陳英花，白如霄，王 娟，張新疆，劉玲慧，劉小龍，馮國瑞，危常州

（1石河子大學農學院農業(yè)資源與環(huán)境系，新疆 石河子 832003；2新疆生產建設兵團第九師農業(yè)科學研究所，新疆 塔城 834600）

0 引言

甜菜(Beta vulgarisL.)是適應性和抗逆性均強的作物，具有耐寒、抗旱及耐鹽堿等特點[1-4]，它是中國制糖的主要原料之一，又可作為酒精等新清潔能源生產的生物能源[5-6]，同時也是中國北方重要的經濟作物[7]。中國甜菜糖的產量約占食糖總產量的10% ～20%[8]。新疆作為中國重要的甜菜產區(qū)，甜菜根產量占中國甜菜總產量的36.09%，平均單產高出全國單產32.61%[9]。然而，隨著新疆甜菜單產的增加，含糖率并沒有同步上升，反而隨著高產表現(xiàn)出大幅度的降低，含糖率下降已成為目前新疆甜菜生產中亟待解決的問題[10]，隨著新品種的引進和施肥策略的研究，外源添加物和中微量元素成了調控甜菜生長研究的新話題。

烯效唑(Uniconazole)是常用植物生長延緩劑的一種，它不僅能使植株矮化，達到防止倒伏的目的，還能提高植株的抗逆性。前人研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的烯效唑可以降低玉米[11]、甜葉菊[12]、番茄[13]和大豆[14]等作物的株高，并增加了莖粗，增強了植株抗倒伏的能力。前人研究還表明，烯效唑處理可提高小麥[15]、水稻[16]、玉米[17]和烤煙[18]等作物葉片的葉綠素含量及光合速率，進而提高作物產量。本項目前期研究表明，一定濃度的烯效唑可以降低甜菜株高、提高甜菜葉片的葉綠素含量和干物質積累，增加塊根的產量[19]，與前人研究結果一致。在中國西北地區(qū)，限制甜菜產量的最主要因子是氮和硼，植株缺乏氮和硼將顯著降低甜菜的產量[20]。硼可以通過影響葉綠素的合成進而影響光合作用[21]。已有研究表明，葉面施用硼肥可增加植物生長初期的葉片葉綠素含量，也可使衰老時期的葉綠素含量高于同期不施用硼肥處理的葉片，從而明顯提高植物的光合速率[22]；同時，施用硼肥也可以使甜菜葉片的有效光合面積擴大，通過調節(jié)氣孔導度，促進植株體內碳水化合物的代謝[23]。

近幾年來，對于微量元素硼對大田甜菜生長及產質量的影響并未有太多的研究，大多數(shù)以苗期的盆栽研究為主，同時以烯效唑作為化控技術的手段在大田上的應用鮮有報道，在濃度選擇上主要借鑒其他大田作物，因此存在盲目施用和使用不當?shù)葐栴}。本研究擬通過在甜菜葉叢期，葉面單獨噴施烯效唑、硼及烯效唑和硼復配，來研究葉叢期噴施烯效唑和硼處理對甜菜生長、體內碳氮代謝、產量和含糖率的影響，以期為塔額盆地甜菜生產提質增效提供一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年4月至10月在塔城地區(qū)163團3連進行，供試甜菜品種為‘Beta 468’，烯效唑(Un，95%)、硼（B，四水八硼酸鈉，21.7%）。烯效唑的噴施濃度根據本課題前期研究確定[19]，硼的噴施濃度根據參考文獻確定[22][24-25]。土壤基礎理化性質如表1所示。

表1 供試土壤基礎理化性質

1.2 栽培管理

試驗地采用滴灌栽培，種植方式為覆膜后機械點播，膜寬50 cm，行距43 cm，株距19 cm，理論株數(shù)1.11×105株/hm2。施肥按照當?shù)亓晳T進行，施肥量N、P2O5、K2O 分別為 210 kg/hm2、178 kg/hm2、100 kg/hm2，全生育期灌水量為6600 m3。于2020年4月24日播種，2020年10月11日進行收獲測產。

