張一中，周福平，張曉娟，范昕琦，趙文博，柳青山，杜維俊

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

10個(gè)高粱品系葉片不同部位SPAD值的比較分析

張一中1，2，周福平2，張曉娟2，范昕琦2，趙文博2，柳青山2，杜維俊1

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

為確定高粱葉片SPAD值的最佳測定位置，利用葉綠素計(jì)（SPAD-502Plus）對(duì)10個(gè)高粱恢復(fù)系同一葉片的葉尖部、葉中部、葉基部進(jìn)行SPAD值測定，分析葉片不同部位SPAD值的分布及穩(wěn)定性。結(jié)果表明，高粱品系HR的SPAD值最高，J9的SPAD值最低；10個(gè)高粱品系葉片不同測定位置上的SPAD值表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，即葉片中部＞葉片尖部＞葉片基部；葉片中部SPAD值的變異系數(shù)最小，數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定，可作為這10個(gè)高粱品系葉片SPAD值的適宜測定位置。表明葉片中部為較合適的測定部位，其SPAD值能較好地代表整個(gè)葉片的總?cè)~綠素含量。

高粱；SPAD值；測定位置

葉綠素是綠色植物體內(nèi)的基本色素，在光合作用的光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著不可或缺的作用[1]，因此，葉片葉綠素含量可以作為反映作物生長健康狀況及光合能力的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。傳統(tǒng)的根據(jù)植物葉片鮮質(zhì)量計(jì)量葉綠素含量的實(shí)驗(yàn)室測定方法可以評(píng)價(jià)植物的生長狀況，但提取步驟繁瑣，耗時(shí)較長，不適于大田試驗(yàn)大批量樣品的測定，而且難以實(shí)現(xiàn)作物生長期間的實(shí)時(shí)監(jiān)測[3]。葉綠素計(jì)SPAD（Soil plant analysis development，SPAD-502Plus）具有快速、簡便和無損監(jiān)測對(duì)象的特點(diǎn)，是田間作物葉片相對(duì)葉綠素含量測定的一種有效工具，常被用來監(jiān)測診斷作物氮素營養(yǎng)狀況[4-5]，并在玉米[6]、甜菜[7]、水稻[8]、煙草[9]等作物上得到廣泛應(yīng)用。植物葉片SPAD值變化存在著品種基因型、生育期、環(huán)境以及測定葉位和部位的差異。陳琴等[10]對(duì)5種牧草葉片上不同部位的SPAD值比較發(fā)現(xiàn)，同一葉片上的SPAD值都表現(xiàn)出葉尖部＞葉中部＞葉基部的特點(diǎn)?？聥闺钡萚11]對(duì)南方4種木本植物的葉綠素相對(duì)含量測定發(fā)現(xiàn)，同種植物同一葉片上不同部位的SPAD值表現(xiàn)為葉尖部＜葉中部＜葉基部。李志宏等[12]研究結(jié)果表明，夏玉米葉片在距離葉基部55%的位置上SPAD值較大且偏差最小，而從葉基部開始40%～70%的區(qū)域測定值變異最小，因此，用葉綠素計(jì)測定葉片SPAD值時(shí)應(yīng)選擇葉基部開始40%～70%的區(qū)域。有關(guān)高粱葉片上SPAD值的分布情況和差異研究尚未見報(bào)道。

本試驗(yàn)利用葉綠素計(jì)（SPAD-502Plus）測定10個(gè)高粱品系葉片不同位置SPAD值，研究不同品系間葉綠素水平的差異，探討SPAD葉綠素計(jì)在高粱上應(yīng)用葉片適宜的測定位置，以期為使用SPAD葉綠素計(jì)在高粱上進(jìn)行氮素營養(yǎng)監(jiān)測提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

選用山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所飼料高粱研究室自選和外引的高粱恢復(fù)系共10份，供試高粱品種如表1所示。

表1 供試高粱材料名稱及編號(hào)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料于2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所修文基地種植。每份材料種3行，行長5 m，小區(qū)面積15 m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。播種前撒施普通復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15）750 kg/hm2，然后旋耕，全生育期不再追肥，其他栽培措施同常規(guī)管理。

在開花期每個(gè)材料選取代表性植株30株，測定30株從穗部向下數(shù)第3片葉的SPAD值[13]，每片葉片測定3個(gè)位置，即葉尖部、葉中部和葉基部，計(jì)算3個(gè)位置的平均值為該葉片的SPAD值[4]。由于葉脈對(duì)SPAD-502Plus的讀數(shù)有影響，因此，測量時(shí)應(yīng)避開葉脈，以保證測量的準(zhǔn)確性[10]。

