滴灌甜菜糖分积累与温度的相关性分析

摘 要：【目的】分析滴灌甜菜糖分积累与温度相关性，对选择种植区域、预测当年含糖率、决定收获时间均具有重要意义。

【方法】以新疆主栽甜菜品种KWS9147为材料，2020、2021年调查糖分动态积累变化，研究糖分积累与各温度指标的相关关系，分析2018～2022年5年甜菜收获时含糖率与9月中旬至下旬糖分快速积累关键时期各温度指标的相关关系。

【结果】7、8月各温度指标与糖分积累相关程度较低；9～10月上旬平均温度、平均低温、平均高温、最高低温、阶段性低温、≥10℃积温、≥0℃积温均与糖分积累呈显著负相关，日较差、平均日较差、最大日较差与糖分积累呈负相关，但不显著；9月中旬至下旬平均低温、最高低温与收获时甜菜含糖率呈显著负相关，平均温度、平均高温、阶段最高温与含糖率负相关程度较高，平均日较差、最大日较差与含糖率负相关程度较低，≥10℃积温、≥0℃积温基本上均与含糖率相关性同平均温度。

【结论】在温度各指标中，低温对甜菜糖分积累和收获期含糖率有重要的影响。

关键词：甜菜；滴灌；糖分积累；温度；相关性

中图分类号：S566.3 ""文献标志码：A ""文章编号：1001-4330（2024）08-1916-10

收稿日期（Received）：2024-01-19

基金项目：新疆生产建设兵团中青年科技创新领军人才计划（2018CB029）；青年科技拔尖人才项目（2023TSYCJC0076）；国家糖料产业技术体系（CARS-17）

作者简介：胡华兵（1979-），男，湖北沙洋人，副研究员，研究方向为作物育种与栽培，（E-mail）962554661@qq.com

0 引 言

【研究意义】我国甜菜主要种植于新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江等北方温带和寒温带区域。甜菜的产量和含糖率是甜菜生产和制糖工业发展的重要经济指标，糖分积累与气候条件密切相关，尤其与温度有着密切的关系。新疆地处西北内陆干旱区，光热资源丰富，日照时间长，降水量偏少，年蒸发量是降水量的150倍［1］，因此，作物种植均采用水肥一体化滴灌技术。影响甜菜含糖率高低的外在因素主要是灌溉和气温，灌溉是可控的，而气温是不可控的。因此，分析滴灌甜菜糖分积累与温度相关性，对于选择种植区域、预测当年含糖率、确定收获时间均具有重要意义。

【前人研究进展】收获前的气象条件对甜菜收获时块根含糖率有重要影响，8～9月甜菜糖分积累期对温度最敏感［2］。新疆焉耆糖区气温与含糖率呈正相关，年最高温度、年最低温度均与含糖率呈正相关，8月、10月温度较高的年份含糖率一般也会高［3］；吉林中西部，平均最高气温不高于30℃，平均温度升高有利于糖分积累［4］；而新疆石河子市甜菜低糖年7～9月日平均温度较高糖年高1～2℃［2］。在糖分积累期，温度高有利于光合作用，夜间温度低呼吸作用减弱可以减少糖分消耗，昼夜温差大有利于糖分积累［5］；年度间表现为甜菜含糖率随着温差的变化而波动［6］。甜菜生长末期，温度是引起含糖率快速增加的主要原因［7］，较低的夜间温度将抑制地上部、根体的生长并减少呼吸消耗［8，9］，夜间的低温比昼间高温对提高含糖率更重要［7］。吉林中西部甜菜含糖率与其生育期月份总积温呈正相关［4］，新疆甜菜含糖率随着积温带积温的增加而递减［8］。其他作物的含糖量与温度的关系也有类似研究：较大的昼夜温差将抑制哈密瓜果实呼吸作用，从而增加果实的含糖度［10］；白兰瓜甜瓜含糖量随积温和气温日较差的增加而增大［11］；昼夜温差大，较高的昼温和较低的夜温有利于西瓜的营养生长和糖分积累［12］；较低的气温有利于酿酒葡萄糖分的积累，总糖含量积累需要一定积温，但积温过高会降低糖分积累［13］。【本研究切入点】有关温度对甜菜糖分积累和收获时含糖率的影响的文献结论不尽一致，需要进一步分析研究温度与甜菜糖分积累和收获时含糖率的相关关系。【拟解决的关键问题】以新疆主栽甜菜品种KWS9147为材料，2020、2021年分析糖分动态积累变化，研究糖分积累与各温度指标的相关关系，分析2018～2022年5年甜菜收获时含糖率与9月中旬至下旬糖分快速积累关键时期各温度指标的相关关系。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2020、2021年在新疆石河子农业科学研究院（44°19′ N，86°03′ E，海拔442.9 m）进行，2020年试验地重茬种植甜菜，2021年试验地前茬作物为棉花；试验地土质为壤土。供试品种为KWS9147。气象数据来源于石河子市气象局。表1，图1～2

