本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及马铃薯脱毒种薯和种苗水培一体化高倍繁育方法。
背景技术：
马铃薯是茄科茄属块茎植物，是全球重要的粮食作物。但马铃薯多年种植会感染病毒退化减产，平均减产30-50％。目前全世界科学家解决退化的主要技术是通过茎尖脱毒繁苗，然后繁育微型薯并进一步繁育原种加以利用。其马铃薯脱毒种薯繁育方式主要有基质栽培、雾培、水培和试管培育等方式。其中马铃薯脱毒种薯水培繁育技术，具有苗薯的繁育能力高，操作程序更加简化。可大大减少组培试管苗繁育数量，节约组培车间面积，提供优质种苗，可大大提高微型薯繁殖倍数，提高微型薯质量。该技术可在所有马铃薯脱毒中心实施，具有极大地市场需求，前景广阔。
现有的马铃薯脱毒种薯水培生产技术采用“苗薯分繁”方式进行繁苗和种薯生产，即前期采用水培方法对试管苗进行剪苗培育复壮，其母苗多次剪苗后废弃不用，造成浪费。后期将培育的壮苗移栽至生产苗床进行水培种薯繁育，多一个移栽环节。同时，现有方法虽然能够满足马铃薯水培种薯生产需要，但不能为马铃薯脱毒种薯生产时匍匐茎、块茎发生和膨大期间提供最佳的生长环境。因此不利于匍匐茎早发生、多发生；不利于马铃薯块茎正常膨大；不能解决后期块茎生长和根系营养吸收共处于营养液中的矛盾；不能够降低或减少绿藻等藻类植物滋生；不能解决营养液温度过高过低问题。因此，迫切需要从设施、营养液、环境、剪苗技术以及基础苗品种与环境互作关系等方面进行深入研发，形成一套马铃薯脱毒种薯和种苗水培高倍繁育的新方法。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有鉴于此，本发明提供一种马铃薯脱毒种薯和种苗水培高倍繁育方法，即将脱毒试管苗在水培条件下不断剪苗生根扩繁(移栽)，而后通过合理的营养液和光源诱导其母苗匍匐茎和块茎的生长，实现“苗薯同繁”。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、马铃薯脱毒种薯和种苗水培一体化高倍繁育方法，包括如下步骤：
1)将脱毒组培苗经炼苗后，定植于水培育苗器中生根、复壮；
2)待幼苗长高至10cm左右后将上端5cm长的茎段剪下，去掉茎段基部叶片后在50mg·l-1iba溶液中浸泡20min，然后定植于水培育苗器中；
3)将定植的水培苗培养至株高10～15cm，茎粗2～4mm，带5片以上大叶片时获得结薯栽培苗；培养条件为：营养液温度为18±2℃，ph值5.8～6.0；环境温度控制在18～22℃，光照强度300μmolm-2s-1，光照时间11h/天；
4)定植20天后，将水培苗长的侧枝由顶端向下剪5cm，剪下基部叶片后在50mg·l-1iba溶液中浸泡20min，然后定植于水培育苗器中，然后按步骤3)培养为结薯栽培苗；
5)定植40天后去掉植株基部老叶后将茎秆下放2-3个节，将营养液更换为结薯期营养液，至薯块长至质量大于2g获得种薯。
优选的，步骤1)为：脱毒组培苗揭膜后在18～25℃下炼苗2-3天，然后将苗从组培瓶中取出后沿苗基部去掉老根并洗净，将苗下端在20mg·l-1iba溶液中浸泡20min后，用珍珠棉管包裹插入含有清水的水培槽的水培育苗器中，培育1-2天后换成营养液对组培苗进行生根、复壮，培育过程调节营养液深度为2～4cm，营养液温度控制在25±2℃。
优选的，步骤4)之后还包括，每隔10天，将水培苗长的侧枝由顶端向下剪5cm，一批重复剪2次，然后剪下基部叶片后在50mg·l-1iba溶液中浸泡20min，然后定植于水培育苗器中，然后按步骤3)培养为结薯栽培苗。
优选的步骤3)中，定植20天前控制营养液深度为2-4cm，水培育苗器距底部高度5cm，营养液循环5min，暂停20min；20天以后，调整栽培槽底部坡度为2～3°，使进水口略高于出水口，流动液面保持1cm左右，营养液循环3min，暂停15min；营养液每30天彻底更换一次；40天后将水培育苗器底部高度调至6～7cm，营养液每20天彻底更换一次。
更优选的，所述营养液各组分浓度如下：kno31900.00mg·l-1、nh4no31410.00mg·l-1、kh2po4170.00mg·l-1、mgso4·7h2o370.00mg·l-1、ca(no3)2·4h2o705.00mg·l-1、h3bo36.20mg·l-1、mnso4·4h2o22.3mg·l-1、znso4·7h2o8.60mg·l-1、na2moo4·2h2o0.25mg·l-1、cuso4·5h2o0.025mg·l-1、cocl2·6h2o0.025mg·l-1、na2·edta37.25mg·l-1、feso4·7h2o27.85mg·l-1。
