去花对菊芋块茎产量及物质分配规律的相关性研究

2017-04-12腾爱娣初文凯

草原与草业 2017年1期

关键词：叶数菊芋营养生长

回飞，刘辉，腾爱娣，王琳，初文凯，高凯，*

(1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽 028042；2.兴安盟草原工作站，内蒙古乌兰浩特 137400)

去花对菊芋块茎产量及物质分配规律的相关性研究

回飞1，刘辉1，腾爱娣2，王琳2，初文凯2，高凯1，*

(1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽 028042；2.兴安盟草原工作站，内蒙古乌兰浩特 137400)

通过对菊芋(Helianthus tuberosus L.)进行不同的去花处理，探讨现蕾期去花对菊芋块茎生物产量及物质分配规律的影响，为菊芋的高产栽培提供理论参考。结果表明：去花处理显著提高了块茎生物量，且在去1/2花处理达到最高值，为959g/株；去花处理提高了叶数和块茎数，降低了一级分枝数和二级分枝数；提高了叶比重块茎比重，降低了茎比重花比重和茎叶比；块茎比重和根冠比极显著正相关，与茎杆比重极显著负相关；块茎干量除与一级分枝数成正相关关系，与二级分枝数、花数、叶数、块茎数之间均呈现极显著正相关关系(P<0.01)；块茎生物量与各器官生物量之间均呈极显著正相关关系(P<0.01)。

菊芋；去花处理；物质分配规律；生物量；相关性

开花在植物生长周期中起着至关重要的作用，是植物由营养生长到生殖生长转换的关键点。在菊芋繁殖的过程中，开花抑制了营养生长阶段干物质的积累，其数量冗余对营养器官的生长发育所需养分形成竞争之势，不利于块茎产量的提高〔1〕。所以抑制开花或者调控植物花期有着重要的实践意义。

去花是通过人为的方式使主要的生物能量供给有经济价值的器官，从而抑制了对人类没有多大利用价值部位的生长，为其他部位提供了更充足的养分，最终达到提高产量的目的，去花在各类植物中均有应用，如在柴胡的栽培研究中，摘去花蕾刺激根中木质部组织的生长从而增加侧根的数量，根的重量、长度和直径，提高柴胡的生存率〔2〕。在马铃薯(Solanumtuberosum)、大豆(Glycinemax(L.) Merr)高产实验中的应用也较为广泛，研究不同生长发育阶段马铃薯发现营养物质在植株各部分中有不同的分配规律，在现蕾期去蕾比对照增产17.39%，去花植株比对照增产11.41%〔3〕。在大豆和其他植物去花(荚)的实验表现为营养体高大繁茂，干物质增加〔4〕。在菊芋的研究过程中，有研究证明在霜后收获，菊芋块茎亩产量可达2000kg〔5〕。同时，还有研究表明，嫁接技术可提高块茎产量，提高幅度达10%～15%〔6〕。也有研究者利用源、库理论以及顶端优势来达到增加块茎产量的目的，如：Westley&Lynn在1993年初步探讨了去花与菊芋块茎产量之间的关系，其结论是去花处理能显著提高菊芋块茎产量〔7〕；李辉、许欢欢等通过实验也发现去花处理对块茎生物量有明显影响，具体表现为块茎数量增多，体积变大，干重高于未做去花处理的菊芋〔8〕。上述措施均达到了提高菊芋块茎生物产量的目的。

针对菊芋现蕾期花的冗余生长不仅消耗了能量，而且不能为其他器官的生长提供营养物质，本文拟在现蕾期对菊芋进行不同去花处理，看是否能够通过去花达到提高菊芋块茎生物产量的目的，从而获得更高的生产效益，为菊芋高产栽培提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究地点位于西辽河平原内蒙古民族大学农学院试验农场。北纬：43°36′，东经：122°22′，海拔178m。试验地区为典型的温带大陆性季风气候，年平均气温6.4℃，极端最低温-30.9℃，≥10℃积温3184℃，无霜期150d，年均降水量399.1mm，生长季(4～9月)降水量占全年的89%。试验地土壤为灰色草甸土，为当地主要土壤类型，土壤有机质含量18.23g/kg、碱解氮62.41mg/kg、速效磷38.61mg/kg、速效钾184.58mg/kg、pH值8.20。试验地具有井灌条件。

1.2 试验材料

2015年5月6日种植红皮菊芋。种植密度为0.5m×0.5m，播种深度15cm。选取重量在30g到40g之间的块茎作种，块茎无病、无伤。出苗后进行定株，种植的密度不宜过大，进行常规的田间除草、灌水等管理措施，于2015年10月15日收获。

