种茎贮藏和浸水时间对木薯种苗抗旱性的影响

杨玉皎,魏云霞,韩学琴,黄 洁,段元杰,孟富宣,刘海刚*

(1.云南省农业科学院 热区生态农业研究所,云南 元谋 651399;2.中国热带农业科学院 热带作物品种资源研究所/农业部 木薯种质资源保护与利用重点实验室,海南 儋州 571737)



种茎贮藏和浸水时间对木薯种苗抗旱性的影响

杨玉皎1,魏云霞2,韩学琴1,黄 洁2,段元杰1,孟富宣1,刘海刚1*

(1.云南省农业科学院 热区生态农业研究所,云南 元谋 651399;2.中国热带农业科学院 热带作物品种资源研究所/农业部 木薯种质资源保护与利用重点实验室,海南 儋州 571737)

以木薯品种华南124的种茎为试验材料,研究了不同贮藏时间(0、7、14 d)和不同浸水时间(0、2、4、6、8 h)对木薯种苗抗旱性的影响。结果表明:种茎贮藏时间与存活率呈极显著负相关;在存活率、薯干产量和淀粉产量上存在显著的贮藏时间与浸水时间互作效应;不贮藏的茎段浸水会降低存活率和产量;贮藏后的茎段短时间浸水有利于提高木薯的存活率、薯干产量和淀粉产量；贮藏7～14 d的种茎浸水2 h比不浸水提高薯干产量和淀粉产量11.0%以上。

木薯;种茎;贮藏;浸水;抗旱性

我国木薯(ManihotesculentaCrantz)生产经常遭受干旱影响,特别是萌芽期和苗期受旱已严重影响到木薯种植业的发展[1]。周凤珏等[2]研究表明,叶面喷施多效唑可有效提高木薯适应干旱逆境的潜在能力;莫凡等[3]研究指出,施用保水剂可以增产增收木薯;李一萍等[4]报道,叶面喷施水杨酸和油菜素内酯溶液可有效提高木薯苗叶片的Pro含量、SOD和POD活性,使植株适应干旱环境;刘海刚等[5]报道,木薯种茎经浸水或蜡封后, 存活率以及鲜薯、薯干和淀粉的产量均有所提高。由于水分是种子萌发的首要影响因素,当种子吸足水分后,其开启一系列酶的活动并开始萌发；在种子萌发关键需水期缺乏水分将导致种子萌发受阻；作物苗期干旱胁迫会抑制植物的光合作用,这都会造成种苗活力下降甚至缺苗[6-7]。我们在前期木薯种茎浸水研究[5]的基础上,开展了木薯茎段不同贮藏和浸水时间对木薯农艺性状及产量性状的影响,以期为进一步探讨木薯抗旱栽培技术提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省元谋县黄瓜园镇,属典型的干热河谷气候,海拔1050 m,年均气温21.6 ℃，最高气温43.5 ℃，最低气温8.4 ℃,年均降雨量432.5 mm,年均蒸发量3987.1 mm,年均空气湿度52.6%[5],属于特旱条件。试验地土壤类型为沙壤土, pH 7.0,有机质含量13.5 g/kg,全氮含量0.75 g/kg,全磷含量0.40 g/kg,全钾含量0.40 g/kg。

1.2 试验材料

试验木薯品种为华南124，全生育期为330 d。选取粗细基本一致(茎径2.4～3.1 cm)的中下部老熟种茎,锯成每段长15.0 cm、具有9～13个芽眼的茎段作为种苗。参试种茎均以茎段的形态经贮藏及浸水处理后种植。

供水的滴管带为昆明协美雅塑胶制品有限公司生产的内镶贴片式滴管带,流量3 L/h。施用的尿素为云南云天化股份有限公司生产的金沙江牌尿素(含氮量≥46.4%);复合肥为四川美丰化工股份有限公司生产的美丰比利夫牌复合肥(N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17);哒螨灵为青岛好利特生物农药有限公司生产的维·哒螨灵,总有效成分为10.5%。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 采用两因素完全随机设计,3次重复: A因素设0、7和14 d三个贮藏时间,贮藏环境为普通贮藏室,室内无太阳光直射,通风透气,空气湿度51.6%～54.2%,气温16.8～31.5 ℃; B因素设0、2、4、6、8 h五个浸水时间,把贮藏0、7和14 d的不浸水(0 h)处理分别作为CK1、CK2、CK3。种茎浸水前称重;浸水后,经晾干种茎表皮水分后再次称重,然后种植。每个小区种植3行，每行9株，共27株;株行距1.0 m × 0.8 m,以45°角斜植种茎,芽眼朝上,入土深度10 cm，露出种茎5 cm。

