矮壮素对甜菜糖分积累及产量形成的影响

潘竟海，张 恒，阿不都卡地尔·库尔班，刘华君，杨洪泽，李锦虎，伊力达尔江·阿不力米提，张 保

(1.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业科学院国际科技合作交流处，乌鲁木齐 830091；3.喀什地区伽师县气象局，新疆伽师 844300)

0 引 言

【研究意义】甜菜(BetavulgarisL.)属二年生草本植物，也是我国重要的糖料作物之一。新疆作为我国三北地区重要甜菜种植区域，其总产量与产糖量在全国排名第2。但是存在单位面积产量不高、总产量不稳、含糖率低的问题[1-3]。研究新疆南疆喀什新糖区甜菜叶源根库关系，对提高甜菜含糖量及产量有重要意义。【前人研究进展】作物叶片中光合产物生产能力以及库器官中光合产物同化能力直接影响产量的形成[4]。研究表明[5-6]，作物营养器官养分的积累和转运受外界环境因子(如光照、温度)和栽培因素(如水分、养分)等的影响。也受植株库容大小以及流的通畅等的因素[7]。作物源库互作是提高产量的关键[8]。在多数作物的产品形成期，成熟的叶片是主要的源器官，生长发育中的产品器官是主要的库器官[9]。矮壮素(CCC)是一种植物生长延缓调节剂，可通过叶片进入到植株体内可抑制植物细胞伸长，使植株矮化，茎干加粗，利于根系生长[10]。施用矮壮素能够降低植物赤霉素(GA)含量水平，有效抑制植物吲哚乙酸( IAA)生长[11-12]。通过调节植物激素含量能使植物营养生长期的增加[13]。【本研究切入点】在矮壮素对小麦、黑麦、水稻、马铃薯和番茄等[14-18]植物生长发育影响的研究较多。但矮壮素对甜菜糖分积累及产量形成有关报道较少。研究矮壮素喷施次数对甜菜糖分积累及产量形成的影响。【拟解决的关键问题】以KWS-9147甜菜品种为材料，选用矮壮素水剂(50%)，采用大田随机区组设计，研究喷施矮壮素次数对甜菜植株特性、糖分积累动态变化、糖分积累对气象因子的响应及产量形成的影响。新疆南疆高产高糖甜菜栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年4～10月在新疆伽师县和夏阿瓦提镇18村实施，位于喀什噶尔冲积平原中下游，天山南麓，塔里木盆地西缘。平均海拔高1 208.6 m，地处(N 39°38′27″ E 76°49′43″)。属暖温带内陆干燥气候区，年平均气温11.7℃，年均降雨量54 mm，无霜期233 d，昼夜温差大。

供试药剂：矮壮素(CCC)[19]是一种季铵盐类植物生长调节剂，广泛用于陆生植物的矮化[20-21]。矮壮素水剂(50%)，浓度为1 000 mL/L，试剂由济南天邦化工有限公司提供。供试品种：KWS-9147(德国KWS种子股份有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用随机区组试验设计，设置4个处理，分别为喷施矮壮素一次(D1)，喷施两次(D2)，喷施(D3)与空白处理(CK)。采用等行距种植模式，一膜两行，滴灌带在两行之间，行距为45 cm，株距为16 cm。理论密度13.89×104株/hm2，长8 m，宽4 m，小区面积32 m2，重复3次。于4月5日播种，中耕2次。共滴水7次。其他按大田处理。表1

表1 甜菜生育时期Table 1 Growth stages of Sugar beet(M/D)

