国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

應(yīng)用甘蔗蔗蔸形態(tài)特征評價(jià)甘蔗宿根性研究

2022-08-09 08:32:24林兆里羅方喻林承宥張塏睿闕友雄
關(guān)鍵詞:宿根甘蔗生物量

林兆里,羅方喻,林承宥,張塏睿,闕友雄,羅 俊*,張 華

(1福建農(nóng)林大學(xué)國家甘蔗工程技術(shù)研究中心,福建福州 350002;2福州第四中學(xué),福建福州 350002)

0 引言

【研究意義】甘蔗(spp.hybrid)是禾本科甘蔗屬多年生作物,是我國重要的糖料作物,可多年宿根(Li et al.,2016)。與新植甘蔗相比,宿根甘蔗具有節(jié)省勞動(dòng)力、降低生產(chǎn)成本及甘蔗品質(zhì)較高、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn),在甘蔗生產(chǎn)中占有重要地位(Xu et al.,2021)。澳大利亞、巴西和美國的甘蔗宿根年限可長達(dá)4~7年(Gomathi et al.,2013)。在我國廣西、云南等甘蔗主產(chǎn)區(qū),宿根蔗種植面積約占甘蔗種植面積的60%~70%,宿根年限一般為2~3年,且存在宿根蔗產(chǎn)量較低的現(xiàn)象。甘蔗宿根性的好壞,直接影響宿根蔗的萌發(fā)率,從而對甘蔗產(chǎn)量造成影響(Olaoye,2001;劉洪博等,2013)。為緩解甘蔗生產(chǎn)過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)力成本上升和甘蔗經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)低迷等不利影響,甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化已成為推動(dòng)甘蔗可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。但在甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化推廣中,面臨因機(jī)械收獲造成耕層碾壓和蔗頭損傷導(dǎo)致宿根蔗減產(chǎn)和宿根年限縮短等問題(陳超君等,2011;Baquero et al.,2012;李儒仲等,2013;李毅杰等,2017),宿根性已成為評價(jià)甘蔗品種(系)是否適宜機(jī)械化收獲的重要指標(biāo)之一。蔗蔸在適宜環(huán)境條件下萌發(fā)形成宿根蔗,蔗蔸中地下芽庫和根系直接影響宿根蔗莖蘗數(shù)的構(gòu)成與生長發(fā)育,是營養(yǎng)物質(zhì)、水分吸收、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)的重要場所,并在植物結(jié)構(gòu)支撐和抗逆性等方面發(fā)揮重要作用,直接關(guān)系到甘蔗生物量和宿根性表現(xiàn)。蔗蔸作為宿根甘蔗萌發(fā)的最主要器官,通過分析蔗蔸形態(tài)特征與甘蔗宿根性間的內(nèi)在聯(lián)系,對甘蔗宿根性評價(jià)及強(qiáng)宿根性甘蔗品種選育具有重要指導(dǎo)意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人已有較多關(guān)于甘蔗宿根性的研究。Bashir等(2012)研究6個(gè)甘蔗品種在不同收獲時(shí)期的宿根性表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)宿根性強(qiáng)的甘蔗品種具有更多的芽數(shù)量和有效莖數(shù)。Gomathi等(2013)通過對11個(gè)甘蔗品種宿根性的生理研究,發(fā)現(xiàn)宿根性較弱的甘蔗品種其分蘗較低,且植株生長和根系發(fā)育不良。劉高源等(2017)對23個(gè)甘蔗品種的芽庫特征進(jìn)行分析,結(jié)果表明芽形態(tài)在甘蔗品種間存在顯著差異,芽數(shù)量間的差異主要體現(xiàn)在高位芽的數(shù)量方面。Hassan等(2017)研究5個(gè)甘蔗品種(系)在不同收獲日期下的宿根性,發(fā)現(xiàn)宿根蔗產(chǎn)量高度依賴于芽的總數(shù)。覃偉等(2017a,2017b)通過對比不同宿根性甘蔗的表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)強(qiáng)宿根性甘蔗具有地下莖平均節(jié)間小、有效分蘗數(shù)多、地下芽總數(shù)多和發(fā)株數(shù)多等特點(diǎn),宿根性和蔗蔸形態(tài)密切相關(guān)。