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

甜菜种植模式为露地直播、干播湿出，2行甜菜1行滴灌带，等行距50 cm，株距14.6 cm，理论种植密度为9 132 株/667m2。

2020年播种时间为4月4日，滴出苗水时间为4月9日，4月13日复水，生育期共灌水7次，时间分别为6月3日（头水）、6月19日、7月13日、7月28日、8月15日、9月1日、9月15日；于5月29日开始，每5 d在试验地相对固定区域取连续不缺苗5株整株起挖，测定锤度等指标。10月13日开始收获。

2021年播种时间为4月13日，滴出苗水时间为4月20日，4月26日复水，生育期共灌水7次，时间分别为6月15日（头水）、7月3日、7月15日、7月29日、8月16日、9月5日、9月18日；于6月9日开始，每7 d在试验地相对固定区域取连续不缺苗5株整株起挖，测定锤度等指标。10月9日开始收获。

1.2.2 锤度测定

用取样器45°从块根第一片叶痕处（甜菜根头第一对真叶的痕迹处）向根尾插至根中心，取出后使用压榨器榨汁，滴在手持电子折光仪上，读数即为锤度。5株块根锤度平均值为该时期甜菜的锤度。锤度按照83%折算即为含糖率。

1.3 数据处理

平均温度：是一段时间内每天平均气温的平均值。

最高温度：是一天中最高温度。

平均高温：是一段时间内每天最高温度的平均值。

最低温度：是一天中最低温度。

平均低温：是一段时间每天最低温度的平均值。

阶段最高温：是一段时间内的最高温度值。

阶段最低温：是一段时间内的最低温度值。

最高低温：是一段时间内的最低温度的最高值。

日较差：是一天中最高温度与最低温度的差值。

平均日较差：是一段时间内每天最高温度与最低温度的差值的平均值。

最大日较差：是一段时间内的日较差的最大值。

≥10℃积温：是一段时间内10℃及以上的日平均温度的总和。

≥0℃积温：是一段时间内0℃及以上的日平均温度的总和。

试验数据相关性分析用 SPSS 19 进行处理及分析。用 Microsoft Excel进行数据处理及作图。

2 结果与分析

2.1 甜菜锤度积累动态对比

研究表明，2020年灌头水前甜菜锤度可以达16.80度，灌头水之后甜菜叶丛进入快速生长阶段，锤度迅速下降；7月上中旬锤度基本维持较低状态；7月下旬至8月下旬，锤度波浪式上升；8月下旬至9月上旬，锤度波浪式下降；9月上中旬至9月下旬，锤度迅速上升，达到最大值。2021年灌头水前甜菜锤度同样处于高值13.94度，灌头水之后甜菜锤度迅速下降；7月中旬至8月下旬，锤度波浪式上升；8月下旬至9月上旬，锤度波浪式下降；9月中旬至9月下旬，锤度快速上升，达到最大值。

将糖分积累分3个阶段，即从7月上旬至8月下旬为糖分缓慢积累期，从8月下旬至9月上旬为糖分调整期，从9月中旬至9月下旬为糖分快速积累期。

2年不同前茬作物对甜菜生长和糖分积累有不同影响，但7月中旬之后块根锤度动态变化趋势呈现相似性：7月中旬至8月下旬，锤度波浪式上升；8月下旬至9月上旬，锤度小幅度波浪式下降；9月中旬至9月下旬，锤度快速大幅度增加。图3～4

2.2 不同月份温度与糖分积累关系（表2～3）

2.2.1 平均温度与糖分积累的关系

研究表明，2020年不同月份平均温度与甜菜糖分积累多呈负相关。9月平均温度与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；9～10月的平均温度与

糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月平均温度与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。2021年不同月份平均温度与甜菜糖分积累相关性与2020年相似。