更优选的，所述结薯期营养液各组分浓度如下：kno31425.00mg·l-1、nh4no31057.50mg·l-1、kh2po4127.50mg·l-1、mgso4·7h2o277.50mg·l-1、ca(no3)2·4h2o528.75mg·l-1、h3bo36.20mg·l-1、mnso4·4h2o22.3mg·l-1、znso4·7h2o8.60mg·l-1、na2moo4·2h2o0.25mg·l-1、cuso4·5h2o0.025mg·l-1、cocl2·6h2o0.025mg·l-1、na2·edta37.25mg·l-1、feso4·7h2o27.85mg·l-1。
优选的，步骤3)中，所述光照使用红蓝光5:1的led灯作为光源。
优选的，步骤4)中，每次剪苗前10天喷施20mg·l-1ga和0.5mg·l-16-ba混合激素。
本发明的有益效果在于：马铃薯脱毒种薯和种苗水培一体化高倍繁育方法，与现有技术相比具体如下优点：
1)利用水培设施可调节栽培板的高度、回流管口高度、栽培槽水平角和营养液循环时间，苗期可保证小苗与营养液充分接触；根系发达后可增大根系、匍匐茎和块茎的生长空间和与空气的接触面积，减少槽中营养液滞留量，加速营养液循环，极大缓解地下空间高湿低氧和块茎生长空间限制问题；
2)栽培板定植孔设计为“凸”形定植孔和固定圈，增加了置于黑暗环境下节间数量，有利于多发匍匐茎，解决栽培板夹薯、阻挡匍匐茎生长等问题，并极大简化栽培流程，提高系统效率；
3)增加过滤网，将块茎生长与根系营养吸收空间分离，降低块茎生长环境湿度，减少块茎皮孔数量，提高块茎储藏品质；
4)通过优化营养液温度、营养液离子浓度、补光光质、激素和剪分枝等手段来协调地上地下的生长，苗期调控提高扦插苗产量，后期调控提高微型薯产量；
5)通过营养液和温室温度控制，实现了微型薯周年不间断生产的目标；
6)安装液体紫外线杀菌灯及育苗器加厚避光改进，解决水传病菌及藻类生物滋生的问题；
7)栽培系统结构简单，成本及能耗低，管理技术要求不高，苗薯繁殖效率高，可周年生产，设备利用率高，可实现规模化、工厂化生产。
因此利用本发明的方法能够同时培育马铃薯种薯和种苗，提高种苗和微型薯的产量的质量，扩大植株繁殖倍，缩短了微型薯的生产期；同时操作程序更加简化，还利于减少种薯储藏期间病害发生，提高种薯质量，对马铃薯种薯和种苗的培育具有重要意义。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为马铃薯脱毒苗营养液膜水培系统简图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明实施例使用的水培设施如下：水培槽由钢材焊接而成，槽长宽高规格有370cm×120cm×20cm和750cm×120cm×20cm两种规格试，槽底部和侧边铺设防水板材，槽内铺设塑料防渗薄膜，栽培槽底部与水平面的倾角可调节，栽培槽结构如图1所示。其中1为水培生产育苗器1、2为盛液箱体2，3为可升降过滤网3，4为营养液供应管4，5为出水口5，6为防水紫外线灯6，7为温度调节蒸发器7，8为浮球开关8，9为时间控制器水泵，10为营养液池，21为塑料薄膜，22为长方体箱架，41为营养液供给导管，出水管71，进水管72，温度感应器73和纯钛蒸发器74。具体见公开号为cn205284507u的中国专利。
实施例1、马铃薯脱毒种薯和种苗水培一体化高倍繁育方法
1)供试脱毒组培苗揭盖后在室温(18～25℃)下炼苗，2-3天后将苗从组培瓶中取出后去掉老根并洗净，将苗下端在20mg·l-1iba溶液中浸泡20min后用珍珠棉管包裹插入育苗器中，在水培苗床中清水培育1-2天后换成营养液培育。对组培苗进行生根、复壮，此时调节回流管口高度，使营养液深度在2～4cm，使基部能够充分接触营养液，营养液温度控制在25±2℃；育苗营养液配方如下表1和表2所示，营养液全用去离子水配制，配好后用hno3和naoh调节ph值5.8～6.0，营养液裸露部分覆盖厚泡沫板，营养液循环5min，暂停30min。营养液每20天彻底更换一次。育苗期间开启营养液紫外杀菌灯。
表1、营养液和育苗营养液配方
表2、营养液和育苗营养液微量元素及铁盐配方
秋冬季育苗需对水培扦插苗进行每天补光12h以上，并保证温室内温度在25℃，以促进扦插生根和防止小苗结薯。