1.3 試驗設計

在葉叢期（6月30日，出苗后60天）進行噴施處理，采用20 L的噴霧器進行人工噴霧處理，噴施次數(shù)為2次，時間間隔為6天，噴施時間避開了中午最高溫，每次噴施溶液用量為450 L/hm2。每個處理3個重復，每個小區(qū)長10.5 m，寬3.72 m，面積39.06 m2，且試驗地盡量選擇肥力均勻的地塊，確保前期長勢均勻。試驗設計以及噴施濃度如下：

（1）CK：清水對照；

（2）Un：30 mg/L烯效唑；

（3）B：2 g/L四水八硼酸鈉；

（4）Un+B：30 mg/L烯效唑+2 g/L四水八硼酸鈉。

于第二次噴施處理10后天開始取樣，取樣要求根據不同指標的測定進行。

1.4 測定項目及方法

株高：在小區(qū)中選取5株長勢一致的植株用直尺量出葉叢的高度。

葉柄長度：即從葉基部到葉片相連部位的長度，連續(xù)選取5株進行測量，選取倒三葉開始測量，每株測量5根葉柄，求取平均值。

葉片數(shù)：在小區(qū)中間選取5株長勢一致的植株用計數(shù)法記錄綠色的葉片數(shù)。

生物量：田間隨機選取各小區(qū)長勢均一具有代表性甜菜3株帶回試驗室，然后將地上部、地下部植株樣品用自來水沖洗凈后，再用蒸餾水沖洗2 ～3次，將植株分為葉片、葉柄、塊根三部分，在105℃殺青30min。地上部在80℃烘箱中烘干至恒重，地下部塊根置于通風干燥處晾干（塊根中后期含糖量較高，殺青后直接烘干易流失糖分），在烘箱進行70℃烘干至恒量。稱量植物樣品干質量獲得甜菜地上部和地下部干物質積累量，粉碎、過篩后進行密封保存，備用。

葉綠素含量：葉綠素含量參照趙寧春等[26]方法，采用無水乙醇和丙酮(1:1)混合液浸提法。從田間的甜菜選取葉齡相同、大小一致的葉片，一般為完全展開葉的倒三葉，用濕潤紗布擦洗干凈，在主脈兩側相同部位用打孔器取樣，迅速稱取0.2g。將0.2g葉圓片剪成2 ～5mm的細絲放入大試管內，準確加入20 mL混合液，震蕩，使葉片細絲分散開來，加蓋，在室溫下浸提。待葉片細絲完全變白以后，直接取浸提液利用722型分光光度計比色測定。

葉面積指數(shù)：打孔稱重法測定。先稱重所有葉片的鮮重W1，取葉片10片，在10片混合葉片上用一定直徑的打孔器打孔，10片混合圓片的面積為S1，稱其重量為W2，葉片總面積見公式(1)。葉面積指數(shù)的計算見公式(2)。

光合性能：采用中國北京雅欣理儀公司的Yaxin-1102便攜式光合蒸騰儀測定凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間二氧化碳濃度。

碳酸酐酶活性：采用酶聯(lián)生物公司的ELISA試劑盒進行檢測。酶液的提取：組織樣本先放入2 ～8℃12 h，然后放入室溫平行1 h，生理鹽水沖洗，濾紙吸干周圍水分，切取組織稱其重量，按照組織勻漿與緩沖液1:9比例進行處理，其他步驟按照試劑盒說明即可。

硝酸還原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶、蔗糖轉化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的測定方法同碳酸酐酶的測定。

根長：收獲時選取15株用軟尺進行測量，切痕至根尾（根圍1 cm左右）。

根圍：收獲時選取15株用軟尺進行測量。

根產量：收獲時選取6.67 m2的面積，統(tǒng)計收獲株數(shù)并對這一面積的塊根進行稱重。

含糖率：采用手持式折光計進行測定，含糖率的計算見公式(3)。

1.5 數(shù)據處理及分析

用Microsoft Office工具Excel 2016進行數(shù)據存儲和整理，SPSS Statistics 19.0對數(shù)據作統(tǒng)計學分析。