利用變異系數(shù)來判斷不同測定位置SPAD值的穩(wěn)定性。變異系數(shù)為同一測定部位的標(biāo)準(zhǔn)差與該部位平均值的比值。變異系數(shù)越小，表示該部位的SPAD測定值越穩(wěn)定[3]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高粱品系葉片SPAD值的差異分析

從圖1可以看出，不同高粱品系葉片SPAD值的變化范圍在41.14～64.14，其中，HR的SPAD值最高，但與L17，gd1697-2，忻粱7號(hào)，L22，D10R間差異不顯著（P＞0.05），與09279R，L2R，053016R，J9間差異顯著（P＜0.05）。D10R，gd1697-2，L22，忻粱7號(hào)，053016R，L2R，09279R的SPAD值呈遞減趨勢，但品系之間無顯著差異（P＞0.05）。J9的SPAD值最低，與053016R，L2R，09279R間差異不顯著（P＞0.05），與其他5個(gè)品系差異顯著（P＜0.05）。

2.2 高粱葉片不同測定位置的SPAD值比較分析

從表2可以看出，10個(gè)高粱品系葉片不同測定位置上的SPAD值是不一樣的，并且都表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，即葉片中部＞葉片尖部＞葉片基部。顯著性分析表明，HR的葉片尖部和葉片中部的SPAD值間差異不顯著（P＞0.05），但與葉片基部差異顯著（P＜0.05）；其余9個(gè)品系的3個(gè)測定部位之間的SPAD值均呈顯著性差異（P＜0.05）。

表2 高粱葉片不同測定位置的SPAD值比較

2.3 高粱葉片不同測定部位SPAD值的穩(wěn)定性差異

葉片測定部位的選擇是SPAD葉綠素儀使用的關(guān)鍵，直接關(guān)系到測量值是否能夠代表整個(gè)葉片葉綠素含量的相對(duì)值，變異系數(shù)越小，則說明該測定部位的數(shù)據(jù)越穩(wěn)定[3]。從表3可以看出，大多數(shù)高粱品系表現(xiàn)出測定部位在葉片中部的時(shí)候，變異系數(shù)最小，并且與其他2個(gè)測定部位相比，差異還比較大。只有D10R葉片尖部和葉片中部的變異系數(shù)較為接近，分別為1.40%和1.49%。綜合來看，這10個(gè)高粱品系葉片的SPAD值均在葉片中部表現(xiàn)數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此，測定葉片的SPAD值時(shí)，應(yīng)選擇在葉片中部。

表310 個(gè)高粱品系葉片不同測定部位SPAD值的穩(wěn)定性分析

3 結(jié)論與討論

葉綠素計(jì)（SPAD-502Plus）的測量值反映的是作物葉片中的葉綠素含量，它根據(jù)在葉綠素吸收率不同的2個(gè)波段中葉片的光透射量來計(jì)算葉綠素值[14-15]。SPAD值廣泛地應(yīng)用在玉米[16]、小麥[17]、棉花[18]、馬鈴薯[19]和大麥[20]等農(nóng)作物氮素營養(yǎng)診斷及推薦施肥的研究領(lǐng)域。隨著研究的深入，SPAD計(jì)快速、方便、非破壞性等特點(diǎn)也在其他研究方向中得到應(yīng)用。楊虎等[21]通過未遮陰和遮陰的方法觀察水稻冠層葉片SPAD值、葉綠素含量等生理形態(tài)指標(biāo)的變化，建立了SPAD值與光系統(tǒng)II（PSII）最大量子產(chǎn)量（Fv/Fm）之間的回歸關(guān)系，確定SPAD計(jì)可以快速、無損、有效地評(píng)估水稻冠層葉片的光合作用進(jìn)程。郭建文[22]研究表明，噴施除草劑硝磺草酮5 d后玉米葉片SPAD值與15 d后的株高、地上部鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，即SPAD值越低，株高及地上部鮮質(zhì)量越小，玉米受除草劑藥害越重。高飛等[23]研究發(fā)現(xiàn)，小麥頂一葉SPAD遞減速率與籽粒蛋白質(zhì)含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)，可以利用頂一葉SPAD值的遞減速率來對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量進(jìn)行預(yù)測，以減輕品質(zhì)育種工作量。還有研究表明，花生SPAD值不存在基因型、生育時(shí)期和水分狀況之間互作，同一品種在不同生育期和水分狀況下是穩(wěn)定的[24]。

