马铃薯品种抗旱性生理指标比较研究

马铃薯品种抗旱性生理指标比较研究

草莓是一种高产、适应性强、营养性好、经济价值高的作物、蔬菜、饲料和工业材料。近年来气候变化较大,自然灾害频繁,干旱和洪涝相间发生。干旱对马铃薯造成的危害主要是:幼苗早死、植株早衰、生育期缩短、植株光合量不足、地下害虫增多,咬食马铃薯根、茎,造成地块缺苗、断垄、种薯顶端次生芽充分萌发,主茎增多,影响块茎正常生长,劣薯增多,商品率下降。内蒙古自治区武川县,地处我国中温带北部半干旱偏旱气候区。阴山北麓地区水资源总量为33.748亿m3,可利用量为16.874亿m3。由于单位面积的水资源数量少,开发利用的难度很大,因此大部分耕地是没有灌溉条件的旱坡地,为雨养农业。该区域雨热同季,降水集中,年降水量为250～350mm,主要集中在7、8、9三个月,占全年降水量的70%左右。年平均气温1.5～3.7℃,终霜日在5月20日到6月10日之间,初霜日为9月1～12日,无霜期83～119d。年总辐射为5.7×109～6.2×109J/m2,从东南向西北递增,其中作物生长期间的日总辐射都在1.6×107～2.5×107J/m2。年日照时数2963～3124h,以5～6月最多。目前生产中推广应用的品种间在抗旱性上存在着很大的差异,一些抗旱性差的品种因受自然条件的影响产量波动很大,严重制约了马铃薯这一优势产业的发展。因此,加强抗旱性研究,对挖掘干旱、半干旱地区马铃薯生产潜力,为马铃薯抗旱育种提供理论依据,具有重要意义。1材料和方法1.1试验材料供试品种为当地种植面积较大的紫花白、冀张薯、费乌瑞它、底西芮、1867、早大白、1533和康尼贝克8个马铃薯品种。1.2小区面积、密度确定试验采用随机区组排列,设9个处理,即每个品种为1个处理,其中紫花白分设整薯播种和切块播种2个处理。2次重复,共18个小区,每小区面积24m2,区组间及保护行设50cm走道。种植密度52500穴/hm2,行距50cm。播前施入有机肥30t/hm2作底肥,全生育期化肥用量为:磷酸二铵150kg/hm2作种肥,尿素135kg/hm2,硫酸钾60kg/hm2,尿素和硫酸钾按3∶2比例分种肥和追肥施入,生育期间管理同一般大田。1.3终霜期马铃薯生产概况试验布置在武川县,平均气温2.4℃,其中最热月为7月,在17.1℃～20.7℃,最冷月为1月,在-14.2℃～-16.1℃。终霜日在5月20,初霜日为9月7日,无霜期为111d,马铃薯全生育期降雨量258.4mm。耕层土壤有机质29.58g/kg,全N1.26g/kg,全P1.25g/kg,全K3.51g/kg,碱解N30.02mg/kg,速效K137mg/kg,pH值7.2。试验于2010年5月15日播种,6月30日至7月9日出苗,底西芮出苗最早,9月25日一次性收获。1.4指标和方法的测量1.4.1叶片表面活性剂的清洗于马铃薯各生育时期,田间选取典型样株倒4复叶的小叶片若干,用试纸将叶片表面擦拭干净,带回室内置于冰箱中待测。其中游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取法测定,质膜透性(RPMP)采用电导仪直接测定,叶绿素含量采用丙酮提取比色法测定。1.4.2土壤含水量测定在马铃薯播种前、各生育时期及收获后,每隔20cm土层用土钻在各试验小区取土,置105℃烘箱烘干,测定80cm土体内的土壤含水量。收获后在田间挖土壤剖面,每隔20cm土层用环刀取样,测定土壤容重,采用土壤水分平衡方程计算不同处理的耗水状况。1.4.3结薯率、重量测定马铃薯成熟期,在每个试验小区随机选取10株收获薯块,分别测定每株结薯数,大、中、小薯率,10株马铃薯块茎重量平均得出单株薯块重量,然后换算单位面积产量。