根外施硼对甜菜叶片性能及块根工艺品质的影响

宋柏权，吴贞祯，赵霄宇，闫志山，李可欣，梁喜龙，朱腾翔

（1.黑龙江大学农作物研究院/国家糖料改良中心/黑龙江省甜菜工程技术研究中心/黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室，哈尔滨150080；2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319；3.山东省潍坊市坊子区园林绿化中心，山东潍坊261200）

0 引言

甜菜是中国第二大糖料作物，主要分布在华北、西北及东北地区[1]。以甜菜为原料加工的食糖占世界食糖总量的20%左右[2]，甜菜种植对糖料产业发展和农民增收具有重要作用。

甜菜为缺硼敏感作物，对硼需求较多，中国在上世纪50年代就开展了施硼对甜菜影响的相关研究[3]。甜菜生产中硼肥施用方法分别有基施、叶面喷施和基施与叶面喷施同时使用[4]。研究者分别从施用硼肥对甜菜生长发育[5-6]、块根产量与含糖[7]、物质代谢乃至施硼对甜菜植株不同形态硼含量的影响进行了研究[8]。研究表明，施用硼肥能够降低心腐病发病率、增加抗性[3，9]、提高甜菜块根产量和块根含糖率等[10-12]。采种甜菜叶片施用硼肥可以提高种株越冬成活率、种子产量、种子发芽率和千粒重等[13-15]。上述研究以分析施硼对甜菜产量和含糖率的影响居多，而关于施硼肥对甜菜块根工艺品质及产糖的研究鲜见报道。本试验通过对甜菜进行根外追肥处理，研究施硼对甜菜叶片性能和块根品质影响，对指导甜菜种植生产中硼素施用具有重要实践和理论意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

田间试验于2016年5月至9月在哈尔滨工业大学试验地（126°68′E，45°77′N）进行。以遗传单粒甜菜品种‘H003’为供试材料。采用人工穴播，垄距65 cm，株距20 cm，小区为10 m行长、10行区，4次重复。分别于7月20日、8月14日、9月12日对甜菜叶片喷施0.5%硼酸处理（FB）和喷施清水处理（CK）。试验地0～20 cm土壤热水溶性硼含量为0.43 mg/kg，pH为6.56。田间管理同常规。

1.2 取样及测定方法

于块根增长期分别在各处理4个重复小区内选取有代表性植株10株，对甜菜功能叶片（长势最高叶片）利用Chlorophyll Meter Model SPAD-502（Minolta Co.Ltd.,Osaka,Japan）测定SPAD值，利用美国CID公司生产的CI-310便携式光合测定系统测定田间活体叶片净光合速率，用直尺测量功能叶片的叶长、叶宽，叶片厚度利用YH-1型仪厚度仪测定，叶面积使用扫描仪扫描后采用ImageJ图像处理法分析测定；于收获期分别对4次重复的每小区选取5 m2有代表性植株进行测产，每小区选取10株有代表性块根（包含大、中、小不同体积）带回室内洗净，每个块根留20 g样品制成糊状，用于测定甜菜工艺品质K、Na、α-N及含糖率（POL）。

1.3 数据处理及计算方法

数据处理和图表制作分别用Excel 2013和SPSS 23.0软件进行。块根糖产量等计算方法参考Artyszak A[16]的方法，具体计算公式如下：

（1）生物糖产量(t/hm2)=块根产量(t/hm2)×含糖率(%)

（2）白糖产量(t/hm2)=块根产量(t/hm2)×白糖含量(%)

（3）加工糖损失(%)=标准糖蜜损失(%)+0.6

（4）标准糖蜜损失(%)=0.012×(K+Na)+0.024×α-N+0.48（K、Na和α-N单位为mmol/kg）

（5）工艺糖产量(t/hm2)=块根产量(t/hm2)×[含糖率(%)-加工糖损失(%)]

（6）精炼糖含量(%)=含糖率(%)-加工糖损失(%)

（7）加工糖=[含糖率(%)-加工糖损失(%)]/含糖率(%)

（8）白糖含量(%)=糖含量(Pol，%)-糖蜜糖(%)

