北移區(qū)木薯種質(zhì)耐寒性初步評(píng)價(jià)

張志華，林洪鑫，袁展汽，肖運(yùn)萍，汪瑞清，呂豐娟

(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料與資源環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 長(zhǎng)江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330200)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是大戟科木薯屬熱帶作物，其地下塊根富含淀粉，與甘薯、馬鈴薯并稱三大薯類作物[1-2]，國(guó)內(nèi)種植面積約有56萬(wàn)hm2，主要分布在廣西、海南、廣東、云南、福建、湖南、江西等地，年產(chǎn)鮮薯800萬(wàn)t以上[3-4]。木薯喜溫喜熱、不耐低溫寒凍，生長(zhǎng)最適溫度為25～29 ℃，溫度在14 ℃時(shí)生長(zhǎng)緩慢，在10 ℃以下則會(huì)停止生長(zhǎng)，并受寒害[5]。近年來，隨著木薯多元化利用發(fā)展，種植面積不斷擴(kuò)大[6]，國(guó)家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系也提出了“木薯北移栽培計(jì)劃”，并且將江西、湖南、福建等地區(qū)作為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域[7-8]。然而，由于我國(guó)獨(dú)特的地理氣候條件，寒害是限制木薯北移的重要因素之一[9]。因此，明確北移區(qū)木薯耐寒性評(píng)價(jià)方法，篩選出適宜北移區(qū)寒冷氣候和高產(chǎn)高淀粉品種，是北移區(qū)木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迫切需要解決的問題。

前人在木薯寒害方面的研究已多有報(bào)道，俞奔馳等[10]通過觀察木薯受寒害后，莖稈形態(tài)指標(biāo)的變化規(guī)律，確定了木薯寒害等級(jí)劃分。李良活等[11]對(duì)2008年廣西木薯受低溫災(zāi)害情況進(jìn)行了調(diào)查，寒害嚴(yán)重區(qū)域，木薯薯心發(fā)黑霉?fàn)€、種莖芽眼失去萌發(fā)能力。周建國(guó)等[12]研究表明，木薯葉片萎蔫程度與莖稈倒伏程度呈正相關(guān)，均與植株恢復(fù)率呈負(fù)相關(guān)，植株恢復(fù)率與植株耐寒性呈正相關(guān)；還有研究表明，木薯接近收獲期，經(jīng)歷-1～0 ℃低溫累計(jì)13 h后，對(duì)產(chǎn)量無(wú)任何影響，木薯莖葉受凍害程度較輕，薯塊未出現(xiàn)凍害，品種間凍害差異也較小[13]。尹彩霞等[14]通過生理指標(biāo)與形態(tài)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的方法，推測(cè)出低溫脅迫后2～4 d是木薯寒害發(fā)生的臨界點(diǎn)。然而，前人對(duì)木薯耐寒種質(zhì)的評(píng)價(jià)篩選，多數(shù)是在種質(zhì)資源數(shù)量較少、人工模擬低溫條件下進(jìn)行，而在北移區(qū)田間自然低溫條件下對(duì)大量種質(zhì)進(jìn)行耐寒性評(píng)價(jià)的研究較少。本試驗(yàn)在木薯北移江西種植區(qū)的自然低溫條件下，對(duì)75份木薯種質(zhì)的耐寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并分析木薯種質(zhì)農(nóng)藝性狀與寒害等級(jí)之間的關(guān)系，以期為木薯北移栽培區(qū)抗寒性品種的評(píng)價(jià)和引種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域自然概況

試驗(yàn)于2019年在江西省撫州市東鄉(xiāng)區(qū)圩上橋鎮(zhèn)紅壤開發(fā)管理委員會(huì)國(guó)家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系南昌綜合試驗(yàn)站的試驗(yàn)基地進(jìn)行。東鄉(xiāng)區(qū)位于江西省東部，地處東經(jīng)116°29′，北緯28°13′，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，2019年試驗(yàn)區(qū)的平均氣溫在18.6 ℃，年降雨量為1813.9 mm，土壤為紅壤。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料共75份木薯種質(zhì)資源，均由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所提供，品系名稱及編號(hào)見表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

