杜培兵楊文靜

（1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高寒區(qū)作物研究所，山西大同 037008；2寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心，寧夏銀川 750000）

馬鈴薯作為全球第四大作物，是一種分布廣泛、適應(yīng)性強、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富的宜糧、宜菜、宜飼、宜作工業(yè)原料等具有多種用途的經(jīng)濟作物（張麗莉，2015）。馬鈴薯非常適宜在冷涼、高山氣候條件下生長，對于山西省不適宜其他谷物生長的地區(qū)來說，馬鈴薯成為當(dāng)?shù)厝嗣褓囈陨娴闹匾Z食來源（劉俊霞和賈金榮，2012）。我國的馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量均居世界之首，其主要產(chǎn)區(qū)多分布在干旱或半干旱地區(qū)，而馬鈴薯屬于典型的溫帶氣候作物，對水分虧缺十分敏感（楊宏偉，2017），水分脅迫是生產(chǎn)中限制馬鈴薯豐產(chǎn)的重要因素，使用抗旱品種是水分脅迫狀態(tài)下獲取較高產(chǎn)量的經(jīng)濟有效的手段之一。山西是典型的黃土廣泛覆蓋的山地高原，常年干旱或季節(jié)性干旱成為限制馬鈴薯產(chǎn)量和塊莖營養(yǎng)的主要因子（何真 等，2014）。因此，篩選鑒定抗旱品種成為馬鈴薯增產(chǎn)增收栽培中亟待解決的問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試馬鈴薯品種共15個（表1）。

表1 參試品種及供種單位

1.2 試驗方法

試驗安排在山西省大同市郊區(qū)東王莊旱棚進(jìn)行，2017年5月20日播種，10月1日收獲。采用盆栽控水抗旱試驗，花盆圓形，直徑30 cm，基質(zhì)選用細(xì)腐殖土和蛭石按1 V∶5 V混和，每盆播種1株。采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)對照區(qū)（水地）和脅迫區(qū)（旱地）2個處理，5次重復(fù)。每處理15個品種，品種隨機排列，每個品種5株。對照區(qū)根據(jù)不同生長期需求正常灌水，脅迫區(qū)灌水量是對照區(qū)的1/4，兩區(qū)施肥水平相同。

1.3 評價指標(biāo)與數(shù)據(jù)處理

1.3.1 土壤含水量的測定 于出苗期（6月15日）、現(xiàn)蕾期（6月30日）、開花期（7月10日）、收獲期（10月1日）利用浙江托普土壤水分測定儀TZS測定土壤含水量。每個重復(fù)隨機選取3個位點，將測定儀探頭插入土壤中，分別讀取3個數(shù)值，3個數(shù)值的平均值即為土壤當(dāng)時含水量。

1.3.2 植株株高、莖粗的測定 開花期用直尺測量每個單株株高，用游標(biāo)卡尺測量每個單株莖粗，測量結(jié)果均取同一處理組平均值。

1.3.3 葉片失水率的測定 參考盧福順（2013）的方法，不同品種于開花期隨機選取5枚葉片，電子天平精確稱量葉片鮮質(zhì)量（FW），將葉片置于室內(nèi)，在空氣中緩慢脫水，每隔2 h稱重1次（），共稱4次，24 h后再次稱量后在75 ℃下烘干至恒重，稱量干質(zhì)量（DW）。

1.3.4 根長、根質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)和單株產(chǎn)量的測定 收獲時將植株從栽培盆中取出，摘取全部薯塊并計數(shù)，用清水洗凈植株及薯塊。將根系與地上部分從連接處剪斷，用直尺測量根長，利用電子天平稱量根鮮質(zhì)量。根系105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒重，稱量根干質(zhì)量。

1.3.5 抗旱指標(biāo)計算 參考王燕等（2016）的方法。

脅迫指數(shù)＝（正常植株-干旱處理植株）/正常植株×100%

抗旱系數(shù)＝旱地產(chǎn)量/水地產(chǎn)量×100%

抗旱指數(shù)＝抗旱系數(shù)×該材料旱地產(chǎn)量/所有材料平均旱地產(chǎn)量

1.3.6 隸屬函數(shù)法評價 對干旱脅迫條件下馬鈴薯的產(chǎn)量、株高、莖粗、根干質(zhì)量以及葉片失水率5個指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)值、平均值等的計算，綜合評價馬鈴薯品種的抗旱能力（王謐，2014）。

