不同甜菜品种SPAD值与块根产量及含糖率的相关性

陈友强，杨洪泽，孔繁阳，潘金龙，潘竞海，刘华君，阿布都·卡地尔，俞天胜，林 明

(1.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学草原环境学院，乌鲁木齐 830052；3.新疆农业科学院奇台麦类试验站，新疆奇台 831800)

0 引 言

【研究意义】我国是世界第三大食糖生产国，甜菜在我国是仅次于甘蔗的糖料作物，是“三北”地区较好的经济作物，也是未来具有较大发展潜力的能源作物[1]。甜菜叶片是光合作用的器官，光合作用是甜菜块根产糖量形成的重要影响因素，甜菜块根产量中，90%～95%的有机质是由光合作用所固定并转化的[2]。叶绿素含量的高低，可以直接反映作物光合作用能力的大小，是甜菜叶片光合能力的重要指标，进而对甜菜块根产量及含糖率的形成起着重要作用，甜菜块根产量及含糖率是决定甜菜产糖量多少的两大经济指标[4]。【前人研究进展】采用叶绿素SPAD计能快速、简便、较精确、非破坏性地监测植物氮素营养水平[5]，比实验室内用传统方法测定叶绿素的含量省时省力等优点[3]，已在油菜[6]、小麦[7，8]、玉米[9]、水稻[10]、油茶[11]、绿茶[12]、棉花[13]等作物上进行应用研究，且均取得了较为显著的成果。王秋红等[3]研究甜菜叶片SPAD值和总叶绿素含量之间为极显著正相关，这使得利用 SPAD 值间接反映甜菜叶片的叶绿素含量成为可能。曲扬等[14]研究钾能增加叶的叶绿素含量，能提高甜菜的光合作用效率。【本研究切入点】分析58个甜菜品种块根膨大期和糖分积累期的叶绿素SPAD值变化规律及其与含糖率及块根产量的相关性。有关不同甜菜品种SPAD值与块根产量及含糖率相关分析的相关文献鲜有报道，对引进国内外的58个甜菜品种，在甜菜块根膨大期和糖分积累期的叶绿素SPAD值和含糖率、块根产量及产糖量的关系。【拟解决的关键问题】对引进国内外的58个甜菜品种，在甜菜块根膨大期和糖分积累期分别测定其生理生态指标，分析叶绿素SPAD值和含糖率、块根产量及产糖量的关系。研究甜菜各品种叶绿素SPAD值、含糖率、块根产量、产糖量的关系，分析新疆糖区影响甜菜产糖量的影响因素，为甜菜育种和栽培品种选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

以58个甜菜品种为供试材料，由国家糖料产业技术体系提供。表1

表1 供试品种名称及来源Table 1 Names and Sources of Varieties for Testing

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2019年新疆农业科学院奇台试验站进行，试验点海拔789 m，位于N 43°59′43"，E 89°45′16"，试验地为黑壤土，前茬小麦，秋翻深施农家肥7 500 kg/ hm2，试验采用膜下滴管，每个品种3膜6行，行距0.5 m，宽3 m，行长7 m，小区面积21 m2，每小区重复3次，试验田栽培管理同大田生产一致，水肥供应良好。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 SPAD值

在甜菜膨大期和糖分积累期，以最高叶片的叶片尖部可作为甜菜叶片SPAD值最适测定部位[6],使用日本产SPAD-502型叶绿素仪对甜菜倒2叶的顶部进行测定，避开叶脉，对每个叶片的叶尖、叶中及叶基不同部位测量3次，每个品种取 10个植株，SPAD值取平均值。表2

1.2.2.2 含糖率

采用折光仪法，仪器采用WYT-4手持糖量计，原理及使用方法参照文献[15]。

1.2.2.3 小区块根产量

此外，为了进一步发挥农田水利工程的灌溉效益，提高水资源利用效率，还应该重视对基础水利设施的建设和保护，要进一步划分责任，明确责任方，确保农田水利工程运行完好，不存在开裂渗透现象。同时，还应该进一步对照大规模的灌溉区域，实行统一化的管理，实现农户之间的有效监督，避免各自为政，使得先进的节水灌溉技术难以在广大基层地区推广应用。

待成熟期后，按小区为单位，收获，称量块根产量。

1.2.2.4 产糖量

产糖量=含糖率×块根产量。

1.3 数据处理

数据处理和分析采用Microsoft Eexcel和SPSS17软件相结合的方法，进行相关分析，数据采用平均数±标准差的形式表示，显著性测验采用Duncans新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同甜菜品种叶绿素SPAD值的差异

研究表明，从甜菜块根膨大期到糖分积累期，叶绿素SPAD值的均值、方差、标准差都是上升的，叶绿素SPAD值是上升的；变异系数差异不大，2个时期叶绿素SPAD值的离散程度相同；甜菜品种的叶绿素SPAD值达到极显著水平，甜菜品种间的叶绿素SPAD值存在差异。表2～4

