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        內(nèi)蒙古東部干旱區(qū)甜菜新品種適應(yīng)性研究

        2022-08-29 01:20:04彭偉缐春媚平翠枝韓秉進(jìn)吳則東朱向明
        土壤與作物 2022年3期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量

        彭偉,缐春媚,平翠枝,韓秉進(jìn),吳則東,朱向明

        (1.黑龍江大學(xué),黑龍江 哈爾濱 150080;2.阿榮旗農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展中心,內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼倫貝爾 162750;3.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,黑龍江 哈爾濱 150081)

        0 引 言

        甜菜是我國(guó)除甘蔗以外的第二大糖料作物,“十三五”期間約占我國(guó)食糖產(chǎn)量的10%~15%[1]。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)甜菜優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)主要位于華北、西北和東北等北緯40°以北的區(qū)域。近來(lái),內(nèi)蒙古自治區(qū)甜菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,2018-2019榨季,內(nèi)蒙古食糖產(chǎn)量達(dá)到歷史高位的65萬(wàn)t,占國(guó)內(nèi)甜菜糖總產(chǎn)量的49.0%,成為我國(guó)最大的甜菜糖產(chǎn)區(qū)[2]。內(nèi)蒙古自治區(qū)東西跨度大,氣候條件、土壤類型多樣,其中東部地區(qū)由于土地資源豐富、土壤有機(jī)質(zhì)含量高、雨熱同季等有利條件再次成為原料主產(chǎn)區(qū)。該區(qū)域種植歷史悠久,但20世紀(jì)末,甜菜生產(chǎn)收縮調(diào)整,種植面積大幅下降,種植結(jié)構(gòu)單一,增長(zhǎng)緩慢,逐漸落后。引進(jìn)和鑒選適宜的甜菜新品種是產(chǎn)區(qū)快速恢復(fù)需要解決的首要問(wèn)題[3]。

        內(nèi)蒙古自治區(qū)自1996年開始,先后從德國(guó)KWS公司、荷蘭安地公司以及美國(guó)貝特賽特公司等引進(jìn)20余個(gè)品種,進(jìn)行適應(yīng)性鑒定,其中多個(gè)品種表現(xiàn)出良好的豐產(chǎn)性,且出苗快、出苗齊、抗褐斑病,但含糖率比國(guó)內(nèi)品種低[4-5]。這些適應(yīng)性鑒定試驗(yàn)多集中在內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部的河套區(qū)和土默川區(qū),東部地區(qū)僅涵蓋赤峰地區(qū)[6]。與內(nèi)蒙古自治區(qū)東部區(qū)相鄰的黑龍江九三地區(qū)相繼從荷蘭安地公司引進(jìn)了SR-411、H809、H004等多個(gè)國(guó)外品種,這些品種產(chǎn)量高、抗病性強(qiáng)、適宜機(jī)械化起收,含糖率也有了大幅度提高[7-9]。但以阿榮旗、扎賚特旗、扎蘭屯為代表的內(nèi)蒙古自治區(qū)東部干旱區(qū)尚缺少適宜的推薦品種。

        因此,2019年特引進(jìn)22個(gè)在國(guó)內(nèi)外表現(xiàn)優(yōu)異的甜菜新品種進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn),以期鑒選出適宜在內(nèi)蒙古自治區(qū)東部干旱區(qū)種植的甜菜新品種,為該產(chǎn)區(qū)快速恢復(fù)甜菜種植提供支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

        試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市阿榮旗現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)內(nèi)(123°28′ E,48°09′ N)。該區(qū)屬于溫帶大陸性半濕潤(rùn)氣候,干燥少雨,溫度日差和年差比較大。年平均氣溫1.7 ℃,年有效積溫2 394 ℃,全年日照時(shí)數(shù)介于2 092~3 605 h。年降水主要集中在6~8月份,平均降水量458.4 mm,占全年降水量的70%,年均蒸發(fā)量1 455.3 mm,無(wú)霜期90~130 d。