Zhao等(2020)對20個(gè)甘蔗實(shí)生苗組合的根系性狀和地上部性狀進(jìn)行分析,結(jié)果表明根長、根表面積、根體積與宿根株高呈顯著相關(guān),根體積與宿根理論產(chǎn)量呈顯著相關(guān)。楊榮仲等(2021)分析了不同地點(diǎn)的甘蔗家系宿根性,結(jié)果表明宿根發(fā)株率與甘蔗產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的宿根性存在顯著正相關(guān),甘蔗宿根性選擇可通過宿根發(fā)株率或產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的宿根性進(jìn)行間接選擇?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】鑒于蔗蔸所處環(huán)境的復(fù)雜性和研究方法的相對滯后性,目前對甘蔗宿根性的評價(jià)主要通過宿根發(fā)株情況和蔗莖產(chǎn)量等地上部性狀(韋開軍等,2018;黃玉新等,2019),而對與之相關(guān)的蔗蔸形態(tài)特征較少涉及,更未見蔗蔸形態(tài)特征與甘蔗宿根性間內(nèi)在聯(lián)系的研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過分析不同甘蔗品種(系)間蔗蔸形態(tài)特征差異,建立蔗蔸形態(tài)特征評價(jià)體系,分析蔗蔸形態(tài)特征與甘蔗生物量、宿根性間的內(nèi)在聯(lián)系,綜合評價(jià)甘蔗的宿根潛力,挖掘宿根特異性種質(zhì)資源,明確影響甘蔗生物量與宿根性構(gòu)成的主要蔗蔸形態(tài)特征,為強(qiáng)宿根性甘蔗種質(zhì)資源的鑒定評價(jià)和種質(zhì)創(chuàng)新提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2020—2021 年在福建農(nóng)林大學(xué)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)地土壤類型為赤紅壤,前作為甘蔗,土壤理化性質(zhì):pH 6.50、有機(jī)質(zhì)50.72 g/kg、全氮1.06 g/kg、有效磷56.88 mg/kg、速效鉀162.50 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以29個(gè)甘蔗品種(系)為參試材料,分別為:桂糖06-1492(GT06-1492)、桂糖54號(hào)(GT54)、桂糖57號(hào)(GT57)、桂糖08-1533(GT08-1533)、桂糖42號(hào)(GT42)、云蔗08-1095(YZ08-1095)、云蔗09-1601(YZ09-1601)、云瑞10-197(YR10-197)、云瑞10-701(YR10-701)、粵糖00-236(YT00-236)、粵糖60號(hào)(YT60)、粵甘47號(hào)(YG47)、粵甘48號(hào)(YG48)、粵甘50號(hào)(YG50)、福農(nóng)38號(hào)(FN38)、福農(nóng)41號(hào)(FN41)、福農(nóng)09-2201(FN09-2201)、福農(nóng)09-7111(FN09-7111)、福農(nóng)09-4095(FN09-4095)、福農(nóng)09-12206(FN09-12206)、閩糖06-1045(MT06-1045)、閩糖07-2005(MT07-2005)、德蔗07-36(DZ07-36)、德蔗09-78(DZ09-78)、柳城05-136(LC05-136)、柳城07-150(LC07-150)、柳城07-506(LC07-506)、海蔗22號(hào)(HZ22)和新臺(tái)糖22號(hào)(ROC22)。供試甘蔗品種(系)均由福建農(nóng)林大學(xué)國家甘蔗工程技術(shù)研究中心提供。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用美植袋種植。美植袋直徑45 cm、深55 cm。每個(gè)參試甘蔗品種(系)4個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)種植2袋,重復(fù)間采用隨機(jī)區(qū)組排列。采用單芽蔗莖種植于距離美植袋底部45 cm處,每袋種植2段蔗莖,待出苗齊整后每袋留取健康植株1株,甘蔗培土?xí)r覆土10 cm。田間栽培管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。

