不同品種甘薯地上部生長特性及干物質(zhì)積累分配特性研究

柴沙沙　史春余　雷劍　王連軍　蘇文瑾　楊先強　楊新筍

摘要：探究不同產(chǎn)量潛力甘薯品種的地上部生長特性與干物質(zhì)積累分配的關(guān)系，結(jié)果表明，在甘薯生長前期，高產(chǎn)品種的分枝數(shù)高于低產(chǎn)品種；在甘薯生長的整個生育期，甘薯的基部莖粗與平均莖長與產(chǎn)量的高低并無直接相關(guān)性。高產(chǎn)品種的T/R值要明顯小于低產(chǎn)品種。低產(chǎn)品種的地上部生長旺盛，導(dǎo)致光合產(chǎn)物運向塊根的較少，是塊根產(chǎn)量較低的原因之一。

關(guān)鍵詞：甘薯；地上部；產(chǎn)量；干物質(zhì)

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）24-6166-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.016

Abstract：Explored the relationship between aboveground growth characteristics and the accumulation and distribution of dry matter of the different sweet potato. The results showed that， the number of branches in the high-yielding varieties was higher than the low-yielding varieties at the early growth period. The stem diameter and the average stem length of sweep potato had no relevance with the yield of sweet potato. High-yield varieties of T/R value was significantly less than the low yielding varieties. Low yield of varieties of aboveground thrive，causing the photosynthetic product shipped to the root of the less，was one of the reasons for the low root yield.

Key words： sweet potato； aboveground； yield； dry matter

干物質(zhì)生產(chǎn)是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，干物質(zhì)積累與合理分配是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵[1]。鄭光武[2]通過研究多個甘薯品種的植株性狀，發(fā)現(xiàn)蔓重與主蔓長、節(jié)間長表現(xiàn)極顯著正相關(guān)，而與結(jié)薯數(shù)和品質(zhì)表現(xiàn)極顯著負相關(guān)。干物質(zhì)分配到塊根的部分可以直接影響經(jīng)濟效益，分配到地上部葉片、主蔓以及分枝的部分直接影響作物的光合產(chǎn)量[3]。株型和氮素是影響作物群體光分布和光合特性的重要因素[4，5]。而作物群體光分布和光合特性與作物的經(jīng)濟產(chǎn)量有很大的關(guān)系。

因此，本研究以6個不同產(chǎn)量潛力的甘薯品種為試驗材料，研究甘薯的地上部生長特性與干物質(zhì)分配的關(guān)系，為甘薯的高產(chǎn)育種和高產(chǎn)栽培技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年5月至2012年10月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗站栽培池進行。供試土壤質(zhì)地為壤土，0～20 cm土壤有機質(zhì)1.13% ，堿解氮65.06 mg/kg，速效磷（P）35.8 mg/kg，速效鉀（K）84.05 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗以6個不同產(chǎn)量潛力水平的品種為試驗材料，分別為龍薯9號（L9）、紅香蕉（HXJ）、蘇薯8號（S8）、泰中6號（T6）、遺字138（Y138）和北京553（B553）。6個品種以小區(qū)為單位完全隨機排列，試驗設(shè)3次重復(fù)。小區(qū)面積15 m2，試驗設(shè)置行距0.8 m，株距0.25 m。5月1日左右栽秧，10月下旬霜降之前收獲。灌溉、除草、病蟲害防治等栽培管理措施同一般大田。

1.3 取樣方法

甘薯塊根開始膨大后（栽秧后50 d左右），在取樣區(qū)內(nèi)每20 d取樣1次，直到收獲。在每個小區(qū)選擇典型且生長正常一致的5株，剪掉地上部，挖出所有的塊根。取功能葉（頂部第四和第五展開葉）和典型塊根的中間部位，經(jīng)液氮速凍后，置于-40 ℃低溫冰柜中保存，用于測定有關(guān)酶活性。地上部分為葉片、葉柄和莖蔓，將塊根切成薄片，在60 ℃烘箱中烘干后稱干重。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

圖表處理運用Excel 2003軟件進行，統(tǒng)計分析中方差分析檢驗采用DPS（Data Processing System）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。Logistic模擬方程用SPSS軟件進行模擬。以播種后天數(shù)（t）為自變量，干物質(zhì)積累量為依變量（W），用Logistic方程W=K/（1+eA+Bt）（式中，A、B和e為參數(shù)，K為生長終值量）對甘薯生長量進行模擬。通過對方程求一階導(dǎo)數(shù)可以得到積累速率方程v=W′=-KBeA+Bt/（1+eA+Bt）2；對方程求二階導(dǎo)數(shù)，令W′′=0可得積累速率最大時的日期Tmax=A/B；進而得出下列積累特征參數(shù)：最大積累速率：Rmax=-KB/4；平均積累速率：Rmean=K/D；積累起始勢：C0=K/（1+eA）；積累活躍持續(xù)期（大約完成總生長量90%）：D=[ln（1/9）-A]/B。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由不同品種產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成因素（表1）可以看出，L9、HXJ、S8、T6都屬于高產(chǎn)品種，同時，這幾個品種也具有較高的單薯重和單株結(jié)薯數(shù)；綜合兩年的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，Y138與B553屬于中低產(chǎn)品種。同時，由表1可知，高產(chǎn)品種的單株結(jié)薯數(shù)與單薯重都較高，或者二者綜合效應(yīng)較高。

