不同光照強(qiáng)度對(duì)苦蕎產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

時(shí)　政，黃凱豐

(1.成都大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，四川 成都　610106；2.貴州師范大學(xué) 蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，貴州 貴陽(yáng)　550001)

0　引　言

蕎麥屬于蓼科蕎麥屬，為一年生或多年生宿根性植物，是我國(guó)重要的傳統(tǒng)雜糧作物，具很高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值[1-3].目前，蕎麥有2個(gè)栽培種，一個(gè)是甜蕎，也就是普通蕎麥，另一個(gè)是苦蕎[4].苦蕎籽粒中含有黃酮類物質(zhì)、D-手性肌醇(D-CI)、活性蛋白及活性多肽、豐富的礦質(zhì)元素等[5]，具有顯著的降血脂與降血糖功能，而且其氨基酸組成接近于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)蛋白，可為人類提供較為全面的營(yíng)養(yǎng)[6-9].光照強(qiáng)度對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育是一個(gè)不可或缺的自然因素，光照是否充足，直接影響到植物能否產(chǎn)生充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給其器官的生長(zhǎng)[10-13]，但目前針對(duì)蕎麥在該方面的相關(guān)研究較為缺乏.對(duì)此，本試驗(yàn)以高產(chǎn)苦蕎品種川蕎1號(hào)為試驗(yàn)材料，設(shè)置了不同的光照處理，研究其對(duì)苦蕎內(nèi)源激素、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，研究結(jié)果對(duì)于明確不同光照強(qiáng)度對(duì)苦蕎產(chǎn)量的影響，指導(dǎo)苦蕎的高產(chǎn)栽培等有實(shí)際意義.

1　材料與方法

1.1　材　料

供試苦蕎品種為高產(chǎn)苦蕎品種川蕎1號(hào)，其系涼山昭覺(jué)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所從引進(jìn)品種老鴉苦蕎中通過(guò)系統(tǒng)選育而成.

1.2　種植管理

試驗(yàn)于2017年4月5日在成都大學(xué)苦蕎試驗(yàn)基地進(jìn)行，采用常規(guī)種植管理.試驗(yàn)中，設(shè)置遮陰、正常光照和增強(qiáng)光照3個(gè)處理，每個(gè)處理種植1個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積2 m×5 m，3次重復(fù)，采用條播的播種方式，行距為0.33 m，播種量為37.5 g/小區(qū)，每小區(qū)基本苗約900～1 000株，當(dāng)各小區(qū)中有70%苦蕎籽粒成熟時(shí)采收.

1.3　光照處理

試驗(yàn)中，遮陰處理用腳手架和遮光率為60%的黑色遮陰網(wǎng)搭建可拆卸式遮陰棚，使遮陰網(wǎng)與苦蕎始終保持2 m距離，以保證遮陰棚內(nèi)的小氣候與大田自然光照條件的小氣候基本一致.

增光處理從苦蕎幼苗期開(kāi)始，具體為：陰天時(shí)的增光時(shí)間與晴天正常光照時(shí)的日照時(shí)間一致，直至收獲期.為保證增光環(huán)境下光照為唯一變量，光源采用接近日光色的金鹵燈，功率1 000 W.燈的高度距離苦蕎栽培地面6 m，以保證增光架下的田間小氣候與大田自然光照一致.增光處理的其他大田管理與遮陰處理相同，按常規(guī)方式進(jìn)行田間管理.

1.4　取樣與材料的處理

于川蕎1號(hào)的成熟期取樣：選取長(zhǎng)勢(shì)一致的10株苦蕎植株，小心連根挖出，用水把根部泥土洗凈，濾干水分后剪下根部，同時(shí)取從下到上第4～6節(jié)葉片和莖，液氮處理15 min后于-150 ℃冰箱中保存.

1.5　測(cè)定方法

本研究參考文獻(xiàn)[14]的方法測(cè)量單株粒重、千粒重；對(duì)每小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定計(jì)算其平均值并以此計(jì)算每公頃的產(chǎn)量.

對(duì)于苦蕎籽粒的膳食纖維、蛋白質(zhì)、總淀粉與黃酮含量參照文獻(xiàn)[15-18]中相關(guān)方法.對(duì)于苦蕎的根、莖、葉中內(nèi)源激素的測(cè)定為：脫落酸(ABA)、生長(zhǎng)素(IAA)、玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)的提取和測(cè)定參照文獻(xiàn)[19]的方法；1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)測(cè)定參照文獻(xiàn)[20-21]的方法，多胺含量的測(cè)定參照文獻(xiàn)[22]的方法.

1.6　數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異測(cè)驗(yàn)和相關(guān)性分析.