供試甘蔗品種(系)于2020年1月種植,2021年1月完成地上部農(nóng)藝性狀調(diào)查后進(jìn)行人工砍收,留宿根。甘蔗砍收位置與美植袋上表面齊平。2021年4月待甘蔗宿根發(fā)株齊整后挖掘蔗蔸,洗凈,觀測相關(guān)指標(biāo)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 地上部農(nóng)藝性狀 以袋為統(tǒng)計(jì)單元,在甘蔗分蘗期統(tǒng)計(jì)分蘗總苗數(shù),在甘蔗砍收前統(tǒng)計(jì)有效莖數(shù)(),計(jì)算分蘗率()和成莖率()。在甘蔗宿根發(fā)株齊整后統(tǒng)計(jì)宿根總苗數(shù)(),計(jì)算宿根發(fā)株率()。分蘗率(%)=(分蘗總苗數(shù)-基本苗)/基本苗×100,基本苗=1株;成莖率(%)=有效莖數(shù)/分蘗總苗數(shù)×100;宿根發(fā)株率(%)=宿根總苗數(shù)/有效莖數(shù)×100。

1.4.2 蔗蔸形態(tài)特征 宿根蔗發(fā)株齊整后采用挖掘法進(jìn)行蔗蔸取樣,去除種植殘留的蔗種及種根,蔗蔸經(jīng)清洗、去雜后測定蔗蔸形態(tài)特征。采用排水法測定蔗蔸體積();以蔗蔸的橫向?qū)挾葹檎彷鷮挾龋ǎ?,以蔗蔸的縱向深度為蔗蔸深度();以宿根蔗的地下莖基部到土表的平均距離為地下莖高度();以土表上分蘗莖與主莖間的平均距離作為株間距();統(tǒng)計(jì)每袋甘蔗植株地下芽總數(shù)(),根據(jù)地下芽的干癟情況辨別健康芽數(shù),計(jì)算健芽率();以土表以下5~10 cm深度的宿根蔗萌發(fā)苗數(shù)作為低位芽萌芽數(shù)()、以土表以下0~5 cm深度的宿根蔗萌發(fā)苗數(shù)作為高位芽萌發(fā)數(shù)()。健芽率(%)=健康芽數(shù)/地下芽總數(shù)×100。

采用Epson數(shù)字化掃描儀(Expression 12000XL)掃描洗凈的甘蔗根系,采用WinRHIZO Pro進(jìn)行根系形態(tài)特征分析(趙麗萍,2017),分別測定根長度()、根表面積()、根直徑()、根體積()、根尖數(shù)()、根分支數(shù)()和根交叉數(shù)()。

1.4.3 甘蔗生物量 待蔗蔸形態(tài)特征指標(biāo)觀測后,將地上部植株(含蔗莖、蔗梢和蔗葉)及地下部蔗蔸在電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)105 ℃殺青0.5 h,80 ℃烘干至恒重,測定地上部生物量()和蔗蔸生物量(),并計(jì)算根冠比()。根冠比(%)=蔗蔸生物量/地上部生物量×100。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2019和SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Shannon-Wiener進(jìn)行多樣性指數(shù)分析(郝曦煜等,2020);采用ANOVA單因素法進(jìn)行方差分析;采用Pearson相關(guān)分析法進(jìn)行簡單相關(guān)分析;通過控制除分析的兩變量外的其他變量,對兩變量間進(jìn)行偏相關(guān)分析;采用多元線性回歸中的逐步法建立性狀指標(biāo)與甘蔗生物量、宿根性間的多元回歸方程,對多元回歸后的相關(guān)性狀進(jìn)行通徑分析(杜家菊和陳志偉,2010;楊玉霞等,2016);采用最大方差法旋轉(zhuǎn)獲得因子載荷矩陣,計(jì)算因子得分;根據(jù)因子得分,以歐式距離作為甘蔗品種(系)間距離,采用Ward聯(lián)接法對供試甘蔗品種(系)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗品種(系)地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征分析

由表1可知,供試甘蔗品種(系)的7個(gè)地上部農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)范圍為21.93%~44.67%,平均為28.35%。其中分蘗率的變異系數(shù)最大,為44.67%,其次為成莖率,為31.11%,表明這2個(gè)農(nóng)藝性狀具有較大的遺傳變異和遺傳改良空間。宿根總苗數(shù)的變異系數(shù)最小,為21.93%,具有較強(qiáng)遺傳穩(wěn)定性。除根冠比外,地上部生物量、有效莖數(shù)、分蘗率、成莖率、宿根總苗數(shù)和宿根發(fā)株率6個(gè)農(nóng)藝性狀均在供試甘蔗品種(系)間存在極顯著差異(<0.01,下同),說明供試甘蔗品種(系)在生物量和宿根性上具有豐富的表型差異。地上部農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)范圍為1.711~1.991,平均為1.894。成莖率的多樣性指數(shù)最高,為1.991,宿根發(fā)株率的多樣性指數(shù)最低,為1.711。

供試甘蔗品種(系)的17個(gè)蔗蔸形態(tài)特征的變異相對豐富,變異系數(shù)范圍為7.26%~49.47%,平均為29.72%。其中變異系數(shù)較高的蔗蔸形態(tài)特征是根體積和根交叉數(shù),分別為49.47%和49.36%,變異系數(shù)較小的是地下莖高度和健芽率,分別為8.00%和7.26%。除高位芽萌發(fā)數(shù)外,其余16個(gè)蔗蔸形態(tài)特征均在供試甘蔗品種(系)間存在顯著(<0.05,下同)或極顯著差異,說明供試的29個(gè)甘蔗品種(系)擁有豐富的地下莖、地下芽庫和根系形態(tài)特征差異。蔗蔸形態(tài)特征的多樣性指數(shù)范圍為1.616~2.030,平均為1.913。蔗蔸寬度、地下芽總數(shù)、根尖數(shù)和健芽率的多樣性指數(shù)均高于2.0,其中蔗蔸寬度的多樣性指數(shù)最高,為2.030。根體積、宿根發(fā)株率、蔗蔸生物量和有效莖數(shù)的多樣性指數(shù)較低,其中根體積的多樣性指數(shù)最低,為1.616。以上分析結(jié)果表明,供試的甘蔗品種(系)在地上部農(nóng)藝性狀和蔗蔸形態(tài)特征上擁有較豐富的遺傳多樣性,各性狀在品種(系)間差異明顯,同一性狀的變異系數(shù)和多樣性指數(shù)表現(xiàn)不完全一致。

