杜培兵杨文静

（1山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同 037008；2宁夏农林科学院农业生物技术研究中心，宁夏银川 750000）

马铃薯作为全球第四大作物，是一种分布广泛、适应性强、产量高、营养丰富的宜粮、宜菜、宜饲、宜作工业原料等具有多种用途的经济作物（张丽莉，2015）。马铃薯非常适宜在冷凉、高山气候条件下生长，对于山西省不适宜其他谷物生长的地区来说，马铃薯成为当地人民赖以生存的重要粮食来源（刘俊霞和贾金荣，2012）。我国的马铃薯种植面积和总产量均居世界之首，其主要产区多分布在干旱或半干旱地区，而马铃薯属于典型的温带气候作物，对水分亏缺十分敏感（杨宏伟，2017），水分胁迫是生产中限制马铃薯丰产的重要因素，使用抗旱品种是水分胁迫状态下获取较高产量的经济有效的手段之一。山西是典型的黄土广泛覆盖的山地高原，常年干旱或季节性干旱成为限制马铃薯产量和块茎营养的主要因子（何真 等，2014）。因此，筛选鉴定抗旱品种成为马铃薯增产增收栽培中亟待解决的问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试马铃薯品种共15个（表1）。

表1 参试品种及供种单位

1.2 试验方法

试验安排在山西省大同市郊区东王庄旱棚进行，2017年5月20日播种，10月1日收获。采用盆栽控水抗旱试验，花盆圆形，直径30 cm，基质选用细腐殖土和蛭石按1 V∶5 V混和，每盆播种1株。采用单因素随机区组设计，设对照区（水地）和胁迫区（旱地）2个处理，5次重复。每处理15个品种，品种随机排列，每个品种5株。对照区根据不同生长期需求正常灌水，胁迫区灌水量是对照区的1/4，两区施肥水平相同。

1.3 评价指标与数据处理

1.3.1 土壤含水量的测定 于出苗期（6月15日）、现蕾期（6月30日）、开花期（7月10日）、收获期（10月1日）利用浙江托普土壤水分测定仪TZS测定土壤含水量。每个重复随机选取3个位点，将测定仪探头插入土壤中，分别读取3个数值，3个数值的平均值即为土壤当时含水量。

1.3.2 植株株高、茎粗的测定 开花期用直尺测量每个单株株高，用游标卡尺测量每个单株茎粗，测量结果均取同一处理组平均值。

1.3.3 叶片失水率的测定 参考卢福顺（2013）的方法，不同品种于开花期随机选取5枚叶片，电子天平精确称量叶片鲜质量（FW），将叶片置于室内，在空气中缓慢脱水，每隔2 h称重1次（），共称4次，24 h后再次称量后在75 ℃下烘干至恒重，称量干质量（DW）。

1.3.4 根长、根质量、单株结薯数和单株产量的测定 收获时将植株从栽培盆中取出，摘取全部薯块并计数，用清水洗净植株及薯块。将根系与地上部分从连接处剪断，用直尺测量根长，利用电子天平称量根鲜质量。根系105 ℃杀青30 min后，80 ℃烘干至恒重，称量根干质量。

1.3.5 抗旱指标计算 参考王燕等（2016）的方法。

胁迫指数＝（正常植株-干旱处理植株）/正常植株×100%

抗旱系数＝旱地产量/水地产量×100%

抗旱指数＝抗旱系数×该材料旱地产量/所有材料平均旱地产量

1.3.6 隶属函数法评价 对干旱胁迫条件下马铃薯的产量、株高、茎粗、根干质量以及叶片失水率5个指标进行隶属函数值、平均值等的计算，综合评价马铃薯品种的抗旱能力（王谧，2014）。

R（Xij）是i品种j指标的隶属函数值（1），Xij是i品种j指标的抗旱系数，Xmax、Xmin是j指标中参试材料的最大值和最小值。如果某个指标与抗旱程度负相关，则用公式（2）进行计算。通过对所有品种干旱胁迫条件下马铃薯的产量、株高、茎粗、根干质量以及叶片失水率5个指标的隶属函数值进行累加，再求得平均隶属函数值。

2 结果与分析

2.1 水分胁迫下土壤含水量的变化

为了解不同参试品种生长期内对水分的需求，在不同生长期测定各品种的土壤含水量（表2）。可以看出，水分胁迫区土壤含水量随生长期逐渐下降，而对照区土壤含水量则基本保持平稳。对土壤含水量进行统计学分析，开花期和收获期各品种胁迫组与对照组相比，土壤含水量差异显著。并且观察到胁迫处理区各植株叶片均出现萎蔫，表明水分胁迫影响了马铃薯的正常生长。

2.2 水分胁迫下马铃薯株高、茎粗及根长的变化

水分胁迫条件下不同马铃薯品种株高均比对照显著降低，抗旱能力强的品种通常降低幅度较小，株高胁迫指数也越小（表3）。各参试品种的株高胁迫指数在13.38%～51.93%之间，其中晋薯24号、晋薯16号、同薯29号的株高胁迫指数均低于20%，晋薯24号最低；各品种的茎粗胁迫指数在2.96%～20.07%之间，同薯29号最低，接下来依次是中薯19号、红美、晋薯24号，而冀薯8号最高，达到20.07%；各品种的根长胁迫指数在3.36%～23.79%之间，晋薯24号最低，接着是同薯29号、青薯10号、中薯19号、同薯20号。依据以上结果综合分析表明，晋薯24号、同薯29号、晋薯16号和中薯19号抗旱性较强。