2　結(jié)果與分析

2.1　不同光照處理對(duì)苦蕎產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

不同光照處理對(duì)苦蕎產(chǎn)量和品質(zhì)的影響如表1所示.

表1　不同光照處理對(duì)苦蕎產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

注：p≤0.05，同列數(shù)字后不同字母表示在0.05水平上的顯著差異.

由表1可以看出，3種光照條件下：川蕎1號(hào)的單株粒重平均為1.91 g，其中以增光處理時(shí)的單株粒重顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號(hào)的千粒重平均為21.06 g，其中以增光處理時(shí)的千粒重最大，遮陰處理時(shí)最低，處理間差異達(dá)顯著水平；川蕎1號(hào)的產(chǎn)量平均為2 449.7 kg/hm2，其中以增光處理時(shí)的產(chǎn)量顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號(hào)籽粒的總膳食纖維含量平均為1.32%，其中以遮陰處理時(shí)的含量顯著低于正常光照和增光處理；川蕎1號(hào)籽粒的蛋白質(zhì)含量平均為13.14%，其中以增光處理時(shí)的含量顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號(hào)籽粒的總淀粉含量平均為63.21%，其中以增光處理時(shí)的含量顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號(hào)籽粒的黃酮含量平均為1.71%，其中以增光處理時(shí)的含量顯著高于正常光照和遮陰處理.

2.2　不同光照處理對(duì)苦蕎不同部位內(nèi)源激素的影響

不同光照處理對(duì)苦蕎不同部位內(nèi)源激素的影響如表2所示.

表2　不同光照處理對(duì)苦蕎內(nèi)源激素的影響

注：p≤0.05，同列數(shù)字后不同字母表示在0.05水平上的顯著差異.

由表2可以看出：

川蕎1號(hào)根中ACC含量平均為0.69 nmol·g-1，以增光處理顯著高于遮陰和正常光照處理；川蕎1號(hào)莖中ACC含量平均為1.43 nmol·g-1，以增光處理最高，遮陰處理最低，處理間差異達(dá)顯著水平；川蕎1號(hào)葉中ACC含量平均為1.93 nmol·g-1，以遮陰處理顯著低于正常光照和增光處理；川蕎1號(hào)不同部位間的ACC含量表現(xiàn)為根<莖<葉.

川蕎1號(hào)根中IAA含量平均為45.52 pmol·g-1，3種光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)莖中IAA含量平均為55.47 pmol·g-1，3種光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)葉中IAA含量平均為75.50 pmol·g-1，3種光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)不同部位間的IAA含量表現(xiàn)為根<莖<葉.

川蕎1號(hào)根中ABA含量平均為2.42 pmol·g-1，以遮陰處理顯著高于正常光照和增光處理；川蕎1號(hào)莖中ABA含量平均為7.52 pmol·g-1，以遮陰處理顯著高于正常光照和增光處理；川蕎1號(hào)葉中ABA含量平均為7.14 pmol·g-1，以遮陰處理顯著高于正常光照和增光處理；川蕎1號(hào)不同部位間的ABA含量表現(xiàn)為根<葉<莖.

川蕎1號(hào)根中Z+ZR含量平均為386.68 pmol·g-1，以遮陰處理顯著低于正常光照和增光處理；川蕎1號(hào)莖中Z+ZR含量平均為15.59 pmol·g-1，3個(gè)光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)葉中Z+ZR含量平均為40.29 pmol·g-1，3個(gè)光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)不同部位間的Z+ZR含量表現(xiàn)為根<葉<莖.

川蕎1號(hào)根中多胺含量平均為1 856.82 nmol·g-1，3個(gè)光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)莖中多胺含量平均為6 433.87 nmol·g-1，以增光處理和正常光照處理顯著高于遮陰處理.川蕎1號(hào)葉中多胺含量平均為2 416.18 nmol·g-1，3個(gè)光照處理間差異不顯著；川蕎1號(hào)不同部位間的多胺含量表現(xiàn)為莖<葉<根.

2.3　苦蕎內(nèi)源激素與產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析

苦蕎內(nèi)源激素與其產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示.

表3　內(nèi)源激素與苦蕎產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析

注：*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；**表示在0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān).

由表3可以看出：

川蕎1號(hào)的單株粒重與葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.5235和-0.6944；與葉和根中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.5884和0.6465；與葉和根中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.6145和0.6555；與莖中的ACC含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8527；與根中的多胺含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6855；與葉中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5734；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8116.

川蕎1號(hào)的千粒重與葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.6452和-0.6618；與莖和根中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.6741和0.5465；與葉中的IAA含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8556；與葉中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6352；與根中的ACC含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.7858；與葉和根中的多胺含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5556和0.5255；與莖中的ACC含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8749；與葉中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6785；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8552.

