不同甜菜品種SPAD值與塊根產(chǎn)量及含糖率的相關(guān)性

陳友強(qiáng)，楊洪澤，孔繁陽(yáng)，潘金龍，潘競(jìng)海，劉華君，阿布都·卡地爾，俞天勝，林 明

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草原環(huán)境學(xué)院，烏魯木齊 830052；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類(lèi)試驗(yàn)站，新疆奇臺(tái) 831800)

0 引 言

【研究意義】我國(guó)是世界第三大食糖生產(chǎn)國(guó)，甜菜在我國(guó)是僅次于甘蔗的糖料作物，是“三北”地區(qū)較好的經(jīng)濟(jì)作物，也是未來(lái)具有較大發(fā)展?jié)摿Φ哪茉醋魑颷1]。甜菜葉片是光合作用的器官，光合作用是甜菜塊根產(chǎn)糖量形成的重要影響因素，甜菜塊根產(chǎn)量中，90%～95%的有機(jī)質(zhì)是由光合作用所固定并轉(zhuǎn)化的[2]。葉綠素含量的高低，可以直接反映作物光合作用能力的大小，是甜菜葉片光合能力的重要指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)甜菜塊根產(chǎn)量及含糖率的形成起著重要作用，甜菜塊根產(chǎn)量及含糖率是決定甜菜產(chǎn)糖量多少的兩大經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[4]。【前人研究進(jìn)展】采用葉綠素SPAD計(jì)能快速、簡(jiǎn)便、較精確、非破壞性地監(jiān)測(cè)植物氮素營(yíng)養(yǎng)水平[5]，比實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用傳統(tǒng)方法測(cè)定葉綠素的含量省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)[3]，已在油菜[6]、小麥[7，8]、玉米[9]、水稻[10]、油茶[11]、綠茶[12]、棉花[13]等作物上進(jìn)行應(yīng)用研究，且均取得了較為顯著的成果。王秋紅等[3]研究甜菜葉片SPAD值和總?cè)~綠素含量之間為極顯著正相關(guān)，這使得利用 SPAD 值間接反映甜菜葉片的葉綠素含量成為可能。曲揚(yáng)等[14]研究鉀能增加葉的葉綠素含量，能提高甜菜的光合作用效率?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】分析58個(gè)甜菜品種塊根膨大期和糖分積累期的葉綠素SPAD值變化規(guī)律及其與含糖率及塊根產(chǎn)量的相關(guān)性。有關(guān)不同甜菜品種SPAD值與塊根產(chǎn)量及含糖率相關(guān)分析的相關(guān)文獻(xiàn)鮮有報(bào)道，對(duì)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外的58個(gè)甜菜品種，在甜菜塊根膨大期和糖分積累期的葉綠素SPAD值和含糖率、塊根產(chǎn)量及產(chǎn)糖量的關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】對(duì)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外的58個(gè)甜菜品種，在甜菜塊根膨大期和糖分積累期分別測(cè)定其生理生態(tài)指標(biāo)，分析葉綠素SPAD值和含糖率、塊根產(chǎn)量及產(chǎn)糖量的關(guān)系。研究甜菜各品種葉綠素SPAD值、含糖率、塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量的關(guān)系，分析新疆糖區(qū)影響甜菜產(chǎn)糖量的影響因素，為甜菜育種和栽培品種選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

以58個(gè)甜菜品種為供試材料，由國(guó)家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系提供。表1

表1 供試品種名稱及來(lái)源Table 1 Names and Sources of Varieties for Testing

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)點(diǎn)海拔789 m，位于N 43°59′43"，E 89°45′16"，試驗(yàn)地為黑壤土，前茬小麥，秋翻深施農(nóng)家肥7 500 kg/ hm2，試驗(yàn)采用膜下滴管，每個(gè)品種3膜6行，行距0.5 m，寬3 m，行長(zhǎng)7 m，小區(qū)面積21 m2，每小區(qū)重復(fù)3次，試驗(yàn)田栽培管理同大田生產(chǎn)一致，水肥供應(yīng)良好。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 SPAD值

在甜菜膨大期和糖分積累期，以最高葉片的葉片尖部可作為甜菜葉片SPAD值最適測(cè)定部位[6],使用日本產(chǎn)SPAD-502型葉綠素儀對(duì)甜菜倒2葉的頂部進(jìn)行測(cè)定，避開(kāi)葉脈，對(duì)每個(gè)葉片的葉尖、葉中及葉基不同部位測(cè)量3次，每個(gè)品種取 10個(gè)植株，SPAD值取平均值。表2