2.2 不同甘薯品種植株性狀調(diào)查

由表2可知，在甘薯栽秧50 d后，高產(chǎn)品種的單株分枝數(shù)明顯高于低產(chǎn)品種，高產(chǎn)品種的單株分枝數(shù)均在3以上，而中低產(chǎn)品種均小于2。而且，高產(chǎn)品種的單株葉片數(shù)高于低產(chǎn)品種。平均莖長和基部莖粗的差異性不大。至栽秧后110 d，產(chǎn)量最高品種L9的單株葉數(shù)和單株分枝數(shù)最少，平均莖長最短。S8的單株葉數(shù)和單株分枝數(shù)最多，平均莖長及基部莖粗均處于中等水平。至生長后期即栽秧后170 d，各品種的莖粗無明顯差異，S8與B553的單株葉數(shù)與單株分枝數(shù)較多，品種之間的莖粗差異不大。結(jié)果表明，在封壟期，高產(chǎn)品種甘薯的生長勢較強，地上部生長旺盛，能制造足夠多的光合產(chǎn)物，使得地下部塊根能提前膨大，為塊根最后高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。封壟期以后，高產(chǎn)品種不會出現(xiàn)旺長現(xiàn)象，即使在雨水充分的雨季，也能保證將較多的光合產(chǎn)物運向塊根。而且，莖的長度和莖基部的粗度并不影響光合產(chǎn)物的運轉(zhuǎn)。

2.3 T/R值

由圖1可知，2011和2012年的T/R變化趨勢一致。在甘薯生長過程中，各品種T/R值均逐漸降低。2011年不同處理間T/R值變化情況為：栽秧后50 d，B553和Y138的T/R值達14以上，S8的T/R值為6左右，L9的T/R值接近4，T6的T/R值為2左右，HXJ的T/R值只有1左右。栽秧后50～70 d，B553、Y138、S8和L9的T/R值都迅速降低；栽秧后70～90 d，B553和Y138的T/R值仍然快速下降。栽秧90 d以后直到收獲，B553和Y138的T/R值始終高于其他品種。2012年不同處理間T/R值變化情況如下：栽秧后50 d，B553與Y138的T/R值達10以上，其他4個品種的T/R值都低于4；栽秧后70 d開始，除低產(chǎn)品種B553與Y138外的其他4個品種的T/R值一直低于1，直到收獲，低產(chǎn)品種B553與Y138的T/R值一直高于其他品種。

2.4 不同品種地上部干物質(zhì)積累動態(tài)

由圖2可知，兩年的數(shù)據(jù)表明，在栽秧后90 d之前，甘薯不同品種植株快速生長，地上部干物質(zhì)重增加較快。自栽秧110 d后，植株干重增加緩慢。由此表明，在甘薯生長前期，甘薯的生長以營養(yǎng)生長為主，葉片制造的光合產(chǎn)物主要用于地上部的生長。而且，在甘薯整個生育期，高產(chǎn)品種的植株干重低于低產(chǎn)品種。由此說明，低產(chǎn)品種的地上部生長旺盛，導(dǎo)致運向塊根的光合產(chǎn)物較少。

2.5 不同品種塊根干物質(zhì)積累動態(tài)分析

由圖3可知，隨甘薯生長發(fā)育，塊根干重持續(xù)增加。而且，整個甘薯生育期，高產(chǎn)品種的塊根干重高于低產(chǎn)品種。

由表3可知，用Logistic方程可以對干物質(zhì)積累量進行擬合（r2=0.953～0.996），甘薯的初始量C0表明，高產(chǎn)品種相比低產(chǎn)品種而言有較高的初始量；不同品種間的積累活躍持續(xù)期D無明顯差異；高產(chǎn)品種的最大速率出現(xiàn)的時間Tmax較早，均出現(xiàn)在栽秧后110 d之前，而低產(chǎn)品種則出現(xiàn)在栽秧后115 d之后；由2012年的數(shù)據(jù)可看出，B553的最大速率Vmax與平均速率Vmean最大，而且，生長終值量K較大，說明2012年的B553還有生長潛力。然而，2011年的結(jié)果則顯示，B553的生長終止量K、最大增長速率Vmax以及平均增長速率Vmean最小，這一點與2012年數(shù)據(jù)恰好相反，由此說明，不同年份同一品種的干物質(zhì)積累特征是不同的。

3 小結(jié)與討論

鄭光武[2]研究認為基部分枝數(shù)與薯塊產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；馮祖蝦等[6]也認為多枝短蔓型（MBSV）具有最高的薯塊產(chǎn)量。甘薯高產(chǎn)品系的共同特征是基部分枝數(shù)較多；最長蔓長/平均分枝長較??；植株呈“V”字形[7]。本試驗植株性狀調(diào)查結(jié)果表明，在甘薯生長前期，高產(chǎn)品種的分枝數(shù)要高于低產(chǎn)品種；在甘薯生長的整個生育期，甘薯的基部莖粗與平均莖長與產(chǎn)量的高低并無直接相關(guān)性。T/R值反映了地上部與地下部的協(xié)調(diào)關(guān)系，也是光合物質(zhì)分配的重要指標。本研究結(jié)果表明，高產(chǎn)品種的T/R值要明顯小于低產(chǎn)品種，這與許可等[8]的研究結(jié)果一致。

本試驗的調(diào)查結(jié)果顯示，高產(chǎn)品種的塊根膨大得比較早，甘薯塊根膨大后，單株塊根結(jié)薯數(shù)基本不變；單薯重一直在變大，而且在整個生育期，高產(chǎn)品種的單薯重要高于低產(chǎn)品種。塊根含水量先下降后基本穩(wěn)定，高產(chǎn)品種的含水量一般較高。低產(chǎn)品種的地上部生長旺盛，從而導(dǎo)致光合產(chǎn)物運向塊根的較少。高產(chǎn)品種的干物質(zhì)在甘薯塊根中的分配較多。

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