木薯種質(zhì)于2019年3月25日種植，種植前將每份木薯種莖砍成均勻的莖段，按照株行距1.0 m×0.8 m進(jìn)行種植，每份種質(zhì)種植10株。施用750 kg/hm2復(fù)合肥，其他均按常規(guī)田間管理進(jìn)行。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

2019年11月下旬，當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁卦?5 ℃以下對(duì)木薯資源進(jìn)行寒害等級(jí)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照《熱帶經(jīng)濟(jì)作物種質(zhì)資源描述規(guī)范 木薯》和農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《熱帶塊根莖作物品種資源抗逆性鑒定技術(shù)規(guī)范 木薯》(NY/T 2036─2011)[15](表2)。然后收獲木薯，統(tǒng)計(jì)每份種質(zhì)的株數(shù)，根據(jù)長(zhǎng)勢(shì)情況，選取代表性木薯植株，測(cè)定各種質(zhì)的株高、單株地上部鮮重、單株薯數(shù)、單株薯重、收獲指數(shù)等指標(biāo)。收獲指數(shù)=鮮薯重量/整株重量(鮮薯+莖葉)。

表2 木薯寒害級(jí)別劃分

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2016和DPS 7.05軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木薯試驗(yàn)區(qū)氣溫變化和雨水分布情況

東鄉(xiāng)區(qū)第四季度的旬氣溫變化如圖1所示，從10月上旬開始到12月下旬止，東鄉(xiāng)區(qū)的旬氣溫呈下降趨勢(shì)。在11月中下旬，最低氣溫已低于10 ℃，木薯開始受到寒冷脅迫。在12月上旬，東鄉(xiāng)區(qū)平均氣溫7.9 ℃，最低氣溫已到2.9 ℃，此時(shí)木薯已受嚴(yán)重寒害。

圖1 2019年第四季度東鄉(xiāng)的旬溫變化

東鄉(xiāng)區(qū)2019年雨水分布情況如圖2所示，全年降雨量為1813.9 mm，上半年雨水充沛，從8月份降水量急劇下降，8、9、10、11月的降水量分別僅為2.1、4.6、7.9、9.2 mm，干旱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月之久，此時(shí)期剛好為木薯塊莖膨大期，因此已嚴(yán)重影響其產(chǎn)量的形成。

2.2 75份木薯種質(zhì)寒害等級(jí)

根據(jù)木薯寒害級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，75份木薯種質(zhì)在北移區(qū)的寒害等級(jí)可分為5個(gè)等級(jí)(表3)，等級(jí)越高說明受寒害越嚴(yán)重，對(duì)低溫越敏感。75份木薯種質(zhì)均受到不同程度的寒害，其中SC205、GR4、NZ199等11份木薯種質(zhì)受寒害等級(jí)為1級(jí)，表現(xiàn)為強(qiáng)耐寒性；SC9、SC12、Q77等14份木薯種質(zhì)受寒害等級(jí)為2級(jí)，現(xiàn)為較強(qiáng)耐寒性表；SC10、SC11、SC101、GR5等30份木薯種質(zhì)受寒害等級(jí)為3級(jí)，表現(xiàn)為中等耐寒性；SC5、SC6、SC102等11份木薯種質(zhì)受寒害等級(jí)為4級(jí)，表現(xiàn)為較弱耐寒性；SC8、TG58、B716等9份木薯種質(zhì)受寒害等級(jí)為5級(jí)，表現(xiàn)為低溫敏感。

表3 75份木薯種質(zhì)的寒害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.3 木薯不同寒害等級(jí)種質(zhì)的農(nóng)藝性狀分析