        由于2018年冬季阿榮旗降雪稀少,2019年春旱較重,進(jìn)入夏季以后,阿榮旗降雨頻繁,僅7月份一個(gè)月降雨量就達(dá)到了316.3 mm,整個(gè)生長(zhǎng)季降雨量近600 mm,遠(yuǎn)高于往年同期水平。生長(zhǎng)期詳細(xì)氣象狀況見圖1。

        圖1 2019年甜菜生長(zhǎng)期氣象狀況Fig.1 Weather conditions during growing season of sugar beet in 2019

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        以KWS1176為對(duì)照品種,對(duì)21個(gè)國(guó)內(nèi)外優(yōu)良品種進(jìn)行比較試驗(yàn)(表1)。

        表1 供試品種Table 1 Test varieties

        試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)品種4次重復(fù),2行區(qū),行長(zhǎng)10 m,株距0.2 m,行距0.65 m,密度約為7.70萬(wàn)株·hm-2,試驗(yàn)小區(qū)面積13 m2。設(shè)保護(hù)行和觀察道,保護(hù)行不少于兩行。前茬作物為花卉,土壤類型為暗棕壤,pH值為6.4,有機(jī)質(zhì)含量為4.51 g·kg-1,堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為134 mg·kg-1、20.2 mg·kg-1、217 mg·kg-1。

        采取壟作、人工開溝穴播的播種方式,播深2~3 cm,出苗期噴灌補(bǔ)水。整地前撒施摻混肥(通用肥料,中原大化,N∶P2O5∶K2O=19∶19∶19)施肥量650 kg·hm-2,再旋耕摻混到地里。生育期防蟲,不防病,適時(shí)收獲。

        1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

        形態(tài)性狀:主要包括葉叢形狀、葉柄長(zhǎng)短、葉形、葉色、根型、根頭大小、根溝、株高等,在葉叢繁茂期以目測(cè)法調(diào)查;

        出苗率:整體出苗后,以出苗穴數(shù)與播種穴數(shù)的百分比記載;

        出苗整齊度、苗勢(shì)、生長(zhǎng)勢(shì)等:苗期、葉叢繁茂期、封壟時(shí)期分前、中、后三次,以目測(cè)法調(diào)查,按5分制分值記載;

        產(chǎn)量、含糖率:小區(qū)全區(qū)取樣稱重計(jì)產(chǎn);每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株,用糖度計(jì)(PAL-1,山東恒美電子科技有限公司)進(jìn)行含糖率測(cè)定;

        鉀、鈉、α-氮含量:每個(gè)小區(qū)取2株,每株斜切2 cm薄片混合、粉碎、榨汁,使用甜菜品質(zhì)測(cè)定儀(Venema,荷蘭)測(cè)定;

        病害調(diào)查:在生育中期調(diào)查褐斑病、叢根病、根腐病、黃化毒病、白粉病5種病害,根據(jù)病害發(fā)生的情況劃分不同的等級(jí),具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下:

        (1)褐斑病:按五級(jí)記載(0級(jí):無(wú)病或少數(shù)株有少數(shù)病斑;l級(jí):多數(shù)植株有少數(shù)病斑或少數(shù)植株有多數(shù)病斑;2級(jí):多數(shù)植株有多數(shù)病斑,四分之一以下外葉因病枯死;3級(jí):多數(shù)植株有多數(shù)病斑,四分之一至四分之二外葉因病枯死;4級(jí):全區(qū)組內(nèi)絕大部分植株葉片因病枯死)。

        (2)黃化毒病:按四級(jí)記載(0級(jí):全區(qū)內(nèi)植株無(wú)?。?級(jí):全區(qū)內(nèi)有少數(shù)植株發(fā)?。?級(jí):全區(qū)內(nèi)有多數(shù)植株發(fā)?。?級(jí):全區(qū)內(nèi)有多數(shù)植株發(fā)病,并在葉片上有灰黑色霉層。)

