日光温室不同矮蔓型西葫芦的干物质生产与分配研究

来源 :中国瓜菜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:poodlihua
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  摘要:对4个不同矮蔓型西葫芦品种的干物质生产与分配进行研究,结果表明,半矮蔓与矮蔓西葫芦品种各器官干物质含量没有显著差异,根、茎、叶、果干物质含量分别为:9%、6%、12%、5%;全生育期群体生长率(crop growth rate,CGR)半矮蔓品种平均为17.2g/(m2·d),而矮蔓品种为12.5g/(m2·d),半矮蔓品种是矮蔓品种的1-38倍;苗期、结果初期、结果中期、结果后期的当前干物质生产量半矮蔓品种分别是矮蔓品种的1.07、1.28、1.26、1.91倍,后期干物质生产衰减与矮蔓品种的早衰存在着相互依存关系:当前干物质的分配率营养器官与生殖器官的比半矮蔓品种为2.7:1,矮蔓品种为2.1:1;干物质累积值半矮蔓品种是矮蔓品种的1.4倍,果实干质量累积值半矮蔓品种是矮蔓品种的1.27倍,半矮蔓品种干物质向果实的分配率约为30.8%,矮蔓品种约为34.7%,单位面积干物质生产量的提高是半矮蔓品种果实干质量高于矮蔓品种的主要原因。
  关键词:半矮蔓西葫芦;矮蔓西葫芦;干物质;积累;分配
  
  西葫芦是连续采收的瓜类蔬菜,营养生长和生殖生长同时进行,维持源库的协调平衡,明确其干物质积累与分配规律对于探寻日光温室西葫芦高产途径至关重要。多年研究证明。同化物在各器官之间的积累和分配主要受各器官自身库强调节,库强的大小不仅决定于果实的大小和数量,而且和果实在植株上的位置与发育时间有关。Broderick等的研究表明,南瓜的干物质积累和分配与其蔓性有关,而不同矮蔓型西葫芦品种的冠层结构不同,其对干物质生产的影响未见报道。本文着重探讨不同矮蔓型西葫芦产量形成过程的干物质积累与分配,从物质生产的角度揭示不同蔓性西葫芦品种高产的生理机制,为西葫芦产量形成与调控、实现西葫芦高产栽培和新品种选育提供借鉴。
  
  1材料与方法
  
  1.1试验设计与材料
  试验于2007-2008年在山西农业大学日光温室内进行。3月7日采用营养钵育苗。3月26日在幼苗1叶1心、苗龄20d时定植,7月10日栽培结束,全生育期126d。采用大小行栽培,宽行130cm,窄行60cm。株距依品种而定。半矮蔓品种株距60cm、1.8株/m2,矮蔓品种株距45cm、2.4株/m2,小区面积50m2。半矮蔓品种与矮蔓品种分别种植,相同蔓性的品种随机排列,4次重复。播种前施底肥,667m2施尿素50kg(N 46%)、磷酸二铵50kg(N18%、P2O546%)、农家肥5000kg,各项田间管理依据西葫芦日光温室高产栽培技术进行。试验期间温室内最高温度34℃,最低温度8℃,平均温度19.8℃,灌溉条件良好,温度适宜,通风良好。
  为了排除外界因素的制约,尽量维持植株状况的一致性,以免视生理效应为源库协调效果而得出不正确的结论,本研究除一次性取样和定株计算西葫芦下部老叶质量外,不对植株进行人为去叶及去果处理,正常供水和施肥。
  选用半矮蔓和矮蔓西葫芦品种各2个,半矮蔓品种是冬玉、长青王4号,矮蔓品种是长青王3号、早青。其中冬玉从法国引进,为我国目前日光温室中普遍栽培的半矮蔓品种:早青为我国传统栽培品种,在上世纪80-90年代为我国西葫芦露地和保护地的主栽品种,目前仍有种植。冬玉由北京生光地公司提供,早青由山西省晋黎来种子公司提供,其余品种由山西省农业科学院棉花研究所西葫芦育种组选育并提供。
  
  1.2测定项目与方法
  1.2.1干质量法测定 2007、2008年在西葫芦定植20d后,每10d破坏性取样,每品种每次取3株,挖取品种代表性植株,按根、茎、叶(包括叶柄)和果实分别于105℃下杀青30min,再调至75-80℃下烘至恒质量后再称,各器官的生物量以干质量(g)表示。收获果实的干质量依据品种果实干鲜质量比值计算。
  1.2.2相关指标计算 净同化率(net assimilation rate,NAR):指通过光合作用进行干物质生产的效率,是反映光合作用能力的指标,即1m2绿叶面积工作1d实际累积的干物质的g数。群体生长率(crop growth rate,CGR)即单位面积上群体干物质的积累速率,是西葫芦白天冠层表观总光合作用与夜 晚维持呼吸的平衡结果;LAI(leaf area index)为叶面积指数,由LI-3100台式叶面积仪测定。计算公式如下:
  净同化率[g(m2·d)]=某时期增加的干物质质量(g/m2)/该时期的光合势[(m2·d)/m2]
  群体生长率[g(m2·d)]=NAR×LAI
  干物质分配率(%)=器官干质量(g)/总干物质量(g)×100
  在各个时期破坏性取样时,分别测定各器官鲜质量(精确到0.1g),干质量(精确到0.01g),计算各器官干物质含量。
  干物质含量(%)=器官干质量(g),器官鲜质量(g)×100
  