2 結果與分析

2.1 農藝性狀

由表2所示，噴施處理對甜菜農藝性狀有一定的影響。與CK相比，噴B處理的葉片數(shù)顯著增加了13.33%，噴Un和Un+B的復配并未顯著增加葉片數(shù)。與CK相比，噴B處理的株高顯著增加了3.64%，噴Un處理的株高顯著降低了8.33%，噴Un+B復配處理顯著降低了2.61%；Un+B復配與噴Un相比顯著增加了6.24%，與噴B相比顯著降低了6.03%。噴B處理的葉柄長度較CK顯著增加了7.33%，其他處理與CK相比無顯著差異。噴施處后的塊根根長19.68具體表現(xiàn)為Un+B>B>Un>CK，分別較CK增加了19.68%、14.76%和7.38%，且差異顯著；Un+B復配處理的根長較B和Un處理顯著增加了4.29%和11.45%。與CK相比，噴B和Un+B復配處理的根圍顯著增加了13.63%和10.36%，噴Un處理與CK相比差異不顯著；噴Un+B復配處理與Un相比，根圍顯著增加了8.25%，與B相比差異不顯著。

表2 噴施處理后對甜菜農藝性狀的影響

2.2 光合特性

噴施處理可顯著提高甜菜葉片的光合性能（圖1）。與CK相比，噴施處理顯著促進了葉片的凈光合速率，分別較CK增加了40.24%、13.95%和13.49%，其中Un+B復配處理較噴Un處理顯著增加了23.08%，較噴B處理顯著增加了23.58%。噴施處理后葉片的蒸騰速率具體表現(xiàn)為Un+B>B>Un>CK，且各噴施處理與CK相比差異顯著；其中Un+B復配組合的葉片蒸騰速率與噴B處理相比顯著增加了49.49%，與噴Un處理相比顯著增加了58.23%。噴施處理的氣孔導度均顯著高于CK，具體表現(xiàn)為Un+B>Un>B>CK，其中Un+B復配處理顯著高于噴Un和噴B處理。與CK相比，噴Un+B復配和噴硼處理的胞間CO2較CK顯著提高了32.36%和9.60%，噴Un處理差異不顯著；Un+B復配與噴B和噴Un相比，顯著增加了19.86%和28.08%。

圖1 噴施處理對甜菜葉片光合性能的影響

2.3 干物質積累、根冠比和葉面積指數(shù)

噴施處理可影響干物質的積累和分布（表3）。與CK相比，噴施處理顯著促進了甜菜塊根的干物質積累，具體表現(xiàn)為Un+B>Un>B>CK，分別增加了23.32%、13.57%和10.67%；Un+B復配處理與Un和B處理相比，塊根干物質分別增加了8.58%和11.43%，且差異顯著。與CK相比，葉柄的干物質積累無顯著差異。葉片干物質積累的具體表現(xiàn)為B>Un+B>Un>CK，分別較CK增加了30.18%、23.32%和20.27%，且差異顯著；Un+B復配與Un和B處理相比差異不顯著。與CK相比，Un+B、B和Un處理的總干物質積累分別增加了17.60%、13.32%和10.98%，且差異顯著；Un+B復配與B處理的總干物質積累差異不顯著，與Un處理的總干物質積累差異顯著且增加了5.97%。根冠比的具體表現(xiàn)為Un+B>Un>CK>B，其中Un+B復配處理顯著大于CK和B處理，分別增加了14.29%和21.95%。噴施處理的葉面積指數(shù)具體表現(xiàn)為B>Un+B>Un>CK,分別提高了31.85%、19.75%和6.69%,且差異顯著；Un+B復配處理的葉面積指數(shù)顯著大于Un處理，但低于B處理。

