矮壯素對甜菜糖分積累及產量形成的影響

潘竟海，張 恒，阿不都卡地爾·庫爾班，劉華君，楊洪澤，李錦虎，伊力達爾江·阿不力米提，張 保

(1.新疆農業(yè)科學院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業(yè)科學院國際科技合作交流處，烏魯木齊 830091；3.喀什地區(qū)伽師縣氣象局，新疆伽師 844300)

0 引 言

【研究意義】甜菜(BetavulgarisL.)屬二年生草本植物，也是我國重要的糖料作物之一。新疆作為我國三北地區(qū)重要甜菜種植區(qū)域，其總產量與產糖量在全國排名第2。但是存在單位面積產量不高、總產量不穩(wěn)、含糖率低的問題[1-3]。研究新疆南疆喀什新糖區(qū)甜菜葉源根庫關系，對提高甜菜含糖量及產量有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】作物葉片中光合產物生產能力以及庫器官中光合產物同化能力直接影響產量的形成[4]。研究表明[5-6]，作物營養(yǎng)器官養(yǎng)分的積累和轉運受外界環(huán)境因子(如光照、溫度)和栽培因素(如水分、養(yǎng)分)等的影響。也受植株庫容大小以及流的通暢等的因素[7]。作物源庫互作是提高產量的關鍵[8]。在多數作物的產品形成期，成熟的葉片是主要的源器官，生長發(fā)育中的產品器官是主要的庫器官[9]。矮壯素(CCC)是一種植物生長延緩調節(jié)劑，可通過葉片進入到植株體內可抑制植物細胞伸長，使植株矮化，莖干加粗，利于根系生長[10]。施用矮壯素能夠降低植物赤霉素(GA)含量水平，有效抑制植物吲哚乙酸( IAA)生長[11-12]。通過調節(jié)植物激素含量能使植物營養(yǎng)生長期的增加[13]?！颈狙芯壳腥朦c】在矮壯素對小麥、黑麥、水稻、馬鈴薯和番茄等[14-18]植物生長發(fā)育影響的研究較多。但矮壯素對甜菜糖分積累及產量形成有關報道較少。研究矮壯素噴施次數對甜菜糖分積累及產量形成的影響?！緮M解決的關鍵問題】以KWS-9147甜菜品種為材料，選用矮壯素水劑(50%)，采用大田隨機區(qū)組設計，研究噴施矮壯素次數對甜菜植株特性、糖分積累動態(tài)變化、糖分積累對氣象因子的響應及產量形成的影響。新疆南疆高產高糖甜菜栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年4～10月在新疆伽師縣和夏阿瓦提鎮(zhèn)18村實施，位于喀什噶爾沖積平原中下游，天山南麓，塔里木盆地西緣。平均海拔高1 208.6 m，地處(N 39°38′27″ E 76°49′43″)。屬暖溫帶內陸干燥氣候區(qū)，年平均氣溫11.7℃，年均降雨量54 mm，無霜期233 d，晝夜溫差大。

供試藥劑：矮壯素(CCC)[19]是一種季銨鹽類植物生長調節(jié)劑，廣泛用于陸生植物的矮化[20-21]。矮壯素水劑(50%)，濃度為1 000 mL/L，試劑由濟南天邦化工有限公司提供。供試品種：KWS-9147(德國KWS種子股份有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區(qū)組試驗設計，設置4個處理，分別為噴施矮壯素一次(D1)，噴施兩次(D2)，噴施(D3)與空白處理(CK)。采用等行距種植模式，一膜兩行，滴灌帶在兩行之間，行距為45 cm，株距為16 cm。理論密度13.89×104株/hm2，長8 m，寬4 m，小區(qū)面積32 m2，重復3次。于4月5日播種，中耕2次。共滴水7次。其他按大田處理。表1

表1 甜菜生育時期Table 1 Growth stages of Sugar beet(M/D)

1.2.2 測定指標1.2.2.1 農藝性狀

于收獲期每小區(qū)選取中間 2 行有代表性的 10 株甜菜測量各處理綠葉片數、枯萎葉片數、株高、根長、根直徑、根圍、青頭長。表2

表2 矮壯素噴施時間與噴施量Table 2 Spraying time and spraying amount of chlorpromazine

1.2.2.2 產量

收獲期各小區(qū)選取中間2行長勢均勻有代表性的6.67 m2實收實測，獲得產量數據。

1.2.2.3 含糖率

用手持式測糖儀于甜菜糖分積累期分別(出苗后第85、115、130、140、150和160 d)實測各小區(qū)10株塊根，折算得出含糖率，折算系數通用為0.83。

