全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2002 , 29 (4) : 333～336
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2001 - 09 - 21 ; 修回日期 : 2001 - 12 - 12
基金项目 : 山东省自然科学基金资助项目 (Q99D07) ; 山东省“三零”工程资助项目 (9923018)
马铃薯脱毒小薯雾培结薯特点及增产效果
杨元军1 　孙慧生1 　王培伦1 　马伟青1 　李广存2 　董道峰1 　王　毅3
(1 山东省农业科学院蔬菜研究所 , 济南 250100 ;　2 山东省农业科学院生物技术中心 , 济南 250100 ;　3 国际马铃薯中心
北京办事处 , 北京 100081)
摘 　要 : 采用草炭 + 蛭石双层基质无土栽培和自动控制槽式喷雾栽培两种模式进行马铃薯脱毒小薯结
薯数量及小薯质量分布比较 , 同期定植 , 结果表明 70 d 生长期内前者每株匍匐茎数量为 15 条 , 膨大成薯
5. 7 个 , 后者匍匐茎数量为 97 条 , 膨大成薯 76 个 , 分别是前者的 6. 5 倍和 13. 3 倍。槽式雾培较基质无土
栽培可显著提高脱毒小薯的繁殖系数。
关键词 : 马铃薯 ; 脱毒小薯 ; 槽式雾培 ; 产量
中图分类号 : S 532. 048 ; S 632 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2002) 0420333204
脱毒马铃薯的增产幅度一般为 50 %～100 % , 其增产优势使市场需求量大增 , 脱毒小薯随之出现
了供不应求的局面。研究一套脱毒小薯的高效生产措施已成为当务之急。目前国内现行的双层基质无
土栽培 , 脱毒小薯的繁殖系数仅为 2 左右 , 而马铃薯实生种子 ( TPS) 的结薯数量可达每株 52. 8
个〔1〕。由此推断 , 采用适宜的栽培方式 , 脱毒组培苗小薯繁殖效率低下的问题有望得以突破。为此 ,
作者对马铃薯脱毒组培苗完全无基质槽式喷雾栽培 (以下简称雾培) 和草炭 + 蛭石双层基质无土栽培
(以下简称基质栽培) 两种模式进行了同期对比试验 , 并对脱毒苗的结薯特性和增产潜力进行了研究 ,
旨在探索出一条大幅度提高马铃薯脱毒小薯繁殖系数的新途径。
1 　材料与方法
材料为 H4 试管苗 (引自美国) , DAS2ELISA 检测 PVX、PVY、PLRV 均呈阴性反应。
试验地点在山东省农科院蔬菜所温室。采用槽式喷雾栽培与传统草炭 + 蛭石双层基质无土栽培方
式。雾培装置由培养槽、水泵、雾化装置、输液管道、控时单元和贮液箱组成。其中培养槽长 ×宽 ×
深为 350 cm ×60 cm ×24 cm , 槽上盖板开有定植孔 , 株行距为 10 cm ×15 cm , 槽内保持黑暗 , 营造适
合匍匐茎生长和顶端膨大成薯的环境 ; 槽底安装双向折射雾化喷头 ; 输液管道选用 ABS 耐酸碱塑材 ;
控时单元为可编程控制器 (利用编程器将程序输入) , 在 3 min～2 h 范围内 , 接通 30～60 s , 其余时
间断开 (各时段长短可根据光照、温度变化进行调节) , 昼夜循环 ; 贮液箱为半地下式 , 以利营养液
回流。草炭 + 蛭石双层基质无土栽培方式 , 苗床底部铺 5 cm 厚草炭 , 上置育苗盘 , 盘内基质为蛭石。
育苗盘规格为 60 cm ×24 cm ×5 cm。
雾培和基质栽培采用同期对比试验 , 脱毒试管苗以基质栽培方式扦插于育苗盘中 (1999 年 1 月
21 日) , 其中部分脱毒苗在 15 d 后 (2 月 5 日) 定植于雾培槽盖板上 (密度 67 株/ m2) , 其它脱毒苗继
续在育苗盘中生长 (密度为 694 株/ m2) 。基质栽培收获期为 4 月 20 日 , 雾培为 5 月 6 日 , 调查日期均
为 5 月 11 日。同时对扦插 15、35、50 d 苗龄的脱毒苗进行雾培试验。
雾培营养液为自行设计的 PBM ( Potato basal medium) 配方 (表 1) , 渗透势 0. 132 MP , pH 5. 5～
6. 0。夜间和阴雨天 1 h 时段内喷雾 20 s , 其余时间停喷 ; 高温和晴好天气 , 30 min 时段内喷雾 30～
40 s , 其余时间停喷。基质栽培定期浇营养液 , 栽培基质含水量在 70 %～80 %。
试验结果采用 SAS 6. 12 统计软件分析。
2 　结果与分析
2. 1 　马铃薯脱毒苗雾培与基质栽培结薯数量的差异
雾培和基质栽培平均结薯数分别为 5 454 个/ m2 和 2 045 个/ m2 , 1. 5 g 以上的微型薯分别为 2 094
个/ m2 和 771 个/ m2 , 雾培比基质栽培增产 171. 6 % , 脱毒苗的用量节省 90 % (表 2) 。
表 1 　马铃薯雾培营养液基本配方
Table 1 　Basal nutrient solution of aeroponics
大量元素组成
Macroelements (mol/ L)
微量元素组成
Microelements (mmol/ L)
NH4NO3 0. 0025 Na2EDTA·2H2O 0. 09
KH2PO4 0. 0018 FeSO4·7H2O 0. 09
KNO3 0. 0177 MnSO4·4H2O 0. 09