R（Xij）是i品種j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值（1），Xij是i品種j指標(biāo)的抗旱系數(shù)，Xmax、Xmin是j指標(biāo)中參試材料的最大值和最小值。如果某個指標(biāo)與抗旱程度負(fù)相關(guān)，則用公式（2）進(jìn)行計算。通過對所有品種干旱脅迫條件下馬鈴薯的產(chǎn)量、株高、莖粗、根干質(zhì)量以及葉片失水率5個指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，再求得平均隸屬函數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫下土壤含水量的變化

為了解不同參試品種生長期內(nèi)對水分的需求，在不同生長期測定各品種的土壤含水量（表2）?？梢钥闯?，水分脅迫區(qū)土壤含水量隨生長期逐漸下降，而對照區(qū)土壤含水量則基本保持平穩(wěn)。對土壤含水量進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，開花期和收獲期各品種脅迫組與對照組相比，土壤含水量差異顯著。并且觀察到脅迫處理區(qū)各植株葉片均出現(xiàn)萎蔫，表明水分脅迫影響了馬鈴薯的正常生長。

2.2 水分脅迫下馬鈴薯株高、莖粗及根長的變化

水分脅迫條件下不同馬鈴薯品種株高均比對照顯著降低，抗旱能力強的品種通常降低幅度較小，株高脅迫指數(shù)也越小（表3）。各參試品種的株高脅迫指數(shù)在13.38%～51.93%之間，其中晉薯24號、晉薯16號、同薯29號的株高脅迫指數(shù)均低于20%，晉薯24號最低；各品種的莖粗脅迫指數(shù)在2.96%～20.07%之間，同薯29號最低，接下來依次是中薯19號、紅美、晉薯24號，而冀薯8號最高，達(dá)到20.07%；各品種的根長脅迫指數(shù)在3.36%～23.79%之間，晉薯24號最低，接著是同薯29號、青薯10號、中薯19號、同薯20號。依據(jù)以上結(jié)果綜合分析表明，晉薯24號、同薯29號、晉薯16號和中薯19號抗旱性較強。

2.3 水分脅迫下離體葉片失水率的變化

葉片失水率越高，抗旱能力就越弱；反之，葉片失水率越低，抗旱性就越強。所有參試品種經(jīng)干旱脅迫后的葉片與正常澆水的對照相比，葉片失水率均低于對照，且失水率因品種不同而有所差異（表4）。中薯19號、同薯29號、青薯10號、晉薯16號、晉薯24號和紫花白在干旱脅迫24 h后的葉片失水率均低于80.00%，由此可知，這6個品種具有較強的抗旱性。

表2 參試品種土壤含水量%

表3 參試品種株高、莖粗和根長

2.4 水分脅迫下的產(chǎn)量分析

各參試品種脅迫區(qū)馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)均少于對照區(qū)，單株產(chǎn)量也低于對照區(qū)（表5）?？购迪禂?shù)反映了干旱對產(chǎn)量影響的敏感程度，數(shù)值越大，表明抗旱能力越強。參試品種中抗旱系數(shù)大于70%的有：中薯19號、同薯29號、青薯10號、晉薯16號、晉薯24號；抗旱系數(shù)在50%～70%之間的有：同薯20號、冀薯14號、中心801、夏波蒂；小于50%的有冀薯8號、紅美、冀薯12號、黑金剛、大西洋和紫花白。

抗旱系數(shù)反映了干旱對產(chǎn)量影響的敏感程度，而抗旱指數(shù)不僅反映了干旱環(huán)境對產(chǎn)量的影響，還能反映基因型差異對產(chǎn)量的影響。抗旱指數(shù)越大，表明抗旱能力越強。依據(jù)抗旱指數(shù)可以看出抗旱性較強的品種有：中薯19號、晉薯24號、晉薯16號、同薯29號和青薯10號。