        (3)叢根?。涸谏衅?,根據(jù)葉叢表現(xiàn)的癥狀,按病株六級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),調(diào)查、計(jì)算叢根病病情指數(shù)。病株六級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(分別為0級(jí):不表現(xiàn)任何癥狀;1級(jí):葉叢輕微退綠、黃脈、焦枯或混合癥狀,植株無(wú)明顯矮化現(xiàn)象;2級(jí):葉叢明顯退綠、黃脈、焦枯或混合癥狀,植株輕度矮化;3級(jí):葉叢明顯退綠、黃脈、焦枯或混合癥狀,植株明顯矮化;4級(jí):葉叢嚴(yán)重退綠、黃脈、焦枯或混合癥狀,少數(shù)葉片枯死,植株嚴(yán)重矮化;5級(jí):葉叢嚴(yán)重退綠、黃脈、焦枯或混合癥狀,多數(shù)葉片枯死,植株極度矮化或死亡)。

        (4)根腐?。涸谄鹗諘r(shí)進(jìn)行調(diào)查,以發(fā)病株數(shù)的百分率記載。

        (5)白粉?。喊此募?jí)記載(0級(jí):全區(qū)內(nèi)植株無(wú)?。?級(jí):全區(qū)內(nèi)有少數(shù)植株發(fā)??;2級(jí):全區(qū)內(nèi)有多數(shù)植株發(fā)??;3級(jí):全區(qū)內(nèi)有多數(shù)植株發(fā)病,并在葉片上有灰黑色霉層)。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        對(duì)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行了變量分析,用Excel 2017進(jìn)行圖表制作。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 田間表現(xiàn)及形態(tài)性狀

        甜菜作為一種塊根類作物,地上、地下協(xié)調(diào)生長(zhǎng)對(duì)最終產(chǎn)量形成和糖分積累十分重要[10]。如表2所示,參試品種的整體出苗率較高,出苗整齊度和苗勢(shì)亦相對(duì)較好,絕大多數(shù)品種保苗率都在90.0%~100%之間。在苗期和葉叢繁茂期,所有參試品種長(zhǎng)勢(shì)良好,品種HI1420、201919封壟時(shí)期表現(xiàn)稍差,出現(xiàn)早衰現(xiàn)象,不太適宜在內(nèi)蒙古東部干旱區(qū)種植。

        表2 不同甜菜品種田間長(zhǎng)勢(shì)Table 2 Growth performances in different varieties

        在保證光合效率的前提下,直立葉叢,中小面積葉片和相對(duì)較高株高,更有利于干旱地區(qū)甜菜生物量向根中積累[11]。對(duì)甜菜的地上部和塊根形態(tài)性狀調(diào)查結(jié)果表明,品種KWS7125、KWS1479、CN0417、ST13429為斜出形葉叢,其余18個(gè)品種均為直立形葉叢。短柄和長(zhǎng)柄各有5個(gè)品種,其余11個(gè)品種為中柄。參試品種大多數(shù)為舌形葉,品種BETA5665、201920葉形較為特殊,分別為柳葉形和箭形。有16個(gè)品種株高為高型,其余為中型(表3)。根據(jù)葉片、葉叢形態(tài)和株高鑒選,品種NT981101、CN1017、HI1420、XJT9916、201919、CN1807、ST13539、ST12528、KWS1176有利于甜菜產(chǎn)量的提升。

        表3 不同甜菜品種形態(tài)性狀Table 3 Morphological traits in different varieties

        甜菜的根型、整齊度、根溝深淺對(duì)機(jī)械起收影響較大[12],進(jìn)而影響甜菜的產(chǎn)量。品種KWS2314、CN0117、CN0417、CN1807的塊根根型為近圓錐形,另有5個(gè)品種為紡錐形,其余品種楔形為主。15個(gè)品種為小根頭品種,6個(gè)品種為中根頭品種,僅品種KWS1176根頭較大。全部品種塊根整齊度在4分以上,塊根均勻、一致性較好,差異性不大。品種KWS7125、BETA5665、HI1380、KWS1479、201920、ST13539更有利于機(jī)械起收和甜菜產(chǎn)量的增加。