MgSO4·7H2O 0. 0014 H3BO3 0. 024
Ca (NO3) 2·4H2O 0. 0016 ZnSO4·7H2O 0. 008
NaCl 0. 0013 CuSO4·5H2O 0. 003
Na2MoO4·2H2O 0. 00004
CoCl2·6H2O 0. 004
表 2 　马铃薯脱毒小薯雾培与基质栽培的结薯数量
Table 2 　Minituber number of potato plantlets
in sustrate culture and aeroponics
栽 培 模 式
Cultivating
method
定植密度
Planting
density
(plt/ m2)
每 m2 结薯数
Number of
tubers/ m2
总 数 Total
> 1. 5 g
小薯
> 1. 5 g
minitubers
增 幅
Increase
( %)
雾 培 Aeroponics 67 5 454 2 094 171. 6 3 3
基质栽培 694 2 045 771 　0. 0
Substrate culture
　　注 : 结薯数量为 3 次重复平均值 ; 3 3 0. 01 水平上差异极
显著。Note : Tuber number is the averages of 3 repetition ; Significant
difference at 0. 01 level .
2. 2 　雾培对马铃薯匍匐茎数量的影响
雾培匍匐茎一级分枝条数及膨大成薯数量分别较基质栽培增加 55. 7 %和 400 % ; 二级分枝条数及
膨大薯数增加 4 288. 8 %和 4 400 % ; 三级分枝及膨大薯数没有增加。匍匐茎二级分枝条数和结薯数量
的显著增加是脱毒苗雾培较基质栽培增产的关键所在 (图 1) 。
图 1 　雾培与基质栽培莆匐茎发生数量及膨大成薯数比较
Fig. 1 　Compartion of stolons and bulked microtubers
between aeroponics and substrate culture
图 2 　基质栽培与雾培微型薯质量分布
Fig. 2 　Microtuber mass distribution of substrate
culture and aeroponics
2. 3 　雾培与基质栽培脱毒马铃薯微型薯的质量分布
将脱毒小薯按大小分为 4 组 , 即 0. 5 g 以下、0. 5～1. 4 g、1. 5～3. 9 g 和 4. 0 g 以上。雾培中各组
小薯所占的比例从小到大依次为 43. 2 %、16. 2 %、25. 1 %和 13. 5 % ; 基质栽培则分别为 16. 3 %、
40. 2 %、39. 4 %、4. 1 % (图 2) 。
2. 4 　马铃薯脱毒扦插苗苗龄对雾培结薯数及匍匐茎数量的影响
马铃薯脱毒组培苗定植于栽培槽盖板上之前 , 假植时间的长短对匍匐茎的发生和结薯数量有直接
的影响。苗龄 15、35、50 d 的脱毒苗结薯数 ( > 0. 5 g) 分别为 76. 0、55. 5 和 40. 0 个 , 匍匐茎数依次
为 97. 0、68. 0 和 56. 0 条 , 膨大成薯率为 78. 4 %、80. 9 %和 71. 4 %。各级匍匐茎分枝数及膨大成薯率
存在较大差异 (表 3) 。以苗龄 15 d 的结薯产量最高 , 与其他苗龄的脱毒苗之间差异显著。
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表 3 　马铃薯不同苗龄脱毒苗雾培单株匍匐茎数及结薯数差异
Table 3 　Difference of stolon and tuber number of plantlets with different ages
苗 龄
Plantlet
age (d)
定 植 期
Transplanting
date
调 查 日 期
Observation
date
一级分枝 1st level branches
茎 数
Stolon
薯 数
Tuber
比 率
Ratio ( %)
二级分枝 2nd level branches
茎 数
Stolon
薯 数
Tuber
比 率
Ratio ( %)
三级分枝 3rd level branches
茎 数
Stolon
薯 数
Tuber
比 率
Ratio ( %)
15 1999 - 02 - 05 1999 - 04 - 03 16. 5 16. 5 100. 0 79. 0 58. 5 74. 0 1. 5 1. 0 66. 7
35 1999 - 02 - 12 1999 - 04 - 03 12. 0 11. 5 95. 8 41. 5 36. 5 88. 0 14. 5 7. 5 51. 7
50 1999 - 02 - 05 1999 - 04 - 03 9. 5 8. 5 89. 5 34. 5 24. 5 71. 0 12. 0 7. 0 58. 3
　　注 : 苗龄指试管苗假植至定植之间的天数 ; 匍匐茎数量为 3 次重复平均值。
Note : Plantlet age means the interval (days) from in vitro plantlet heel in to transplanting in seedling bed. Stolon number is average of 3 repetition.