2.2.2 高温与糖分积累的关系

研究表明，2020年不同月份平均高温与甜菜糖分积累相关性表现不同。7、8月平均高温与糖分积累呈低度正相关；9月平均高温与糖分积累呈高度负相关；9～10月的平均高温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月平均高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2020年不同月份阶段最高温与甜菜糖分积累皆呈负相关。9、10月阶段最高温与糖分积累呈不显著负相关；7～10月阶段最高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年不同月份平均高温与甜菜糖分积累皆呈负相关。9月平均高温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；9～10月的平均高温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月平均高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年不同月份阶段最高温与甜菜糖分积累多呈较明显负相关。9月阶段最高温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；9～10月平均高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）；7～10月阶段最高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2.2.3 低温与糖分积累的关系

研究表明，2020年不同月份平均低温与甜菜糖分积累多呈负相关。9月平均低温与糖分积累呈高度负相关；9～10月平均低温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月平均低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2020年不同月份阶段最低温与糖分积累多呈负相关。9月阶段最低温与糖分积累呈高度负相关；9～10月平均低温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月阶段最低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2020年不同月份最高低温与糖分积累多呈负相关。9月最高低温与糖分积累相关度较高；9～10月平均低温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月最高低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年不同月份平均低温与甜菜糖分积累皆呈负相关。9月平均低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）；9～10月平均低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）；7～10月平均低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年7、8月阶段最低温与甜菜糖分积累呈正相关，相关度较低；9、10月阶段最低温与糖分积累呈负相关。9月阶段最低温与糖分积累呈较明显负相关；9～10月平均低温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月阶段最低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年8、9、10月最高低温与甜菜糖分积累呈负相关。9月最高低温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；9～10月平均低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）；7～10月最高低温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2.2.4 日较差与糖分积累的关系

研究表明，2020、2021年不同月份日较差、平均日较差、最大日较差与甜菜糖分积累多数相关性不明显。

2.2.5 积温与糖分积累的关系

研究表明，2020年7、8月≥10℃积温与糖分积累相关性不明显；9月≥10℃积温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；9～10月≥10℃积温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月≥10℃积温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2020年7、8、9月温度皆为≥10℃，3个月≥0℃积温与糖分积累相关性同≥10℃积温与糖分积累相关性一样；10月份降温至10℃以下，9～10月≥0℃积温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月≥0℃积温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

研究表明，2021年不同月份≥10℃积温与糖分积累均呈负相关。9月≥10℃积温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；9～10月≥10℃积温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）；7～10月≥10℃积温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年≥10℃、≥0℃积温与糖分积累相关性与2020年一样。

2.3 不同生长期温度与糖分积累关系（表4～5）

2.3.1 平均温度与糖分积累的关系

研究表明，2020年糖分缓慢积累期、糖分调整期平均温度与糖分积累呈低度正相关；糖分快速积累期平均温度与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年糖分缓慢积累期平均温度与糖分积累呈较明显负相关；糖分调整期平均温度与糖分积累相关性不明显；糖分快速积累期平均温度与糖分积累呈高度负相关但不显著。

2.3.2 高温与糖分积累的关系

研究表明，2020年糖分缓慢积累期、糖分调整期平均高温与糖分积累呈低度正相关；糖分快速积累期平均高温与糖分积累呈较明显负相关。

2021年糖分缓慢积累期、糖分调整期平均高温与糖分积累呈低度负相关；糖分快速积累期平均高温与糖分积累呈高度负相关但不显著。

2021年不同生长期阶段最高温与糖分积累均呈负相关。糖分缓慢积累期阶段最高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）；糖分快速积累期阶段最高温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2.3.3 低温与糖分积累的关系

研究表明，2020年糖分缓慢积累期、糖分调整期平均低温与糖分积累相关性不明显；糖分快速积累期平均低温与糖分积累呈较高负相关。

2020年不同生长期阶段最低温与糖分积累相关性不明显。

2020年不同生长期最高低温与糖分积累均呈负相关，相关度较低。

2021年不同生长期平均低温均与糖分积累呈负相关，其中糖分快速积累期平均低温与糖分积累呈显著负相关（Plt;0.05）。

2021年不同生长期阶段最低温与糖分积累均呈负相关，糖分快速积累期阶段最低温与糖分积累呈高度负相关。

2021年不同生长期最高低温与糖分积累均呈负相关，糖分快速积累期最高低温与糖分积累呈高度负相关。

2.3.4 日较差与糖分积累的关系

2020、2021年不同生长期日较差、平均日较差、最大日较差与甜菜糖分积累多数相关性不明显。

2.3.5 积温与糖分积累的关系

研究表明，2020年糖分缓慢积累期、糖分调整期≥10℃积温、≥0℃积温与糖分积累呈轻度正相关；糖分快速积累期≥10℃积温、≥0℃积温与糖分积累呈极显著负相关（Plt;0.01）。