2.5 水分脅迫下根質(zhì)量分析

由表6可知：晉薯16號根干物質(zhì)減幅（17.70%）最小，其次是晉薯24號（17.94%）、同薯29號（18.12%）和中薯19號（18.83%），其他品種減幅在22.18%～39.81%之間。所有參試品種的根含水率增幅在10.06%～42.18%之間，其中增幅較大的依次為：晉薯24號、晉薯16號、同薯29號、中薯19號。可以看出，晉薯24號、晉薯16號、同薯29號和中薯19號在干旱脅迫下根干質(zhì)量減幅較小，且根含水率增幅較大，所以這4個品種較抗旱。

表4 參試品種葉片失水率 %

表5 參試品種產(chǎn)量與抗旱指標(biāo)

2.6 馬鈴薯抗旱性綜合評價

隸屬函數(shù)值越大則品種抗旱性越強（王謐，2014），根據(jù)隸屬函數(shù)值的大小，確定參試品種中抗旱性較強的品種有中薯19號、晉薯24號、晉薯16號和同薯29號（表7）。

表6 參試品種根干質(zhì)量與根含水率

2.7 抗旱指標(biāo)相關(guān)性分析

通過以上結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)不同品種、不同表型的植株之間抗旱性具有差異，為明確不同指標(biāo)與抗旱性之間的相關(guān)性，進(jìn)行了不同指標(biāo)與抗旱性的相關(guān)性分析。株高脅迫指數(shù)與抗旱系數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為-0.641，P=0.010。表明株高脅迫指數(shù)與抗旱系數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。即株高脅迫指數(shù)越小，干旱脅迫對株高的影響越小，抗旱性越強。因此株高脅迫指數(shù)可以作為鑒定馬鈴薯抗旱能力的指標(biāo)。葉片失水率與抗旱系數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為-0.654，P=0.008。表明葉片失水率與抗旱系數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。即隨著葉片失水率的增大，抗旱系數(shù)降低。因此葉片失水率可以作為鑒定馬鈴薯抗旱能力的指標(biāo)。

表7 參試品種隸屬函數(shù)抗旱性綜合評價

3 結(jié)論與討論

晉北地區(qū)種植的馬鈴薯以地方品種為主，抗旱能力較弱（代軼虹，2013）。因此引進(jìn)篩選出適應(yīng)晉北地區(qū)優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、抗旱性較強的品種，對推動當(dāng)?shù)伛R鈴薯種植的發(fā)展具有重要意義。本試驗中，以正常灌水為對照，對干旱脅迫下15個參試馬鈴薯品種的土壤含水量、株高、莖粗、根長、離體葉片失水率、產(chǎn)量、根干質(zhì)量等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，評價各馬鈴薯品種在晉北地區(qū)的抗旱性，初步篩選出中薯19號、晉薯24號、晉薯16號和同薯29號等4份抗旱性較好的品種。

本試驗應(yīng)用了抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)2個重要指標(biāo)，抗旱系數(shù)是評價作物抗旱性的指標(biāo)，通過馬鈴薯旱地和水地產(chǎn)量比值反映材料的穩(wěn)定性，可以更直觀地篩選抗旱性較強的品種（蘭巨生，1998）。而抗旱指數(shù)不僅能反映干旱條件對每個品種產(chǎn)量的影響，也能反映基因型差異對產(chǎn)量的影響，能更準(zhǔn)確地評價不同品種的抗旱能力。馬鈴薯品種抗旱鑒定是對馬鈴薯品種抗旱能力進(jìn)行篩選、評價的過程。本試驗結(jié)果表明，株高脅迫指數(shù)、葉片失水率與抗旱系數(shù)的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，可以作為馬鈴薯品種抗旱性鑒定的指標(biāo)。

試驗采用了旱棚盆栽試驗法，環(huán)境條件和土壤條件都容易控制，可以準(zhǔn)確控制脅迫處理的時間、強度和重復(fù)次數(shù)，便于操作，結(jié)果可靠，較準(zhǔn)確地評價了15份馬鈴薯品種的抗旱性。