3 　讨论
3. 1 　不同栽培方式及其繁殖系数
马铃薯无土栽培方式主要有基质栽培和水培〔2 ,3〕, 其中水培包括营养液膜技术 (NFT , 美国宇航
局肯尼迪航天中心)〔4〕、NFT和砾培结合的水培方式 (比利时 Gembloux 农业研究中心)〔5〕、基质栽培
与滴灌相结合的技术 (西班牙)〔6〕, 以及本试验中采用的喷雾栽培技术等。总体而言 , 基质无土栽培
是目前国内外应用比较普遍的生产方式 , 生产的脱毒种薯表皮光滑 , 外观质量佳 , 但繁殖系数低 (每
株平均结 > 1. 5 g 的小薯 1～3 粒) 、人工和组培苗用量大 ; 水培的人工和组培苗的用量显著降低 , 繁
殖系数较基质栽培提高 5～10 倍 , 便于工厂化作业。
雾培繁殖系数较传统基质栽培显著提高的主要原因在于 , 雾培的营养液营养成分均一、易控 , 在
循环利用过程中 , 可随时检测并调整补充养分 , 保证矿质元素的充分供给 ; pH 值达到最佳的范围
(5. 5～6. 0) , 雾培栽培槽为匍匐茎的生长提供充足的空间 , 喷雾过程中营养液的溶解氧增加 , 可使根
系保持较高的活性。此外 , 本试验中采用的雾培方式 (已进行了 4 个生长季的中试 , 规模为 7 000 株
/ 季) , 可直观地定期采摘符合采收标准的脱毒小薯 , 有利于植株光合产物 (源) 向未膨大的微型薯
(库) 中输送 , 从而提高可利用小薯 (0. 5～4. 0 g) 的数量 , 并保证其整齐度。这些均是传统的基质
栽培无法相比的优点。
3. 2 　雾培中不同熟性的品种 (系) 脱毒小薯繁殖系数存在较大差异
试验中的供试材料为适合炸片的中熟品系 H4 , 生育期和结薯特性与中熟炸片品种‘大西洋’
(Atlantic) 类似 , 而‘大西洋’比早熟品种‘鲁引一号’ ( Favorita 的株选系) 的结薯率高 27. 8 %〔7〕。
通常马铃薯中熟品种 (品系) 的地上茎分枝能力较早熟品种强 , 匍匐茎发生的数量也较多。而雾培中
脱毒小薯的结薯量与匍匐茎的多少密切相关 , 因此中熟品种 (品系) 的小薯繁殖系数较早熟品种高 ,
另外中熟品种 (品系) 地上部茎叶衰老比早熟品种晚 , 能够保证匍匐茎顶端膨大所需的养分。
3. 3 　雾培与常规基质栽培成本的比较
雾培一栋 200 m2 的温室 80 d 可生产微型薯 26. 4 万个 (40 个/ 株 ×6 600 株) 。而常规基质栽培
200 m2 温室可摆放 980 个育苗盘 , 生产 12. 5 万个微型薯。在 200 m2 的防蚜温室中 , 采用雾培和基质
栽培方式生产一季脱毒小薯 , 前者的成本较后者可降低 33 % (表 4) , 技术转化前景看好。成本比较
结果会因试验中的设施材料不同而有所差异 , 本试验数据仅供参考。
表 4 　马铃薯脱毒小薯雾培与基质栽培成本比较
Table 4 　Cost comparison of aeroponics and substrate culture (元 RMB)
栽 培 方 式
Cultivating
methods
营养液/ 基质
Nutritional
solution/ substrate
电　费
Electrical
power
水 费
Water
脱毒苗成本
Virus2free
plantlets
设 施 折 旧
Depreciation
of facilities
人工费
Labour
cost
合 计
Total
元/ 小薯
Cost per
minituber
比 较
Comparison
( %)
雾化栽培 Aeroponics 　 632 1 882 46 330 11 514 1 050 15 454 0. 059 67
基质栽培 Substrate culture 　1 090 　98 69 4 900 3 284 1 580 11 021 0. 088 100
　　注 : 温室面积 200 m2。　Note : Greenhouse area is 200 m2.
