西藏日喀則馬鈴薯根系吸收活力與產(chǎn)量及抗旱性關(guān)系研究*

達(dá)娃普尺 普窮

（1.西藏日喀則市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究推廣中心；2.西藏自治區(qū)馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，西藏 日喀則 857000）

西藏自治區(qū)日喀則市是重要的糧食生產(chǎn)基地，也是自治區(qū)最大的馬鈴薯生產(chǎn)區(qū)，占全區(qū)馬鈴薯種植面積的75%[1]。近年來(lái)日喀則市馬鈴薯種植比例逐年增加，2021 年播種面積達(dá)日喀則市作物種植面積的7.2%，達(dá)到1 萬(wàn)hm2。日喀則市降雨量小而且蒸發(fā)率高，2021 年降雨量為295.8 mm，降雨量遠(yuǎn)低于馬鈴薯生育期需水量。因此，選育抗旱高產(chǎn)品種為今后日喀則市馬鈴薯育種工作的首要任務(wù)和目標(biāo)。

馬鈴薯根系吸收活力的強(qiáng)弱主要取決于馬鈴薯根系傷流量的數(shù)量和成分[2-5]，根系傷流量強(qiáng)度可以反應(yīng)出植株自身的水分狀態(tài)，傷流量越大，根系吸收活力就越強(qiáng)，從而對(duì)地上抗旱能力、作物生育期以及最終產(chǎn)量具有積極作用[6,7]。因此，根系吸收能力通常被用來(lái)衡量作物的抗旱性，并與產(chǎn)量相結(jié)合進(jìn)行綜合研究，但其在西藏自治區(qū)的研究較少。馬鈴薯塊莖膨大期對(duì)肥水的需求量特別高，此時(shí)根系吸收的養(yǎng)分和水分決定著馬鈴薯后期的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此在此階段進(jìn)行根系吸收活力與產(chǎn)量之間關(guān)系的探討，對(duì)日喀則市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本試驗(yàn)選取西藏自治區(qū)日喀則市主推品種艾瑪系列、引進(jìn)品種“L0109-4”、當(dāng)?shù)仄贩N以及雜交后代新品系“M1314-09”5 個(gè)馬鈴薯品種（系），在常規(guī)管理?xiàng)l件下，對(duì)馬鈴薯塊莖膨大期根系吸收活力與產(chǎn)量關(guān)系進(jìn)行研究，探討不同馬鈴薯品種（系）根系吸收活力與產(chǎn)量的關(guān)系，為馬鈴薯抗旱高產(chǎn)品種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種分別為“艾瑪土豆1 號(hào)”“艾瑪土豆2 號(hào)”、引進(jìn)品種“L0109-4”、當(dāng)?shù)仄贩N“亞?wèn)|”和新品系“M1314-09”，共5個(gè)品種（系）。其中，“艾瑪土豆1 號(hào)”“艾瑪土豆2 號(hào)”“M1314-09”為日喀則市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究推廣中心自育的品種（系），“亞?wèn)|”為日喀則市亞?wèn)|縣當(dāng)?shù)仄贩N，“L0109-4”為甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)品種。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在日喀則市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究推廣中心院內(nèi)試驗(yàn)地（N 29°14'11"，E 88°53'58"），海拔3 842m。試驗(yàn)地地勢(shì)較平坦，肥力中等，土壤為沙壤土，前茬作物為青稞。水解性氮40.38 mg/kg，有效磷25.08 mg/kg，速效鉀95.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)10.66 g/kg，pH 7.92，可溶性鹽0.16 g/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)間為2021年5月15日至10月10日。采用完全隨機(jī)，3次重復(fù)，5個(gè)處理。5月15日播種，每小區(qū)2行，行長(zhǎng)40 m，行距1 m、株距0.2 m，等行距種植。在馬鈴薯塊莖膨大期（8月24、25和26日）測(cè)定根系吸收活力、塊莖產(chǎn)量，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取有代表性的植株5株進(jìn)行測(cè)定。為確保馬鈴薯正常生長(zhǎng)，生育期（出苗期、開(kāi)花期）灌水兩次，后期為雨養(yǎng)。田間管理按常規(guī)進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)采集及方法

根系吸收活力測(cè)定參照張永成和田豐[8]的方法。上午8：00 在距離地面8～10 cm 處剪去上部莖稈，然后用裝有2 g 脫脂棉的玻璃瓶套在傷口處使其緊密接觸脫脂棉，中午12：00 取回稱重。脫脂棉吸收傷流液前后重量差即為傷流量。根系吸收活力=傷流量/時(shí)間。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007 和SPSS22 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，新復(fù)極差法進(jìn)行品種（系）差異顯著性分析，綜合聚類分析方法對(duì)試驗(yàn)品種進(jìn)行抗旱高產(chǎn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯不同品種（系）根系吸收活力和產(chǎn)量的比較

