苗床增溫在冬季馬鈴薯脫毒苗栽培中的應用研究

馮 焱，桑有順*，黃 濤，陳 濤，淳 俊，湯云川，李 倩

（1.成都市農林科學院，成都 611130；2.四川農業(yè)大學農學院，成都 611130）

馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略實施以來，四川馬鈴薯總產量穩(wěn)步上升，2013年四川省馬鈴薯面積1 152 萬hm2，總產 1 405 萬 t；2016年，種植面積 807 萬 hm2，總產量達1 611.5 萬t，面積和產量均連續(xù)4年穩(wěn)居全國第一[1-2]。雖然四川馬鈴薯面積和產量連續(xù)增長，但單位面積產量較世界先進水平仍有較大差距[3]，其主要原因之一就是脫毒種薯缺乏和利用率低的問題[4-5]。馬鈴薯主要采用無性繁殖，隨繁殖代數的增加，馬鈴薯病毒積累越多，產量增加受到限制[6]。研究表明，原種產量可較二級種產量增加20%～30%，而四川約70%薯農播種所用種薯為多代繁殖的商品薯，更是嚴重影響了馬鈴薯產量潛力的發(fā)揮[7]。脫毒馬鈴薯體系發(fā)展緩慢的關鍵因素之一是種薯成本較高，其限制環(huán)節(jié)便是馬鈴薯原原種繁殖效率低。因此，如何提高馬鈴薯脫毒原原種的繁殖效率，降低馬鈴薯脫毒種薯的生產成本，是馬鈴薯產業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。目前，生產上繁育脫毒原原種主要采用基質栽培繁育技術，即用珍珠巖、蛭石、河沙、草木灰、秸稈等代替土壤作為栽培基質，高密度扦插脫毒組培苗，進行脫毒原原種繁育[8-10]。成都平原一年可以生產兩季原原種，其中春季2月中下旬扦插至6月上旬收獲，秋季9月中下旬扦插至12月中下旬收獲。在春季生產當中，由于氣溫上升快，適合扦插和結薯的時間有限，提高繁殖率空間小[11]。而成都平原冬季常年氣溫0～10℃，如果過早扦插，又會因溫度低，導致植株成活率低和生長勢弱[12-13]。因此，本試驗通過在苗床上安裝控溫裝置和加蓋小拱棚，提高溫度，前移組培苗扦插時間，研究苗床增溫技術在冬季繁育馬鈴薯脫毒苗中的應用效果，探索提高馬鈴薯原原種生產效率的有效途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為馬鈴薯品種蓉紫芋5 號脫毒試管苗。

1.2 試驗方法

試驗安排在成都市農林科學院溫江本部馬鈴薯良種繁育隔離大棚內。設4 個處理，CK：不安裝控溫裝置和小拱棚；T1：安裝控溫裝置；T2：加蓋小拱棚；T3：安裝控溫裝置和加蓋小拱棚，設置3 次重復。苗床長×寬=14.5 m×1.5 m，加蓋小拱棚長×寬×高=14.5 m×1.5 m×0.5 m，聚乙烯薄膜厚度0.06 mm，幅寬2 m。3 次重復。苗床栽培基質采用蛭石∶珍珠巖=2∶1，基質層厚 10 cm。

試驗設計的控溫裝置由加熱電線、溫度傳感器、溫度控制器3 部分組成，控溫裝置安裝如下：將一層地布A 放于地面上，加熱電線以蛇形鋪設于地布A 上形成加熱層，再在加熱層上再鋪上一層地布B，然后將栽培基質平鋪在地布B 上；溫度傳感器與溫度控制器連接，并插入栽培基質中，深度5 cm。地布為聚乙烯地布，溫度控制器的電壓為220 V+10%，輸出功率為220 V×10 A，設定溫度為25 ℃。

2017年12月15日將試管苗從基部剪斷后扦插，扦插密度為 500 株/m2。試驗處理 T2 和 T3，苗期每天定時觀察，當棚內濕度＞90%則在 12：00～14：00時揭開拱棚薄膜兩端透氣，然后再蓋嚴保溫。其它按常規(guī)管理實施。