2.2 甘蔗地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征的相關(guān)分析

供試甘蔗品種(系)的24個(gè)性狀相關(guān)分析結(jié)果(表2)表明,甘蔗地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征間關(guān)系密切。其中,地上部生物量與蔗蔸生物量、有效莖數(shù)、分蘗率、宿根總苗數(shù)、蔗蔸體積、蔗蔸寬度、蔗蔸深度、株間距、高位芽萌發(fā)數(shù)、低位芽萌發(fā)數(shù)、根長度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根分支數(shù)和根交叉數(shù)16個(gè)性狀呈顯著正相關(guān),與根冠比呈顯著負(fù)相關(guān)。蔗蔸生物量與地上部生物量、根冠比、分蘗率、蔗蔸體積、蔗蔸寬度、蔗蔸深度、地下莖高度、株間距、地下芽總數(shù)、高位芽萌發(fā)數(shù)、低位芽萌發(fā)數(shù)、根長度、根表面積、根直徑、根體積、根尖數(shù)、根分支數(shù)和根交叉數(shù)18個(gè)性狀呈顯著正相關(guān),與成莖率呈極顯著負(fù)相關(guān)。宿根總苗數(shù)和宿根發(fā)株率是甘蔗品種(系)宿根性評價(jià)的重要指標(biāo),兩指標(biāo)間呈極顯著正相關(guān)。宿根總苗數(shù)與地上部生物量、宿根發(fā)株率、地下芽總數(shù)和低位芽萌發(fā)數(shù)呈顯著正相關(guān)。宿根發(fā)株率與宿根總苗數(shù)、地下芽總數(shù)、低位芽萌發(fā)數(shù)呈顯著正相關(guān),與有效莖數(shù)、成莖率、地下莖高度呈顯著負(fù)相關(guān)。

從簡單相關(guān)分析結(jié)果可知,性狀間的關(guān)聯(lián)較強(qiáng),影響較復(fù)雜。進(jìn)一步對甘蔗性狀進(jìn)行偏相關(guān)分析,結(jié)果表明,地上部生物量與蔗蔸生物量、有效莖數(shù)、地下芽總數(shù)呈顯著正相關(guān),與根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)。蔗蔸干重與地上部生物量、根冠比、蔗蔸體積呈極顯著正相關(guān),與蔗蔸寬度呈顯著負(fù)相關(guān)。宿根總苗數(shù)與成莖率、宿根發(fā)株率、地下芽總數(shù)呈極顯著正相關(guān)。宿根發(fā)株率與宿根總苗數(shù)呈顯著正相關(guān),與有效莖數(shù)、分蘗數(shù)、成莖率和高位芽萌發(fā)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 甘蔗地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征的多元回歸及通徑分析

2.3.1 地上部生物量與蔗蔸形態(tài)特征的多元回歸及通徑分析 為進(jìn)一步探明蔗蔸形態(tài)特征對甘蔗地上部生物量的影響,采用多元逐步回歸分析建立回歸模型。根冠比性狀為地上部生物量的衍生指標(biāo),因此未納入回歸模型。以甘蔗地上部生物量()為因變量,其他性狀為自變量,其最佳回歸方程為:=109.093+0.476+33.059+0.004+12.275(=0.418,<0.01),說明蔗蔸體積()、有效莖數(shù)()、根交叉數(shù)()和地下芽總數(shù)()是影響甘蔗地上部生物量構(gòu)成的關(guān)鍵性狀,其決定系數(shù)達(dá)41.75%。進(jìn)一步對相關(guān)的關(guān)鍵性狀進(jìn)行通徑分析,結(jié)果見表3。直接通徑系數(shù)越大,對因變量的直接影響也越大。4個(gè)性狀對地上部生物量的直接通徑系數(shù)均為正向效應(yīng),其中以蔗蔸體積的影響最大,有效莖數(shù)、根交叉數(shù)和地下芽總數(shù)的影響依次減小。其中蔗蔸體積對地上部生物量的影響不僅通過自身直接通徑系數(shù)影響,還通過根交叉數(shù)間接影響。有效莖數(shù)和地上部生物量間的簡單相關(guān)系數(shù)與直接通徑系數(shù)較接近,說明有效莖數(shù)對地上部生物量的影響主要取決于自身。根交叉數(shù)和地下芽總數(shù)對甘蔗地上部生物量的影響不僅通過直接通徑系數(shù)影響,而且通過蔗蔸體積間接影響。