2021年不同生长期≥10℃积温、≥0℃积温与糖分积累关系均呈负相关。糖分缓慢积累期≥10℃积温、≥0℃积温与糖分积累呈较明显负相关；糖分快速积累期≥10℃积温、≥0℃积温与糖分积累呈高度负相关。

2.4 近5年甜菜含糖快速积累期温度与含糖率的关系

研究表明，糖分积累与9月糖分快速积累期平均温度、平均高温、平均低温、≥10℃积温、≥0℃积温有较高的相关性，与日较差、平均日较差、最大日较差相关性较弱。阶段最低温、平均日较差、最大日较差与含糖率相关系数分别为-0.499、-0.446和-0.340，相关性不明显；平均温度、平均高温、阶段最高温、≥10℃积温、≥0℃积温与含糖率相关系数分别为-0.844、-0.772、-0.801、-0.844和-0.844，均成高度负相关；平均低温、最高低温与含糖率相关系数分别为-0.925*和-0.912*，呈显著负相关（Plt;0.05）。

2018年含糖率最高，其次为2022年，2019年含糖率最低。快速积糖期9月中旬至下旬2018年最低温度明显低于各年的最低温度，且高温也表现类似规律，该年度含糖率15.40%，为最高值；2022年最低温度变化趋势类似于2018年，但中旬最低温度偏高，下旬最高温度明显较高，该年度含糖率14.72%为次高值；2020年9月下旬最低温度与2018年近似，但中旬最低温度明显较高，最高温度为同样趋势，该年度含糖率为14.17%，居第3位；2021年9月中旬至下旬最低温度、最高温度变化趋势类似于2020年，但9月中旬最低温度、最高温度稍高，该年度含糖率为13.59%，居第4位；2019年9月中旬至下旬最低温度和最高温度均明显高于2018年和其他年份，该年度含糖率12.34%，含糖率最低。图5～9

3 讨 论

3.1 糖分积累规律

新疆北疆甜菜从7月开始糖分积累，8月上旬至9月上旬为甜菜糖分积累高峰期，9月中旬至10月上旬糖分积累速度减慢［14］，该结论与研究结论不一致，研究中2年不同前茬作物对甜菜生长和糖分积累有不同影响，但7月中旬之后块根锤度动态变化趋势呈现相似性：甜菜糖分积累期从7月开始，至8月下旬减慢调整，9月中旬至下旬为糖分快速积累期。可能是目前采用了水肥一体化滴管技术种植模式，以前为大水漫灌、沟施肥种植模式，也可能是种植品种不一样。8月下旬至9月上旬滴灌甜菜含糖率出现下降，叶丛出现二次生长，之后含糖率快速上升。

3.2 不同月份糖分积累与温度的相关性

7月是甜菜叶丛生长重要时期，8月上旬生长中心逐步向下转移，糖分还在不断积累中［15］。研究中，2020年、2021年7～8月糖分积累与温度有密切关系，其中与平均温度、平均高温、阶段最高温、积温均呈负相关，表明气温高不利于糖分积累，与前人研究结论一致［14］。

8～9月白天温度高有利于光合作用和物质积累，晚上温度低有利于抑制呼吸作用［16］，日较差与甜菜糖分积累呈显著正相关［4、16］，北疆地区8～9月温度与糖分积累呈显著负相关［14］。本研究表明，9月各温度指标与糖分积累的相关性较8月高，9～10月上旬平均温度、平均低温、平均高温、最高低温、阶段性低温均与糖分积累高度负相关，有的达到显著或极显著；日较差、平均日较差、最大日较差与糖分积累相关性不明显，这点与潘竟海等［17］研究结果相似；平均温度高不利于积糖，≥10℃积温、≥0℃积温也不利于积糖，其显著性与平均温度一样，该研究结论验证了低积温带的糖分高于高积温带［8］。

3.3 不同生长期温度与糖分积累的相关性

7月上旬至8月下旬为新疆滴灌甜菜块根糖分积累期，是甜菜生长的关键时期，过高的温度会抑制叶丛生长和光合效率，影响糖分积累［14］；研究中，2020年该时期平均温度、平均高温、阶段最高温与糖分积累呈低度正相关，2021年该时期平均温度、平均高温与糖分积累呈高度负相关，阶段最高温均与糖分积累呈极显著负相关。2年试验结果出现偏差与2020年平均温度比2021年偏低有关。这段时期平均低温、阶段最低温、最高低温与糖分积累均呈低度负相关，日最低温度低有利于糖分积累。

