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探寻马铃薯产量密码：源库关系解析与水氮调控策略

一、引言

1.1研究背景与意义

在全球粮食体系中，马铃薯（SolanumtuberosumL.）占据着举足轻重的地位，作为世界第四大重要的粮食作物，其种植范围广泛，在153个国家和地区均有栽培，2022年全球种植面积达2.67亿亩，总产量高达3.75亿吨。中国是马铃薯的第一大生产国及用种国，种植历史已逾300余年，种植区域涵盖北方一作区、西南混作区、中原间作区和南方冬作区，形成了特色鲜明的区域化种植格局，各区域错季上市，满足了国内市场多样化的消费需求。

马铃薯不仅是重要的粮食来源，更是营养丰富的食物。其块茎富含大量淀粉，能为人体提供充足的热量，同时含有蛋白质、氨基酸以及多种维生素和矿物质，维生素种类之全在所有粮食作物中首屈一指，在欧美国家特别是北美地区，早已成为第二主食。此外，马铃薯还具备适应性强、产量高的优势，在老少边穷地区广泛种植，对保障当地粮食安全、稳定社会生活发挥了重要作用。在当今全球人口持续增长、粮食需求不断攀升的背景下，马铃薯在保障粮食安全和减轻贫困方面的关键作用愈发凸显，其可持续生产有力地支撑了粮食安全的四大支柱：供应、获取、利用和稳定。

马铃薯产量的形成是一个复杂的生理过程，受到多种因素的综合影响。其中，源库关系是影响马铃薯产量的关键内在因素。源主要指叶片的光合作用，通过光合作用产生的光合产物是马铃薯生长发育和产量形成的物质基础；库则是指接纳光合产物的器官，如块茎等，其接纳和储存光合产物的能力直接关系到产量的高低。源与库之间通过茎、叶柄等组织构成的“流”进行物质运输和分配，源、库、流三者相互协调、相互制约，共同决定了马铃薯的产量。深入探究马铃薯产量形成的源库关系，揭示其内在生理机制，对于挖掘马铃薯的产量潜力、提高产量具有重要的理论意义。

水和氮作为马铃薯生长发育过程中不可或缺的外部因素，对马铃薯的生长、产量和品质起着至关重要的调控作用。水分是马铃薯进行光合作用、物质运输和各种生理生化反应的重要介质，适宜的水分供应能够保证马铃薯植株的正常生长和代谢活动。而氮素则是蛋白质、核酸等重要生命物质的组成成分，对马铃薯的叶片生长、光合作用以及块茎的形成和膨大有着直接的影响。然而，在实际生产中，由于水氮管理不合理，如水分过多或过少、氮肥施用过量或不足等问题普遍存在，导致马铃薯产量和品质受到严重制约，同时也造成了水资源的浪费和环境污染等问题。因此，研究水氮对马铃薯产量形成的调控作用，探索合理的水氮管理策略，对于提高马铃薯的产量和品质、实现水资源和氮肥的高效利用、促进农业可持续发展具有重要的实践意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1马铃薯产量源库关系研究现状

在源库关系的理论研究方面，国外学者较早开展了相关探索。20世纪60年代，就有研究提出作物产量是源、库、流协同作用的结果，这一理论为马铃薯产量源库关系的研究奠定了基础。此后，学者们围绕马铃薯源库的概念和内涵进行了深入探讨。源主要是指马铃薯叶片通过光合作用合成并输出光合产物的能力，其大小取决于叶片的面积、光合速率以及功能期等因素。库则是指接纳光合产物的器官，如马铃薯的块茎，库的容量和活性对产量有着关键影响。流是光合产物从源向库运输的通道和能力，涉及到韧皮部的结构和功能等。

在源库关系对产量的影响方面，大量研究表明，源库的平衡对马铃薯产量至关重要。当源强不足时，光合产物供应受限，库器官的生长发育受到抑制，导致块茎数量减少、个体变小，从而降低产量。例如，通过遮光处理降低叶片的光合能力，马铃薯的块茎产量显著下降。相反，若库容量有限，即使源强充足，多余的光合产物也无法被有效利用，同样会影响产量。有研究通过疏除部分块茎来减少库容量，结果发现剩余块茎的生长并未得到明显改善，反而导致总产量降低。

国内在马铃薯产量源库关系研究方面也取得了丰硕成果。众多学者从不同角度对源库关系进行了深入研究，包括源库的生理特性、相互关系以及对产量和品质的影响等。研究发现，马铃薯源库关系在不同生育时期存在动态变化。在生长前期，源的生长相对较快，为库的建成提供物质基础；而在块茎膨大期，库的活性增强，对光合产物的需求增大，此时源库关系的协调对于产量形成尤为关键。通过调控源库关系，可以显著影响马铃薯的产量和品质。例如，合理修剪枝叶可以改善源的光合效率，增加光合产物的供应，进而提高块茎产量和淀粉含量。

1.2.2水氮对马铃薯产量和品质调控研究现状

国外对于水氮对马铃薯产量和品质调控的研究起步较早，在水氮对马铃薯生长发育的生理机制方面取得了深入进展。研究表明，水分是马铃薯生长发育的重要限制因素之一。适宜的水分供应能够保证马铃薯植株的正常生理代谢，促进根系生长、叶片扩展和光合作用的进行。在干旱胁迫下，马铃薯