  2结果与分析
  
  2.1不同矮蔓型西葫芦的干物质含量
  2007、2008年西葫芦坐果后。用每隔10d破坏性取样各器官的干物质含量作图(图1)。从图1可看出西葫芦不同器官干物质含量不同。各器官干物质含量随生育进程变化不大,叶的干物质含量最高,约为12%;其次是根的干物质含量,约为9%;茎和果实的干物质含量较低,分别为6%、5%。图1还表明不同蔓性品种之间器官干物质含量没有明显差异。
  
  
  2.2不同矮蔓型西葫芦的群体生长率
  西葫芦从定植后10-60d,群体生长率都是快速增长,以定植后51-60d(结瓜中期)最大。61-100d下降,这主要与生育期光照与温度有关。结瓜初期光照度弱,西葫芦冠层较小,单位面积的干物质固定量也少,群体生长率也低;随着生育进程,叶面积指数迅速增加。光合有效辐射日趋增大,光合速率提高。使得群体生长率在结瓜中期达到最大;结瓜后期。随着温度的升高,叶片的衰老,加上高温使得光合速率降低,导致干物质积累能力下降,群体生长率降低。半矮蔓品种与矮蔓品种相比,定植后10-30d二者群体生长率差异不大,从定植后30d开始,半矮蔓品种群体生长率都大于矮蔓品种。其变化可用二次曲线表示,半矮蔓品种为:y=-0.0107x2 1.1978 x-7.3208,r=-0.9795,矮蔓品种为:y=-0.0096x20.9715x-3.9653,r=0.9302。由曲线可知半矮蔓品种在定植后56d群体生长率最大,为26.2g/(m2·d),矮蔓品种在定植后51d最大,为20.6/g(m2·d)。全生育期群体生长率半矮蔓平均为17.2g/(m2·d),而矮蔓品种为12.5g/(m2·d),半矮蔓品种是矮蔓品种的1.38倍。表明群体生长率半矮蔓品种较矮蔓品种快,而且其增加主要在中后期。见图2。
  
  
  2.4不同矮蔓型西葫芦当前干物质分配动态
  当前干物质的分配率与营养生长和生殖生长的平衡有关。从图4可以看出,随生育进程。西葫芦当前干物质向营养器官的分配率在逐渐减少,而向果实的分配率逐渐增加。表明西葫芦在生育过程中,光合产物首先保证自身的再生长,以扩大再生产能力,此时叶既是光合产物的生长中心,又是分配中心,开花结果后,果实成为光合产物的分配中心。分配率逐渐增大,但不同蔓性西葫芦品种分配率不同。生育过程中。干物质向果实的分配率半矮蔓品种从20.8%增加到33.2%,而矮蔓品种从24.2%增加到40.9%:向营养器官的分配率半矮蔓品种从79.2%减少到66.8%。矮蔓品种从75.8%减少到59.1%,平均变幅半矮蔓品种为12.2%,矮蔓品种为16.8%。当前干物质的分配率营养器官与生殖器官的比(源库比)半矮蔓品种为2.7:1,矮蔓品种为2.1:1。由此可见,单位面积当前干物质向营养器官的分配率半矮蔓品种高于矮蔓品种,而向果实的分配率低于矮蔓品种,但半矮蔓品种向营养器官和果实中的分配率生育期内变幅小,比较稳定。表明半矮蔓品种营养生长和生殖生长比较平衡;而造成矮蔓品种早衰,可能是光合产物过多分配到果实中,抑制了营养生长的结果。
  
  3.2.2干物质与果实干质量的关系 为了考察不同蔓性西葫芦品种干物质(含老叶)与果实生产的关系,按照2007、2008年多次取样结果,以不同时期单位面积果实干质量(v)对应于干物质累积值(x)作图,如图6。结果表明,西葫芦的果实干质量随着干物质累积值的增加而增加,二者呈线性相关,但不同蔓性西葫芦的相关方程不同,半矮蔓品种为:y=0.3083x-99.154,R2=0.9648,矮蔓品种为:y=0.3468x-96.667.R2=0.9262。从方程中可以看出。干物质向果实中的分配率半矮蔓品种约为30.8%,矮蔓品种约为34.7%,说明半矮蔓品种向果实中的分配率低于矮蔓品种。但从图6还可以看出,单位面积上的干物质累积值和果实干质量累积值半矮蔓品种要高于矮蔓品种,表明单位面积干物质累积值的提高是半矮蔓品种果实干质量累积值高于矮蔓品种的主要原因。
  