9月至收获前的气象条件对收获期的块根含糖率有较大的影响［6］，与试验研究结论相似。

9月中旬至下旬，甜菜块根糖分进入快速积累期，这段时期所有温度指标均与糖分积累呈负相关，除日较差、平均日较差、最大日较差3个指标与糖分积累相关程度低外，其他温度指标均与糖分积累呈高度负相关。

10月上中旬甜菜收获时含糖率与该生长期温度各指标均呈负相关，其中，平均低温、最高低温与含糖率呈显著负相关（Plt;0.05），平均温度、平均高温、阶段最高温与含糖率呈明显负相关，阶段最低温、平均日较差、最大日较差与含糖率相关程度较低。阶段最低温低，平均最低温不一定低；最高低温低，平均低温一定会低，因此平均低温、最高低温与含糖率呈显著负相关。平均温度、平均高温、阶段最高温对含糖率有影响，但不及平均低温、最高低温对含糖率影响大。夜间低温比昼间高温对促进糖分积累更为重要［7］，与试验研究结论相似。

4 结 论

4.1

新疆北疆7、8月各温度指标与糖分积累相关程度较低；9月平均温度、平均低温、平均高温、最高低温、阶段性低温、≥10℃积温、≥0℃积温等温度指标与糖分积累呈明显负相关或显著性负相关；9～10月上旬平均温度、平均低温、平均高温、最高低温、阶段性低温、≥10℃积温、≥0℃积温等温度指标与糖分积累呈显著性负相关；7～10月上旬平均温度、平均低温、平均高温、最高低温、阶段性低温、≥10℃积温、≥0℃积温均与糖分积累呈极显著负相关。日较差、平均日较差、最大日较差与糖分积累关系不明显。

4.2

9月中旬至下旬是新疆北疆滴灌甜菜糖分快速积累的关键时期，平均低温、最高低温与收获时甜菜含糖率显著负相关；平均温度、平均高温、阶段最高温与含糖率负相关程度不及平均低温、最高低温；阶段最低温、平均日较差、最大日较差与含糖率负相关程度较低；≥10℃积温、≥0℃积温与含糖率相关性均同平均温度。

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Correlation analysis of sugar accumulation and temperature

in sugar beet under drip irrigation

HU Huabing， SUN Linlin，LIU Jianxiong，HE Biwei， LIU Xun，" HUAN Tin，" LI Youfang

（Shihezi Academy of Agricultural Sciences， Shihezi Xinjiang 832011， China）

Abstract：【Objective】 To connect the dots between sugar accumulation and temperature in drip irrigation sugar beet is of great significance for selecting planting areas by predicting sugar content of the year and determining harvest time.

【Methods】 To investigate the dynamic changes of sugar accumulation in 2020 and 2021， analyze the correlation between sugar accumulation and various temperature indicators and explore the correlation between sugar content at harvest of sugar beet in 2018-2022 and various temperature indicators in the key period of rapid sugar accumulation from mid-September to late September， the main sugar beet variety KWS9147 in Xinjiang was used as the test material.

【Results】 The correlation degree between temperature indexes and sugar accumulation was low in July and August. The average temperature， average low temperature， average high temperature， maximum low temperature， stage minimum temperature， accumulated temperature above 10℃and accumulated temperature above 0℃were all negatively correlated with sugar accumulation from September to early October， while the diurnal range， average diurnal range and maximum diurnal range were negatively correlated with sugar accumulation， but not significantly. From mid-September to late September， the average low temperature and maximum low temperature were significantly negatively correlated with sugar content during harvest， the average temperature， average high temperature and stage maximum high temperature were negatively correlated with sugar content， while the average diurnal range and maximum diurnal range were negatively correlated with sugar content. The correlation between accumulated temperature above 10℃and accumulated temperature above 0℃and sugar content was the same as that of average temperature.

【Conclusion】 Among the indexes of temperature， low temperature has more important influence on sugar accumulation and sugar content of beet during harvest.

Key words：sugar beet; drip irrigation; sugar accumulation; temperature; correlation

Fund projects：Xinjiang Production and Construction Corps Young and Middle-Aged Scientific and Technological innovation Leading Talents Program（2018CB029）；Youth Science and Technology Top Talents Project（2023TSYCJC0076）；National Sugar Industry Technology System（CARS-17）

Correspondence author：HU Huabing（1979-）， male， from Shayang， Hubei， associate researcher，research direction： crop cultivation and breeding， （E-mail）962554661@qq.com