气雾培和珍珠岩基质培对马铃薯植株生长和结薯特性的影响

陈佳宁，郑璐瑶，李 曼，王晓波，吴光镐，高玉亮

（1.延边大学 农学院，吉林 延吉 133000；2.延吉市职业与成人教育中心，吉林 延吉 133000；3.延边朝鲜族自治州农业科学研究院，吉林 龙井 133400）

马铃薯是我国主要的粮菜兼用作物，生产上采用块茎作为繁殖材料的无性繁殖方式，因此在生产过程中易受病毒感染而引起种性退化，导致马铃薯产量和品质降低[1]。马铃薯块茎的繁殖系数较低，为了提高马铃薯繁殖系数保证商品薯的质量和品质，目前我国采用将扩繁脱毒基础苗移栽于营养土中大量生产微型薯，然后再扩繁微型薯的种薯生产体系[2]。

气雾培（AC）是一种无基质营养液栽培方式之一，能够将植物根系直接暴露在雾化营养液的空气中，不仅使植物充分吸收养分和氧气，而且大幅提高单株微型薯结薯数量[3]。然而，AC 一次性投入费用过高，在运行过程中需要消耗大量电能，且保证持续供电。另外，AC 对营养液管理要求严格，且植株根系对温度等栽培环境较敏感等特点[4]，要求由专门的及技术人员实施操纵，很难普及到种薯生产农户。珍珠岩无土基质吸水能力较强，具有蜂窝状结构可以吸附一定的水分和养分而对营养液组成、浓度要求较少。珍珠岩无土基质培（PSC）相对于AC一次性投入较低，对环境温度和营养液的要求较低等特点易被种薯生产户掌握[5，6]。本文通过调查AC和PSC 马铃薯植株生长和结薯特性，测定块茎蔗糖和光合色素含量，为马铃薯微型薯生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

将马铃薯“大西洋”脱毒组培苗茎段转接于含20 g·L-1蔗糖的MS液体培养基中，在光照强度为30 μmol/（m2·s-1），光照时间为16 h 光照/8 h 黑暗，温度为25℃条件下培养4 w 小植株作为试验材料。AC 和PSC 均在延边大学农学院温室自然光照下进行，且AC 受严格的温度控制（白天温度27℃左右，夜间温度为20℃）。

1.2 试验方法

1.2.1 移栽及营养液供应

将脱毒组培苗分别移栽于PSC（基质厚度为20 cm）和AC栽培槽上。马铃薯栽培共90 d，前45 d 供应韩国“高试园”匍匐茎形成营养液，诱导匍匐茎；后45 d 供应韩国“高试园”块茎形成营养液，诱导微型薯[7]。每隔2 d，对PSC 中的马铃薯浇透营养液。AC 供应营养液时间设定为白天每90 min 中供应10 min，夜晚每150 min中供应15 min营养液，营养液每15 d更换1次。每组处理10株，共3次重复。

1.2.2 测定各项指标

无土栽培第10 天和第45 天，调查株高、茎粗。无土栽培第90天，调查每株的块茎数量及平均单薯质量。

1.2.3 光合色素含量的测定

光合色素含量的测定采用分光光度法。

1.2.4 蔗糖含量的测定

蔗糖含量的测定采用李合生[8]主编的植物生理生化实验原理和技术中的间苯二酚法。

1.3 数据分析

所有数据均采用平均值加标准误，数据使用Excel 2010软件进行记录整理，使用SPSS 10.0 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培方式对马铃薯株高及茎粗的影响

珍珠岩基质培和气雾培对马铃薯植株株高和茎粗的影响见表1。表1可知，栽培第10天时AC株高比PSC高3.60%，而茎粗无明显变化；栽培第45 天时AC 株高比PSC 高18.97%，但茎粗AC比PSC低21.05%。

表1 珍珠岩基质培和气雾培对马铃薯植株株高和茎粗的影响Tab.1 Effects of perlite substrate cultivation and aerosol cultivation on plant height and stem diameter of potato

2.2 不同栽培方式对马铃薯叶片色素含量的影响

珍珠岩基质培和气雾培对叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量的影响，见表2。由表2 可知，AC 和PSC，栽培第45 天时叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均减少，叶绿素a 在AC 和PSC 条件下分别减少了39.1%和32.7%；叶绿素b 在AC 和PSC 条件下分别减少了19.6%和48.8%；在AC 和PSC 条件下总叶绿素含量分别减少了35%和37.9%；在AC 和PSC 条件下类胡萝卜素含量分别减少39.7%和36%。

表2 珍珠岩基质培和气雾培对叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量的影响Tab.2 Effects of perlite matrix cultivation and aerosol cultivation on the contents of chlorophyll a,chlorophyll b,total chlorophyll and carotenoids

2.3 不同栽培方式对马铃薯结薯量及马铃薯叶片蔗糖含量的影响

珍珠岩基质培和气雾培对马铃薯结薯量及叶片蔗糖含量的影响，见表3。表3 可知，AC 的单株结薯量比PSC 的单株结薯量高72.1%。但AC 的平均单薯质量比PSC 低29.3%。AC 比PSC 中的蔗糖含量高32.2%，这可能与AC 条件下马铃薯大量结薯需要蔗糖有关。因此，如果在温室温控设施不健全的条件下，推荐采用受温控影响较不敏感的PSC 栽培生产微型薯。

3 讨论

3.1 AC和PSC对植株生长和结薯特性的影响

研究表明，AC 能够大幅增加铃薯微型薯的结薯数量，而本文每株结薯量仅十多粒，主要是因为温室温度较高而不适合块茎膨大[9]。另外，栽培第45天时，AC植株生长势较旺盛，株高显著高于PSC，而茎粗显著低，这与王芳[10]等人的研究结果相一致。本试验的AC单株结薯量显著高于PSC，该结果与贺晓霞[11]等人的试验结果一致；而AC 平均单薯质量显著低于PSC，该结果与南相日[12]的研究结果相反，可能是因为AC地上部植株生长势较旺盛，结薯量较少而导致的。相比之下，PSC能够避免植株根系直接暴露在环境中，降低环境对结薯的影响，从而保证产量的稳定性。虽然AC 结较多的块茎，但从用电量、栽培管理、人力资源以及珍珠岩的重复使用等角度考虑[13]，在温室中采用珍珠岩等基质来生产马铃薯微型薯是比较经济有效的种薯生产方法。

3.2 AC和PSC对叶片光合色素和蔗糖含量的影响

研究发现，光合色素含量和植物光合性能呈正相关，周全卢[14]等研究结果表明，AC的马铃薯光合速率以及净光合速率显著高于其他基质栽培。本试验中PSC 叶绿素b 含量、类胡萝卜素含量显著高于AC，而叶绿素a 在AC 和PSC 之间无显著性差异（P＜0.05），可能是因为栽培环境、品种不同而造成的。马铃薯块茎形成期间，匍匐茎中蔗糖含量将会增加。本试验AC叶片蔗糖含量显著高于PSC，与大量形成的匍匐茎和块茎的形成有关。

4 结论

该研究通过调查AC 和PSC 中马铃薯植株生长（株高、茎粗）和结薯（结薯数量、单薯质量）特点，测定光合色素和蔗糖含量来解析了马铃薯块茎形成的机理。虽然AC 单株结薯量显著高于PSC，而平均结薯质量显著低于PSC，从用电量、栽培管理、产量等综合考虑，温控条件较差的温室，推荐采用珍珠岩无土基质栽培诱导生产微型薯。