表3 噴施處理后對甜菜干物質積累、根冠比和葉面積指數(shù)的影響

2.4 葉片和塊根碳氮代謝酶活性

由表4可知，噴施處理可影響葉片的部分碳氮謝酶活性。噴施處理的谷氨酸合成酶活性與CK相比并無顯著差異。谷氨酰胺合成酶活性的具體表現(xiàn)為Un+B>CK>Un>B，Un+B復配處理較CK顯著提高了13.02%、較Un處理顯著提高了12.60%、較B處理顯著提高了13.79%。噴施處理的硝酸還原酶活性的具體表現(xiàn)為Un+B>B>Un>CK，分別較CK提高了23.79%、17.95%和14.85%。與CK相比，葉片蔗糖磷酸合成酶活性并未顯著提高。噴B處理的葉片蔗糖合成酶活性顯著高于其他處理，較CK增加了19.33%，其他噴施處理與CK相比無顯著差異。噴施處理的葉片轉化酶活性無顯著差異。

表4 噴施處理對甜菜葉片酶活性的影響

葉面噴施處理可以促進甜菜塊根的部分碳氮代謝酶活性（表5）。與CK相比，噴B和Un處理顯著提高了谷氨酸合成酶活性，分別提高了59.81%和49.47%，Un+B復配與Un和B相比并未促進酶活性。塊根谷氨酰胺合成酶活性的具體表現(xiàn)為Un+B>Un>B>CK，其中Un+B復配和Un處理顯著較CK提高了68.73%和25.98%，噴B處理與CK相比差異不顯著；Un+B復配與Un和B相比，分別增加了33.93%和67.72%，且差異顯著。噴施處理的塊根硝酸還原酶活性均顯著高于CK，分別提高了54.07%、37.64%和12.5%；其中Un+B復配分別較B和Un提高了11.94%和36.96%，且差異顯著。塊根的蔗糖磷酸合成酶活性具體表現(xiàn)為Un+B>B>Un>CK，分別較CK增加了69.31%、60.24%和37.73%，且差異顯著；Un+B復配較B和Un處理顯著增加了5.66%和22.93%。塊根的蔗糖合成酶活性具體表現(xiàn)為B>Un>Un+B>CK，分別較CK增加了45.43%、32.95%和21.22%，且差異顯著；Un+B復配的蔗糖合成酶活性顯著低于B和Un處理。塊根轉化酶活性的具體表現(xiàn)為B>Un+B>Un>CK，分別較CK增加了35.79%、33.20%和26.87%，且差異顯著；Un+B復配的轉化酶活性較B處理顯著降低了1.91%，較Un處理顯著提高了4.99%。

表5 噴施處理對甜菜塊根酶活性的影響

2.5 產量和含糖率

從表6可知，噴施處理可以提高甜菜收獲時的產量和含糖率。噴施處理的產量具體表現(xiàn)為Un>Un+B>B>CK，分別較CK增加了10.77%、9.97%和2.85%，其中Un+B復配和Un處理的產量顯著高于CK，Un+B復配與Un和B處理的產量無顯著差異。與CK相比，噴施處理的含糖率均顯著高于CK，分別提高了0.79%、0.55%和0.47%，Un+B復配與Un和B處理相比含糖率無顯著差異。產糖量的具體表現(xiàn)為Un+B>Un>B>CK，分別較CK提高了15.31%、13.93%和6.21%，其中Un+B復配和Un處理的產糖量顯著高于CK，Un+B復配與Un和B處理的產量無顯著差異。

表6 噴施處理對甜菜收獲時產量、含糖率和產糖量的影響

2.6 碳氮謝酶活性與產量和含糖率的相關性分析

通過對塊根碳氮代謝酶與產量和含糖率之間的相關分析（表7），結果表明，碳氮代謝酶活性與產量均為正相關關系，其中谷氨酰胺合成酶活性和產量之間差異顯著。通過碳氮代謝酶活性與含糖率之間的相關分析，發(fā)現(xiàn)酶活性與含糖率均呈正相關關系，其中谷氨酰胺合成酶活性與含糖率之間差異顯著，硝酸還原酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖轉化酶與含糖率之間差異極顯著。