5334 期 　　　　　　　　　　　　杨元军等 : 马铃薯脱毒小薯雾培结薯特点及增产效果 　　　　　　　　　　　　
3. 4 　雾培生产脱毒小薯中存在的问题
基质栽培的植株接近收获时功能叶为 6 片 , 且已近黄落。而雾化栽培的植株为 15. 5 片 , 叶片正
处于光合旺盛期。若在雾培中采取加强光照 , 结薯期温度控制在 18～25 ℃, 生育期内对根系和匍匐
茎进行 2～3 次 24～48 h 的弱酸胁迫〔8〕等措施 , 还可进一步提高产量。
雾培马铃薯生产的脱毒小薯由于栽培槽内湿度高 , 易出现皮孔缺氧外凸 , 表皮粗糙 , 块茎贮存期
间失水导致表皮皱缩等问题 , 影响外观商品质量 , 亟待解决。收获的小薯用自来水将表皮的营养液冲
洗干净后 , 在通风处晾干 (勿曝晒) , 加速皮孔的木栓化 , 然后在 (2 ±1) ℃冷藏 , 可有效防止病原从
皮孔入侵。将其作为种薯进行田间栽培试验表明 , 产量与传统基质栽培生产的脱毒小薯无显著差异。
参考文献 :
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63 : 241～249
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67 : 177～187
5 　Rolot J L , H Seutin. Soilless production of potato minitubers using a hydroponics technique. Potatao Reseach , 1999 , 42 : 457～469
6 　Muro J V Díaz , J L GoÌi , C Lamsfus. Comparison of hydroponic culture and culture in a peat/ sand mixture and influence of nutrient solution and
plant density on seed potato yields. Potato Research , 1997 , 40 : 431～438
7 　孙慧生 , 杨元军 , 马伟青 , 等. 不同方式生产马铃薯微型薯研究. 见 : 陈伊里主编. 马铃薯产业与西部开发. 哈尔滨 : 哈尔滨工
程大学出版社 , 2001. 164～167
8 　Wan W Waylen , Weixing Cao , Thodore W Tibbitts. Tuber initiation in hydroponically grown potatoes by alteration of solution pH. HortScience ,
1994 , 29 (6) : 621～623
Features of Potato Tuberization and Effect of Minituber Yield Increase from in
Vitro Virus2Free Plantlets by Aeroponics
Yang Yuanjun1 , Sun Huisheng1 , Wang Peilun1 , Ma Weiqing1 , Li Guangcun2 , Dong Daofeng1 , and Wang Yi3
(1 Vegetable Institute , Shandong Academy of Agricultural Sciences , Jinan 250100 , China ;　2 Biotech Center , Shandong Academy of
Agricultural Sciences , Jinan 250100 , China ;　3 Beijing Liaison Office , International Potato Center , Beijing 100081 , China)
Abstract : Both peat plus vermiculite double layer substrate culture and channel aeroponics were adopted in
the study of tuberizing characteristics and minituber yield potential of virus2free (VF) potato plantlets in the same
growing season. Trial results of the number and weight distribution of VF minituber indicated that , within 702day
growing period , stolons , total swelled minituber by substrate culture were 15 and 5. 7 respectively , while data
obtained from aeroponics were 97 and 76 accordingly. The latter were 6. 5 fold and 13. 3 fold of the former
separately. Comparing with substrate culture , aeroponics significantly improve the minituber propagation
coefficient .
Key words : Potato ; Virus2free minituber ; Channel aeroponics ; Yield
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