2.3.2 宿根發(fā)株率與蔗蔸形態(tài)特征的多元回歸及通徑分析 宿根發(fā)株率是甘蔗宿根性的重要評價(jià)指標(biāo)。以宿根發(fā)株率()為因變量,其他性狀為自變量,建立多元逐步回歸方程=123.277-56.928+19.147-0.469(=0.657,<0.01)。有效莖數(shù)()、地下芽總數(shù)()和蔗蔸生物量()均是影響宿根發(fā)株率構(gòu)成的重要指標(biāo),其決定系數(shù)達(dá)65.70%。表4結(jié)果顯示,地下芽總數(shù)對宿根發(fā)株率的直接通徑系數(shù)為正向效應(yīng)且較高,為0.589,地下芽總數(shù)還通過有效莖數(shù)的負(fù)效應(yīng)間接對宿根發(fā)株率產(chǎn)生影響。有效莖數(shù)對宿根發(fā)株率的直接通徑系數(shù)為負(fù)效應(yīng),且較大,達(dá)-0.714。雖然蔗蔸生物量與宿根發(fā)株率間相關(guān)性不顯著(>0.05),但其直接通徑系數(shù)較大。說明有效莖數(shù)和蔗蔸生物量不僅通過自身的負(fù)效應(yīng)產(chǎn)生影響,還通過地下芽總數(shù)的正向效應(yīng)間接對宿根發(fā)株率產(chǎn)生影響。

2.4 地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征的因子分析

根據(jù)2.1供試甘蔗品種(系)地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征差異分析結(jié)果,根冠比和高位芽萌發(fā)數(shù)2個(gè)性狀在供試甘蔗品種(系)間無顯著差異,因此不納入后續(xù)因子分析。對供試的29個(gè)甘蔗品種(系)其余的22個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行因子分析,相關(guān)矩陣經(jīng)KMO和Bartlett,s檢驗(yàn),KMO=0.76,Bartlett,s=2984.13(<0.01),適合進(jìn)行因子分析,旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣見表5。共提取7個(gè)因子,方差累積貢獻(xiàn)率達(dá)82.09%,包含測定的22個(gè)性狀大部分信息。

第1因子貢獻(xiàn)率為36.68%,地上部生物量、蔗蔸生物量、蔗蔸體積、根長度、根表面積、根尖數(shù)、根分支數(shù)和根交叉數(shù)對第1因子有較強(qiáng)的正向載荷,主要反映甘蔗生物量及根系性狀,即生物量和蔗蔸根系性狀因子。第2因子貢獻(xiàn)率為12.65%,健芽率、低位芽萌發(fā)數(shù)、根直徑和根體積對第2因子有較強(qiáng)的正向載荷,主要反映甘蔗地下芽質(zhì)量及萌發(fā)情況,可稱為地下芽質(zhì)量因子。第3因子貢獻(xiàn)率為9.84%,宿根總苗數(shù)和地下芽總數(shù)對第3因子有較強(qiáng)的正向載荷,反映地下芽庫中芽總數(shù)較高的甘蔗品種(系)宿根總苗數(shù)也較高,可稱為宿根總苗數(shù)因子。第4因子貢獻(xiàn)率為7.88%,分蘗率載荷較高且為正值,成莖率的載荷較高但為負(fù)值,主要反映分蘗率較強(qiáng)的甘蔗品種(系)成莖率較低,可稱為甘蔗分蘗、成莖因子。第5因子貢獻(xiàn)率為5.83%,有效莖數(shù)具有較強(qiáng)的正向載荷,而宿根發(fā)株率為負(fù)向載荷,主要反映有效莖較多的甘蔗品種(系)其宿根發(fā)株率較低,可稱為宿根發(fā)株率因子。第6因子貢獻(xiàn)率為4.95%,蔗蔸寬度和株間距對第6因子具有較強(qiáng)正向載荷,反映株間距較寬的甘蔗品種(系)其根分布也較廣,體現(xiàn)甘蔗植株基部株型性狀,可稱為甘蔗株型因子。第7因子貢獻(xiàn)率為4.26%,蔗蔸深度和地下莖高度對第7因子具有較強(qiáng)的正向載荷,主要反映甘蔗根系在耕層的縱向分布,可稱為蔗蔸深度因子。