        2.2 塊根產(chǎn)量及含糖率

        由圖2可見,參試品種塊根產(chǎn)量在48.5 t·hm-2~70.8 t·hm-2之間,品種HI1380的塊根產(chǎn)量最高,達(dá)到70.8 t·hm-2,比對(duì)照品種增產(chǎn)9.2%;塊根產(chǎn)量最低的為品種NT981101,僅為48.5 t·hm-2。此外,品種KWS7125、KWS2314、KWS1479、BETA5665、CN0417的塊根產(chǎn)量也都在60.0 t·hm-2以上。變量分析表明:品種間產(chǎn)量差異顯著,與對(duì)照品種KWS1176相比,品種ST13529、ST13429、ST12528、201920等8個(gè)品種塊根產(chǎn)量都明顯降低,其中品種HDTY191、NT981101和對(duì)照品種差異最大;其余9個(gè)品種與對(duì)照品種KWS1176相比,無(wú)顯著性差異。僅從塊根產(chǎn)量來(lái)看,品種HI1380、KWS7125、KWS2314、KWS1176、KWS1479被認(rèn)為是適應(yīng)性品種。

        各甜菜品種塊根含糖率差別較大,范圍在12.7%~16.8%之間(圖2)。品種HDTY191含糖率最高,達(dá)到16.8%,比對(duì)照品種KWS1176高1.6%。品種HI1380的塊根含糖率最低,僅為12.7%。有3個(gè)品種(HDTY191、HDTY192、NT981101)的含糖率高于對(duì)照品種KWS1176。品種HDTY191顯著高于對(duì)照品種,品種ST12528、CN0117、ST13429、CN1017、HI1380顯著低于對(duì)照品種(P<0.05)。品種HDTY191、HDTY192、NT981101、KWS1176、XJT9916在含糖率方面表現(xiàn)優(yōu)異。

        產(chǎn)糖量受塊根產(chǎn)量的影響更大,受含糖率的影響較小(圖2)。參試品種產(chǎn)糖量的變化趨勢(shì)和塊根產(chǎn)量的變化趨勢(shì)相似,塊根產(chǎn)量較高的品種產(chǎn)糖量也相對(duì)較高。對(duì)照品種KWS1176的產(chǎn)糖量最高,為9.86 t·hm-2;最低的品種201919僅為7.12 t·hm-2。有10個(gè)品種產(chǎn)糖量達(dá)到8.0 t·hm-2以上。根據(jù)含糖率和產(chǎn)糖量的結(jié)果,品種HI1380、KWS1176、KWS2314、KWS7125、KWS1479表現(xiàn)突出。

        注:不同小寫字母表示品種間在0.05水平差異顯著。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between varieties at the level of 0.05.圖2 甜菜品種塊根產(chǎn)量、含糖率和產(chǎn)糖量比較Fig.2 Comparison of root yields,sugar contents and sugar yields in different varieties

        2.3 病害發(fā)生情況

        由表4可見,所有參試品種病害總體發(fā)生較輕,以褐斑病、黃化毒病及根腐病為主,這與黑龍江省西部地區(qū)類似[13]。品種HDTY191、HDTY192無(wú)褐斑病或少數(shù)株有少量病斑,品種KWS7125、NT981101、XJT9916、KWS1479、KWS2314、ST13529、KWS1176病害發(fā)生情況為1級(jí),褐斑病發(fā)生最嚴(yán)重的為品種CN1017,病級(jí)達(dá)到3級(jí),其余12個(gè)品種病害等級(jí)為2級(jí)。對(duì)照品種KWS1176的褐斑病和黃化毒病的發(fā)病等級(jí)均為1級(jí),與其余21個(gè)品種差異性較小。

        表4 病害調(diào)查表Table 4 Disease survey

        在所有參試品種中,均未發(fā)現(xiàn)叢根病和白粉病病癥,但存在不同等級(jí)的黃化毒病。品種CN1017、HI1420、BETA5665等12個(gè)品種黃化毒病害等級(jí)為1級(jí),7個(gè)品種病害等級(jí)為2級(jí),表現(xiàn)為植株葉片黃化。共有7個(gè)品種發(fā)生了不同程度的根腐病,發(fā)病率最高的品種CN0117達(dá)到了79%,對(duì)照品種KWS1176的發(fā)病率也相對(duì)較高,達(dá)到25%。對(duì)塊根產(chǎn)量和含糖率產(chǎn)生了較大的影響,這與2019年試驗(yàn)區(qū)7月份降雨量較大有直接關(guān)系。綜合比較,品種KWS7125、CN1017、BETA5665、HI1380、CN0117、CN1807、ST12528發(fā)病率較高,不適宜在內(nèi)蒙古東部干旱區(qū)推廣應(yīng)用。