1.2.2 测定指标1.2.2.1 农艺性状

于收获期每小区选取中间 2 行有代表性的 10 株甜菜测量各处理绿叶片数、枯萎叶片数、株高、根长、根直径、根围、青头长。表2

表2 矮壮素喷施时间与喷施量Table 2 Spraying time and spraying amount of chlorpromazine

1.2.2.2 产量

收获期各小区选取中间2行长势均匀有代表性的6.67 m2实收实测，获得产量数据。

1.2.2.3 含糖率

用手持式测糖仪于甜菜糖分积累期分别(出苗后第85、115、130、140、150和160 d)实测各小区10株块根，折算得出含糖率，折算系数通用为0.83。

1.2.2.4 单株重

进入成熟期后，每个试验小区选择中间两行，用卷尺量取6.67 m2长的距离，挖出整株的甜菜，削去叶子，留下根，称取根重。

1.2.2.5 气象数据

降雨量、平均温度、日均高温及日均低温等气象数据由伽师县气象局提供。图1

1.3 数据处理

采用 Excel2010、SPSS19.0 进行统计分析并绘图。

图1 试验点气象动态变化Fig.1 Meteorological dynamics of test points

2 结果与分析

2.1 矮壮素对甜菜植株特性的影响

研究表明,甜菜绿叶数、根长、根直径及根围随着喷施矮壮素次数的增加而增加。甜菜枯叶数、株高及青头长下降。不同处理中，甜菜绿叶数、根长、根直径及根围均表现为D3>D2>D1>CK，其D3、D2处理根长、根直径与CK处理相比差异达到显著水平(P<0.05)，且分别增加了26.37%、19.90%，10.37%、5.93%。D3处理与CK相比甜菜绿叶数和根围差异达到显著水平(P<0.05)，且分别增加了12.9%、9.59%。不同处理甜菜枯叶数、株高及青头长均表现为CK>D1>D2>D3，其D2、D3处理与CK差异达到显著水平(P<0.05)，且分别下降了17.44%、19.77%，11.24%、17.52%，10.04%、13.65%。D2和D3处理降低甜菜枯叶数和株高，且增加绿叶数、根长、根直径及根围，为甜菜块根产量的形成打下基础。表3

表3 不同矮壮素处理下对甜菜株型特性变化Table 3 Effect of chlorpromazine on plant type characteristics of beet

2.2 矮壮素对糖分积累期甜菜糖分积累动态变化的影响

研究表明,糖分积累随生育期的推移呈现增长的趋势。不同处理间，出苗后第85 d各处理无显著性差异(P>0.05)，出苗后第130 d以后D2、D3处理与CK均达到显著差异(P<0.05)，含糖率大小均表现D3>D2>D1>CK。出苗后第160 d不同处理含糖率达到峰值，D3、D2处理之间无显著差异(P<0.05)，与CK处理相比分别增加了6.60%和5.95%。D3，D2处理有效促进甜菜含糖率的增长。图2

图1 不同矮壮素处理下甜菜糖分积累变化Fig.1 Effect of chlorpromazine on sugar accumulation in beet

2.3 矮壮素处理下甜菜糖分积累对气象因子的响应

2.3.1 甜菜糖分积累期与气象因子的相关性

研究表明,甜菜糖分积累期日均温度、日均高温、日均低温及积温随生育期的推移而降低，而甜菜出苗后第150～160 d出现日均温度和日均高温有所回升，且日均昼夜温差达到最高。甜菜糖分积累量与日均温度、日均高温、日均低温及积温正相关，其与积温相关性达到极显著水平(P<0.01)、与日均温度相关性达到显著水平(P<0.05)。糖分积累量与降雨量，日均昼夜温差成负相关，其与昼夜温差相关性较低，可能是糖分积累后期(出苗后140～160 d)日均低温较低。日均温度和积温直接影响甜菜糖分的积累。表4,表5

表4 甜菜糖分积累期糖分积累及气象因子动态变化 Table 4 Dynamic changes of sugar accumulation and meteorological factors in beet during sugar period

表5 甜菜糖分积累期糖分积累与气象因子相关性Table 5 Correlation between sugar accumulation and meteorological factors in sugar accumulation period

2.3.2 矮壮素处理下甜菜糖分积累量对气象因子的响应

研究表明,糖分的积累量对积温和日均温呈现线性相关，均表现为直线上升。糖分积累量对积温响应中不同处理拟合值均大于0.77，不同处理的拟合值大小表现为D2>D3>D1>CK，其D2处理拟合值为R2=0.985 4，Y=0.001 8x+0.09。糖分积累量对日均温响应中不同处理拟合值均大于0.63，不同处理的拟合值大小表现为D2>CK>D3>D1，其D2处理拟合值为R2=0.898 6，Y=0.095 4x-1.682 1。D2处理的糖分积累动态变化与当地积温及日均温动态变化吻合度较高，有效促进甜菜糖分的积累。图3

图3 不同矮壮素处理下甜菜糖分积累量对气象因子的响应Fig.3 Correspondence of sugar accumulation in sugar beet to meteorological factors