不同馬鈴薯品種（系）的根系吸收活力和塊莖產(chǎn)量見(jiàn)表1。對(duì)不同馬鈴薯品種（系）的根系吸收活力和塊莖產(chǎn)量進(jìn)行方差分析，得出馬鈴薯根系吸收活力、塊莖產(chǎn)量不同品種（系）之間的F 值分別為4.45、3.79，均高于顯著標(biāo)準(zhǔn)值F0.05,4,10（3.48）。因此，進(jìn)一步進(jìn)行多重比較，結(jié)果為新品系“M1314-09”的根系吸收活力最高，與“艾瑪土豆2號(hào)”無(wú)顯著差異，但與其他品種均達(dá)到顯著差異；“艾瑪土豆2 號(hào)”的根系吸收活力次之，與當(dāng)?shù)仄贩N“亞?wèn)|”和引進(jìn)品種“L0109-4”無(wú)顯著差異，但與“艾瑪土豆1 號(hào)”呈顯著差異；當(dāng)?shù)仄贩N“亞?wèn)|”、引進(jìn)品種“L0109-4”和“艾瑪土豆1 號(hào)”3 個(gè)品種之間無(wú)顯著差異。新品系“M1314-09”單株產(chǎn)量最高，與其他4個(gè)品種均達(dá)到顯著差異，且這4個(gè)品種之間無(wú)顯著差異。根據(jù)綜合分析，新品系“M1314-09”的根系吸收活力、單株塊莖產(chǎn)量具有明顯的優(yōu)勢(shì)，“艾瑪土豆2 號(hào)”的根系吸收活力、單株產(chǎn)量次之，但與其他品種無(wú)顯著差異（“L0109-4”和“艾瑪土豆1 號(hào)”吸收活力除外），當(dāng)?shù)仄贩N“亞?wèn)|”是第3、引進(jìn)品種“L0109-4”是第4，“艾瑪土豆1 號(hào)”的根系吸收活力和產(chǎn)量均最低。綜上所述，各品種（系）的根系吸收活力與產(chǎn)量有著特定的關(guān)系。

表1 馬鈴薯不同品種（系）根系吸收活力、塊莖產(chǎn)量及差異比較

2.2 馬鈴薯不同品種（系）吸收活力與塊莖產(chǎn)量的關(guān)系

2.2.1 馬鈴薯根系吸收活力與塊莖產(chǎn)量相關(guān)性分析。對(duì)不同品種（系）馬鈴薯根系吸收活力與產(chǎn)量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析得出每個(gè)品種（系）的相關(guān)系數(shù)，同時(shí)將5 個(gè)品種（系）根系吸收活力與產(chǎn)量平均數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析得出5 個(gè)品種（系）綜合的相關(guān)系數(shù)（表2）。

表2 馬鈴薯根系吸收活力與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)

由表2 得知，不同馬鈴薯品種（系）根系吸收活力與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)在0.776～0.991，均高于r0.01，.13=0.641 值的極顯著水平，將不同品種（系）的根系吸收活力與相應(yīng)的產(chǎn)量進(jìn)行分析，其相關(guān)系數(shù)為0.903，高于r0.05，3=0.903 值的顯著水平，說(shuō)明馬鈴薯根系吸收活力與塊莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。馬鈴薯根系吸收活力越高，其綜合產(chǎn)量越高，為馬鈴薯高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果表明，根系吸收活力越高，其產(chǎn)量越高。

2.2.2 根系吸收活力與產(chǎn)量回歸分析。由相關(guān)分析可見(jiàn)，馬鈴薯塊莖膨大期上午8：00～12：00 階段，馬鈴薯根系吸收活力與塊莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但此時(shí)是否存在真實(shí)的直線回歸關(guān)系，對(duì)根系吸收活力與產(chǎn)量做回歸分析，試求出根系吸收活力與產(chǎn)量的最優(yōu)方程。

其中：y為產(chǎn)量，x為根系吸收活力。

由逐步回歸方程可以看出，如果沒(méi)有一定的根系吸收活力，就沒(méi)有塊莖產(chǎn)量，當(dāng)根系吸收活力大于3.68 mg/h時(shí)，馬鈴薯才有產(chǎn)量，根系吸收活力越大，產(chǎn)量越高。在馬鈴薯塊莖膨大期，根系的吸水能力對(duì)馬鈴薯的高產(chǎn)有著重要的意義。此時(shí)根系吸收活力與馬鈴薯產(chǎn)量之間存在著真實(shí)的直線回歸關(guān)系，根系吸收活力直接影響著馬鈴薯的產(chǎn)量，因此在干旱半干旱農(nóng)作區(qū)，馬鈴薯根系吸收活性可作為評(píng)價(jià)現(xiàn)有馬鈴薯品種抗旱性的直接指標(biāo)。