1.3 測定指標和方法

溫度：扦插后每隔5 天測定苗床溫度和苗床上方 10 cm 處氣溫，時間為 7：00 和 12：00。

存活率：扦插后30 d，統(tǒng)計存活率。

生根日期：以小區(qū)90%存活植株根長達到3 mm的日期為該處理生根日期。

植株長勢：扦插后每隔10 天測定根長、莖節(jié)數和株高。

剪尖時間：脫毒苗株高達10 cm 以上能剪尖扦插的時間。末次剪尖時間為4月10日，此后由于氣溫升高不利于脫毒苗結薯，不同處理剪尖苗扦插于不安裝控溫裝置和小拱棚的相同環(huán)境下。

單株結薯數和單位面積結薯數：扦插60 d 調查單株結薯數（單薯重≥1 g），5月30日收獲，調查單位面積結薯數（單薯重≥1 g，粒/m2）。

經濟效益分析：對基礎扦插苗和剪尖苗結薯經濟效益分別進行計算。產值為單位面積的原原種產量乘以原原種的單價，原原種按0.3 元/粒計算。成本為單位面積生產原原種的種苗、基質、人工、化肥、農藥和水電費等投入的總和。其中，脫毒試管苗的繁育成本按 0.1 元/株，即 500 株/m2×0.1 元/株=50 元/m2計算；采用各處理第1 次剪尖苗原原種生產經濟效益進行比較，剪尖苗繁育成本=（基礎扦插苗生育期總成本-基礎扦插苗生長后期管理成本）/（基礎扦插苗扦插密度×存活率×剪尖次數）×剪尖苗扦插密度，基礎扦插苗生長后期管理成本按10 元/m2計算，剪尖苗扦插密度與基礎扦插苗扦插密度均為500 株/m2。

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 13.0 進行方差分析，新復極差法進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 不同增溫處理對苗床溫度和氣溫的影響

由表1可見，不同日期測定 7：00 和 12：00 溫度，T3 處理苗床溫度和氣溫均最高。早上 7：00 和12：00，苗床溫度均為 T3＞T1＞T2＞CK；而氣溫則不同，7：00 和 12：00 時，均呈 T3＞T2＞T1＞CK；同時，T1處理苗床溫度高于氣溫，T2 處理苗床溫度低于氣溫，說明加蓋小拱棚在提高氣溫上有優(yōu)勢，安裝控溫裝置在提高基質溫度上有優(yōu)勢，兩者配合使用能顯著提高單獨使用的基質溫度和氣溫，維持苗床溫度和氣溫在15 ℃～25 ℃區(qū)間波動。

2.2 不同增溫處理對存活率和生根時間的影響

由表2可見，T3 處理脫毒苗存活率最高，為99%，比CK 的42%提高了57%，比T1 處理的62%提高了37%，比T2 處理的61%提高了38%。T3 處理脫毒苗生根時間最短，為8.5 d，比CK 處理的29.8 d提早了21.3 d，比T2 處理的20.2 d 提早了11.7 d，與T1 處理差異不顯著。T2 與T1 處理，存活率都顯著高于CK，兩者之間并不存在顯著差異，但T1 的生根時間顯著提前，說明安裝控溫裝置能促進植株生根，同時，植株的存活不僅需要適宜的地下溫度，也需要有適宜地上部分生長的氣溫。

表1 不同增溫處理的苗床溫度和氣溫Table1 Seedbed temperature and air temperature under the different treatments ℃

表2 不同增溫處理對脫毒苗存活率和生根時間的影響Table 2 Effect of different treatments on the survival rate and the rooting time

2.3 不同增溫處理對植株長勢的影響

由表3可見，T3 處理各時期的植株長勢最好，其根長、莖節(jié)數和株高等指標均顯著優(yōu)于CK、T1 和T2 處理。CK 生長緩慢，T1 和 T2 植株長勢均顯著優(yōu)于 CK，T1 在 10 d 時，較 T2 稍有優(yōu)勢，隨后兩者差距逐漸縮小，到30 d 時，T2 已反超T1，說明生根過程中，基質溫度較高，利于植株生長，而根系長出之后，較高的氣溫對促進植株生長更有利。

表3 不同增溫處理對植株長勢的影響Table 3 Effect of different treatments on virus-free seedlings

2.4 不用增溫處理對剪尖時間的影響

由表4可知，T3 處理第1 次剪尖扦插時間顯著早于其他處理，分別較 T2、T1、CK 處理提前 28、31、40 d 出苗；4月 10日前，T3 處理植株可進行 4 次剪尖扦插，較 T1 和 T2 處理多 1 次，較 CK 處理多 2次，提高剪尖次數100%。T2 較T1，第一次剪尖時間稍有提前，但差異并不顯著，兩者第一次剪尖時間都顯著早于CK。T2 與T1 剪尖次數都為3 次，較CK提高剪尖次數50%。

