潘竟海，張 恒，阿不都卡地爾·庫(kù)爾班，劉華君，楊洪澤，李錦虎，伊力達(dá)爾江·阿不力米提，張 保

(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)科學(xué)院國(guó)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(guó)重要的糖料作物之一。新疆作為我國(guó)三北地區(qū)重要甜菜種植區(qū)域，其總產(chǎn)量與產(chǎn)糖量在全國(guó)排名第2。但是存在單位面積產(chǎn)量不高、總產(chǎn)量不穩(wěn)、含糖率低的問(wèn)題[1-3]。研究新疆南疆喀什新糖區(qū)甜菜葉源根庫(kù)關(guān)系，對(duì)提高甜菜含糖量及產(chǎn)量有重要意義。【前人研究進(jìn)展】作物葉片中光合產(chǎn)物生產(chǎn)能力以及庫(kù)器官中光合產(chǎn)物同化能力直接影響產(chǎn)量的形成[4]。研究表明[5-6]，作物營(yíng)養(yǎng)器官養(yǎng)分的積累和轉(zhuǎn)運(yùn)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(kù)容大小以及流的通暢等的因素[7]。作物源庫(kù)互作是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵[8]。在多數(shù)作物的產(chǎn)品形成期，成熟的葉片是主要的源器官，生長(zhǎng)發(fā)育中的產(chǎn)品器官是主要的庫(kù)器官[9]。矮壯素(CCC)是一種植物生長(zhǎng)延緩調(diào)節(jié)劑，可通過(guò)葉片進(jìn)入到植株體內(nèi)可抑制植物細(xì)胞伸長(zhǎng)，使植株矮化，莖干加粗，利于根系生長(zhǎng)[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(zhǎng)[11-12]。通過(guò)調(diào)節(jié)植物激素含量能使植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的增加[13]。【本研究切入點(diǎn)】在矮壯素對(duì)小麥、黑麥、水稻、馬鈴薯和番茄等[14-18]植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究較多。但矮壯素對(duì)甜菜糖分積累及產(chǎn)量形成有關(guān)報(bào)道較少。研究矮壯素噴施次數(shù)對(duì)甜菜糖分積累及產(chǎn)量形成的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，研究噴施矮壯素次數(shù)對(duì)甜菜植株特性、糖分積累動(dòng)態(tài)變化、糖分積累對(duì)氣象因子的響應(yīng)及產(chǎn)量形成的影響。新疆南疆高產(chǎn)高糖甜菜栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019年4～10月在新疆伽師縣和夏阿瓦提鎮(zhèn)18村實(shí)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(nèi)陸干燥氣候區(qū)，年平均氣溫11.7℃，年均降雨量54 mm，無(wú)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(zhǎng)調(diào)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(jì)南天邦化工有限公司提供。供試品種：KWS-9147(德國(guó)KWS種子股份有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)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(zhǎng)8 m，寬4 m，小區(qū)面積32 m2，重復(fù)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(shí)期Table 1 Growth stages of Sugar beet(M/D)

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)1.2.2.1 農(nóng)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(cè)量各處理綠葉片數(shù)、枯萎葉片數(shù)、株高、根長(zhǎng)、根直徑、根圍、青頭長(zhǎng)。表2

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

1.2.2.2 產(chǎn)量

收獲期各小區(qū)選取中間2行長(zhǎng)勢(shì)均勻有代表性的6.67 m2實(shí)收實(shí)測(cè)，獲得產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

1.2.2.3 含糖率

用手持式測(cè)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(shí)測(cè)各小區(qū)10株塊根，折算得出含糖率，折算系數(shù)通用為0.83。

1.2.2.4 單株重

進(jìn)入成熟期后，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)選擇中間兩行，用卷尺量取6.67 m2長(zhǎng)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(shù)據(jù)

降雨量、平均溫度、日均高溫及日均低溫等氣象數(shù)據(jù)由伽師縣氣象局提供。圖1

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel2010、SPSS19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪圖。

圖1 試驗(yàn)點(diǎn)氣象動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Meteorological dynamics of test points

2 結(jié)果與分析

2.1 矮壯素對(duì)甜菜植株特性的影響

研究表明,甜菜綠葉數(shù)、根長(zhǎng)、根直徑及根圍隨著噴施矮壯素次數(shù)的增加而增加。甜菜枯葉數(shù)、株高及青頭長(zhǎng)下降。不同處理中，甜菜綠葉數(shù)、根長(zhǎng)、根直徑及根圍均表現(xiàn)為D3>D2>D1>CK，其D3、D2處理根長(zhǎng)、根直徑與CK處理相比差異達(dá)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(shù)和根圍差異達(dá)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(shù)、株高及青頭長(zhǎng)均表現(xiàn)為CK>D1>D2>D3，其D2、D3處理與CK差異達(dá)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(shù)和株高，且增加綠葉數(shù)、根長(zhǎng)、根直徑及根圍，為甜菜塊根產(chǎn)量的形成打下基礎(chǔ)。表3