1.3.2 种植后管理 种植日期为2014年4月17日。种植期为缺水季,为了保障最小吸水量,在种植后7、15和30 d分别补充滴灌1次,每次滴灌30 min；此后不再滴灌,靠雨养。种植后1个月(5月17日),穴施尿素900 kg/hm2,肥穴离种茎基部15 cm，深度10 cm,施后盖土;种植后2个月(6月17日)第一次除草,同时穴施复合肥750 kg/hm2,施肥方法同上;种植后6个月(10月4～5日)第二次除草,并用3000倍哒螨灵乳油喷洒一次,防治蓟马和红蜘蛛;种植后11个月(2015年3月3～5日)收获。

1.3.3 观测项目及方法 对各小区的27条茎段进行称重,计算每天每条茎段的失水率、吸水率。计算公式如下:

失水率(%)=[(前1天茎段重量-当天茎段重量)/前1天茎段重量]×100;

吸水率(%)=[(浸水后的茎段重量-浸水前的茎段重量)/浸水前的茎段重量]×100。

种植后58 d(2014年6月1日)第一次降雨,调查木薯的存活株数,计算存活率;在生育期满330 d后,参照黄洁等[8]的方法,调查每个小区内除边行外的中间7株木薯,调查指标包括株高、茎径、一级分枝高度、一级分枝数量、单株结薯数、单株鲜薯重,并全部收获、测定小区的鲜茎叶(含纤维根)重量和鲜薯重量,测定薯干率DMC和鲜薯粗淀粉含量SC,然后计算薯干产量和淀粉产量。采用水比重法[9]测定薯干率和鲜薯粗淀粉含量,即随机抽样约5 kg鲜薯,先称其在空气中的质量W1,再称其在水中的质量W2,之后按下列公式计算：

DMC=158.3×W1/(W1-W2)-142.0;

SC=210.8×W1/(W1-W2)-213.4;

薯干产量=鲜薯产量×DMC;

淀粉产量=鲜薯产量×SC。

用Excel对各小区试验数据进行统计分析,用DPS统计软件进行方差分析,采用Duncan氏法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 茎段失水率

贮藏14 d茎段的每天失水率见图1,随着贮藏时间的延长,失水率总体上呈下降趋势。其中,贮藏后第1、2天的茎段失水率较高且达显著性差异；此后的失水率略有波动而平稳下降。贮藏第1天的失水量最多,达4.4 g/(条·d)；贮藏后2～5 d的失水量为1.8～2.5 g/(条·d),仅为第1天的40.9%～56.8%;贮藏后6～14 d为种茎稳定失水期,失水量为1.1～1.6 g/(条·d),仅为第1天的25.0%～36.4%。

图1 不同贮藏时间茎段的失水率

2.2 茎段吸水量与吸水率

不同贮藏时间的茎段吸水量见表1。当浸水时间为0～2 h时,贮藏时间越长,茎段吸水量越多；当浸水时间为4～8 h时,吸水量随着贮藏时间的延长而呈先下降后上升的趋势。以每2 h作为一个间隔,比较茎段每个小时的平均吸水量,结果如下：贮藏0 d茎段的平均吸水量表现为浸水2～4 h [1.65 g/(h·段)]>0～2 h [1.30 g/(h·段)]>6～8 h [0.55 g/(h·段)]>4～6 h [0.50 g/(h·段)];贮藏7 d的茎段吸水量表现为浸水0～2 h [2.20 g/(h·段)]>2～4 h [0.65 g/(h·段)]>6～8 h [0.45 g/(h·段)]>4～6 h [0.15 g/(h·段)];贮藏14 d的茎段吸水量表现为浸水0～2 h [3.4 g/(h·段)]>2～4 h [0.75 g/(h·段)]>4～6 h [0.65 g/(h·段)]>6～8 h [0.40 g/(h·段)]。

表1 不同贮藏时间茎段的吸水量

不同贮藏时间的茎段在不同浸水时间条件下的吸水率见图2。由图2可见：在相同的浸水时间条件下,贮藏时间越长的茎段,其吸水率越高,但吸水率之间差异不大;随着浸水时间的延长,吸水率均呈现先升后降最后趋于平稳的趋势,例如浸水2 h的吸水率为1.2%～1.8%,而浸水4 h、6 h或8 h的吸水率仅为0.5%左右。