2.4 矮壮素对甜菜产量及产量性状的影响

研究表明,甜菜单根重、产量、含糖率、糖产量、产量增产率及糖产量增产率随矮壮素喷施次数的增加而增加，不同处理间其大小表现D3>D2>D1>CK。不同处理间D2、D3处理单根重、产量、含糖率和产糖率与CK处理差异达到显著水平(P<0.05)，D2、D3处理单根重和含糖率与CK处理相比分别增加了13.38%、16.54%，5.95%、6.60%。不同处理间D2、D3处理产量增产率和糖产量增产率同比D1处理显著(P<0.05)增加了82.75%、160.57%，170.25%、260.61%。D2、D3处理有效增加甜菜的单根重和含糖率，从而增加甜菜产量和糖产量。表6

表6 不同矮壮素处理下对甜菜产量及产量性状变化Table 6 Effect of chlorpromazine on yield and yield components of sugar beet

2.5 矮壮素处理下甜菜植株特性与产量性状相关性

研究表明,植株特性与产量性状间，单根重、产量、含糖率、产糖量与绿叶数、根长、根直径及根围成正相关，与枯叶数、株高及青头长成负相关。单根重与甜菜绿叶数、枯叶数、株高及根长相关性达到极显著水平(P<0.01)，与根围相关性达到显著水平(P<0.05)；产量与绿叶数、株高及根长相关性达到极显著水平(P<0.01)，与甜菜枯叶数、根围和青头长相关性达到显著水平(P<0.05)；含糖率与根直径相关性达到显著水平(P<0.05)；产糖量与株高、根长相关性达到显著水平(P<0.05)。甜菜绿叶数、株高及根长直接影响甜菜单根重的形成，从而影响块根产量及糖产量的形成。甜菜根直径与含糖率的相关性较强。表7

表7 不同矮壮素处理下甜菜植株特性与产量性状相关性Table 7 Correlation between plant type characteristics and yield characters of beet under dwarf treatment

3 讨 论

杨可攀等[22]研究表明，喷施植物生长调节剂能影响玉米表观性状，并提高产量。研究表明[23-24]，喷施矮壮素能够显著降低小黑麦和黑麦的株高且有效提高产量。试验表明，矮壮素能降低甜菜枯叶数和株高，且增加绿叶数、根长、根直径及根围，与何永梅等[25]研究甜菜块根产量形成结论基本一致。试验表明，不同处理间矮壮素喷施次数2次(D2)处理有效促进甜菜产量、含糖率、产糖量的增长。李淑芳等[26]研究表明, 粳稻表观形状与产量相关性较大。水稻主要农艺性状与产量均呈显著正相关[27-29]。牛艳波等[30]研究发现，小麦主要农艺性状特性与产量相关性较强。试验表明，甜菜绿叶数、株高及根长直接影响甜菜单根重的形成，从而影响块根产量及糖产量的形成。甜菜根直径与含糖率的相关性较强。

光、温、水等环境因子是影响作物不同生长阶段变化的主要因素[31]。研究表明[32]，作物总含糖量主要受降水量、有效积温的影响。田云录等[33]研究发现，适当增温有助于提高冬小麦单产。Yao等[34]研究表明，气候变化影响水稻产量的形成。试验表明，甜菜糖分积累量与日均温度、日均高温、日均低温及积温正相关，其与有效积温相关性达到极显著水平、与日均温度相关性达到显著水平，与唐朝臣等[32]结果一致。试验表明，糖分积累量与降雨量，日均昼夜温差成负相关。不同处理间，矮壮素喷施处理2次(D2)处理的糖分积累适应当地有效积温及日均温，有效促进甜菜糖分的积累。

4 结 论

在新疆南疆喀什新糖区甜菜糖分积累前期(分别出苗后90 d、120 d)喷施2次矮壮素(1 000 mL/hm2/次)对对照(CK)处理而言有效降低甜菜株高和枯叶数11.24%、17.44%，甜菜绿叶数、根长、根直径及根围分别增加9.68%、19.90%、5.93%、5.28%，且糖分积累动态变化较适应于当地积温及日均温动态变化，拟合值分别能达到0.985 4、0.898 6，且能使甜菜单根重和含糖率的增加13.38%、5.95%，甜菜产量和产糖量增长8.90%、15.35%。