营养物质组成对马铃薯水培苗生长的影响

营养物质组成对马铃薯水培苗生长的影响 摘要,为进一步提高脱毒马铃薯,So-lanum tuberosum L.,水培苗栽培技术,解决在生产中遇到的问。试验以改良MS培养基为基础,分别以清水、改良MS培养基完全营养液、缺Fe元素、缺大量元素、缺微量元素、2倍Fe元素、2倍大量元素以及2倍微量元素为处理,研究了不同营养液配方对马铃薯水培苗生长的影响。结果明,不同营养液配比对植株长势及叶片颜色影响不同,营养液缺乏比营养过量对植株损害大,方差分析得出营养液供求显著影响株高、茎粗、根系数量、根系长,Fe元素、微量元素以及大量元素供求关系对株高影响较大 关键词,马铃薯,So-lanum tuberosum L.,,水培,营养配比,供求关系 中图分类号,S532 文献标识码,A 文章编号,0439-8114,2016,16-4117-03 DOI,10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.011 马铃薯,So-lanum tuberosum L.,是茄科茄属一年生草本块茎植物,起源于南美洲哥伦比亚、秘鲁、玻利维亚的安第斯山山区及乌拉圭等地[1],是潜在的生物质能源作物,至今全世界已有150多个国家和地区种植和生产马铃薯,2013 年全世界种植面积达1 946万hm2,总产量3.7亿t[2]。2015年中共中央、国务院发布中央一号文件强调,确保中国粮食安全,必须做强农业,要顺势而为地调整农业结构,文件的出台标志着马铃薯进入主粮化[3] 马铃薯主要通过无性繁殖方式来生产,在生产中由于病毒病和类病毒病等的发生对其产量、抗病性、品质等产生严重影响[4],由于马铃薯性状分离太强,同一株结实的种子后代性状表现不尽相同,选育出一个优良品种年代较长,为使当前优良品种性状得到恢复,可通过生物技术手段及组织培养达到目的,目前生物技术手段尚不成熟,存在专业技术人才较少、成本较高等缺点[5,6],较为实用的还是通过组织培养、水培快繁等方式实现,马铃薯试管苗水培是21世纪初新兴起来的一项栽培技术,马铃薯植株在进行水培时,有时因营养元素的缺乏而导致植株生长受到抑制,有必要对营养液的供求关系做相关试验,弄清缺素或者过剩的营养液对幼苗生长表现尤为重要。陈家吉等[7,8]、范国权等[9]做了水培营养液配方筛选研究,认为不同配方的营养液会影响马铃薯水培苗的生长,黄大恩等[10]在不同时期种植对产量和结薯个数的影响研究中认为品种是影响产量的直接因素,移栽时期跨度在一个月以内对结薯个数影响较小。栽培中的水培马铃薯植株表现不同的复杂症状,有些是由于病毒引起,有些是由于细菌等病害引起,有些是由于环境温度、pH等 控制不当所引起,甚至光照、营养元素的缺乏过量等均可引发不同的症状[11,12],前人在营养液配方供给水平对幼苗生长情况方面研究较少,本研究从最基本的营养液供应着手,以期为生产实践提供技术参考 1 与方法 试验选用水培室中生长一致的鄂马铃薯10号剪切苗作为试验材料,于6月16日栽插在事先打孔的白色泡沫上,植株之间距离为4 cm,每盘种植100株,每个处理种植3盘,营养液采用改良的MS培养基,配好大量元素、微量元素以及铁盐3种母液,试验设8个处理,清水为空白对照,详情见表1 待水培苗开始长根时进行试验处理,6月19日,,6月26日调查长势、叶片颜色、株高,7月3日调查长势、叶片颜色、株高,7月10日调查长势、叶片颜色、株高、顶部叶片长宽比、茎粗、根系数量、平均根系长,7月17日调查株高 采用DPS 7.05软件进行数据统计分析及Excel 2007作图 2 结果与分析 2.1 对植株长势及叶片颜色的影响 不同营养液组成对植株长势及叶片颜色影响不同,营养液缺乏对植株影响程度大于营养液过量对植株的影响程度, 大量元素以及铁元素对植株的影响最大。