2.3 种茎贮藏时间对木薯农艺性状的影响

从表2可以看出：与不贮藏比较,贮藏后茎段的存活率会极显著下降，降幅达11.1～14.8个百分点；

单株结薯数极显著提高，提高率达21.7%～29.3%。贮藏后茎段的单株结薯数之所以提高,可能是由于其存活率降低后,植株生长空间有所扩大。

图2 不同贮藏时间的茎段在不同浸水时间下的吸水率

表2 种茎不同贮藏时间对木薯农艺性状的影响

2.4 种茎贮藏时间对木薯产量的影响

不同贮藏时间对木薯产量的影响见表3。与不贮藏比较,贮藏7 d和14 d的单株鲜薯重量和鲜薯产量略有提高,而贮藏14 d的薯干率和鲜薯淀粉含量有所降低,从而导致薯干产量和淀粉产量有所下降。

表3 种茎不同贮藏时间对木薯产量的影响

2.5 种茎浸水时间对木薯农艺性状的影响

不同浸水时间对木薯农艺性状的影响见表4。与不浸水比较,种茎的短时间浸水有利于提升木薯的各项农艺性状,其中存活率以浸水4 h为优,单株结薯数以浸水2 h为优。

表4 种茎不同浸水时间对木薯农艺性状的影响

2.6 种茎浸水时间对木薯产量的影响

从表5可以看出：不同的浸水处理对木薯产量指标的影响较小，处理间差异均没有达到显著水平。其中,鲜薯产量、薯干率、薯干产量、鲜薯淀粉含量、淀粉产量均以浸水2 h为优。

2.7 种茎贮藏时间与浸水时间互作对木薯农艺性状的影响

不同贮藏时间与浸水时间互作对木薯农艺性状的影响见表6。由表6可知：不同互作处理间各项指标差异均达显著或极显著水平。在同等条件下,贮藏时间越长的茎段,存活率越低;不贮藏的新鲜茎段浸水可能会降低存活率;贮藏后的茎段短时间浸水有利于提高存活率,但长时间浸水不一定有利;贮藏7 d的茎段以浸水4 h存活率最高,贮藏14 d的茎段以浸水6 h存活率最高；单株结薯数均以浸水2 h为优。

2.8 种茎贮藏时间与浸水时间互作对木薯产量的影响

不同贮藏时间与浸水时间互作对木薯产量的影响见表7。对不同互作处理间产量性状的差异而言，只有单株鲜茎叶重量达极显著水平,薯干产量、淀粉产量达显著水平。种茎贮藏时间的延长会导致减产;不贮藏的新鲜茎段浸水也导致减产。贮藏后的茎段短时间浸水有利于提高薯干产量和淀粉产量,但长时间浸水不一定有利。贮藏7 d的茎段浸水2 h的鲜薯产量比不浸水提高16.9%，薯干产量提高13.3%，淀粉产量提高11.8%；贮藏14 d的茎段浸水2 h的鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量分别比不浸水提高4.7%、11.0%和11.0%。

表5 种茎不同浸水时间对木薯产量的影响

表6 种茎不同贮藏时间与浸水时间互作对木薯农艺性状的影响

表7 种茎不同贮藏时间与浸水时间互作对木薯产量的影响

3 结论与讨论

在浸水过程中,贮藏时间越长的茎段在浸水头2 h内的吸水量越多,吸水速率越快,此后转慢,表现为“前快后慢直至平稳”。这与张金香等[6]的研究结果一致。究其原因,可能是种茎靠表皮吸胀作用进行物理吸水,初期吸水速率大；经过初期的快速吸水后,种茎水合程度趋向饱和,细胞膨压增加,使细胞的进一步吸水受阻,使吸水速率减慢最终趋向平缓。

王青峰等[10]研究表明,通过改进种子采收、贮藏、处理等技术可提高玉米种子活力及田间出苗率。在本研究中,在同等条件下,贮藏时间越长的茎段存活率越低,故宜及早种植;不贮藏的新鲜茎段浸水可能会降低存活率和导致减产,因此,不建议对新鲜种茎进行浸水处理;贮藏的茎段短时间浸水有利于提高木薯的存活率、薯干产量和淀粉产量,因此建议对贮藏7 d和14 d的茎段浸水2 h。上述研究结果与水稻[11]和黑豆[12]浸种研究的结果相似。