1.3 去花处理

根据菊芋生长发育规律，在菊芋整株2/3现蕾后第7d剪除花(包括花和花蕾)，设去1/4花、去1/3花、去1/2花、整株去花、对照(不去花)5个处理，每个处理30次重复。

1.4 测定指标及方法

地上生物量测定：对每个处理的30个重复，齐地面刈割，进行茎、叶、花和分枝的分离，并记录各部分的数量，装袋称取鲜重，在105℃条件下杀青30分钟，之后在75℃条件下烘干称干重。

地下生物量测定：与地上生物量测定同步进行，取样时距主根50cm为半径将块茎和根系全部挖出，将块茎及根系泥土用水清洗干净，晾干，于105℃杀青20分钟，70℃下烘干，称干重。

1.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 去花对菊芋块茎生物产量的影响

由图1可知，不同的去花处理对菊芋的块茎生物量具有一定的影响。块茎生物量整体表现为先升高后降低的变化趋势，去1/3花、去1/2花和整株全去处理条件下块茎生物量均得到提高，去1/2花处理达到最高值，为959g/株，去1/4花处理单株块茎生物量显著低于对照(P<0.05)。

注：大写字母表示不同处理在0.05水平下差异显著

Note: Uppercase letters indicate significantly difference under different treatment at 0.05 level

2.2 去花对菊芋各器官数量的影响

由表1可知，一级分枝数和二级分枝数随去花数量的增多逐渐降低，去1/4花和对照显著高于其他各处理(P<0.05)，叶数均随着去叶数量的增加呈逐渐降低趋势，各处理显著高于对照，去1/4花处理叶数最多，单株平均有449.8片；对照处理叶数最低，单株平均含有197.1片叶；块茎数随着去花数量的增加呈现先增加后降低的变化趋势，去1/2花处理条件下块茎数量最多，每株均达到169.6个块茎。

表1 去叶对菊芋数量学性状的影响(克/株)

注：大写字母表示不同处理在0.05水平下差异显著

Note: Uppercase letters indicate significantly difference under different treatment at 0.05 level

2.3 去花对菊芋物质分配规律的影响

由表2知，根比重和根冠比随去花数量的增加没有明显的变化规律，茎比重在各处理之间没有显著差异，叶比重和花比重随去花数量的增加表现为逐渐降低的变化趋势，均在去1/4花处理条件下达到最大值，分别为23.53%和9.96%；块茎比重随去花数量的增加呈逐渐升高的变化趋势，去1/4花处理最低，为20.24%；整株去花处理最高为39.66%。茎比重各处理显著低于对照。

表2 去花对菊芋物质分配规律的影响(%)

注：大写字母表示不同处理在0.05水平下差异显著

Note:Uppercase letters indicate significantly difference under different treatment at 0.05 level

2.4 相关性分析

2.4.1 各器官比重之间相关性分析

由表3可以看出：根比重和茎叶比、花比重与茎秆比重之间，块茎比重和根冠比之间极显著正相关(P<0.01)；块茎比重与叶比重、花比重、茎秆比重之间，茎叶比和叶比重之间，根冠比和叶比重、花比重、茎秆比重之间均呈极显著负相关关系；根冠比和茎叶比显著正相关；除花比重和叶比重之间，茎叶比和块茎比重、茎秆比重之间以及根冠比和根比重之间成正相关关系，其余均为负相关。

表3 相关性分析

注：*表示在0.05水平下的显著差异，**表示0.01水平下的显著差异

Note:*indicate there was significant difference at 0.05 level,**indicated at 0.01 level.

2.4.2 块茎生物量与各器官数量之间相关性分析

由相关性分析表(表4)可以看出：块茎干量与一级分枝数成正相关关系，与二级分枝数、花数、叶数、块茎数之间均呈现极显著正相关关系(P<0.01)；一级分枝数和二级分枝数、花数呈极显著正相关关系(P<0.01)，与叶数呈正相关关系，与块茎数负相关；二级分枝数和花数、叶数呈极显著正相关关系(P<0.01)，与块茎数呈正相关关系；花数与叶数呈极显著正相关关系(P<0.01)，与块茎数正相关，叶数与块茎数显著正相关(P<0.05)。

表4 相关性分析

注：*表示在0.05水平下差异显著，**表示0.01水平下差异显著

Note:*indicate there was significantly difference at 0.05 level,**indicated at 0.01 level.

2.4.2 块茎生物量与各器官干重之间相关性分析

由相关性分析表(表5)可以看出：块茎生物量与各器官生物量之间均呈极显著正相关关系(P<0.01)，除了根干重与叶干重之间呈现显著正相关关系(P<0.05)，与其他各指标之间均呈现极显著正相关关系(P<0.01)。

表5 相关性分析

注：*表示在0.05水平下差异显著，**表示0.01水平下差异显著

Note:*indicate there was significantly difference at 0.05 level,**indicated at 0.01 level.

