根外施硼對甜菜葉片性能及塊根工藝品質(zhì)的影響

宋柏權(quán)，吳貞禎，趙霄宇，閆志山，李可欣，梁喜龍，朱騰翔

（1.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院/國家糖料改良中心/黑龍江省甜菜工程技術(shù)研究中心/黑龍江省普通高等學(xué)校甜菜遺傳育種重點(diǎn)實驗室，哈爾濱150080；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江大慶163319；3.山東省濰坊市坊子區(qū)園林綠化中心，山東濰坊261200）

0 引言

甜菜是中國第二大糖料作物，主要分布在華北、西北及東北地區(qū)[1]。以甜菜為原料加工的食糖占世界食糖總量的20%左右[2]，甜菜種植對糖料產(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收具有重要作用。

甜菜為缺硼敏感作物，對硼需求較多，中國在上世紀(jì)50年代就開展了施硼對甜菜影響的相關(guān)研究[3]。甜菜生產(chǎn)中硼肥施用方法分別有基施、葉面噴施和基施與葉面噴施同時使用[4]。研究者分別從施用硼肥對甜菜生長發(fā)育[5-6]、塊根產(chǎn)量與含糖[7]、物質(zhì)代謝乃至施硼對甜菜植株不同形態(tài)硼含量的影響進(jìn)行了研究[8]。研究表明，施用硼肥能夠降低心腐病發(fā)病率、增加抗性[3，9]、提高甜菜塊根產(chǎn)量和塊根含糖率等[10-12]。采種甜菜葉片施用硼肥可以提高種株越冬成活率、種子產(chǎn)量、種子發(fā)芽率和千粒重等[13-15]。上述研究以分析施硼對甜菜產(chǎn)量和含糖率的影響居多，而關(guān)于施硼肥對甜菜塊根工藝品質(zhì)及產(chǎn)糖的研究鮮見報道。本試驗通過對甜菜進(jìn)行根外追肥處理，研究施硼對甜菜葉片性能和塊根品質(zhì)影響，對指導(dǎo)甜菜種植生產(chǎn)中硼素施用具有重要實踐和理論意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

田間試驗于2016年5月至9月在哈爾濱工業(yè)大學(xué)試驗地（126°68′E，45°77′N）進(jìn)行。以遺傳單粒甜菜品種‘H003’為供試材料。采用人工穴播，壟距65 cm，株距20 cm，小區(qū)為10 m行長、10行區(qū)，4次重復(fù)。分別于7月20日、8月14日、9月12日對甜菜葉片噴施0.5%硼酸處理（FB）和噴施清水處理（CK）。試驗地0～20 cm土壤熱水溶性硼含量為0.43 mg/kg，pH為6.56。田間管理同常規(guī)。

1.2 取樣及測定方法

于塊根增長期分別在各處理4個重復(fù)小區(qū)內(nèi)選取有代表性植株10株，對甜菜功能葉片（長勢最高葉片）利用Chlorophyll Meter Model SPAD-502（Minolta Co.Ltd.,Osaka,Japan）測定SPAD值，利用美國CID公司生產(chǎn)的CI-310便攜式光合測定系統(tǒng)測定田間活體葉片凈光合速率，用直尺測量功能葉片的葉長、葉寬，葉片厚度利用YH-1型儀厚度儀測定，葉面積使用掃描儀掃描后采用ImageJ圖像處理法分析測定；于收獲期分別對4次重復(fù)的每小區(qū)選取5 m2有代表性植株進(jìn)行測產(chǎn)，每小區(qū)選取10株有代表性塊根（包含大、中、小不同體積）帶回室內(nèi)洗凈，每個塊根留20 g樣品制成糊狀，用于測定甜菜工藝品質(zhì)K、Na、α-N及含糖率（POL）。

1.3 數(shù)據(jù)處理及計算方法

數(shù)據(jù)處理和圖表制作分別用Excel 2013和SPSS 23.0軟件進(jìn)行。塊根糖產(chǎn)量等計算方法參考Artyszak A[16]的方法，具體計算公式如下：

（1）生物糖產(chǎn)量(t/hm2)=塊根產(chǎn)量(t/hm2)×含糖率(%)

（2）白糖產(chǎn)量(t/hm2)=塊根產(chǎn)量(t/hm2)×白糖含量(%)

（3）加工糖損失(%)=標(biāo)準(zhǔn)糖蜜損失(%)+0.6

（4）標(biāo)準(zhǔn)糖蜜損失(%)=0.012×(K+Na)+0.024×α-N+0.48（K、Na和α-N單位為mmol/kg）

（5）工藝糖產(chǎn)量(t/hm2)=塊根產(chǎn)量(t/hm2)×[含糖率(%)-加工糖損失(%)]

（6）精煉糖含量(%)=含糖率(%)-加工糖損失(%)

（7）加工糖=[含糖率(%)-加工糖損失(%)]/含糖率(%)

（8）白糖含量(%)=糖含量(Pol，%)-糖蜜糖(%)

