西瓜葉綠素含量及熒光動力學(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的多元回歸和通徑分析

摘要：為探討不同氮濃度條件下西瓜（Citrullus lanatus）葉片光合性狀的變化及其對產(chǎn)量的影響，以西瓜品種早春紅玉為試驗材料，分析不同氮濃度下其苗期、伸蔓期、開花期、膨果期葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的變化情況以及氮濃度與產(chǎn)量的關(guān)系。結(jié)果表明，氮濃度、葉綠素含量及葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與西瓜產(chǎn)量之間存在極顯著的線性關(guān)系，葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與西瓜產(chǎn)量的回歸方程為：Y=-3.018+0.012 X氮濃度-0.004 3 XSPAD-0.017 X初始熒光-0.001 X可變熒光 -0.002 8 X最大熒光+0.015 X潛在活性+5.07 X光能轉(zhuǎn)化效率；氮濃度、潛在活性和光能轉(zhuǎn)化效率與產(chǎn)量均呈正相關(guān)，而初始熒光、SPAD值、可變熒光和最大熒光與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)；各參數(shù)對西瓜產(chǎn)量的影響從大到小為光能轉(zhuǎn)化效率、初始熒光、最大熒光、氮濃度、可變熒光、SPAD值、潛在活性；光能轉(zhuǎn)化效率、初始熒光和最大熒光對產(chǎn)量的影響取決于直接作用，潛在活性、可變熒光和SPAD值對產(chǎn)量的影響取決于間接作用；氮濃度與產(chǎn)量的相關(guān)是直接作用和間接作用共同的影響。

關(guān)鍵詞：西瓜（Citrullus lanatus）；葉綠素含量；葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)；產(chǎn)量；多元回歸分析；通徑分析

中圖分類號：S651；Q244；S11+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）20-4953-03

Multiple Regression and Path Analysis between Chlorophyll Content， Fluorescence Kinetic Parameters and Watermelon Yield

HUANG Xiang，HONG Juan，ZHANG Li-hong，GE Mi-hong，YE Li-xia，WANG Lei，CHEN Tao，CHEN Gang

（Wuhan Institute of Agricultural Sciences， Wuhan 430345， China）

Abstract： Taking the watermelon variety Zaochunhongyu as experimental material， effects of different concentration nitrogen on photosynthetic traits change and yield of watermelon leaf， leaf chlorophyll content and chlorophyll fluorescence kinetics parameters were investigated. The correlation between nitrogen concentration and yield were analyzed during seedling， cranberry and blossom period， swelling fruit. Results showed that there was very significant linear relationship between nitrogen concentration， chlorophyll content， chlorophyll fluorescence kinetics parameters and yield， with the regression equation： Y=

-3.018+0.012 Xnitrogen -0.004 3 XSPAD-0.017 0 Xthe initial fluorescence -0.001 0 Xvariable fluorescence -0.002 8 Xmaximum fluorescence +0.015 0 Xpotential activity+5.070 0 Xconversion of light energy efficiency. Nitrogen concentration， potential activity， energy conversion efficiency were significantly positively correlated with the yield. The initial fluorescence， SPAD， variable fluorescence and maximum fluorescence had negative correlaed with the yield. The influence of each parameter on watermelon yield ranking from big to small as follows： energy conversion efficiency， the initial fluorescence， maximum fluorescence， nitrogen concentration， variable fluorescence， SPAD， potential activity. The effects of energy conversion efficiency，the initial fluorescence and maximum fluorescence on yield were direct. The effects of potential activity， variable fluorescence and SPAD were indirect. Nitrogen concentration had strong direct action and indirect action on yield.

Key words： watermelon（Citrullus lanatus）； chlorophyll content； chlorophyll fluorescence dynamics parameter； yield； multiple regression analysis； path analysis

西瓜（Citrullus lanatus）為一年生蔓性草本植物，果實甘甜多汁，清爽解渴，是盛夏佳果；不含脂肪和膽固醇，含有大量葡萄糖、蘋果酸、果糖、番茄素及維生素C等物質(zhì)，是一種營養(yǎng)豐富、食用安全的食品[1]。目前，葉綠素?zé)晒庾鳛楣夂献饔醚芯康奶结?，在農(nóng)業(yè)上得到了廣泛的研究和應(yīng)用[2，3]，前人在作物營養(yǎng)元素上也做過大量類似研究[4-7]，但有關(guān)西瓜葉綠素含量及熒光動力學(xué)參數(shù)對其產(chǎn)量的影響報道較少。因此，擬通過不同氮濃度下葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量之間的回歸與通徑分析，研究葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)對西瓜品種早春紅玉產(chǎn)量的影響，分析各個參數(shù)對產(chǎn)量的直接作用和間接作用的大小，旨在為西瓜的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、合理施肥及營養(yǎng)診斷提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試驗設(shè)置