SPAD值受作物品種、發(fā)育時(shí)期等多個(gè)因素影響，而葉片測定位置是影響SPAD值精確度和穩(wěn)定性的因素之一。本研究發(fā)現(xiàn)，10個(gè)高粱品系葉片SPAD值變化較大，HR和L17的SPAD值相對(duì)較高，但與gd1697-2，忻粱7號(hào)，L22，D10R差異不顯著，與09279R，L2R，053016R，J9差異顯著。D10R，gd1697-2，L22，忻粱7號(hào)，053016R，L2R，09279R的SPAD值呈遞減趨勢，但品系之間無顯著差異。表明有些高粱品系SPAD值較為接近，有些品系則差異比較大。10個(gè)高粱品系葉片不同測定部位的SPAD值表現(xiàn)為葉片中部＞葉片尖部＞葉片基部，并且葉片中部的變異系數(shù)較小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性也較好，因此，在使用葉綠素計(jì)測定葉片相對(duì)葉綠素含量時(shí)，葉片中部為較合適的測定部位，其SPAD值能較好地代表整個(gè)葉片的總?cè)~綠素含量。這與在冬小麥[12]、玉米[16]上的研究結(jié)果基本一致。這可能是由葉片生長發(fā)育期間葉片不同部位的組織結(jié)構(gòu)組分及其功能變化造成的。通常情況下，禾本科植物如玉米、高粱等狹長葉片的基部、中上部和頂端可能分別處在幼齡、成齡和老齡3個(gè)階段，因此，葉片中上部的葉綠素含量相對(duì)較高，葉片頂端次之，葉片基部最低，而光合速率也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律，葉片中上部具有最高的光合能力，葉片頂端光合速率較高，基部的光合速率最低[25]。

高粱不同葉位葉片的生理狀況和細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)有所不同，而本試驗(yàn)僅對(duì)高粱同一功能葉的不同部位SPAD值進(jìn)行了測定，確定了最佳測定部位，而不同葉位SPAD值與葉片含氮率及植株含氮率的相關(guān)性，以及葉片SPAD值與葉綠素含量的相關(guān)模型建立，還有待于進(jìn)一步研究。

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聲明

本刊已許可中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社在中國知網(wǎng)及其系列數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中以數(shù)字化方式復(fù)制、匯編、發(fā)行、信息網(wǎng)絡(luò)傳播本刊全文。該社著作權(quán)使用費(fèi)與本刊稿酬一并支付。作者向本刊提交文章發(fā)表的行為即視為同意我部上述聲明。

《山西農(nóng)業(yè)科學(xué)》編輯部

Comparison of SPAD Value of Different Parts in Ten Sorghum Cultivars Leaves

ZHANGYizhong1，2，ZHOUFuping2，ZHANGXiaojuan2，F(xiàn)ANXinqi2，ZHAOWenbo2，LIUQingshan2，DUWeijun1
（1.College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China；2.Institute ofSorghum，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Shanxi KeyLaboratoryofSorghumGenetic and GermplasmInnovation，Jinzhong030600，China）

To determine the optimal location ofSPAD value ofsorghum leaves，SPAD values ofleaftip，leafmiddle and leaf bottom on the same leafwere measured usingthe equipment SPAD-502Plus for the sorghumcultivars.The results indicated that the SPAD value ofHR was the highest，and J9 had the lowest SPAD value.The SPAD value of10 sorghum lines at different positions showed a consistent change pattern，following the order：the middle leaf＞the tip leaf＞the base leaf.The coefficient of variation of SPAD value in the middle leaves was the least，and the values were relatively stable，which could be used as a suitable location for the SPAD value of the 10 sorghumlines.Therefore,the middle leafis suitable measuringposition,when usingSPADtoevaluate the chlorophyll ofsorghumleaf.

sorghum;SPADvalue;measuringposition

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.07

S514

：A

：1002-2481（2017）05-0703-04

2017-02-04

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物育種工程項(xiàng)目；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色農(nóng)業(yè)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所所級(jí)項(xiàng)目（GLS 2013-6）

張一中（1986-），男，山西渾源人，在讀碩士，研究方向：高粱遺傳育種。杜維俊為通信作者。