3 讨论

植物体是多器官的统一体，植物的生长可概括为各个部分的生长〔9〕。植物各个器官之间相互依存相互联系，而这种关系是由植物生长的相关性决定的。植物生长的相关性主要表现在三个方面，即根与地上部分、营养生长与生殖生长及主茎与侧枝生长发育密不可分。随着畜牧业的发展，饲料作物在增加产量方面研究也在快速发展，关于减源疏库和产量之间关系认为减源疏库可以增加产量，如去花处理可以使菊芋单株块茎生物量提高22.53%〔10〕；去除顶端优势增加叶片的光照强度减少生殖消耗，对提高作物产量具有显著的影响〔11〕；对棉花进行去叶处理可以引发超补偿现象，50%叶面积损失可以使棉花增产24.4%〔12〕。

本文通过不同程度去花实验的研究发现不同去花处理显著提高了块茎生物量，且在去1/2花处理最佳，为959g/株，高于对照38.47%，与李辉研究结果一致，这是因为植物开花是一个消耗大量能源的过程，同时也是植株成熟的标志，此时营养生长转变为生殖生长。在植物生长发育期间，植物体的各个组成部分都在增长，但每一部分生长的时间是有限的〔18〕。当营养生长或生殖生长的趋势过于旺盛，则会抑制对方的生长。因此，可以说植物营养生长与生殖生长是一种既相适应又相矛盾的过程，主要受物质分配规律影响所致。在高寒旱区马铃薯干物质积累与分配规律研究实验发现，在整个生育期内，生长中心会随着不同的发育时期而转移，在现蕾期后，生长中心会由原来的叶片转移至块茎，受物质分配规律影响。通过调整某些经济植物器官间的关系，可以协调其营养生长与生殖生长，改变营养分配规律是获得高产优质产品的关键〔9〕。

通过去花对菊芋物质分配规律相关性研究结果表明花的数量和位置对经济产量的形成具有重要的影响，去花提高了叶比重块茎比重，块茎生物量与各器官生物量之间均呈极显著正相关关系，也进一步说明去花处理有利于优先供给花的营养物质向叶片和地下部转运，改善了开花引起的养分流失的问题，改变了营养物质的运输，提高了营养物质向经济器官的贮存和积累，对提高菊芋块茎生物产量具有一定意义。因此在菊芋的栽培管理过程中应把握最佳去花时间和去花数量对菊芋快速生长和产量器官形成的影响，采取合理的调控措施促进菊芋经济器官的旺盛生长，以最大限度提高块茎生物产量。

〔1〕林中麟，石健林，周益.烟草打顶研究进展.江西农业学报2009,21(6):32-36.

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〔11〕李跃强,宣维健,盛承发.大强度去叶对棉花叶绿素和保护酶系的影响〔J〕.生态学报,2006,26(3):831-834.

〔12〕陈晓远,高志红,罗元培.植物根冠关系〔N〕.植物生理学通讯,2005,10(41):555-562.

The influence of defloration on tuber biomass and matter allocation in Jerusalem artichoke

Hui Fei1,Liu Hui1,Teng Aidi2,Wang Lin2,Chu Wenkai2,Gao Kai1,*

(1.Inner Mongolia national University agronomy, tgo,028042;2.Xingan League grassland workstation, Ulanhot,137400)

Through the study of the different ways of cutting flowers in Jerusalem artichoke, to discussion the influence of defloration on tuber biomass and matter allocation rule in Jerusalem artichoke on the squaring stage, In order to provide theoretical reference for high-yield cultivation of Jerusalem artichoke. The results showed: the tuber biomass were improved in the ways of cutting flowers,the highest tuber biomass was obtained in the ways of cutting 1/2 flowers;and the maximum value is 959g/plant,the treatment of cutting flowers improved the leaves number and tuber number,decreased the first level branch number and second level branch number;the value of leaf mass ratio and tuber mass ratio was improved, stem mass ratio , flower mass ratio and stem leaf ratio was decreased; There showed significantly positive correlation between tuber yield and root shoot ratio (P<0.01),and significantly negative correlation with stem mass ratio;except tuber dry weight positive correlation with first level branch biomass(P<0.05);it was significantly positive correlation with second level branch number,flower number and tuber number;and negative correlation with each organ dry weight.

Jerusalem Artichoke; defloration; Matter allocation; Biomass; Correlation

S632

2095—5952(2017)01—0043—06

2017-01-05

国家自然科学基金(31201844)；青年科技英才项目；国家高技术研究发展计划项目863(2012AA101802)资助

回飞(1989-)，男，硕士研究生,主要从事草地资源与利用研究。E-mail:blackjacket@126.com