供試西瓜品種為早春紅玉。將西瓜種子置于塑料瓶中曬種12 h，清水沖洗干凈，在35 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽3～4 d。2012年4月5日播種，待種子發(fā)芽后，選取萌發(fā)一致的種子播種于塑料缽內(nèi)（缽內(nèi)裝滿細(xì)沙）。播種7 d后出芽，14 d后開始施營養(yǎng)液，用改進(jìn)的Hoagland營養(yǎng)液配方[8]，營養(yǎng)液用去離子水配制，各種養(yǎng)分元素均用分析純試劑。

設(shè)8個施氮濃度（純N）：50（N1）、100（N2）、150（N3）、200（N4）、250（N5）、300（N6）、350（N7）、400（N8） g/L，每處理4次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。

1.2 葉綠素含量、熒光動力學(xué)參數(shù)及產(chǎn)量測定

每份材料選取生長一致的3片功能葉，分別于苗期（6月10日）、伸蔓期（6月24日）、開花期（7月9日）和膨果期（7月23日）采用SPAD-502 DL葉綠素儀（日本美能達(dá)公司）測定葉綠素含量（SPAD值），用OS5-FL調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x（美國Opti-science公司）測定葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)，3片功能葉的平均值為該處理的測定值。測定葉綠素?zé)晒鈺r，葉片預(yù)先暗適應(yīng)20 min，然后直接讀出初始熒光（Fo）、可變熒光（Fv）、最大熒光（Fm），計算代表PSⅡ潛在活性的參數(shù)（Fv/Fo）以及代表PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率的參數(shù)（Fv/Fm）。待果實成熟后，每個株系混合收獲，稱量果實總重量。

1.3 數(shù)據(jù)記載及處理

生長期間進(jìn)行田間觀察記載，所測定的項目編碼如下：氮濃度（X1）、SPAD（X2）、初始熒光Fo（X3）、可變熒光Fv（X4）、最大熒光Fm（X5）、代表PSⅡ潛在活性的參數(shù)Fv/Fo（X6）、代表PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率的參數(shù)Fv/Fm（X7）和產(chǎn)量（Y）。數(shù)據(jù)使用Excel 2003和SAS 10.0進(jìn)行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的回歸分析

通過回歸分析得出氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的回歸方程為：Y=-3.018

+0.012 X1-0.004 3 X2 -0.017 X3 -0.001 X4 -0.002 8 X5 +0.015 X6 +5.07 X7，P<0.01，此方程達(dá)極顯著水平，表明氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量之間存在極顯著的線性關(guān)系。從該回歸方程可以看出，氮濃度、潛在活性和光能轉(zhuǎn)化效率與產(chǎn)量呈正相關(guān)，而SPAD值、初始熒光、可變熒光和最大熒光與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。

2.2 氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的簡單相關(guān)與偏相關(guān)分析

通過相關(guān)分析得到氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的簡單相關(guān)系數(shù)及偏相關(guān)系數(shù)（表1）。從表1可以看出，氮濃度、初始熒光、潛在活性參數(shù)、光能轉(zhuǎn)化效率參數(shù)與產(chǎn)量呈顯著相關(guān)，而其他參數(shù)對產(chǎn)量的作用較小。在這些顯著性參數(shù)中，氮濃度、潛在活性、光能轉(zhuǎn)化效率與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，而初始熒光與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。從表1還可以看出，在偏相關(guān)系數(shù)中，只有氮濃度對西瓜產(chǎn)量的偏相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平，表明氮濃度對產(chǎn)量的間接作用也較大。

2.3 氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的通徑分析

相關(guān)性分析結(jié)果反映了各指標(biāo)在其他因素的協(xié)同作用下對產(chǎn)量的綜合效果，不能真正反映各指標(biāo)對產(chǎn)量的直接或本質(zhì)的作用[9，10]。因此，有必要在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行通徑分析，對相關(guān)系數(shù)進(jìn)行剖析，估算出氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)對產(chǎn)量的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)，進(jìn)一步揭示這些參數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)的原因。