結合表2各處理存活率可知，T3 顯著提高了增殖苗量，較對照增加了371%。T2 和T1 增殖苗量低于T3，但較CK 分別提高了121%和118%。說明覆蓋小拱棚和安裝控溫裝置都能提高脫毒苗增殖效率，兩者的同時使用，具有互作效應，能顯著提高單一加溫措施的增殖效率。

表4 不同增溫處理脫毒苗的剪尖時間Table 4 The cutting time under the different treatments

2.5 不同增溫處理對脫毒苗結薯和經濟效益的影響

如圖1所示，扦插60 d 時，CK 單株結薯數不足1，說明環(huán)境溫度過低，不能滿足植株正常生長需要，導致生長緩慢。T1 和T2 處理單株結薯數都顯著高于CK，分別提高325%和275%，T1 稍高于T2，但兩者都顯著低于T3。T3 結薯數較對照提高600%，較T1 和T2 提高65%和87%，說明兩種增溫措施都能顯著提高植株的結薯能力，安裝控溫裝置優(yōu)于覆蓋小拱棚，兩種措施的配合使用效果最佳。

如圖2，5月20日收獲時，單位面積結薯數趨勢與圖1單株結薯數相同，T3 處理最高，T1、T2 次之，CK 最低。T3 較CK 單位面積結薯數增加1 302粒，提高了1 550%，較T1 和T2 分別增加859 粒和928.5 粒，分別提高了163%和203%，結合圖1和表2，說明提高溫度通過增加單株結薯數和存活率的雙重效應，極顯著地提高了單位面積脫毒原原種的繁殖效率。

圖1 不同處理對單株結薯的影響Figure 1 The effect of different treatments on tuber yield per plant

圖2 不同處理對單位面積產量的影響Figure 2 The effect of different treatments on yield per unit area

表5 不同處理對脫毒苗經濟效益的影響Table 5 Effect of different treatments on economic benefits of virus-free seedlings yuan·m-2

由表5可見，T3 的產值和利潤均顯著高于其他處理，經濟效益最高，產值較T2、T1 和CK 分別增加278.5、257.7 和 390.6 元/m2，利潤較 T2、T1 和 CK 分別增加 253.5、365.7 和 302.8 元/m2。T2 和 T1 經濟效益顯著高于 CK，T2 利潤較 T1、CK 提高 12.2 元/m2、49.3 元/m2。CK 的成本高于產值，利潤為-60.8 元/m2。說明在成都平原寒冷冬季不宜進行常規(guī)基質栽培；兩種增溫措雖然增加了成本，但由于顯著提高了植株結薯能力，所以都取得了一定的經濟效益，覆蓋小拱棚略高于安裝控溫裝置；兩種增溫措施配合使用時，提高單株結薯能力，且延長結薯期，顯著提高產量和利潤，取得了最高的經濟效益。

2.6 不同增溫處理的剪尖苗結薯和經濟效益分析

脫毒苗株高達10 cm 時剪尖扦插到基質形成剪尖苗，進而繁育原原種，不同增溫處理的剪尖苗結薯不同。如圖3，T3 處理剪尖苗的單株結薯數最高，分別較 T2、T1 和 CK 顯著提高了 40%、31%和62%。T1 和T2 剪尖苗的單株結薯數均稍高于CK。說明兩種增溫措施能促進植株生長，二者配合使用時，結薯最優(yōu)。

如圖4，剪尖苗的單位面積產量趨勢與圖3單株結薯數相同，T3 剪尖苗單位面積產量最高，分別較 T1、T2 和 CK 提高了 30%、36%和 60%，差異顯著；T1 和T2 剪尖苗單位面積產量較CK 提高了23%和18%，均達顯著水平。