2.5 地上部農(nóng)藝性狀與蔗蔸形態(tài)特征的聚類分析

以因子分析中提取的7個(gè)關(guān)鍵因子為指標(biāo),采用系統(tǒng)聚類法,對供試甘蔗品種(系)進(jìn)行聚類分析,在遺傳距離15.00處可將29個(gè)供試甘蔗品種(系)劃分為4個(gè)類群,見圖1和表6。第Ⅰ類包含GT42、GT54、YZ08-1095、FN09-12206、LC05-136和DZ07-36共計(jì)6個(gè)品種(系),該類群甘蔗品種(系)的特征為甘蔗地上部生物量高,宿根發(fā)株較好,地下根系發(fā)達(dá),地下芽健康且宿根萌芽數(shù)多,分蘗率較高,甘蔗根系入土較深且分布較廣。第Ⅱ類包含YG50、GT08-1533、FN09-4095、HZ22、LC07-150、FN38、FN41和FN09-7111共計(jì)8個(gè)品種(系),該類群甘蔗品種(系)的特征為生物量較高,宿根性好,地下根系較發(fā)達(dá),地下芽健康,根系分布中等但較深。第Ⅲ類包含F(xiàn)N09-2201、YT60、GT57、DZ09-78、YR10-701、YZ09-1601、LC07-506和YR10-187共計(jì)8個(gè)品種(系),該類群甘蔗品種(系)的特征為甘蔗生物量中等,地下根系和地下芽庫較弱,分蘗率低但成莖率高,宿根發(fā)株相對較差,根系分布中等但較淺。第Ⅳ類包含YG47、GT06-1492、YG48、MT06-1045、MT07-2005、ROC22和YT00-236共計(jì)7個(gè)品種(系),該類甘蔗品種(系)的特征為生物量較低,地下根系較弱,地下芽數(shù)較為健康但低位芽萌發(fā)數(shù)少,分蘗率低但成莖率高,宿根發(fā)株差,根系分布較窄且淺。

3 討論

本研究通過對29個(gè)甘蔗品種(系)的7個(gè)地上部農(nóng)藝性狀和17個(gè)蔗蔸形態(tài)特征研究發(fā)現(xiàn),除根冠比和高位芽萌發(fā)數(shù)2個(gè)性狀外,其余22個(gè)性狀均在甘蔗品種(系)間存在顯著差異,說明甘蔗的生物量、宿根性及蔗蔸形態(tài)特征在基因型間存在顯著差異。馬麗等(2010)對不同甘蔗品種(系)進(jìn)行多年宿根性評價(jià),結(jié)果表明甘蔗生物量和宿根性在不同甘蔗品種(系)間存在顯著差異。Pierre等(2019)的研究也揭示甘蔗根系形態(tài)特征在不同甘蔗品種(系)間存在顯著差異。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。本研究中,24個(gè)性狀具有較大的變異系數(shù)和遺傳多樣性,尤其在甘蔗生物量、宿根性和蔗蔸上表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性和表型差異,蔗蔸形態(tài)特征具有較大的遺傳改良空間和遺傳多樣性。但是,性狀的變異系數(shù)與各自的多樣性指數(shù)存在一定差異,如健芽率的變異系數(shù)最低,多樣性指數(shù)較高,而根體積的變異系數(shù)最高,可多樣性指數(shù)最低。主要是由于指標(biāo)的內(nèi)在含義不同,變異系數(shù)反映表型性狀數(shù)據(jù)的變異程度,而Shannon-Wiener多樣性指數(shù)則是表型性狀不同表現(xiàn)等級(jí)和數(shù)量分布,即豐富度和均勻度的綜合評價(jià)(許晴等,2011)。需要特別強(qiáng)調(diào)的是,甘蔗生物量、宿根性指標(biāo)均與蔗蔸形態(tài)特征(地下莖、地下芽和根系)間顯著相關(guān),說明蔗蔸形態(tài)特征在甘蔗生物量累積和宿根性形成中發(fā)揮重要作用。

