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        干旱和農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究進(jìn)展

        2013-12-31 00:00:00杜召海等
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2013年11期

        摘 要:綜述了干旱逆境和覆蓋地膜、施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、高剪苗等農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系形態(tài)生長(zhǎng)和塊根形成影響的相關(guān)研究。干旱抑制了苗期根系形態(tài)建成和塊根形成,覆蓋地膜、施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等農(nóng)藝措施是提高苗期根系活力、促進(jìn)塊根形成、增加單株結(jié)薯數(shù)的有效措施;對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育研究進(jìn)行了展望。

        關(guān)鍵詞:甘薯;苗期;根系;干旱;農(nóng)藝措施

        中圖分類號(hào):S531.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1001-4942(2013)11-0142-03

        甘薯[Ipomoea batatas(L.) Lam.] 屬于旋花科甘薯屬,一年生或多年蔓生,起源于墨西哥、厄瓜多爾、秘魯一帶的熱帶美洲,是一類喜溫、短日照作物。甘薯根系發(fā)達(dá),較耐旱,具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn),不僅是我國(guó)第四大糧食作物,而且還是重要的工業(yè)原料、飼料、新型能源及保健作物[1,2]。近年來(lái),隨著人們保健意識(shí)的增強(qiáng),甘薯在食品加工上的價(jià)值凸顯。甘薯的大田生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程可以分為前中后三個(gè)階段。前期即發(fā)根分枝結(jié)薯期,是指從秧苗栽插到結(jié)薯數(shù)目基本穩(wěn)定的時(shí)間段。栽插后快速形成根系是保證薯苗成活和塊根形成的基礎(chǔ),而單株結(jié)薯數(shù)是構(gòu)成產(chǎn)量的主要因素之一[3],因此苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育狀況在甘薯整個(gè)生命周期中占有十分重要的地位。本文綜述了各農(nóng)藝措施和干旱對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究成果,旨在為甘薯生產(chǎn)和相關(guān)研究提供參考。

        1 干旱對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

        干旱造成的農(nóng)作物損失在所有的非生物脅迫中占首位[4]。我國(guó)北方薯區(qū),夏薯栽插常常遇到干旱問(wèn)題。薯苗是幼嫩組織,受旱后易萎枯,根系形成受阻。甘薯雖較一般作物耐旱,但其發(fā)根分枝結(jié)薯期卻是一生中對(duì)水分相對(duì)敏感的時(shí)期[5],這一時(shí)期遇旱會(huì)嚴(yán)重影響不定根的生長(zhǎng)發(fā)育。

        首先,干旱對(duì)薯苗栽插后根系的建成造成不利影響。栽插后不定根的生長(zhǎng)對(duì)水分脅迫敏感,快速、整齊地形成根系需要充足水分[6]。前人研究表明在干旱或模擬干旱條件下,不定根的長(zhǎng)度、側(cè)根的數(shù)目顯著減少,隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),后續(xù)側(cè)根的形成受阻,干重也顯著下降[7];與對(duì)照處理相比,側(cè)根的平均數(shù)目、長(zhǎng)度和表面積分別減少49%、103%和94%,側(cè)根密度降低45%[8]。Pardales和Yamauchi(2003)[7]研究發(fā)現(xiàn),干旱處理第10~19天,與對(duì)照相比不定根數(shù)目減少,但第20~28天與對(duì)照相比不定根數(shù)沒有明顯變化。這說(shuō)明干旱主要影響根系建成階段不定根的數(shù)目,對(duì)根系的形成有重要影響。

        其次,干旱對(duì)甘薯不定根的分化造成不利影響,阻礙塊根的形成。塊根形成階段是對(duì)水分不足最敏感的時(shí)期,干旱會(huì)影響塊根的分化形成過(guò)程,導(dǎo)致形成塊根數(shù)目減少[9 ~11]。研究表明,圍繞在原生木質(zhì)部和次生韌皮部的形成層出現(xiàn)是塊根形成的標(biāo)志[12,13]。形成層的發(fā)育和其木質(zhì)化程度之間的平衡決定塊根的最終數(shù)量[12],由此可推斷,干旱阻礙塊根形成的實(shí)質(zhì)是引起了圍繞原生木質(zhì)部和次生韌皮部形成層的木質(zhì)化。

        2 農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

        2.1 覆蓋地膜

        覆膜種植具有增溫、節(jié)水、抗旱和增產(chǎn)的多重作用,是一種具有很高經(jīng)濟(jì)效益的種植方法,推廣迅速。李雪英等(2012)[14]研究了地膜覆蓋對(duì)甘薯壟內(nèi)溫度和產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明以不覆膜為對(duì)照,覆膜栽培薯壟各土層的溫度均比對(duì)照高,且不同類型地膜的增溫效果有差異,表現(xiàn)為透明膜>黑膜>不覆膜。土溫提高能明顯促進(jìn)甘薯苗期莖葉的生長(zhǎng)發(fā)育,結(jié)薯較早[15,16]。塊根形成階段根部溫度較高有利于塊根的分化,是覆膜增加產(chǎn)量的重要原因[17,18]。