通過對氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與產(chǎn)量的通徑分析（表2），從表2可以看出，各參數(shù)對產(chǎn)量的直接作用是不均等的，作用從大到小為光能轉(zhuǎn)化效率、初始熒光、最大熒光、氮濃度、可變熒光、SPAD值、潛在活性。在所研究的參數(shù)中，光能轉(zhuǎn)化效率、氮濃度、初始熒光和最大熒光對產(chǎn)量的通徑系數(shù)較大，表明這4個參數(shù)對產(chǎn)量的影響力較高；氮濃度和光能轉(zhuǎn)化效率對產(chǎn)量的通徑系數(shù)為正，表明它們對產(chǎn)量的正效應(yīng)比較明顯；初始熒光和最大熒光對產(chǎn)量的通徑系數(shù)為負(fù)，表明這兩個參數(shù)對產(chǎn)量有明顯的負(fù)作用。

3 小結(jié)

試驗結(jié)果表明，氮濃度、光能轉(zhuǎn)化效率和初始熒光是對西瓜產(chǎn)量影響較大的3個參數(shù)。保持合適的氮濃度，提高植株光能轉(zhuǎn)化效率，降低初始熒光，有利于西瓜產(chǎn)量的提高。光能轉(zhuǎn)化效率、初始熒光和最大熒光對產(chǎn)量主要是直接作用，間接作用影響不大；潛在活性、可變熒光和SPAD值與產(chǎn)量的相關(guān)主要是由間接作用產(chǎn)生，直接作用較??；氮濃度與產(chǎn)量的相關(guān)是直接作用和間接作用共同的影響，但直接作用大于間接作用。表明此研究所涉及的參數(shù)對西瓜產(chǎn)量的影響具有綜合性，在實際生產(chǎn)上應(yīng)采取多種措施改善植株的生長環(huán)境，提高西瓜產(chǎn)量。如適當(dāng)?shù)牡昧?，特別是營養(yǎng)最大效率期氮肥的用量，提高其氮肥的利用率；提高植株的光能轉(zhuǎn)化效率，增強植株光合效率，這些變化都有利于西瓜的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[5，11，12]。

試驗僅考慮了西瓜生育期內(nèi)氮濃度、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)對產(chǎn)量的影響，剩余通徑系數(shù)仍然較高，表明還有其他影響產(chǎn)量的外界因子沒有考慮進(jìn)來，外部氣候條件、土壤情況、試驗環(huán)境的不同等均有可能對產(chǎn)量造成影響[6，13]，具體還待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭高飛，張志發(fā).中國西瓜生產(chǎn)實用技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[2] 李 曉，馮 偉，曾曉春. 葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 西北植物學(xué)報，2006，26（10）：2186-2196.

[3] 徐德聰，呂芳德，潘曉杰. 葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)在果樹研究中的應(yīng)用[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究，2003，21（3）：88-91.

[4] 夏 樂，于海秋，郭煥茹，等. 低鉀脅迫對玉米光合特性及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 玉米科學(xué)，2008，16（6）：71-74.

[5] 王 偉，李興淘，綦左瑩，等. 低鉀脅迫對不同效應(yīng)型大豆光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J].大豆科學(xué)，2008，27（3）：451-455.

[6] 譚雪蓮，郭天文，張國宏，等. 氮素對不同小麥不同葉位葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的調(diào)控效應(yīng)[J].麥類作物學(xué)報，2009，29（3）：437-441.

[7] 馬博類，徐禮根. 供氮水平對香根草光合特性和抗氧化酶活性的影響[J]. 園藝學(xué)報，2007，34（2）：469-472.

[8] 陳 鋼，黃 翔，洪 娟，等.氮對西瓜生長及葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 果樹學(xué)報，2011，28（4）：657-661.

[9] 汪寶卿，張禮鳳，慈敦偉，等.黃淮海地區(qū)夏大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的多元回歸和通徑分析[J].大豆科學(xué)，2010，29（2）：255-259.

[10] 汪修奇，鄧小軍，李曉忠，等.湖南烤煙化學(xué)成分與焦油的相關(guān)、通徑及回歸分析[J].作物雜志，2010（2）：32-35.

[11] SHANGGUAN Z P，SHAO M A，DYCKMANS J. Effect of nitrogen nutrition and water deficit on net photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence in winter wheat[J]. Journal of Plant Physiology，2000，156（1）：46-51.

[12] WANG S H，ZHU Y，JIANG H D，et al. Positional differences in nitrogen and sugar concentrations of upper leaves relate to plant N status in rice under different N rates[J]. Field Crops Research，2006，96（2-3）：224-234.

[13] GRZESIAK S，GRZESIAK M L， FILEK W， et al. Evaluation of physiological screening tests for breeding drought resistant triticale（× Triticosecale Wittmack）[J]. Acta Physiologiae Plantarum，2003，25（1）：29-37.