1.2.2.4 單株重

進入成熟期后，每個試驗小區(qū)選擇中間兩行，用卷尺量取6.67 m2長的距離，挖出整株的甜菜，削去葉子，留下根，稱取根重。

1.2.2.5 氣象數據

降雨量、平均溫度、日均高溫及日均低溫等氣象數據由伽師縣氣象局提供。圖1

1.3 數據處理

采用 Excel2010、SPSS19.0 進行統(tǒng)計分析并繪圖。

圖1 試驗點氣象動態(tài)變化Fig.1 Meteorological dynamics of test points

2 結果與分析

2.1 矮壯素對甜菜植株特性的影響

研究表明,甜菜綠葉數、根長、根直徑及根圍隨著噴施矮壯素次數的增加而增加。甜菜枯葉數、株高及青頭長下降。不同處理中，甜菜綠葉數、根長、根直徑及根圍均表現為D3>D2>D1>CK，其D3、D2處理根長、根直徑與CK處理相比差異達到顯著水平(P<0.05)，且分別增加了26.37%、19.90%，10.37%、5.93%。D3處理與CK相比甜菜綠葉數和根圍差異達到顯著水平(P<0.05)，且分別增加了12.9%、9.59%。不同處理甜菜枯葉數、株高及青頭長均表現為CK>D1>D2>D3，其D2、D3處理與CK差異達到顯著水平(P<0.05)，且分別下降了17.44%、19.77%，11.24%、17.52%，10.04%、13.65%。D2和D3處理降低甜菜枯葉數和株高，且增加綠葉數、根長、根直徑及根圍，為甜菜塊根產量的形成打下基礎。表3

表3 不同矮壯素處理下對甜菜株型特性變化Table 3 Effect of chlorpromazine on plant type characteristics of beet

2.2 矮壯素對糖分積累期甜菜糖分積累動態(tài)變化的影響

研究表明,糖分積累隨生育期的推移呈現增長的趨勢。不同處理間，出苗后第85 d各處理無顯著性差異(P>0.05)，出苗后第130 d以后D2、D3處理與CK均達到顯著差異(P<0.05)，含糖率大小均表現D3>D2>D1>CK。出苗后第160 d不同處理含糖率達到峰值，D3、D2處理之間無顯著差異(P<0.05)，與CK處理相比分別增加了6.60%和5.95%。D3，D2處理有效促進甜菜含糖率的增長。圖2

圖1 不同矮壯素處理下甜菜糖分積累變化Fig.1 Effect of chlorpromazine on sugar accumulation in beet

2.3 矮壯素處理下甜菜糖分積累對氣象因子的響應

2.3.1 甜菜糖分積累期與氣象因子的相關性

研究表明,甜菜糖分積累期日均溫度、日均高溫、日均低溫及積溫隨生育期的推移而降低，而甜菜出苗后第150～160 d出現日均溫度和日均高溫有所回升，且日均晝夜溫差達到最高。甜菜糖分積累量與日均溫度、日均高溫、日均低溫及積溫正相關，其與積溫相關性達到極顯著水平(P<0.01)、與日均溫度相關性達到顯著水平(P<0.05)。糖分積累量與降雨量，日均晝夜溫差成負相關，其與晝夜溫差相關性較低，可能是糖分積累后期(出苗后140～160 d)日均低溫較低。日均溫度和積溫直接影響甜菜糖分的積累。表4,表5

表4 甜菜糖分積累期糖分積累及氣象因子動態(tài)變化 Table 4 Dynamic changes of sugar accumulation and meteorological factors in beet during sugar period

表5 甜菜糖分積累期糖分積累與氣象因子相關性Table 5 Correlation between sugar accumulation and meteorological factors in sugar accumulation period

2.3.2 矮壯素處理下甜菜糖分積累量對氣象因子的響應

研究表明,糖分的積累量對積溫和日均溫呈現線性相關，均表現為直線上升。糖分積累量對積溫響應中不同處理擬合值均大于0.77，不同處理的擬合值大小表現為D2>D3>D1>CK，其D2處理擬合值為R2=0.985 4，Y=0.001 8x+0.09。糖分積累量對日均溫響應中不同處理擬合值均大于0.63，不同處理的擬合值大小表現為D2>CK>D3>D1，其D2處理擬合值為R2=0.898 6，Y=0.095 4x-1.682 1。D2處理的糖分積累動態(tài)變化與當地積溫及日均溫動態(tài)變化吻合度較高，有效促進甜菜糖分的積累。圖3