2)待幼苗长高至10cm左右后将上端5cm长的茎段剪下，去掉茎段基部大叶片后在50mg·l-1iba溶液中浸泡20min，用珍珠棉管包裹后将茎段扦插入育苗器中重复步骤a，重复步骤b2次；
3)将复壮的剪切苗在25±2℃条件下培养10天即可得到株高10～15cm，茎粗2～4mm，带5片以上大叶片的合格结薯栽培苗；将营养液温度调至18±2℃，ph值5.8～6.0；环境温度控制在18～22℃，补光光源选择光质为红蓝光5:1的led灯，光照强度(光合有效辐射，par)300μmolm-2s-1，光照时间11h/天，生产期内开启紫外线杀菌灯进行营养液消毒灭菌。红蓝光5:1的led灯光质的优点是较传统高压钠灯节能性突出，光效优良，促进植株生长发育，植株壮苗系数、叶面积、光合速率、成薯率、微型薯产量等均提高。
营养液配方为结薯期营养液配方，如下表3和表4所示，结薯期后降低营养液离子浓度特别是n含量以促进结薯，所有营养液用去离子水配制。
表3、结薯期营养液配方
表4、结薯期营养液微量元素和铁盐配方
4)定植10天后每隔10天喷施一次由喷施ga20mg·l-1+6-ba0.5mg·l-1组成的混合激素，重复三次；20天后将长分枝顶端剪下5cm作为扦插苗，扦插苗去掉基部大叶片后培养为栽培苗，之后每隔10天剪一次，可重复剪2～3次进行繁苗；不剪苗再配合喷施10mg·l-1ga或ga20mg·l-1+6-ba0.5mg·l-1水剂可显著提高微型薯产量，剪苗后微型薯产量显著下降；剪苗3次配合每次剪苗前10天喷施ga20mg·l-1+6-ba0.5mg·l-1水剂，剪切扦插苗数量和总体苗薯繁殖倍数最高。
本实施例优选的，定植20天前控制营养液深度为2-4cm，水培育苗器距底部高度5cm，营养液循环5min，暂停20min；20天以后，调整栽培槽底部坡度为2～3°，使进水口略高于出水口，流动液面保持1cm左右，营养液循环3min，暂停15min；营养液每30天彻底更换一次；40天后将水培育苗器底部高度调至6～7cm，营养液每20天彻底更换一次。
为了让剪苗完成次后让植株正常生长，40天时去掉植株基部老叶后将茎秆下放3节，并更换营养液为结薯配方，60天开始可连续采摘质量大于2g的合格微型薯，但应该减少采摘次数，以减少地下部分见光时间。
为了研究不同因素对植物生长发育、光合速率和微型薯产量的影响，用不同营养液离子浓度、不同led补光光质、ga和6-ba混合激素处理、栽培苗分枝剪苗次数处理，统计植株生长发育、光合速率和最终微型薯产量，结果如表5～7所示。
表5、调控措施对水培马铃薯植株定植20天时生长的影响
注：“-”表示该数据未测，小写字母表示在5％水平的显著差异性，下同
表6、调控措施对水培马铃植株叶绿素含量及光合速率的影响
表7、调控措施对水培马铃最终剪切扦插苗和微型薯繁殖效果的影响
由表5～7可以看出，本发明的栽培管理优势主要体现在：
1、通过对水培马铃薯植株营养液离子浓度进行动态调控，营养生长期离子浓度4248.51mg·l-1的营养液配方可加速植株茎叶生长，扩大叶面积、叶绿素含量和光合速率，提高壮苗系数(表5、6)。结薯期离子浓度为3186.38mg·l-1的营养液配方可显著促进微型薯形成，提高微型薯产量(表7)。
2、光质为5:1红蓝光的led灯补光下苗期可矮化水培植株，增大叶面积、茎粗和壮苗系数，提高光合速率和叶绿素含量(表5、6)，微型薯单位面积数量达到了1955粒·m-2，单位面积数量达到了5622g·m-2，产量达到了最佳水平(表7)。
3、在ga、6-ba组成的混合激素和剪苗次数双重处理下，从表7可知，应按照生产目标合理选择剪苗次数，若以微型薯生产为主则不剪苗，喷施ga20mg·l-1+6-ba0.5mg·l-1可显著提高微型薯产量，剪苗将导致微型薯产量显著下降。若追求最大繁殖倍数，则剪苗3次配合每次剪苗前10天喷施ga20mg·l-1+6-ba0.5mg·l-1水剂，剪切扦插苗数量和总体苗薯繁殖倍数最高。
将本发明的方法与基质栽培和雾培微型薯的产量比较，结果如表示8所示。
表8、马铃薯种薯和种苗水培一体化高倍繁育技术与基质栽培和雾培微型薯产量比较
注：单株繁殖倍数＝单株块茎数+单株剪切扦插苗数。单株块茎数仅指质量≥2g的微型薯数量
由表8可知，本发明体系水培微型薯单位面积数量和产量均显著高于基质栽培，且与基质栽培相比可大大减少脱毒苗的用量；与雾培微型薯产量相比，本发明单位面积微型薯数量已达到甚至超过雾培的水平。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。