  图中数据是2007、2008年每个品种每次取样3株的平均值,再按照半矮蔓品种1.8株/m2、矮蔓品种2.4株/m2计算得来。
  
  3讨论
  
  作物产量的形成过程,其实质是干物质生产、分配、运转的过程,产量的高低取决于作物干物质生产量及其向果实运转分配率。本研究表明,西葫芦不同器官干物质含量不同。各器官干物质含量随生育进程变化不大,叶的干物质含量最高,约为12%;其次是根的干物质含量,约为9%;茎和果实的干物质含量较低,分别为6%、5%。而Aboul-Nasr等研究表明西葫芦果实干物质含量为5.4%,这可能与试验场所有关,本试验是在温室中进行,而 Aboul-Nasr等是在露地种植,温室空气湿度大可能是造成本试验测定果实干物质含量稍低的原因。但不同蔓性品种之间相同器官干物质含量没有显著差异,表明试验中比较各器官的干质量尤其是果实干质量可以代表生产中器官鲜质量的差异。
  西葫芦是连续采收的瓜类蔬菜,不同于小麦、玉米等一次性收获作物,保持其营养生长与生殖生长的协调,直接关系到产量的形成,因此考察其当前植株干物质的生产与分配率很有必要。本研究表明,苗期、结瓜初期、结瓜中期、结瓜后期半矮蔓品种单位面积上当前干物质生产量分别是矮蔓品种的1.07、1.28、1.26、1.91倍,表明不同生育期(苗期除外)当前干物质生产量半矮蔓品种高于矮蔓品种,结果后期差异最大,后期干物质生产衰减与矮蔓品种的早衰存在着相互依存关系。随着生育进程,当前干物质的分配率营养器官与生殖器官(源库比)半矮蔓品种为2.7:1,矮蔓品种为2.1:1,但半矮蔓品种营养器官干物质与果实干物质分配率变幅平均为12.2%,较矮蔓品种16.8%小,比较稳定,这是半矮蔓品种营养生长与生殖生长比较协调的主要原因。
  生物学产量和收获指数与产量有显著的正相关性。陈国平指出玉米获得高产的基本途径就是尽量增加干物质产量,并使之尽可能多地分配到籽粒当中:对美国20世纪50-80年代的玉米品种研究表明,产量的提高总伴随着干物质积累量的不断增加。本试验结果表明,半矮蔓西葫芦品种各生育期的生物产量都大于矮蔓品种,尤其是中后期生物量差异显著,干物质累积值半矮蔓品种约为1550g/m2,矮蔓品种约为1100g/m2,半矮蔓品种是矮蔓品种的1.4倍。这与其群体生长率是一致的,定植后30d开始。群体生长率半矮蔓品种都大于矮蔓品种,全生育期半矮蔓为品种17.2g/(m2·d),而矮蔓品种为12.5g/(m2·d),半矮蔓品种是矮蔓品种的1-38倍。果实干质量累积值半矮蔓品种平均为420g/m2,矮蔓品种平均为330g/m2,半矮蔓品种是矮蔓品种的1.27倍,这与实际产量的结果基本一致(资料未显示)。干物质累积值与果实干质量累积值之间是一种线性关系,半矮蔓品种干物质向果实分配率约为30.8%,矮蔓品种约为34.7%:单位面积干物质生产量的提高是半矮蔓品种果实干质量高于矮蔓品种的主要原因。这与张恒善等指出作物由低产向高产的品种改良应先着重提高生物产量的观点一致。
  
  4结论
  
  对4个不同矮蔓型西葫芦品种的生产与分配进行研究的结果表明,不同矮蔓型西葫芦各器官干物质含量没有显著差异,根、茎、叶、果干物质含量分别为9%、6%、12%、5%;全生育期群体生长率半矮蔓品种是矮蔓品种的1.38倍,后期矮蔓品种干物质生产的减少与其早衰存在着相互依存关系:干物质累积值半矮蔓品种是矮蔓品种的1.4倍,果实干质量累积值半矮蔓品种是矮蔓品种的1.27倍。而半矮蔓品种干物质向果实分配率较低,约为30.8%,矮蔓品种约为34.7%,干物质与果实干质量的累积值是一种线性关系,因此单位面积干物质生产量的提高是半矮蔓品种果实干质量高于矮蔓品种的主要原因。
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