        2.4 鉀、鈉和α-氮含量

        鉀、鈉、α-氮(有害態(tài)氮)是除糖度外,檢驗(yàn)甜菜品質(zhì)最重要的3個(gè)指標(biāo),這3種有害成分的含量直接影響糖分提取[14]。由圖3可見,所有參試品種鉀含量在356~619 mmol·g-1之間。只有品種HDTY191的鉀含量達(dá)到619 mmol·g-1,比對(duì)照品種KWS1176高23.1%。此外,有13個(gè)品種的鉀含量在400~500 mmol·g-1之間。品種ST13529、ST13539、ST12528、HI1420、CN0417的鉀含量低于400 mmol·g-1。10個(gè)品種鉀含量高于對(duì)照品種KWS1176,其中品種HDTY191、HDTY192、201919、201920的鉀含量在500 mmol·g-1以上達(dá)到較高水平,不利于糖分提取。

        圖3 不同品種甜菜鉀、鈉和α-氮含量Fig.3 Contents of potassium,sodium and α -nitrogen in different varieties

        品種HI1380的鈉含量最高,達(dá)到了509 mmol·g-1。鈉含量最低是品種HDTY191,僅為144 mmol·g-1。17個(gè)品種的鈉含量集中在322~498 mmol·g-1之間,差異較小。品種CN0417、NT981101、HDTY192的鈉含量低于300 mmol·g-1。對(duì)照品種KWS1176鈉含量相對(duì)偏高,HI1380、BETA5665、HI1420、ST12528、ST13529等12個(gè)品種鈉含量更是高與對(duì)照品種,僅有4個(gè)品種HDTY191、HDTY192、NT981101、CN0417的鈉含量低于對(duì)照品種,更有利于糖分的提取。

        22個(gè)參試品種中,20個(gè)品種的α-氮含量都集中在215~357 mmol·g-1之間。品種ST13539的α-氮含量最少,為157 mmol·g-1,比對(duì)照品種KWS1176的α-氮含量低140 mmol·g-1。20個(gè)品種α-氮含量比對(duì)照品種高,其中品種201920、XJT9916、NT981101、HDTY191、201919與對(duì)照品種差異最為明顯。

        3 結(jié) 論

        (1)生長(zhǎng)期較大的降雨量對(duì)產(chǎn)量、含糖率、病害發(fā)生產(chǎn)生了較大影響。僅品種HI1380、KWS7125、KWS2314、KWS1479、BETA5665、CN0417塊根產(chǎn)量高于60.0 t·hm-2;品種HDTY191、HDTY192、NT981101含糖率高于對(duì)照品種;產(chǎn)糖量受塊根產(chǎn)量的影響更大,受含糖率的影響較?。?個(gè)品種發(fā)生了嚴(yán)重的根腐病,褐斑病和黃化毒病也有不同程度發(fā)生。

        (2)HDTY191、HDTY192、NT981101等多個(gè)國(guó)產(chǎn)品種在地上部形態(tài)、生長(zhǎng)勢(shì)、適宜機(jī)械化等方面接近國(guó)外品種,KWS1479、KWS2314、KWS1176、ST13529、ST13539等品種鉀、鈉和α-氮含量相對(duì)較低。

        (3)綜合形態(tài)性狀、田間表現(xiàn)、塊根產(chǎn)量、產(chǎn)糖量及抗病性等因素,在內(nèi)蒙古自治區(qū)東部干旱區(qū)品種選用上建議優(yōu)先選擇HDTY191、HDTY192、NT981101、KWS1479、KWS2314和KWS1176。

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