        覆膜還可改善甘薯根系生長(zhǎng)的土壤環(huán)境,主要有兩點(diǎn):第一是覆膜減少了水分蒸發(fā),土壤濕度提高,微生物活動(dòng)異?;钴S,有機(jī)質(zhì)和潛在腐殖質(zhì)的分解速度加快,從而提高了土壤可溶性養(yǎng)分含量[19~21],為根系的生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng);第二是覆膜后土壤表面不受雨水沖擊,土壤疏松、空隙度大,利于苗期根系生長(zhǎng)[22]。研究表明,覆膜栽培的薯苗比露地栽培的發(fā)根時(shí)間能提前4~6天[19],并且發(fā)根后根系生長(zhǎng)快,根長(zhǎng)、根重都顯著增加[21]。

        2.2 施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑

        化控技術(shù),在小麥、玉米等作物上已廣泛應(yīng)用,甘薯上也有應(yīng)用。生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑如多效唑、縮節(jié)胺可以提高甘薯塊根產(chǎn)量,與此有關(guān)的研究也較多,但對(duì)根系生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究?jī)H見少量報(bào)道。解備濤等(2008)[23]研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用吲哚-3-丁酸(Indole Butyric Acid, IBA)和萘乙酸(Naphthylacetic Acid, NAA)可以顯著減緩干旱脅迫條件下根系數(shù)目、根系生物量和根系抗氧化酶活性的下降。多效唑和縮節(jié)胺是植物生長(zhǎng)延緩劑,對(duì)甘薯生長(zhǎng)發(fā)育有重要的調(diào)節(jié)作用??s節(jié)胺不但能提高根系數(shù)量、活力和促進(jìn)根系的形態(tài)建成,而且能促進(jìn)根系發(fā)育、增加甘薯單株結(jié)薯數(shù)[26,27]。

        基因活化劑是另一種重要的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,其主要成分為天然蕓薹素、茉莉酸甲酯和水楊酸,能促進(jìn)根系生長(zhǎng)[24],還能明顯提高紫肉甘薯根系NO-3和K+的吸收速率[25],而且適宜濃度的基因活化劑可以提高根系活力。湯紹虎等(2008)[25]研究表明,采用750倍的基因活化劑浸漬紫薯秧基部1 h能提高根系活力。

        生根靈是一種復(fù)合型生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,使用生根靈浸泡薯苗可以促進(jìn)其早生根、多生根和根系的生長(zhǎng)發(fā)育,增加根數(shù)、根系體積和表面積及其干物重,增強(qiáng)根系的功能,有利于根系分化發(fā)育形成更多的塊根,但主要是增加中、小薯的數(shù)目,使中、小薯占的比例增大[28]。

        2.3 其它農(nóng)藝措施

        甘薯不同的栽法,其秧苗入土深度不同,入土深度對(duì)薯苗的生長(zhǎng)有著不同影響。Saifulislam等(2006)[29]研究表明,不同栽插深度影響甘薯苗期塊根的形成,3個(gè)節(jié)入土栽植其塊根數(shù)比1個(gè)節(jié)入土的平均每株多0.4~0.7個(gè)。蒲自國(guó)(2007)[30]研究發(fā)現(xiàn),栽插深度較淺利于甘薯苗提早發(fā)根。高剪苗不僅是甘薯栽培中有效防治黑斑病的有效措施,而且也對(duì)塊根的形成有一定影響??拷缂饧羧∈砺然考羧〉馁|(zhì)量更高,能產(chǎn)生更多的塊根[31],說(shuō)明高剪苗對(duì)栽插后塊根的形成有重要影響。薯苗的特征對(duì)塊根數(shù)也有影響,研究表明,一些甘薯品種不帶葉秧苗栽插后形成的塊根數(shù)減少,而某些品種帶葉秧苗與對(duì)照所形成的塊根數(shù)沒有差異[31],這說(shuō)明薯苗有無(wú)葉片對(duì)塊根數(shù)的影響品種間存在差異。基于這些研究,在實(shí)踐中部分薯區(qū)還發(fā)展出了留三葉抗旱栽培法。薯苗長(zhǎng)度對(duì)苗期根系也有影響,薯苗越長(zhǎng)發(fā)根越快,形成的根數(shù)也越多[32]。

        3 結(jié)語(yǔ)

        前人研究成果表明,干旱逆境嚴(yán)重影響甘薯苗期的生長(zhǎng)發(fā)育,限制根系的形態(tài)建成,影響初生根分化形成塊根。覆蓋地膜能夠保水保墑,提高地溫,促進(jìn)根系迅速形成。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠提高根系活力,增強(qiáng)根系功能,顯著降低干旱對(duì)根系的傷害。目前,在正?;蚋珊得{迫條件下關(guān)于地膜覆蓋、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期根系影響的研究主要集中在對(duì)最終產(chǎn)量的影響上,而關(guān)于這些農(nóng)藝措施對(duì)甘薯苗期發(fā)根、根系建成過(guò)程中的機(jī)理方面的影響需要深入研究。

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