由表2和表3可知,清水处理,T0,植株生长极为缓慢,而且植株弱小,叶片颜色由边缘褐色向全叶红色变化,短期内缺铁元素处理,T2,对植株长势的影响较小,植株幼叶出现淡黄,但对植株健壮度影响较小,随着时间延长,对植株长势影响开始显现。缺微量元素处理,T3,中植株长势中等,初期叶片基部淡红,逐渐扩大,最后叶片干枯,过量的铁盐、微量元素以及大量元素,T5、T6、T7,对植株长势短期内影响较大,出现叶片干枯现象,随着时间延长,植株开始走向正常生长 2.2 方差分析 从方差分析结果,表4,中可以看出,营养物质组成对顶部叶片长宽比影响不显著,对株高、茎粗、根系数量、根系长影响显著。植株高度以完全营养液培养,T1,最高,达到了61.10 mm,而无营养液的培养,T0,高度最低,仅为24.04 mm,相差37.06 mm,差异达极显著水平,其他处理相比常规培养,植株高度的影响也达到了极显著水平,其中缺大量元素,T4,、缺微量元素,T3,、缺铁元素,T2,比过量元素处理差异更明显,说明营养液的缺乏对株高影响较大。不同营养液配比对茎粗的影响与株高相似,以完全营养液处理,T1,茎粗最粗,为2.47 mm,以清水处理,T0,最细,仅1.74 mm。与株高不同的是,缺铁元素处理,T2,对茎粗影响较小,说明缺铁元素主要影响植株的纵向生长,对横向 生长影响较小。在微量元素以及铁元素过量,T6、T5,时根系数量较少,进一步说明了在水培生产中刚剪下的剪切苗不易配制营养液,以防影响生根,相比铁元素及微量元素,大量元素对苗生根的影响是缺乏,T4,时生根少、过量,T7,时生根要多一些。在对根系长度的影响中,过量的微量元素,T6,诱导根系纵向生长,长度达到了46.34 mm,比正常营养液,T1,的根系平均长0.78 mm,而缺乏微量元素,T3,根系长度为18.18 mm,相比过量,T6,时少28.16 mm。缺乏大量元素,T4,时的根系长度仅为11.14 mm,相比其过量,T7,时少了24.35 mm。由此可知,缺乏的营养液系列与根系长度负相关,过量的营养液系列与根系长度正相关。 2.3 营养液组成对株高的影响 对于幼苗来说,株高可以衡量水培薯的生长状况,高的植株可以提前剪苗,实现快速繁殖,大多数植株在第三个调查时期生长最快,即7月3日至7月10日,,之后生长较为平缓,在生长速度上大致可以分为3类,T1、T6、T5为生长最快类,其次是T7、T3、T2为生长较快类,T0、T4为生长最慢类,各类之间最终平均生长高度相差约30 cm,即生长最快类与生长较快类平均株高相差30 cm左右、生长较快类与生长最慢类平均高度相差30 cm左右。由图1可知,生长最快类中,各处理平均株高相差10 cm左右,处理T1的株高增长最快,7月10日株高增长至较大值,接近100 cm, T1的每一个时期的株高均比其他处理高,其次是处理T6,植株在最后调查高度约为90 cm,比T1处理低10 cm左右,但在6月20日至6月26日、6月26日至7月3日这两段时间比T2低,处理T5在调查最后高度约为80 cm,比T1低约20 cm、比T6低约10 cm,此处理在第三调查周期生长较快,生长速度超过了T2、T3以及T7,生长较快类间各处理相差5 cm左右,处理T2在所有处理中第三个时期增长较其他处理增长慢,从而导致了最终高度处于较低水平。生长最慢类最终高度相差在1 cm以内,整个调查期间增长缓慢 3 小结与讨论 营养液供求关系影响了植株长势及叶片颜色,营养供应不足对植株影响程度比供应过量影响程度大,水培马铃薯在培养过程中,常因为营养缺乏导致植株生长不良,叶片变为褐色、暗红、发黄甚至干枯,出现长势的强弱之分。说明营养元素的适量添加及浓度配比对增强水培马铃薯光合效率,调控株型具有重要作用,在铁元素与微量元素对植株的影响方面与陈永波等[12]的研究结果相似。