（9）糖蜜糖=0.343×(K+Na)+0.094×α-N

2 结果与分析

2.1 施用硼肥对甜菜叶片生长及光合性能的影响

表1表明，施硼能够增加甜菜功能叶片长度、叶片宽度和叶柄长度，增加幅度为3.39%、2.70%、11.14%，说明施硼能够增加甜菜叶面积、改变叶片形态。图1表明施硼处理能够增加甜菜叶片数量，增加了4.17%，与对照处理相比差异不显著；施硼能够增加新叶片数量，且与对照相比差异显著（P<0.05），从老叶片和新叶片数量变化分析可知，施硼能够延缓叶片衰老，延长了叶片功能期。由图2可知，施硼处理提高了功能叶片SPAD值和光合速率值，分别提高了12.59%和11.39%，均达到显著水平，说明根外施硼增强了甜菜功能叶片的光合性能。

表1 施硼对甜菜叶片及叶柄形态的影响Table 1 Effect of boronapplication onleaf and petiole morphology of sugar beet

图1施硼对叶片数量的影响Fig.1 Effect of boron application on the number of leaves

图2施硼对净光合速率和SPAD值的影响Fig.2 Effect of boron application on net photosynthetic rate and SPAD values

2.2 施用硼肥对甜菜块根品质及产糖的影响

由图3、图4可知，施硼对甜菜块根3种灰分含量影响趋势不一，具体为：施硼降低了Na含量，降低幅度为15.61%；但同时，块根中K和α-N含量也有所升高，升高幅度分别为16.68%和8.70%。施硼能够提高块根含糖率，表现为施硼处理与对照相比提高了0.53个百分点的POL含量，提高幅度为3.57%；施硼能对甜菜精炼糖、糖蜜糖和白糖含量增加产生影响，分别增加0.53、0.03和0.51个百分点，差异不显著。

图3施硼对块根灰分含量影响Fig.3 Effect of boron application on ash content of root

图4施硼对POL、精炼糖、白糖及糖蜜糖含量影响Fig.4 Effect of boron application on the content of POL,refined sugar,white sugar and sugar in molasses

图5表明，施硼能够增加甜菜块根产量、生物糖产量和白糖产量，具体表现为：施硼处理与对照块根产量分别为43.31 t/hm2和41.76 t/hm2，比对照增加3.73%；生物糖产量、白糖产量和工艺糖产量分别增加了7.39%、7.34%和7.68%。说明，通过叶面施用硼肥可有效地提高甜菜块根品质，进而提高甜菜糖产量。

5施硼对白糖、工艺糖、生物糖产量影响Fig.5 Effect of boron application on yield of white sugar,industrial sugar and biological-sugar

3 结论

（1）施硼能够增加叶片长度和宽度，促进叶片生长，提高新叶片所占比例，延缓甜菜功能叶片衰老，增加光合色素值和光合速率，提高叶片光合性能。

（2）施用硼肥改善了甜菜块根品质参数，施硼能够降低块根Na含量、提高POL含量、白糖含量和精炼糖含量。

（3）施硼能够提高甜菜块根产量和生物糖产量、白糖产量及工艺糖产量，提高幅度分别为3.73%、7.39%、7.34%和7.68%。

4 讨论

甜菜为喜肥作物，对硼素需求相对于其他作物更多[17]，缺硼导致甜菜生长受到抑制，甜菜块根品质变差、含糖率下降[3-4，9]。本研究供试土壤有效硼含量为0.43 mg/kg，根据甜菜生产土壤硼素施肥临界0.61 mg/kg判断该试验地对于甜菜种植属缺硼土壤[18]。本研究表明，此试验条件下施用硼肥增加了甜菜叶片长度和宽度、增加了叶面积，增强了SPAD值和光合速率，提高了绿色功能叶片占总叶片的比例，延长了叶片功能期，进而利于合理冠层结构的建成和光合产物的同化合成，为块根产量建成和品质改良奠定了物质基础，该研究结果与 Abido[19]和 Han[20]相一致。

甜菜块根含糖率及工艺品质受环境、施肥等因素影响较大，合理施肥能够提高甜菜块根含糖率[21]，栽培环境恶化导致有害灰分含量增加[22]。本研究表明，施用硼肥能够降低块根Na含量，提高块根含糖率；Na含量的降低有利于减少标准糖蜜损失和加工糖损失，利于白糖含量和精炼糖量的提高，联合块根产量的提高，最终施硼增加了白糖产量及工艺糖产量。根外施硼是改善甜菜块根品质，提高块根糖产量的有效途径。本试验供试品种为一个品种，为更好地对根外施肥调控块根品质提供新的方法，还应进一步开展对不同基因型甜菜品种在不同生态区域，进行叶面硼及硼与其他元素或调节剂互作等试验研究。