甘蔗蔗蔸包含地下莖、地下芽和根系等器官,是甘蔗營養(yǎng)物質(zhì)吸收、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)的重要場所,在生物量構(gòu)成中發(fā)揮重要作用。鄧祖湖和林彥銓(2000)認(rèn)為宿根能力要和產(chǎn)量性狀相結(jié)合才能更好、更全面地評價(jià)甘蔗品種的宿根性和宿根種植效應(yīng)。本研究表明,甘蔗生物量與蔗蔸形態(tài)特征間關(guān)系密切,且是相互影響的關(guān)鍵性狀,表明蔗蔸生長發(fā)育直接影響甘蔗的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),蔗蔸及根系較發(fā)達(dá)的甘蔗品種(系)具有較高的生物量,與玉米(江大龍等,2014)、大豆(楊秀紅等,2002)等作物的研究結(jié)果一致,有望通過對蔗蔸形態(tài)特征的遺傳改良提高甘蔗生物量。陳達(dá)剛等(2013)研究認(rèn)為具有根系發(fā)達(dá)、根系分布廣且較深、吸收面積大等特點(diǎn)的植物,能有效促進(jìn)營養(yǎng)元素和水分的吸收利用,增強(qiáng)植株的抗倒性和抗逆性,有利于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。甘蔗其他性狀也同生物量關(guān)系密切,如根冠比和蔗蔸體積。根冠比對甘蔗生物量構(gòu)成具有較大貢獻(xiàn),但蔡昆爭等(2005)研究表明根冠比過大會(huì)影響植株生物量積累,可能是由于較大的根系會(huì)消耗部分營養(yǎng)成分,與地上部存在一定程度的競爭關(guān)系,具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。蔗蔸體積與甘蔗地上部生物量、蔗蔸生物量均顯著正相關(guān),是甘蔗生物量構(gòu)成的關(guān)鍵因子之一,說明對具有根系外展性的甘蔗品種(系)而言,其產(chǎn)量也較高,這可能與甘蔗根系的水分養(yǎng)分吸收空間有關(guān)。發(fā)達(dá)的蔗蔸是甘蔗生物量的基礎(chǔ),地上部生物量是蔗蔸及根系生長狀況的重要指征,二者是一個(gè)有機(jī)整體,相輔相成,因此在甘蔗品種選育過程中,加強(qiáng)對蔗蔸形態(tài)特征的遺傳改良有利于促進(jìn)甘蔗產(chǎn)量的提升。

蔗蔸是宿根蔗萌發(fā)的主要器官,直接影響翌年宿根的好壞。目前,宿根發(fā)株率和宿根總苗數(shù)是甘蔗宿根性評價(jià)最常用指標(biāo)之一(馬麗等,2010;劉洪博等,2013)。Hassan等(2017)研究發(fā)現(xiàn),宿根蔗產(chǎn)量高度依賴于宿根總苗數(shù),宿根總苗數(shù)能直接反饋宿根有效莖數(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)宿根發(fā)株率與宿根總苗數(shù)密切相關(guān),因此采用宿根發(fā)株率進(jìn)行宿根性評價(jià)。影響宿根發(fā)株率構(gòu)成的關(guān)鍵性狀包括地下芽總數(shù)、有效莖數(shù)和蔗蔸生物量等,說明宿根發(fā)株情況受前茬的植株數(shù)量、地下芽庫中芽數(shù)量及質(zhì)量、蔗蔸生長狀況等多種因素的影響,與覃偉(2017a,2017b)的研究結(jié)果一致。有效莖與地下芽庫中芽的數(shù)量是影響宿根發(fā)株率的關(guān)鍵性狀。劉高源等(2017)研究表明芽的數(shù)量和分布情況可推測宿根蔗種群來年地上營養(yǎng)體的恢復(fù)特性。蔗蔸生物量也是影響甘蔗宿根性的重要因素之一,具有較強(qiáng)活力的蔗蔸能為后續(xù)宿根蔗萌發(fā)提供充足的營養(yǎng)基礎(chǔ)。由此可見,甘蔗的宿根性受蔗蔸多重性狀影響,且蔗蔸形態(tài)特征間的相關(guān)性較強(qiáng),將蔗蔸形態(tài)特征納入宿根性鑒定和評價(jià)體系,有助于甘蔗宿根性的綜合評價(jià)。甘蔗作為多年生作物,其宿根年限較長,因此部分蔗蔸形態(tài)特征對宿根性的影響是漸進(jìn)和累加的,如地下莖高度,隨著宿根年限延長,其地下莖不斷上移,芽位點(diǎn)也相應(yīng)提升。本研究中,供試甘蔗品種(系)的地下莖高度也表現(xiàn)出不同程度的提升。隨著地下莖高度提升其根系發(fā)育和環(huán)境耐受性將受影響,并最終影響宿根性。影響甘蔗宿根性的蔗蔸形態(tài)特征需經(jīng)多年考察,才能準(zhǔn)確評價(jià)其對宿根性的影響,因此還有待深入研究。