由表6可見，T3 剪尖苗的結薯產值最高，分別較 T2、T1 和 CK 增加了 36%、30%和 60%，T2 和 T1之間差異不顯著，分別較CK 顯著增加了18%和23%。T3 繁育的剪尖苗成本最低，分別較 T2、T1 和CK 降低了 44%、58%和 72%，T2 和 T1 較 CK 降低了50%和33%。受產值最高和成本最低的雙重影響，T3 剪尖苗的利潤最高，達 252.8 元/m2，分別較T2、T1 和 CK 增加了 71%、76%和 271%。T1 剪尖苗利潤第二，T2 剪尖苗利潤第三，分別較CK 顯著提高了117%和111%。說明兩種增溫措施都能促進脫毒苗的繁殖效率，顯著降低了繁育相同數目剪尖苗的生產成本，使得剪尖苗的經濟效益顯著提高。同時，安裝控溫裝置和加蓋小拱棚，增溫效果最好，脫毒苗的繁殖效率最高，繁育相同數目剪尖苗的生產成本最低，經濟效益最佳。

圖3 不同處理的剪尖苗單株結薯情況Figure 3 The tuber yield per plant of cutting-tip seedlings with different treatments

圖4 不同處理的剪尖苗單位面積產量Figure 4 The yield per unit area of cutting-tip seedlings with different treatments

表6 不同處理的剪尖苗經濟效益分析Table 6 Economic benefit analysis of cutting-tip seedlings with different treatments yuan·m-2

3 討論與結論

充足的馬鈴薯脫毒組培苗是在有效繁育時間內提高原原種產能的根本保障，但組培實驗室場地有限，人工和電費等成本高，不能在有限空間和時間內繁育出更多的組培苗。為控制成本、滿足生產，馬鈴薯脫毒苗株高達10 cm 后，需在隔離大棚內進行多次剪苗尖，扦插入基質苗床繁育脫毒苗和生產原原種[14]。但成都平原冬季氣溫低，12月中旬至2月中旬，平均溫度在0～10 ℃之間，并偶有0 ℃以下低溫出現，而馬鈴薯植株營養(yǎng)生長最佳的生長溫度為 20～25 ℃[15-16]。因此，過早扦插會導致脫毒苗存活率低，且不能正常生長或生長緩慢，嚴重影響脫毒苗供給。在冬季提高溫度，延長馬鈴薯脫毒苗的剪尖扦插期，實現在有限時間內提高脫毒苗增殖率，是提高春季成都平原馬鈴薯原原種繁殖效率的關鍵之一。本試驗通過安裝控溫裝置和小拱棚，能使基質平均溫度維持在19.2～22.2 ℃之間，氣溫維持在16.9～22.3 ℃之間，較好地滿足了馬鈴薯組培苗的快速生長和繁殖。

安裝控溫裝置在維持基質溫度方面較覆蓋小拱棚好，早上7：00 基質溫度較高，早上與中午溫差較小。覆蓋小拱棚隨日間輻射的增加，促進氣溫和基質溫度快速上升，試驗結果與劉補成等[17]一致。2種增溫措施都能顯著提高脫毒苗繁殖效率，安裝控溫裝置提高基質溫度有利于根系的生長和匍匐莖的發(fā)育，在促進單株結薯數和單位面積結薯數方面稍優(yōu)于覆蓋小拱棚。兩種增溫措施配合使用顯著優(yōu)于單獨使用，其原理在于小拱棚是通過抑制基質水分蒸發(fā)和阻礙地面空氣熱量交換、增加反輻射來提高溫度，控溫裝置是通過將電能轉化為熱能的主動加熱增溫方式，增加了系統(tǒng)熱源[18]，因此無論7：00和12：00 溫度都顯著高于單一措施，使脫毒苗繁殖效率得到極大地提高。

本試驗改進基質苗床設施，安裝控溫裝置和加蓋小拱棚，可使苗床溫度控制在15～25 ℃，在氣溫較低的冬季提早生產馬鈴薯脫毒苗，存活率可達到99%，生根時間提早21.3 d，提前了剪尖時間，增加了剪尖次數，有限時間內顯著增加脫毒苗苗量，且植株生長旺盛，其根長、莖節(jié)數、株高和結薯數等指標均顯著提高，利于早結薯和延長結薯時間，達到增加繁殖效率的目的，顯著提高經濟效益，對提高原原種生產能力有重要意義。同時，兩種增溫措施配合使用，其剪尖苗植株生長健壯，結薯能力優(yōu)，單位面積的原原種產量和利潤最高，而繁育相同數目的種苗成本最低，增產增收效果明顯。綜上所述，無論是脫毒苗還是剪尖苗，兩種增溫措施配合使用能取得較好的經濟效益。