生产经验表明,收获木薯种茎后的短时间贮藏可能有利于提高木薯的存活率,但长时间贮藏容易造成存活率降低及减产。因此要注意对木薯种茎采取遮荫防晒等保水贮藏措施；对贮藏时间较长、贮藏条件不良而失水较多的木薯种茎,或种植时遇上干旱等不良条件的木薯种茎,应进行浸水等抗逆处理,以促进其萌芽、生根及幼苗的健壮生长。

本研究直接使用15 cm长的木薯茎段作为试验材料,而生产中基本上是贮藏1 m以上的长种茎,在种植时才砍断或锯断；此外,采用长种茎浸水容易操作且适于种植机操作。因此,今后应进一步探索不同木薯品种的长种茎在不同贮藏时间后的最佳浸水时间。

[1] 周芳,刘恩世,孙海彦,等.水分胁迫对干旱锻炼后木薯叶片内脱落酸、脯氨酸及可溶性糖含量的影响[J].西南农业学报,2013,26(4):1428-1433.

[2] 周凤珏,许鸿源,江翠平,等.多效唑对木薯若干抗旱性相关生理指标的影响[J].广西农业生物科学,2004,23(3):202-205.

[3] 莫凡,罗兴录,周红英,等.保水剂不同用量对土壤理化性状和木薯产量的影响[J].广西农业科学,2010,41(5):459-462.

[4] 李一萍,刘子凡,黄洁,等.水杨酸和油菜素内酯对木薯苗抗旱生理特性的影响[J].江西农业学报,2010,22(7):25-28.

[5] 刘海刚,黄洁,罗会英,等.种茎覆膜、浸水和蜡封对木薯抗旱性的影响[J].热带作物学报,2014,35(4):668-672.

[6] 张金香,林艳,武亚敬,等.油松浸种处理水温与浸种时间研究[J].中国农学通报,2012,28(34):31-35.

[7] 黄洁,陈三鲁,李开绵,等.沙地木薯的抗旱栽培技术[J].中国热带农业,2007(6):60-61.

[8] 黄洁,王萍,许瑞丽,等.株行距和施肥量对木薯产量及生长的影响[J].热带作物学报,2009,30(9):1271-1275.

[9] 黄洁,陆小静,叶剑秋,等. NY/T 2446─2013 热带作物品种区域试验技术规程：木薯[M].北京:中国农业出版社,2014.

[10] 王青峰,宫庆友,沈凌云,等.超甜玉米种子活力研究[J].种子,2007,26(6):4-6.

[11] 钱春荣,王俊河,冯延江,等.不同浸种时间对水稻种子发芽势和发芽率的影响[J].中国农学通报,2008,24(9):183-185.

[12] 杨和连,周威.浸种时间对黑豆种子发芽力的影响[J].广西园艺,2005,16(1):7-8,11.

(责任编辑:黄荣华)

Effects of Seed-stem Storage and Soaking Time on Drought Resistance of Cassava Seedlings

YANG Yu-jiao1, WEI Yun-xia2, HAN Xue-qin1, HUANG Jie2,DUAN Yuan-jie1, MENG Fu-xuan1, LIU Hai-gang1*

(1. Institute of Tropical Eco-agricultural Sciences, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yuanmou 651399, China; 2. Institute of Tropical Crop Genetic Resources, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Conservation and Utilization of Cassava Genetic Resources, Ministry of Agriculture, Danzhou 571737, China)

The effects of different seed-stem storage time (0, 7 and 14 d) and various water-soaking time (0, 2, 4, 6 and 8 h) on the drought resistance of seedlings of cassava variety SC124 were studied. The results showed that: there was a very significant negative correlation between seed-stem storage time and survival rate; the significant interaction of storage time and soaking time existed in survival rate, dry tuber yield, and starch yield; soaking the fresh seed-stems could reduce survival rate and yield; soaking the preserved seed-stems for a short time was beneficial to the increase in survival rate, dry tuber yield, and starch yield of cassava; for the seed-stems preserved for 7～14 days, the 2-h soaking treatment could enhance both dry tuber yield and starch yield by over 11.0% in comparison with the not-soaking treatment.

Cassava; Seed-stem; Storage; Soaking; Drought resistance

2016-05-17

现代木薯产业技术体系建设专项资金(CARS-12-hnhj);中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所非营利性科研机 构改革专项启动费资助项目(PZS-201518)。

杨玉皎(1989─),女,研究实习员,从事木薯抗旱栽培研究。*通讯作者:刘海刚。

S533

A

1001-8581(2016)11-0010-05