影響甘蔗宿根性的最主要因素是品種自身種性,其與血緣成分密切相關(guān)(楊榮仲等,2021)。在甘蔗雜交育種過程中,將野生種質(zhì)資源血緣導(dǎo)入到甘蔗栽培種中已成為提高甘蔗宿根性、增強(qiáng)甘蔗抗逆性和抗病性的重要途徑之一(丁雪兒等,2020)。印度種、中國種、割手密和大莖野生種等種質(zhì)資源均具有根系發(fā)達(dá)、抗逆性強(qiáng)、宿根性好等特點(diǎn),為栽培品種的遺傳改良提供重要物質(zhì)基礎(chǔ)(吳才文等,2014)。細(xì)莖的品種含有較重的印度種和割手密血緣,其品種表現(xiàn)為分蘗力強(qiáng)、宿根性好。楊榮仲(1996)研究表明在甘蔗與割手密雜交育種中,親本割手密血緣含量越高,其雜交后代的宿根性越好。Sugimoto和Tagane(2009)通過割手密與甘蔗雜交選育出強(qiáng)宿根性、高產(chǎn)的甘蔗品種。本研究中,通過多重性狀綜合評價(jià),柳城05-136、福農(nóng)09-12206、德蔗07-36、桂糖42號(hào)、桂糖54號(hào)和云蔗08-1095表現(xiàn)為甘蔗生物量高、宿根性好、根系較發(fā)達(dá)。其中柳城05-136和桂糖42的親本新臺(tái)糖22號(hào),桂糖42號(hào)和和德蔗07-36的親本桂糖92-66均含有較豐富的割手密血緣(王勤南等,2014),桂糖54號(hào)的親本崖城97-47含有豐富的印度種和中國種血緣(周耀輝等,1999),福農(nóng)09-12206的親本崖城97-40含有豐富的斑茅血緣,說明割手密、印度種、中國種及斑茅血緣親本的應(yīng)用,進(jìn)一步拓寬遺傳后代中野生種血緣,顯著改善了栽培種根系發(fā)育狀況和宿根性。以宿根性為基礎(chǔ),結(jié)合產(chǎn)量與蔗蔸形態(tài)特征進(jìn)行甘蔗宿根性評價(jià)是可行的,其綜合評價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況較一致,柳城05-136與桂糖42號(hào)已在我國蔗區(qū)大面積推廣種植,生物量較高,宿根性較好,表現(xiàn)出較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性和對不良環(huán)境的耐受性(抗旱性和抗寒性),發(fā)達(dá)的蔗蔸和根系在其中發(fā)揮重要作用,因此在甘蔗品種選育過程中也應(yīng)注重蔗蔸形態(tài)特征考察。鑒于蔗蔸形態(tài)特征同生物量、宿根性間關(guān)系密切,因此,將蔗蔸形態(tài)特征的評價(jià)有效融合到甘蔗的宿根性評價(jià)中,將有助于篩選出蔗蔸形態(tài)特征較發(fā)達(dá)、宿根強(qiáng)的甘蔗品種(系),并為推進(jìn)甘蔗全程機(jī)械化進(jìn)程和選育強(qiáng)宿根性甘蔗品種打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

供試甘蔗品種(系)在地上部及蔗蔸均存在形態(tài)特征差異和豐富的多樣性。一方面,蔗蔸體積、有效莖數(shù)、根交叉數(shù)和地下芽總數(shù)是影響甘蔗地上部生物量構(gòu)成的關(guān)鍵性狀;另一方面,有效莖數(shù)、地下芽總數(shù)和蔗蔸生物量是影響宿根發(fā)株率構(gòu)成的關(guān)鍵性狀。同時(shí),蔗蔸形態(tài)特征在甘蔗生物量和宿根性評價(jià)中發(fā)揮重要作用。通過建立基于蔗蔸形態(tài)特征、生物量及宿根性的綜合評價(jià)模型評價(jià)甘蔗的宿根性綜合表現(xiàn),篩選出柳城05-136、福農(nóng)09-12206、德蔗07-36、桂糖54號(hào)、桂糖42號(hào)和云蔗08-1095等6個(gè)具有高生物量、強(qiáng)宿根性的甘蔗品種(系)。

猜你喜歡
宿根甘蔗生物量
“蔗”里時(shí)光
花式賣甘蔗
清明甘蔗“毒過蛇”
輪牧能有效促進(jìn)高寒草地生物量和穩(wěn)定性
宿根花卉在城市道路上的營造與維護(hù)
花卉(2020年4期)2020-01-07 18:11:13
愛咬甘蔗的百歲爺爺
特別健康(2018年3期)2018-07-04 00:40:08
生物量高的富鋅酵母的開發(fā)應(yīng)用
宿根花卉在北方園林綠化中的應(yīng)用
基于SPOT-5遙感影像估算玉米成熟期地上生物量及其碳氮累積量
PCR檢測甘蔗宿根矮化病研究簡述
中國糖料(2014年3期)2014-03-01 02:00:12
404 Not Found

404 Not Found


nginx
子长县| 德清县| 麻城市| 梁山县| 莫力| 贵州省| 襄城县| 鄂托克旗| 麻城市| 安国市| 铁岭市| 德兴市| 襄城县| 萨迦县| 新乐市| 铁岭县| 铁力市| 响水县| 修水县| 大田县| 枝江市| 昌乐县| 高密市| 沁源县| 尖扎县| 普定县| 竹溪县| 藁城市| 昆明市| 灵璧县| 玉树县| 遂昌县| 罗山县| 拉萨市| 安国市| 泰宁县| 仪陇县| 格尔木市| 莎车县| 芜湖市| 永济市|