1.2.2.2 含糖率

采用折光儀法，儀器采用WYT-4手持糖量計(jì)，原理及使用方法參照文獻(xiàn)[15]。

1.2.2.3 小區(qū)塊根產(chǎn)量

此外，為了進(jìn)一步發(fā)揮農(nóng)田水利工程的灌溉效益，提高水資源利用效率，還應(yīng)該重視對(duì)基礎(chǔ)水利設(shè)施的建設(shè)和保護(hù)，要進(jìn)一步劃分責(zé)任，明確責(zé)任方，確保農(nóng)田水利工程運(yùn)行完好，不存在開(kāi)裂滲透現(xiàn)象。同時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)照大規(guī)模的灌溉區(qū)域，實(shí)行統(tǒng)一化的管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)戶之間的有效監(jiān)督，避免各自為政，使得先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)難以在廣大基層地區(qū)推廣應(yīng)用。

待成熟期后，按小區(qū)為單位，收獲，稱量塊根產(chǎn)量。

1.2.2.4 產(chǎn)糖量

產(chǎn)糖量=含糖率×塊根產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理和分析采用Microsoft Eexcel和SPSS17軟件相結(jié)合的方法，進(jìn)行相關(guān)分析，數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，顯著性測(cè)驗(yàn)采用Duncans新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甜菜品種葉綠素SPAD值的差異

研究表明，從甜菜塊根膨大期到糖分積累期，葉綠素SPAD值的均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差都是上升的，葉綠素SPAD值是上升的；變異系數(shù)差異不大，2個(gè)時(shí)期葉綠素SPAD值的離散程度相同；甜菜品種的葉綠素SPAD值達(dá)到極顯著水平，甜菜品種間的葉綠素SPAD值存在差異。表2～4

研究表明，甜菜塊根膨大期的葉綠素SPAD值和含糖率的差異顯著，相關(guān)系數(shù)-0.277；甜菜糖分積累期的葉綠素SPAD值和含糖率的差異極顯著，相關(guān)系數(shù)為-0.591，不同甜菜品種葉片的葉綠素SPAD值和含糖率存在負(fù)相關(guān)。表4

表4 甜菜葉綠素SPAD值、含糖率、塊根產(chǎn)量的相關(guān)性Table 4 Correlation of chlorophyll SPAD value, sugar content and root yield of sugar beet

2.3 不同甜菜品種葉綠素SPAD值和塊根產(chǎn)量相關(guān)性

研究表明，甜菜塊根膨大期的葉綠素SPAD值和塊根產(chǎn)量的差異不顯著，相關(guān)系數(shù)為0.113；甜菜糖分積累期的葉綠素SPAD值和塊根產(chǎn)量的差異顯著，相關(guān)系數(shù)0.279，相關(guān)系數(shù)較低。表4

2.4 不同甜菜品種含糖率和塊根產(chǎn)量相關(guān)性

研究表明，甜菜品種含糖率和塊根產(chǎn)量的變異系數(shù)分別為0.072和0.11，甜菜塊根產(chǎn)量的數(shù)據(jù)離散程度比含糖率大52.33%，甜菜含糖率數(shù)值較穩(wěn)定，甜菜品種含糖率和塊根產(chǎn)量的差異極顯著，相關(guān)系數(shù)-0.413，甜菜品種含糖率和塊根產(chǎn)量存在負(fù)相關(guān)。表3～5

表3 甜菜膨大期和糖分積累期葉綠素SPAD值、含糖率、塊根產(chǎn)量變化Table 3 Analysis of chlorophyll SPAD value, sugar content and root yield of sugar beet during swelling and sugar accumulation

2.5 不同甜菜品種含糖率和塊根產(chǎn)量與產(chǎn)糖量相關(guān)性

研究表明，不同甜菜品種含糖率和單位面積產(chǎn)糖的差異不顯著，相關(guān)系數(shù)0.251。甜菜品種塊根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量的差異極顯著，相關(guān)系數(shù)0.775，在目前甜菜品種含糖率水平條件下，提高塊根產(chǎn)量是增加甜菜產(chǎn)糖量的重要措施。表5