川蕎1號(hào)的產(chǎn)量與葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.5948和-0.6114；與莖、葉和根中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.6425、0.6765和0.5855；與葉中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6263；與根中的ACC含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.7948；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.7841；與葉和根中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.5633和0.4544.

川蕎1號(hào)籽粒的膳食纖維與莖、葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.6361、-0.5749和-0.6228；與莖、葉和根中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.6252、0.5252和0.6744；與葉中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6142；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6676；與莖中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5598；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8552.

川蕎1號(hào)籽粒的蛋白質(zhì)含量與莖、葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.6558、-0.6988和-0.6785；與莖中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.7824；與葉和根中的IAA呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.9125和0.8395；與莖中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5218；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6521；與莖中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6049；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8045.

川蕎1號(hào)籽粒的淀粉含量與莖、葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.5664、-0.6724和-0.6732；與莖、葉和根中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5662、0.6446和0.6261；與葉中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6571；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8588；與根中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5475.

川蕎1號(hào)籽粒的黃酮含量與葉和根中的ABA含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.6825和-0.5125；與葉中的IAA含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6424；與根中的ACC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5984；與葉中的多胺含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9741.

3　結(jié)　論

光是作物進(jìn)行光合生產(chǎn)的主要能量來(lái)源，光照條件的改變可明顯地改變作物的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而影響光合作用、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及其在植物體內(nèi)的重新分配等一系列生理過(guò)程，最終影響作物的產(chǎn)量[23].例如，蔡昆爭(zhēng)等[24]的研究認(rèn)為，遮陰使水稻干物質(zhì)積累下降，結(jié)實(shí)率降低，產(chǎn)量和收獲指數(shù)降低；王安虎[25]的研究發(fā)現(xiàn)，遮陰處理明顯降低苦蕎的產(chǎn)量及籽粒中的黃酮含量.本試驗(yàn)也得出相似的研究結(jié)果，增光處理后苦蕎的單株粒重、千粒重、產(chǎn)量、總膳食纖維、蛋白質(zhì)、總淀粉和黃酮等含量均得到顯著的提高.這可能是因?yàn)楣馐强嗍w進(jìn)行光合作用的主要?jiǎng)恿?，只有在光照條件下，苦蕎細(xì)胞才能產(chǎn)生葉綠素進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物質(zhì)供苦蕎生長(zhǎng)，提高最終的產(chǎn)量和品質(zhì)[26].

植物激素在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成中起重要的調(diào)節(jié)作用，參與了植物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的調(diào)控.相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，水稻的Z+ZR、IAA、ABA含量與粒重和最終的產(chǎn)量呈顯著或極顯著的正相關(guān)，內(nèi)源激素對(duì)水稻灌漿有重要的調(diào)控作用[27].從本試驗(yàn)的研究結(jié)果可以看出，苦蕎的產(chǎn)量與葉和根中的ABA含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與莖、葉和根中的IAA含量、葉中的ACC含量、葉和根中的Z+ZR含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與根中的ACC含量、莖中的多胺含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，此說(shuō)明苦蕎各器官中的內(nèi)源激素與產(chǎn)量形成關(guān)系密切，同時(shí)也表明適當(dāng)降低苦蕎葉、根中的ABA含量，增加Z+ZR、IAA、ACC和多胺含量能提高苦蕎的產(chǎn)量，這與上述研究略有差異，這種差異主要體現(xiàn)在ABA的調(diào)控作用不同，但與黃凱豐等[28]的研究結(jié)果一致，這可能與作物不同有關(guān).從本試驗(yàn)的研究結(jié)果還可以看出，苦蕎根莖葉中的ABA含量與籽粒中膳食纖維、蛋白質(zhì)、淀粉和黃酮含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與前期研究的結(jié)果一致，說(shuō)明適當(dāng)降低苦蕎中的ABA含量在一定程度上能提高苦蕎的品質(zhì).同時(shí)，也可以看出，Z+ZR、ACC等內(nèi)源激素在苦蕎蛋白質(zhì)、黃酮等的合成過(guò)程中所起的調(diào)控作用不同，其機(jī)理值得探討.此外，由于苦蕎發(fā)育過(guò)程中受多種內(nèi)源激素的調(diào)節(jié)，激素間的平衡對(duì)苦蕎的產(chǎn)量和品質(zhì)起至關(guān)重要的作用.因此，如何使苦蕎體內(nèi)內(nèi)源激素達(dá)平衡，從而實(shí)現(xiàn)苦蕎的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)極具研究意義.