圖3 不同矮壯素處理下甜菜糖分積累量對氣象因子的響應Fig.3 Correspondence of sugar accumulation in sugar beet to meteorological factors

2.4 矮壯素對甜菜產量及產量性狀的影響

研究表明,甜菜單根重、產量、含糖率、糖產量、產量增產率及糖產量增產率隨矮壯素噴施次數的增加而增加，不同處理間其大小表現D3>D2>D1>CK。不同處理間D2、D3處理單根重、產量、含糖率和產糖率與CK處理差異達到顯著水平(P<0.05)，D2、D3處理單根重和含糖率與CK處理相比分別增加了13.38%、16.54%，5.95%、6.60%。不同處理間D2、D3處理產量增產率和糖產量增產率同比D1處理顯著(P<0.05)增加了82.75%、160.57%，170.25%、260.61%。D2、D3處理有效增加甜菜的單根重和含糖率，從而增加甜菜產量和糖產量。表6

表6 不同矮壯素處理下對甜菜產量及產量性狀變化Table 6 Effect of chlorpromazine on yield and yield components of sugar beet

2.5 矮壯素處理下甜菜植株特性與產量性狀相關性

研究表明,植株特性與產量性狀間，單根重、產量、含糖率、產糖量與綠葉數、根長、根直徑及根圍成正相關，與枯葉數、株高及青頭長成負相關。單根重與甜菜綠葉數、枯葉數、株高及根長相關性達到極顯著水平(P<0.01)，與根圍相關性達到顯著水平(P<0.05)；產量與綠葉數、株高及根長相關性達到極顯著水平(P<0.01)，與甜菜枯葉數、根圍和青頭長相關性達到顯著水平(P<0.05)；含糖率與根直徑相關性達到顯著水平(P<0.05)；產糖量與株高、根長相關性達到顯著水平(P<0.05)。甜菜綠葉數、株高及根長直接影響甜菜單根重的形成，從而影響塊根產量及糖產量的形成。甜菜根直徑與含糖率的相關性較強。表7

表7 不同矮壯素處理下甜菜植株特性與產量性狀相關性Table 7 Correlation between plant type characteristics and yield characters of beet under dwarf treatment

3 討 論

楊可攀等[22]研究表明，噴施植物生長調節(jié)劑能影響玉米表觀性狀，并提高產量。研究表明[23-24]，噴施矮壯素能夠顯著降低小黑麥和黑麥的株高且有效提高產量。試驗表明，矮壯素能降低甜菜枯葉數和株高，且增加綠葉數、根長、根直徑及根圍，與何永梅等[25]研究甜菜塊根產量形成結論基本一致。試驗表明，不同處理間矮壯素噴施次數2次(D2)處理有效促進甜菜產量、含糖率、產糖量的增長。李淑芳等[26]研究表明, 粳稻表觀形狀與產量相關性較大。水稻主要農藝性狀與產量均呈顯著正相關[27-29]。牛艷波等[30]研究發(fā)現，小麥主要農藝性狀特性與產量相關性較強。試驗表明，甜菜綠葉數、株高及根長直接影響甜菜單根重的形成，從而影響塊根產量及糖產量的形成。甜菜根直徑與含糖率的相關性較強。

光、溫、水等環(huán)境因子是影響作物不同生長階段變化的主要因素[31]。研究表明[32]，作物總含糖量主要受降水量、有效積溫的影響。田云錄等[33]研究發(fā)現，適當增溫有助于提高冬小麥單產。Yao等[34]研究表明，氣候變化影響水稻產量的形成。試驗表明，甜菜糖分積累量與日均溫度、日均高溫、日均低溫及積溫正相關，其與有效積溫相關性達到極顯著水平、與日均溫度相關性達到顯著水平，與唐朝臣等[32]結果一致。試驗表明，糖分積累量與降雨量，日均晝夜溫差成負相關。不同處理間，矮壯素噴施處理2次(D2)處理的糖分積累適應當地有效積溫及日均溫，有效促進甜菜糖分的積累。

4 結 論

在新疆南疆喀什新糖區(qū)甜菜糖分積累前期(分別出苗后90 d、120 d)噴施2次矮壯素(1 000 mL/hm2/次)對對照(CK)處理而言有效降低甜菜株高和枯葉數11.24%、17.44%，甜菜綠葉數、根長、根直徑及根圍分別增加9.68%、19.90%、5.93%、5.28%，且糖分積累動態(tài)變化較適應于當地積溫及日均溫動態(tài)變化，擬合值分別能達到0.985 4、0.898 6，且能使甜菜單根重和含糖率的增加13.38%、5.95%，甜菜產量和產糖量增長8.90%、15.35%。