有互作效应，能显著提高单一加温措施的增殖效率。

表4 不同增温处理脱毒苗的剪尖时间Table 4 The cutting time under the different treatments

2.5 不同增温处理对脱毒苗结薯和经济效益的影响

如图1所示，扦插60 d 时，CK 单株结薯数不足1，说明环境温度过低，不能满足植株正常生长需要，导致生长缓慢。T1 和T2 处理单株结薯数都显著高于CK，分别提高325%和275%，T1 稍高于T2，但两者都显著低于T3。T3 结薯数较对照提高600%，较T1 和T2 提高65%和87%，说明两种增温措施都能显著提高植株的结薯能力，安装控温装置优于覆盖小拱棚，两种措施的配合使用效果最佳。

如图2，5月20日收获时，单位面积结薯数趋势与图1单株结薯数相同，T3 处理最高，T1、T2 次之，CK 最低。T3 较CK 单位面积结薯数增加1 302粒，提高了1 550%，较T1 和T2 分别增加859 粒和928.5 粒，分别提高了163%和203%，结合图1和表2，说明提高温度通过增加单株结薯数和存活率的双重效应，极显著地提高了单位面积脱毒原原种的繁殖效率。

图1 不同处理对单株结薯的影响Figure 1 The effect of different treatments on tuber yield per plant

图2 不同处理对单位面积产量的影响Figure 2 The effect of different treatments on yield per unit area

表5 不同处理对脱毒苗经济效益的影响Table 5 Effect of different treatments on economic benefits of virus-free seedlings yuan·m-2

由表5可见，T3 的产值和利润均显著高于其他处理，经济效益最高，产值较T2、T1 和CK 分别增加278.5、257.7 和 390.6 元/m2，利润较 T2、T1 和 CK 分别增加 253.5、365.7 和 302.8 元/m2。T2 和 T1 经济效益显著高于 CK，T2 利润较 T1、CK 提高 12.2 元/m2、49.3 元/m2。CK 的成本高于产值，利润为-60.8 元/m2。说明在成都平原寒冷冬季不宜进行常规基质栽培；两种增温措虽然增加了成本，但由于显著提高了植株结薯能力，所以都取得了一定的经济效益，覆盖小拱棚略高于安装控温装置；两种增温措施配合使用时，提高单株结薯能力，且延长结薯期，显著提高产量和利润，取得了最高的经济效益。

2.6 不同增温处理的剪尖苗结薯和经济效益分析

脱毒苗株高达10 cm 时剪尖扦插到基质形成剪尖苗，进而繁育原原种，不同增温处理的剪尖苗结薯不同。如图3，T3 处理剪尖苗的单株结薯数最高，分别较 T2、T1 和 CK 显著提高了 40%、31%和62%。T1 和T2 剪尖苗的单株结薯数均稍高于CK。说明两种增温措施能促进植株生长，二者配合使用时，结薯最优。

如图4，剪尖苗的单位面积产量趋势与图3单株结薯数相同，T3 剪尖苗单位面积产量最高，分别较 T1、T2 和 CK 提高了 30%、36%和 60%，差异显著；T1 和T2 剪尖苗单位面积产量较CK 提高了23%和18%，均达显著水平。

由表6可见，T3 剪尖苗的结薯产值最高，分别较 T2、T1 和 CK 增加了 36%、30%和 60%，T2 和 T1之间差异不显著，分别较CK 显著增加了18%和23%。T3 繁育的剪尖苗成本最低，分别较 T2、T1 和CK 降低了 44%、58%和 72%，T2 和 T1 较 CK 降低了50%和33%。受产值最高和成本最低的双重影响，T3 剪尖苗的利润最高，达 252.8 元/m2，分别较T2、T1 和 CK 增加了 71%、76%和 271%。T1 剪尖苗利润第二，T2 剪尖苗利润第三，分别较CK 显著提高了117%和111%。说明两种增温措施都能促进脱毒苗的繁殖效率，显著降低了繁育相同数目剪尖苗的生产成本，使得剪尖苗的经济效益显著提高。同时，安装控温装置和加盖小拱棚，增温效果最好，脱毒苗的繁殖效率最高，繁育相同数目剪尖苗的生产成本最低，经济效益最佳。

图3 不同处理的剪尖苗单株结薯情况Figure 3 The tuber yield per plant of cutting-tip seedlings with different treatments

图4 不同处理的剪尖苗单位面积产量Figure 4 The yield per unit area of cutting-tip seedlings with different treatments

表6 不同处理的剪尖苗经济效益分析Table 6 Economic benefit analysis of cutting-tip seedlings with different treatments yuan·m-2

3 讨论与结论

充足的马铃薯脱毒组培苗是在有效繁育时间内提高原原种产能的根本保障，但组培实验室场地有限，人工和电费等成本高，不能在有限空间和时间内繁育出更多的组培苗。为控制成本、满足生产，马铃薯脱毒苗株高达10 cm 后，需在隔离大棚内进行多次剪苗尖，扦插入基质苗床繁育脱毒苗和生产原原种[14]。但成都平原冬季气温低，12月中旬至2月中旬，平均温度在0～10 ℃之间，并偶有0 ℃以下低温出现，而马铃薯植株营养生长最佳的生长温度为 20～25 ℃[15-16]。因此，过早扦插会导致脱毒苗存活率低，且不能正常生长或生长缓慢，严重影响脱毒苗供给。在冬季提高温度，延长马铃薯脱毒苗的剪尖扦插期，实现在有限时间内提高脱毒苗增殖率，是提高春季成都平原马铃薯原原种繁殖效率的关键之一。本试验通过安装控温装置和小拱棚，能使基质平均温度维持在19.2～22.2 ℃之间，气温维持在16.9～22.3 ℃之间，较好地满足了马铃薯组培苗的快速生长和繁殖。

安装控温装置在维持基质温度方面较覆盖小拱棚好，早上7：00 基质温度较高，早上与中午温差较小。覆盖小拱棚随日间辐射的增加，促进气温和基质温度快速上升，试验结果与刘补成等[17]一致。2种增温措施都能显著提高脱毒苗繁殖效率，安装控温装置提高基质温度有利于根系的生长和匍匐茎的发育，在促进单株结薯数和单位面积结薯数方面稍优于覆盖小拱棚。两种增温措施配合使用显著优于单独使用，其原理在于小拱棚是通过抑制基质水分蒸发和阻碍地面空气热量交换、增加反辐射来提高温度，控温装置是通过将电能转化为热能的主动加热增温方式，增加了系统热源[18]，因此无论7：00和12：00 温度都显著高于单一措施，使脱毒苗繁殖效率得到极大地提高。

本试验改进基质苗床设施，安装控温装置和加盖小拱棚，可使苗床温度控制在15～25 ℃，在气温较低的冬季提早生产马铃薯脱毒苗，存活率可达到99%，生根时间提早21.3 d，提前了剪尖时间，增加了剪尖次数，有限时间内显著增加脱毒苗苗量，且植株生长旺盛，其根长、茎节数、株高和结薯数等指标均显著提高，利于早结薯和延长结薯时间，达到增加繁殖效率的目的，显著提高经济效益，对提高原原种生产能力有重要意义。同时，两种增温措施配合使用，其剪尖苗植株生长健壮，结薯能力优，单位面积的原原种产量和利润最高，而繁育相同数目的种苗成本最低，增产增收效果明显。综上所述，无论是脱毒苗还是剪尖苗，两种增温措施配合使用能取得较好的经济效益。