表5 甜菜含糖率、塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation of sugar content,root yield and Sugar production of sugar beet

3 討 論

甜菜品種間的葉綠素SPAD值存在差異，結(jié)論和甜菜[14]、綠茶[12]相同，和玉米[9]、油茶[11]結(jié)論不相同，不同作物的品種間SPAD值存在不同的變化差異。鉀能增加葉的葉綠素含量[14]，增加施氮量能提高葉片SPAD 值[6]，金艷等[16]研究表明，隨著小麥黃花葉病毒病害級(jí)別的升高，葉綠素含量下降，水稻葉片氮濃度本身及葉片結(jié)構(gòu)厚度等隨生育期而發(fā)生變化[10]，葉綠素含量隨著生育期和環(huán)境的變化而處于變動(dòng)中。膨大期葉綠素SPAD值在39～55，膨大期葉綠素SPAD值越高，甜菜品種越容易獲得高產(chǎn)；糖分積累期葉綠素SPAD值在45～62,后期含氮水平高,會(huì)降低含糖量和工藝品質(zhì),直接影響制糖成本和工藝損失[17]，甜菜膨大期和糖分積累期葉綠素SPAD值之間為極顯著正相關(guān),需要在后續(xù)的研究中，篩選葉綠素SPAD值在膨大期偏高，在糖分積累期適中的品種，既滿足豐產(chǎn)的需要,又能夠?qū)⒅铺浅杀竞凸に嚀p失降到較低的水平。

甜菜品種含糖率和塊根產(chǎn)量存在負(fù)相關(guān),試驗(yàn)結(jié)果和劉瑩等[18]不同。盧秉福等[19]統(tǒng)計(jì)我國(guó)新疆甜菜主產(chǎn)區(qū)種植密度，達(dá)到9.00×104～10.50×104株/hm2，甜菜種植密度6×103～7×103株/667m2，新疆甜菜產(chǎn)量4.88 t/667m2[20]，單株甜菜根重達(dá)0.69～0.81 kg。邵金旺等[21-22]提出當(dāng)甜菜單株根重超過(guò)0.5 kg時(shí)根重與含糖率呈負(fù)相關(guān)，新疆甜菜塊根重大于0.65 kg，含糖率和塊根產(chǎn)量表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。

標(biāo)準(zhǔn)差反映了每個(gè)數(shù)據(jù)與平均數(shù)相比相差的數(shù)值，代表大部分?jǐn)?shù)值和其平均值之間的差異，它能準(zhǔn)確地反映出數(shù)據(jù)的離散程度[23]。塊根產(chǎn)量和含糖率的標(biāo)準(zhǔn)差分別為18.58和1.58，數(shù)值相差11.75倍，含糖率的標(biāo)準(zhǔn)差較小，顯示含糖率數(shù)值較穩(wěn)定接近平均值，提升空間較?。粔K根產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)差大，顯示塊根產(chǎn)量提升空間較大。王維成等[24]統(tǒng)計(jì)新疆甜菜從1959年到2010年的發(fā)展歷程，甜菜單產(chǎn)從12.75 t/hm2提到57.0 t kg/hm2以上，平均含糖率由17.78%降至14.50%，與試驗(yàn)結(jié)論相符，在甜菜育種和生產(chǎn)上，選擇塊根產(chǎn)量指標(biāo)優(yōu)于含糖率指標(biāo)。

影響產(chǎn)糖量的因素還包括土壤質(zhì)地與營(yíng)養(yǎng)狀況、病蟲(chóng)危害、栽培技術(shù)、灌溉降雨以及種植密度等[25]，各個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素達(dá)成最佳組合，才能獲得高產(chǎn)[26]。

4 結(jié) 論

產(chǎn)糖量排名前3位的甜菜品種分別為HI0474產(chǎn)糖量39.03 kg，含糖率21.22%，塊根產(chǎn)量183.9 kg，是高糖品種；HI1059產(chǎn)糖量38.63 kg，含糖率16.6%，塊根產(chǎn)量232.7 kg，是高產(chǎn)品種；Bate379產(chǎn)糖量35.39 kg，含糖率19.82%，塊根產(chǎn)量178.6 kg，是豐產(chǎn)品種。在甜菜育種和栽培品種選擇上，甜菜塊根產(chǎn)量是影響產(chǎn)糖量的主要因素，含糖率是次要因素。