1.4.4数据分析全部试验数据采用Excel2003及SPSS11.0统计分析软件完成。2结果与分析2.1不同品种的马蹄叶片生理指标的比较2.1.1马铃薯器官发育时期叶绿素在植物中含量的高低,在一定程度上反映了作物干物质的积累和营养物质的制造能力,也影响最终产量的形成。马铃薯叶片叶绿素含量随着生育进程呈单峰曲线变化(表1),峰值出现在块茎形成期,此时期正是功能叶片发育的关键时期,叶绿素大量合成。之后,马铃薯器官生长中心由地上部向地下部转移,伴随叶片的衰老、枯黄,叶绿素含量开始下降。叶绿素a、b变化规律基本一致,且叶绿素a的浓度高于叶绿素b。马铃薯叶片叶绿素含量可受多种逆境的胁迫而发生变化,一般叶绿素b含量愈高,品种抗旱性愈强。本试验结果表明,在同样条件下,8个马铃薯品种叶片叶绿素b含量由高到低依次为底西芮>紫花白>康尼贝克>早大白>1867>冀张薯>费乌瑞它>1533。2.1.2马铃薯生物量和电渗液主细胞膜的选择透性是其维持生理功能的最重要的条件之一。各种逆境伤害都会造成质膜选择透性的改变或丧失,细胞内的物质(尤其是电解质)大量外渗,从而引起组织浸泡液的电导率发生变化,通过测定外渗液电导率的变化,就可反映出质膜的伤害程度和所测材料抗逆性的大小。块茎膨大期是马铃薯需水、需肥关键期,也是决定马铃薯产量的重要时期。由表2可见,不同马铃薯品种块茎膨大期叶片质膜透性大小表现为1533>1867>康尼贝克>早大白>冀张薯>紫花白>费乌瑞它>底西芮。质膜透性越大,其受胁迫伤害程度越大。从叶片质膜透性大小比较,底西芮、费乌瑞它和紫花白质膜透性较小,抗旱性表现较好。研究表明,原生质膜是干旱侵害的首要部位,作物遭受干旱胁迫后,由于膜脂过氧化作用而使细胞膜遭受损伤,细胞膜透性增大。2.1.3脯氨酸含量与马铃薯抗旱性的关系脯氨酸是主要的渗透调节物质之一,在干旱条件下,植株体内通过脯氨酸含量的增加降低细胞渗透势,保护代谢酶和结构蛋白质的活性,从而减轻胁迫对组织的危害程度。一般认为,增加的脯氨酸浓度越少,减轻胁迫程度越强。马铃薯叶片游离脯氨酸含量相对值、叶片水势相对值与相应品种的抗旱性有极显著的相关性,马铃薯叶片游离脯氨酸含量相对值、叶片水势相对值均可以作为马铃薯品种抗旱性评价的生理指标。由表3可知,叶片脯氨酸含量在全生育期呈单峰曲线变化,淀粉积累期达到最大值。由此证明,马铃薯苗期抗旱性较强,随着生育进程其抗旱性逐渐降低。品种间比较,底西芮、紫花白和早大白等品种叶片脯氨酸含量较其他品种小,其渗透调节能力较强,表现出较强的抗旱性。2.2种马铃薯的水分利用效率由表4可见,旱作条件下,不同马铃薯品种的产量和水分利用效率存在显著差异。按产量高低排序为底西芮>紫花白>费乌瑞它>1867>1533>早大白>冀张薯>康尼贝克;水分利用效率大小则表现为底西芮>紫花白>费乌瑞它>1867>1533>康尼贝克>早大白>冀张薯,产量和水分利用效率排名前五位的品种完全一致。有研究表明,水分利用效率的大小与作物抗旱性有关。本试验结果证明,旱作条件下,产量表现较高的马铃薯品种其水分利用效率也较高,抗旱节水与高产在本质上是统一的。试验表明,底西芮、紫花白和费乌瑞它3个品种,产量及水分利用效率均表现较高,是适宜本地区栽培的抗旱节水马铃薯品种。2.3土层深度和含水率的变化随着马铃薯生育时期的推进,不同土层土壤含水率(见表5)呈先降低后升高的趋势,成熟期各土层含水率最高。这与试验区本年度降雨分布相吻合。不同土层深度比较,随着土层加深土壤含水率呈递增趋势。品种间比较,不同土层各生育时期土壤含水率无明显变化规律。3提高抗旱性马铃薯的产量和水分利用效率在旱作条件下,8个供试马铃薯品种的产量和水分利用效率存在显著差异。产量表现