根據(jù)木薯種質(zhì)寒害等級(jí)，對(duì)同一等級(jí)木薯種質(zhì)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合分析(表4)，不同木薯種質(zhì)的農(nóng)藝性狀差異較大，但不同寒害等級(jí)間的特征平均值具有一定的規(guī)律性。木薯種質(zhì)的寒害等級(jí)越高，平均株高越高。寒害等級(jí)1～5的平均株高依次為168.8、166.3、181.3、174.9、207.3 cm。同一寒害等級(jí)下，株高的變異系數(shù)最小，1～5等級(jí)依次為10.9%、14.4%、17.2%、11.8%、6.2%；由于干旱條件的影響和品種間的差異，不同寒害等級(jí)木薯單株薯數(shù)、薯重、植株鮮重、收獲指數(shù)的平均值差異不顯著，但同一寒害等級(jí)下單株薯重的變異系數(shù)是所有特征中最高的，依次為39.9%、42.8%、39.4%、45.0%、44.9%。

表4 木薯不同寒害等級(jí)種質(zhì)的農(nóng)藝性狀變化及穩(wěn)定性分析

2.4 寒害等級(jí)與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

對(duì)75份木薯種質(zhì)資源的耐寒性和農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析(表5)，結(jié)果表明：木薯株高與單株莖葉鮮重呈極顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與受凍等級(jí)呈顯著正相關(guān)；單株薯數(shù)與單株鮮薯重、單株莖葉鮮重呈極顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與寒害等級(jí)呈正相關(guān)，但未達(dá)顯著水平；單株莖葉鮮重與收獲指數(shù)、寒害等級(jí)呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)顯著水平。從寒害等級(jí)與其他性狀之間的關(guān)系可以看出，寒害等級(jí)與株高顯著正相關(guān)，即木薯種質(zhì)株高越高，寒害等級(jí)越高、耐寒性越差。此外，單株鮮薯重與薯數(shù)、莖葉鮮重、收獲指數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

表5 75份木薯種質(zhì)寒害等級(jí)與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

寒害是木薯北移栽培的主要脅迫因素之一，篩選耐寒木薯種質(zhì)對(duì)北移栽培具有重要意義。木薯在受到寒害時(shí)，不僅在生理方面會(huì)發(fā)生變化[16-17]，在形態(tài)上也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，且抗寒形態(tài)指標(biāo)最能直觀地反映木薯抗寒特性[10]。張瑋等[18]通過室內(nèi)人工低溫與田間自然低溫相結(jié)合的方法，對(duì)耐寒木薯種質(zhì)篩選和評(píng)價(jià)，觀察發(fā)現(xiàn)木薯不同器官對(duì)低溫響應(yīng)的敏感度不同，表現(xiàn)為葉片>莖稈>薯塊，篩選出最耐寒品種是F200，最不耐寒品種是SC8。本研究中，SC205、GR10、NZ199等栽培品種表現(xiàn)為強(qiáng)耐寒性，而品種SC8表現(xiàn)為低溫敏感或不耐寒，這與前人研究結(jié)果一致[18]。SC8雖然表現(xiàn)為低溫敏感或不耐寒，但大量研究結(jié)果表明：SC8在產(chǎn)量、淀粉含量、種莖活力等方面較其他品種具有一定的優(yōu)勢(shì)[19-23]。

此外，筆者認(rèn)為木薯種質(zhì)在北移區(qū)自然低溫條件下，不同品種受寒害表現(xiàn)差異較大，寒害對(duì)木薯產(chǎn)量和收獲指數(shù)影響較小，但株高方面表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，株高越高，受寒害等級(jí)就越高，這可能是不同高度自然因素(風(fēng)、溫度、濕度等)存在差異的作用結(jié)果。本研究是在自然低溫條件下通過田間調(diào)查，比較不同木薯品種受寒害后的形態(tài)差異變化，以期為北移區(qū)耐寒品種引種和篩選提供理論依據(jù)，如要確定耐寒品種，還需結(jié)合低溫條件下木薯種質(zhì)生理生化指標(biāo)的變化進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。