试验中各处理对顶部叶片长宽比影响不显著,缺乏大量元素对植株根系长、株高、茎粗及根系数量影响最为明显,这是因为改良的MS营养液其大量元素含有N、P、K、Ca、Mg、S等营养元素[13],缺乏往往导致植株整体受到损害,而顶部叶片长宽比属于比 值,故影响不显著。铁是叶绿素合成所必需的[14],植物新叶叶绿素含量下降从而出现黄化现象是植物缺铁的典型症状[15]。在正常叶片中有60%,80%的铁集中在叶绿体中[16],既是叶绿素前体合成所必需的营养元素,也是稳定叶绿体结构所不可缺少的,缺铁导致幼叶变黄,本研究在缺铁的处理中,水培苗生长高度在关键时期生长缓慢,说明了在植株生长高峰时往往因有机物质合成降低从而影响生长。在一定浓度范围内,过量铁、过量微量元素对株高损伤程度相比缺乏时较低,这可能是植株在应答铁元素胁迫时存在内在协调机制 由以上分析可知,营养液供求关系影响了植株长势,营养供应不足对植株损伤程度比供应过量的大,缺铁在植株生长高峰时表现严重,缺乏大量元素与铁盐严重影响植株生长,是水培液中重要的营养元素。研究结果可为马铃薯水培苗生产实践提供技术参考 参考文献, [1] 滕宗,[.中国马铃薯栽培学[M].北京,中国农业出版社,1994. [2] 卢肖平,谢开云.国际马铃薯中心在中国[M].北京,中国农业科学技术出版社,2014. [3] 中共中央国务院.关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见[J].中华人民共和国国务院公报,2015 ,5,,6-14. [4] 毛 玮,王 英,金建钧,等.马铃薯茎尖脱毒技术体系的研究进展[J].安徽农业科学,2009,37,33,,16257-16260. [5] 杨 萍,于庆祥,牛小宁,等.用新型培养基培养马铃薯脱毒试管苗的比较试验[J].中国马铃薯,2007,21,6,,351-352. [6] 洪南芳,黄宗文.关于马铃薯退化原因与解决途径[J].中国马铃薯,1995,2,,105-108,104. [7] 陈家吉,戴清堂,田恒林,等.马铃薯脱毒水培苗生长营养液配方筛选试验研究[J].现代农业科技,2013,7,,76. [8] 陈家吉,戴清堂,田恒林,等.诱导马铃薯脱毒水培薯试验研究[J].农业科技通讯,2013,9,,68-70. [9] 范国权,白艳菊,于德才,等.脱毒马铃薯原原种石子水培法生产技术[J].中国马铃薯,2008,22,4,,237-238. [10] 黄大恩,李卫东,沈艳芬,等.马铃薯脱毒水培苗不同时期栽培对其产量、结薯个数的影响[J].农业科技通讯,2012,6,,63-67. [11] 田种存,张 洋.微量元素硼、锌对马铃薯产量和品质的影响[J].广东农业科学,2013,40,7,,12-13,21. [12] 陈永波,赵清华,袁明山,等.微量元素缺乏与过量 对脱毒马铃薯苗生长的影响[J].中国马铃薯,2005,19,1,,10-12. [13] 李风童,陈秀兰,刘春贵,等.不同配方营养液对水培风信子生长及观赏品质的影响[J].中南林业科技大学学报,2012,32,10,,130-134. [14] MILLER G W,PUSHNIK J C.Iron chlorosis,the role of iron in chlorophyll formation[J].Utah Sci,1983,44,99-103. [15] 邹春琴,陈新平,张福锁,等.活性铁作为植物铁营养状况诊断指标的相关研究[J].植物营养与肥料学报,1998,4,,399-406. [16] TERRY N. Limiting factors in photosynthesis I. Use of iron stress to control photochemical capacity in vivo[J].Plant Physiol,1980,65,114-120.