2.3 品種抗旱性聚類分析

為篩選抗旱高產(chǎn)品種，以馬鈴薯根系吸收活性和產(chǎn)量為指標(biāo)，采用綜合聚類分析方法對(duì)試驗(yàn)品種進(jìn)行抗旱高產(chǎn)分析。從圖1 可以看出，供試品種可分為3種類型，歐氏距離為5?！鞍斖炼? 號(hào)”為一種類型，該類品種根系吸收活力相對(duì)較弱，塊莖產(chǎn)量較低，抗旱性較差?！癓0109-4”“亞?wèn)|”“艾瑪土豆2 號(hào)”為一種類型，這類品種根系吸收活性高，產(chǎn)量適中，屬于中等抗旱品種。“M1314-09”為一種類型，這類品種具有較高的根系吸收活性和產(chǎn)量，屬于抗旱高產(chǎn)品種，是一種理想的抗旱節(jié)水性品種

圖1 品種抗旱性聚類圖

3 討論

3.1 不同基因型馬鈴薯其根系吸收活力不同，塊莖產(chǎn)量也不同

影響作物根系吸收活力的因素很多，有內(nèi)在因素（基因型）、外在因素（環(huán)境和人為因素）［9,10］。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)在同等水平的環(huán)境條件下，由一個(gè)工作人員進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，避免了環(huán)境因素和人為因素帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差。作為根系吸收活力的指標(biāo)，傷流量強(qiáng)度可以準(zhǔn)確反映根系活力的變化［11］，其方法簡(jiǎn)單，易于掌握。因此，對(duì)小麥、水稻、玉米和馬鈴薯等農(nóng)作物的抗旱性和產(chǎn)量的鑒定研究較多［8,12,13］。目前，在國(guó)內(nèi)馬鈴薯有關(guān)根系拉力、吸收活力與產(chǎn)量相關(guān)研究較多［14-16］，楊明君和樊民夫［14］認(rèn)為馬鈴薯根系拉力與塊莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；張永成和田豐［8］認(rèn)為馬鈴薯根系吸收活力越大，其生物產(chǎn)量和塊莖產(chǎn)量就越高。張磊［15］認(rèn)為馬鈴薯根系活力與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果推斷，在馬鈴薯塊莖膨大期，不同基因型馬鈴薯，其根系吸收活力大小不同，塊莖產(chǎn)量也有所差異。根系吸收活力越大，塊莖產(chǎn)量越多。根系吸收活力與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，并且有真實(shí)直線回歸關(guān)系，這與楊明君和樊民夫［14］、張永成和田豐［8］、張磊［15］試驗(yàn)結(jié)果一致。

但在馬鈴薯塊莖膨大期根系吸收活力與產(chǎn)量的關(guān)系研究較少。本試驗(yàn)試圖在高原農(nóng)作區(qū)干旱半干旱條件下，研究馬鈴薯塊莖膨大期根系吸收活力與產(chǎn)量之間的關(guān)系。本試驗(yàn)設(shè)置在清晨8：00～12：00 收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，避免一天的高溫、高蒸散后，準(zhǔn)確測(cè)量根系傷流量，從而準(zhǔn)確計(jì)算根系吸收活力。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，結(jié)果表明，8月下旬雨養(yǎng)水分虧缺條件下，清晨馬鈴薯根系吸水能力對(duì)塊莖膨大具有重要的意義，根系活力直接影響著馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。

3.2 提高馬鈴薯根系吸收活力，增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量

前人指出生物有機(jī)肥有助于提高土壤的生物活性，改善馬鈴薯的根際環(huán)境，進(jìn)而提高了馬鈴薯的根系活力，增加了馬鈴薯的塊莖產(chǎn)量［17-22］。由此說(shuō)明，增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，需要提高單株馬鈴薯根系吸收活力。因此，應(yīng)使用各種方法來(lái)提高馬鈴薯根系吸收活力［23-29］。這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在干旱半干旱缺水條件下，根系吸收活力與產(chǎn)量存在真實(shí)的直線回歸關(guān)系，根系吸收活力越強(qiáng)，產(chǎn)量越高。只有提高根系吸收活力，才能提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，為篩選抗旱節(jié)水品種提供有力依據(jù)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，馬鈴薯新品系“M1314-09”的根系活力最強(qiáng)，塊莖產(chǎn)量最高，其根系吸收活力均優(yōu)于其他品種，塊莖產(chǎn)量顯著高于其他品種，可作為育種下階段工作的重要材料；馬鈴薯根系吸收活力與塊莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，具有直接線性關(guān)系；通過(guò)本試驗(yàn)表明高產(chǎn)品種（系）“M1314-09”是一種比較理想的抗旱節(jié)水性品種，為日喀則市馬鈴薯育種工作及馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。