（9）糖蜜糖=0.343×(K+Na)+0.094×α-N

2 結(jié)果與分析

2.1 施用硼肥對甜菜葉片生長及光合性能的影響

表1表明，施硼能夠增加甜菜功能葉片長度、葉片寬度和葉柄長度，增加幅度為3.39%、2.70%、11.14%，說明施硼能夠增加甜菜葉面積、改變?nèi)~片形態(tài)。圖1表明施硼處理能夠增加甜菜葉片數(shù)量，增加了4.17%，與對照處理相比差異不顯著；施硼能夠增加新葉片數(shù)量，且與對照相比差異顯著（P<0.05），從老葉片和新葉片數(shù)量變化分析可知，施硼能夠延緩葉片衰老，延長了葉片功能期。由圖2可知，施硼處理提高了功能葉片SPAD值和光合速率值，分別提高了12.59%和11.39%，均達(dá)到顯著水平，說明根外施硼增強(qiáng)了甜菜功能葉片的光合性能。

表1 施硼對甜菜葉片及葉柄形態(tài)的影響Table 1 Effect of boronapplication onleaf and petiole morphology of sugar beet

圖1施硼對葉片數(shù)量的影響Fig.1 Effect of boron application on the number of leaves

圖2施硼對凈光合速率和SPAD值的影響Fig.2 Effect of boron application on net photosynthetic rate and SPAD values

2.2 施用硼肥對甜菜塊根品質(zhì)及產(chǎn)糖的影響

由圖3、圖4可知，施硼對甜菜塊根3種灰分含量影響趨勢不一，具體為：施硼降低了Na含量，降低幅度為15.61%；但同時，塊根中K和α-N含量也有所升高，升高幅度分別為16.68%和8.70%。施硼能夠提高塊根含糖率，表現(xiàn)為施硼處理與對照相比提高了0.53個百分點(diǎn)的POL含量，提高幅度為3.57%；施硼能對甜菜精煉糖、糖蜜糖和白糖含量增加產(chǎn)生影響，分別增加0.53、0.03和0.51個百分點(diǎn)，差異不顯著。

圖3施硼對塊根灰分含量影響Fig.3 Effect of boron application on ash content of root

圖4施硼對POL、精煉糖、白糖及糖蜜糖含量影響Fig.4 Effect of boron application on the content of POL,refined sugar,white sugar and sugar in molasses

圖5表明，施硼能夠增加甜菜塊根產(chǎn)量、生物糖產(chǎn)量和白糖產(chǎn)量，具體表現(xiàn)為：施硼處理與對照塊根產(chǎn)量分別為43.31 t/hm2和41.76 t/hm2，比對照增加3.73%；生物糖產(chǎn)量、白糖產(chǎn)量和工藝糖產(chǎn)量分別增加了7.39%、7.34%和7.68%。說明，通過葉面施用硼肥可有效地提高甜菜塊根品質(zhì)，進(jìn)而提高甜菜糖產(chǎn)量。

5施硼對白糖、工藝糖、生物糖產(chǎn)量影響Fig.5 Effect of boron application on yield of white sugar,industrial sugar and biological-sugar

3 結(jié)論

（1）施硼能夠增加葉片長度和寬度，促進(jìn)葉片生長，提高新葉片所占比例，延緩甜菜功能葉片衰老，增加光合色素值和光合速率，提高葉片光合性能。

（2）施用硼肥改善了甜菜塊根品質(zhì)參數(shù)，施硼能夠降低塊根Na含量、提高POL含量、白糖含量和精煉糖含量。

（3）施硼能夠提高甜菜塊根產(chǎn)量和生物糖產(chǎn)量、白糖產(chǎn)量及工藝糖產(chǎn)量，提高幅度分別為3.73%、7.39%、7.34%和7.68%。

4 討論

甜菜為喜肥作物，對硼素需求相對于其他作物更多[17]，缺硼導(dǎo)致甜菜生長受到抑制，甜菜塊根品質(zhì)變差、含糖率下降[3-4，9]。本研究供試土壤有效硼含量為0.43 mg/kg，根據(jù)甜菜生產(chǎn)土壤硼素施肥臨界0.61 mg/kg判斷該試驗地對于甜菜種植屬缺硼土壤[18]。本研究表明，此試驗條件下施用硼肥增加了甜菜葉片長度和寬度、增加了葉面積，增強(qiáng)了SPAD值和光合速率，提高了綠色功能葉片占總?cè)~片的比例，延長了葉片功能期，進(jìn)而利于合理冠層結(jié)構(gòu)的建成和光合產(chǎn)物的同化合成，為塊根產(chǎn)量建成和品質(zhì)改良奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，該研究結(jié)果與 Abido[19]和 Han[20]相一致。

甜菜塊根含糖率及工藝品質(zhì)受環(huán)境、施肥等因素影響較大，合理施肥能夠提高甜菜塊根含糖率[21]，栽培環(huán)境惡化導(dǎo)致有害灰分含量增加[22]。本研究表明，施用硼肥能夠降低塊根Na含量，提高塊根含糖率；Na含量的降低有利于減少標(biāo)準(zhǔn)糖蜜損失和加工糖損失，利于白糖含量和精煉糖量的提高，聯(lián)合塊根產(chǎn)量的提高，最終施硼增加了白糖產(chǎn)量及工藝糖產(chǎn)量。根外施硼是改善甜菜塊根品質(zhì)，提高塊根糖產(chǎn)量的有效途徑。本試驗供試品種為一個品種，為更好地對根外施肥調(diào)控塊根品質(zhì)提供新的方法，還應(yīng)進(jìn)一步開展對不同基因型甜菜品種在不同生態(tài)區(qū)域，進(jìn)行葉面硼及硼與其他元素或調(diào)節(jié)劑互作等試驗研究。