表3 不同矮壯素處理下對(duì)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(duì)糖分積累期甜菜糖分積累動(dòng)態(tài)變化的影響

研究表明,糖分積累隨生育期的推移呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。不同處理間，出苗后第85 d各處理無(wú)顯著性差異(P>0.05)，出苗后第130 d以后D2、D3處理與CK均達(dá)到顯著差異(P<0.05)，含糖率大小均表現(xiàn)D3>D2>D1>CK。出苗后第160 d不同處理含糖率達(dá)到峰值，D3、D2處理之間無(wú)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(jìn)甜菜含糖率的增長(zhǎng)。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(duì)氣象因子的響應(yīng)

2.3.1 甜菜糖分積累期與氣象因子的相關(guān)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(xiàn)日均溫度和日均高溫有所回升，且日均晝夜溫差達(dá)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(guān)，其與積溫相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0.01)、與日均溫度相關(guān)性達(dá)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(fù)相關(guān)，其與晝夜溫差相關(guān)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(dòng)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(guān)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(duì)氣象因子的響應(yīng)

研究表明,糖分的積累量對(duì)積溫和日均溫呈現(xiàn)線性相關(guān)，均表現(xiàn)為直線上升。糖分積累量對(duì)積溫響應(yīng)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(xiàn)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(duì)日均溫響應(yīng)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(xiàn)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(dòng)態(tài)變化與當(dāng)?shù)胤e溫及日均溫動(dòng)態(tài)變化吻合度較高，有效促進(jìn)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(duì)氣象因子的響應(yīng)Fig.3 Correspondence of sugar accumulation in sugar beet to meteorological factors

2.4 矮壯素對(duì)甜菜產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

研究表明,甜菜單根重、產(chǎn)量、含糖率、糖產(chǎn)量、產(chǎn)量增產(chǎn)率及糖產(chǎn)量增產(chǎn)率隨矮壯素噴施次數(shù)的增加而增加，不同處理間其大小表現(xiàn)D3>D2>D1>CK。不同處理間D2、D3處理單根重、產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖率與CK處理差異達(dá)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(chǎn)量增產(chǎn)率和糖產(chǎn)量增產(chǎn)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(chǎn)量和糖產(chǎn)量。表6

表6 不同矮壯素處理下對(duì)甜菜產(chǎn)量及產(chǎn)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(chǎn)量性狀相關(guān)性

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

表7 不同矮壯素處理下甜菜植株特性與產(chǎn)量性狀相關(guān)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(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能影響玉米表觀性狀，并提高產(chǎn)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(chǎn)量。試驗(yàn)表明，矮壯素能降低甜菜枯葉數(shù)和株高，且增加綠葉數(shù)、根長(zhǎng)、根直徑及根圍，與何永梅等[25]研究甜菜塊根產(chǎn)量形成結(jié)論基本一致。試驗(yàn)表明，不同處理間矮壯素噴施次數(shù)2次(D2)處理有效促進(jìn)甜菜產(chǎn)量、含糖率、產(chǎn)糖量的增長(zhǎng)。李淑芳等[26]研究表明, 粳稻表觀形狀與產(chǎn)量相關(guān)性較大。水稻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)[27-29]。牛艷波等[30]研究發(fā)現(xiàn)，小麥主要農(nóng)藝性狀特性與產(chǎn)量相關(guān)性較強(qiáng)。試驗(yàn)表明，甜菜綠葉數(shù)、株高及根長(zhǎng)直接影響甜菜單根重的形成，從而影響塊根產(chǎn)量及糖產(chǎn)量的形成。甜菜根直徑與含糖率的相關(guān)性較強(qiáng)。

光、溫、水等環(huán)境因子是影響作物不同生長(zhǎng)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(xiàn)，適當(dāng)增溫有助于提高冬小麥單產(chǎn)。Yao等[34]研究表明，氣候變化影響水稻產(chǎn)量的形成。試驗(yàn)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(guān)，其與有效積溫相關(guān)性達(dá)到極顯著水平、與日均溫度相關(guān)性達(dá)到顯著水平，與唐朝臣等[32]結(jié)果一致。試驗(yàn)表明，糖分積累量與降雨量，日均晝夜溫差成負(fù)相關(guān)。不同處理間，矮壯素噴施處理2次(D2)處理的糖分積累適應(yīng)當(dāng)?shù)赜行Хe溫及日均溫，有效促進(jìn)甜菜糖分的積累。

4 結(jié) 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(duì)對(duì)照(CK)處理而言有效降低甜菜株高和枯葉數(shù)11.24%、17.44%，甜菜綠葉數(shù)、根長(zhǎng)、根直徑及根圍分別增加9.68%、19.90%、5.93%、5.28%，且糖分積累動(dòng)態(tài)變化較適應(yīng)于當(dāng)?shù)胤e溫及日均溫動(dòng)態(tài)變化，擬合值分別能達(dá)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(chǎn)量和產(chǎn)糖量增長(zhǎng)8.90%、15.35%。