研究表明，甜菜块根膨大期的叶绿素SPAD值和含糖率的差异显著，相关系数-0.277；甜菜糖分积累期的叶绿素SPAD值和含糖率的差异极显著，相关系数为-0.591，不同甜菜品种叶片的叶绿素SPAD值和含糖率存在负相关。表4

表4 甜菜叶绿素SPAD值、含糖率、块根产量的相关性Table 4 Correlation of chlorophyll SPAD value, sugar content and root yield of sugar beet

2.3 不同甜菜品种叶绿素SPAD值和块根产量相关性

研究表明，甜菜块根膨大期的叶绿素SPAD值和块根产量的差异不显著，相关系数为0.113；甜菜糖分积累期的叶绿素SPAD值和块根产量的差异显著，相关系数0.279，相关系数较低。表4

2.4 不同甜菜品种含糖率和块根产量相关性

研究表明，甜菜品种含糖率和块根产量的变异系数分别为0.072和0.11，甜菜块根产量的数据离散程度比含糖率大52.33%，甜菜含糖率数值较稳定，甜菜品种含糖率和块根产量的差异极显著，相关系数-0.413，甜菜品种含糖率和块根产量存在负相关。表3～5

表3 甜菜膨大期和糖分积累期叶绿素SPAD值、含糖率、块根产量变化Table 3 Analysis of chlorophyll SPAD value, sugar content and root yield of sugar beet during swelling and sugar accumulation

2.5 不同甜菜品种含糖率和块根产量与产糖量相关性

研究表明，不同甜菜品种含糖率和单位面积产糖的差异不显著，相关系数0.251。甜菜品种块根产量和产糖量的差异极显著，相关系数0.775，在目前甜菜品种含糖率水平条件下，提高块根产量是增加甜菜产糖量的重要措施。表5

表5 甜菜含糖率、块根产量、产糖量的相关系数Table 5 Correlation of sugar content,root yield and Sugar production of sugar beet

3 讨 论

甜菜品种间的叶绿素SPAD值存在差异，结论和甜菜[14]、绿茶[12]相同，和玉米[9]、油茶[11]结论不相同，不同作物的品种间SPAD值存在不同的变化差异。钾能增加叶的叶绿素含量[14]，增加施氮量能提高叶片SPAD 值[6]，金艳等[16]研究表明，随着小麦黄花叶病毒病害级别的升高，叶绿素含量下降，水稻叶片氮浓度本身及叶片结构厚度等随生育期而发生变化[10]，叶绿素含量随着生育期和环境的变化而处于变动中。膨大期叶绿素SPAD值在39～55，膨大期叶绿素SPAD值越高，甜菜品种越容易获得高产；糖分积累期叶绿素SPAD值在45～62,后期含氮水平高,会降低含糖量和工艺品质,直接影响制糖成本和工艺损失[17]，甜菜膨大期和糖分积累期叶绿素SPAD值之间为极显著正相关,需要在后续的研究中，筛选叶绿素SPAD值在膨大期偏高，在糖分积累期适中的品种，既满足丰产的需要,又能够将制糖成本和工艺损失降到较低的水平。

甜菜品种含糖率和块根产量存在负相关,试验结果和刘莹等[18]不同。卢秉福等[19]统计我国新疆甜菜主产区种植密度，达到9.00×104～10.50×104株/hm2，甜菜种植密度6×103～7×103株/667m2，新疆甜菜产量4.88 t/667m2[20]，单株甜菜根重达0.69～0.81 kg。邵金旺等[21-22]提出当甜菜单株根重超过0.5 kg时根重与含糖率呈负相关，新疆甜菜块根重大于0.65 kg，含糖率和块根产量表现为负相关。

标准差反映了每个数据与平均数相比相差的数值，代表大部分数值和其平均值之间的差异，它能准确地反映出数据的离散程度[23]。块根产量和含糖率的标准差分别为18.58和1.58，数值相差11.75倍，含糖率的标准差较小，显示含糖率数值较稳定接近平均值，提升空间较小；块根产量的标准差大，显示块根产量提升空间较大。王维成等[24]统计新疆甜菜从1959年到2010年的发展历程，甜菜单产从12.75 t/hm2提到57.0 t kg/hm2以上，平均含糖率由17.78%降至14.50%，与试验结论相符，在甜菜育种和生产上，选择块根产量指标优于含糖率指标。

影响产糖量的因素还包括土壤质地与营养状况、病虫危害、栽培技术、灌溉降雨以及种植密度等[25]，各个产量构成因素达成最佳组合，才能获得高产[26]。

4 结 论

产糖量排名前3位的甜菜品种分别为HI0474产糖量39.03 kg，含糖率21.22%，块根产量183.9 kg，是高糖品种；HI1059产糖量38.63 kg，含糖率16.6%，块根产量232.7 kg，是高产品种；Bate379产糖量35.39 kg，含糖率19.82%，块根产量178.6 kg，是丰产品种。在甜菜育种和栽培品种选择上，甜菜块根产量是影响产糖量的主要因素，含糖率是次要因素。