2.3 水分胁迫下离体叶片失水率的变化

叶片失水率越高，抗旱能力就越弱；反之，叶片失水率越低，抗旱性就越强。所有参试品种经干旱胁迫后的叶片与正常浇水的对照相比，叶片失水率均低于对照，且失水率因品种不同而有所差异（表4）。中薯19号、同薯29号、青薯10号、晋薯16号、晋薯24号和紫花白在干旱胁迫24 h后的叶片失水率均低于80.00%，由此可知，这6个品种具有较强的抗旱性。

表2 参试品种土壤含水量%

表3 参试品种株高、茎粗和根长

2.4 水分胁迫下的产量分析

各参试品种胁迫区马铃薯单株结薯数均少于对照区，单株产量也低于对照区（表5）。抗旱系数反映了干旱对产量影响的敏感程度，数值越大，表明抗旱能力越强。参试品种中抗旱系数大于70%的有：中薯19号、同薯29号、青薯10号、晋薯16号、晋薯24号；抗旱系数在50%～70%之间的有：同薯20号、冀薯14号、中心801、夏波蒂；小于50%的有冀薯8号、红美、冀薯12号、黑金刚、大西洋和紫花白。

抗旱系数反映了干旱对产量影响的敏感程度，而抗旱指数不仅反映了干旱环境对产量的影响，还能反映基因型差异对产量的影响。抗旱指数越大，表明抗旱能力越强。依据抗旱指数可以看出抗旱性较强的品种有：中薯19号、晋薯24号、晋薯16号、同薯29号和青薯10号。

2.5 水分胁迫下根质量分析

由表6可知：晋薯16号根干物质减幅（17.70%）最小，其次是晋薯24号（17.94%）、同薯29号（18.12%）和中薯19号（18.83%），其他品种减幅在22.18%～39.81%之间。所有参试品种的根含水率增幅在10.06%～42.18%之间，其中增幅较大的依次为：晋薯24号、晋薯16号、同薯29号、中薯19号。可以看出，晋薯24号、晋薯16号、同薯29号和中薯19号在干旱胁迫下根干质量减幅较小，且根含水率增幅较大，所以这4个品种较抗旱。

表4 参试品种叶片失水率 %

表5 参试品种产量与抗旱指标

2.6 马铃薯抗旱性综合评价

隶属函数值越大则品种抗旱性越强（王谧，2014），根据隶属函数值的大小，确定参试品种中抗旱性较强的品种有中薯19号、晋薯24号、晋薯16号和同薯29号（表7）。

表6 参试品种根干质量与根含水率

2.7 抗旱指标相关性分析

通过以上结果可以发现不同品种、不同表型的植株之间抗旱性具有差异，为明确不同指标与抗旱性之间的相关性，进行了不同指标与抗旱性的相关性分析。株高胁迫指数与抗旱系数间的相关系数为-0.641，P=0.010。表明株高胁迫指数与抗旱系数呈极显著负相关。即株高胁迫指数越小，干旱胁迫对株高的影响越小，抗旱性越强。因此株高胁迫指数可以作为鉴定马铃薯抗旱能力的指标。叶片失水率与抗旱系数间的相关系数为-0.654，P=0.008。表明叶片失水率与抗旱系数呈极显著负相关。即随着叶片失水率的增大，抗旱系数降低。因此叶片失水率可以作为鉴定马铃薯抗旱能力的指标。

表7 参试品种隶属函数抗旱性综合评价

3 结论与讨论

晋北地区种植的马铃薯以地方品种为主，抗旱能力较弱（代轶虹，2013）。因此引进筛选出适应晋北地区优质、丰产、抗旱性较强的品种，对推动当地马铃薯种植的发展具有重要意义。本试验中，以正常灌水为对照，对干旱胁迫下15个参试马铃薯品种的土壤含水量、株高、茎粗、根长、离体叶片失水率、产量、根干质量等指标进行综合分析，评价各马铃薯品种在晋北地区的抗旱性，初步筛选出中薯19号、晋薯24号、晋薯16号和同薯29号等4份抗旱性较好的品种。

本试验应用了抗旱系数和抗旱指数2个重要指标，抗旱系数是评价作物抗旱性的指标，通过马铃薯旱地和水地产量比值反映材料的稳定性，可以更直观地筛选抗旱性较强的品种（兰巨生，1998）。而抗旱指数不仅能反映干旱条件对每个品种产量的影响，也能反映基因型差异对产量的影响，能更准确地评价不同品种的抗旱能力。马铃薯品种抗旱鉴定是对马铃薯品种抗旱能力进行筛选、评价的过程。本试验结果表明，株高胁迫指数、叶片失水率与抗旱系数的相关性达到极显著水平，可以作为马铃薯品种抗旱性鉴定的指标。

试验采用了旱棚盆栽试验法，环境条件和土壤条件都容易控制，可以准确控制胁迫处理的时间、强度和重复次数，便于操作，结果可靠，较准确地评价了15份马铃薯品种的抗旱性。