表7 塊根碳氮代謝酶活性與產量和含糖率的相關分析

3 討論

葉叢期噴施處理，葉片數(shù)與CK相比均有所增加，除噴硼之外，其他處理差異不顯著。周燕[27]和李丹等[28]研究表明，烯效唑具有調控植株營養(yǎng)生長、縮短節(jié)間、增強抗逆性和提高果實品質的作用。近年來國內外研究學者對烯效唑在花卉[29]、蔬菜[30]和谷物類[31]等作物生理特性和田間應用技術做了大量研究。在本研究中，葉面噴施烯效唑以及烯效唑和硼的復配較CK顯著降低了葉叢高度，這與高建芹等[32]研究相似，其中烯效唑和硼復配的結果趨向于單一烯效唑噴施的結果。葉叢期葉面噴施烯效唑、硼以及烯效唑和硼的復配均顯著提高葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度，與前人研究結果一致[33-34]，進一步證實葉面噴施可以促進葉片的光合性能。甜菜是收獲地下塊根的作物，不同器官干物質分配將會直接影響收獲時塊根的產量[35]，同時葉叢期是組織構建和新陳代謝旺盛的時期，需要消耗較多的物質和能量[36]。噴施處理后，甜菜總干物質積累顯著高于CK，分別較CK增加了17.60%、13.32%和10.98%；噴施處理的塊根干物質積累和葉片干物質積累的趨勢與總干物質積累一致，葉柄干物質積累表現(xiàn)突出的為噴硼處理，說明通過葉片的光合產物未能及時轉移到地下部，大量的同化產物留在了葉柄中。干物質在塊根的大量積累，也表現(xiàn)在塊根的根長和根圍上，噴施處理后的塊根根長和根圍均高于CK。以上結果表明噴施處理可促進甜菜葉片的光合特性，增加植株的干物質積累及塊根的根長和根圍，烯效唑和硼復配的效果最優(yōu)。

在本研究中，葉面噴施處理顯著增加了葉片的硝酸還原酶活性，烯效唑和硼復配顯著增加了谷氨酰胺合成酶活性，但對于碳代謝酶活性并未表現(xiàn)出明顯的促進或抑制，說明在該時期噴施處理對于葉片的碳代謝酶活性并未產生影響。塊根的氮代謝酶活性與葉片的趨勢一致，塊根的碳代謝酶活性均顯著高于CK，說明噴施處理促進了塊根的糖積累，為收獲時的含糖率奠定了基礎。程玉杰[37]研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施硼可以增加甜菜塊根產量和產糖量，彭浩等[38]研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施烯效唑能夠顯著增加花生的產量。在本研究中，噴施烯效唑、烯效唑和硼復配的產量顯著增加了10.77%和2.85%。含糖率的趨勢與塊根碳代謝相關酶活性表現(xiàn)一致，尤其是蔗糖磷酸合成酶和轉化酶活性的增加，明顯的促進了塊根內蔗糖的合成，提高了收獲時甜菜塊根的含糖率。烯效唑、烯效唑和硼復配的產糖量顯著高于CK，分別較CK增加了15.31%和13.93%。由此可得，葉叢期不同物質噴施處理可以影響植株生長和體內代謝酶活性，進而影響收獲時的產量和含糖。研究中發(fā)現(xiàn)，塊根中不同碳代謝酶活性對于收獲時的含糖率和產量有一定的影響，但由于試驗條件的限制，塊根中酶活性的測定未形成階段性數(shù)據，因此，階段性測定處理后碳代謝相關酶活性，可了解糖分積累和貯存的過程，從而解釋含糖率提高的原因。

4 結論

葉叢期噴施烯效唑、硼及烯效唑和硼復配可促進葉片的光合性能，增加植株的干物質積累量，促進甜菜塊根碳氮代謝相關酶活性。結合本研究結果，烯效唑、硼及烯效唑和硼復配產量較CK分別增加了10.77%、2.85%和9.97%，含糖率增加了0.47%、0.55%和0.79%，產糖量增加了13.93%、6.21%和15.31%，表明外源調控是提高甜菜產量和含糖率的一條有效途徑。綜合比較，烯效唑和硼復配與單一烯效唑和硼相比效果更優(yōu)。