新疆主要種植甜菜品種農(nóng)藝性狀比較分析*

郇 町，胡華兵*，孫琳琳，劉建雄，賀碧微，劉 珣

（石河子農(nóng)業(yè)科學研究院，新疆 石河子 832011）

甜菜作為新疆主要經(jīng)濟作物之一，年種植面積為6.06萬～9.35萬hm2[1]。目前，我國種植的甜菜品種有95%以上都是從國外引進[2]，主要來自于德國、法國、荷蘭、美國、新西蘭、意大利等多個國家[3]，不同國家的甜菜品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)各異。近年來，農(nóng)藝性狀分析方法被廣泛應用于玉米、水稻和蔬菜等農(nóng)作物，在篩選特異種質(zhì)和指導品種選育方面取得了較好的效果。前人在甜菜上也利用農(nóng)藝性狀分析方法進行了相關(guān)研究。張自強[4]等對104份甜菜種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀進行分析，提取了6個主成分反映104份種質(zhì)資源63.156%的主要農(nóng)藝性狀信息。

本試驗對10個新疆主要種植甜菜品種進行了農(nóng)藝性狀調(diào)查比較，并進行了描述性分析、相關(guān)分析及聚類分析，為提高甜菜經(jīng)濟性狀的選擇效率，篩選利用適宜本地種植的穩(wěn)產(chǎn)高糖新品種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試甜菜品種10個，分別為KWS2314、KWS1479、KWS9147、LS1210、LS17101、LS1318、BETA5665、BETA468、ST13806、ST13092。

1.2 試驗地概況

試驗地為石河子農(nóng)業(yè)科學研究院甜菜所春播試驗地，土質(zhì)為壤土，土地平整，肥力均勻，前茬作物為冬小麥，間隔4年時間沒有種植過甜菜。加壓滴灌，干播濕出。

1.3 試驗設(shè)計與方法

本試驗小區(qū)隨機排列，種植模式為1行1帶，等行距50 cm，株距18.5 cm，4行區(qū)，5 m行長，每個小區(qū)面積10 m2。

1.4 田間取樣與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

依據(jù)甜菜種質(zhì)資源描述規(guī)范和GB/T 10496 -2018數(shù)據(jù)標準對每個小區(qū)甜菜農(nóng)藝性狀進行常規(guī)記載。

收獲時起拔甜菜塊根后隨機選擇小區(qū)中的1行，取中間連續(xù)10株甜菜，切削甜菜塊根，測定塊根根重、根長、含糖率等指標。切削各小區(qū)甜菜塊根，測定各小區(qū)的塊根產(chǎn)量，計算產(chǎn)糖量。

甜菜塊根：當青頭垂直高度大于1.5 cm時，從第一片葉痕（甜菜根頭第一對真葉的痕跡處）上1.5 cm至尾根直徑1.0 cm以上的部分；當青頭垂直高度小于1.5 cm時，從第一片葉痕上0.5 cm至尾根直徑1.0 cm以上的部分[5-6]。

根重：使用千分之一電子稱，測量甜菜塊根重量。

維管束環(huán)數(shù)：將甜菜塊根從周長最大處橫切，數(shù)取甜菜塊根橫剖面維管束環(huán)數(shù)。

含糖率：使用手持電子折光儀、取樣器、壓榨器，將取樣器傾斜45°（取樣器扎口與甜菜植株垂直方向）從第一片葉痕（甜菜根頭第一對真葉的痕跡處）處扎至根中心，抽取甜菜條，用壓榨器將甜菜條壓榨成甜菜汁液，滴入到便攜式折射儀觀察錘度，再按83%折算成含糖率。

小區(qū)產(chǎn)糖量=含糖率×小區(qū)產(chǎn)量 （1）

利用WPS、Word2007、Excel2007軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)合SPSS20.0 For Windows進行方差分析。

1.5 田間管理

試驗材料于2020年4月14日進行人工點播，4月18日進出苗水，4月24～26日出苗，6月4日進第一水，全生育期共進7水（不含出苗水），間隔10～15 d進一水，10月11日起拔收獲。肥水同大田管理。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試甜菜品種農(nóng)藝性狀

對10個新疆主要種植甜菜品種農(nóng)藝性狀進行比較，由表1可知，BETA5665葉柄長為36.67 cm，在10 個供試甜菜品種中葉柄最長，與LS1318 和BETA468葉柄長差異不顯著，與其他7個供試材料葉柄長差異性顯著。KWS9147和ST13092葉柄長為24.67 cm，在10個供試甜菜品種中葉柄最短，與LS1210的葉柄長差異不顯著，與其他7個供試甜菜品種葉柄長差異顯著。株高以ST13806最高，為59.33 cm，BETA5665次之，為57.33 cm，其他品種的株高排序為LS1318（55.33 cm）＞LS1210（51.67 cm）=ST13092（51.67 cm）＞KWS9147（51.00 cm）＞KWS2314（49.00 cm）＞ BETA468（47.67 cm）＞KWS1479（47.00 cm）＞LS17101（45.67 cm），即LS17101株高最矮。

表1 10個供試甜菜品種的農(nóng)藝性狀

葉柄長和株高代表著甜菜地上部的生長狀況，生長前期可為地下部提供水分和營養(yǎng)，但在甜菜生長后期和收獲期，地上部植株與地下部塊根存在著營養(yǎng)競爭關(guān)系，所以在不同生長期應適度控制甜菜地上部的發(fā)育。

甜菜塊根的糖分主要沉積在維管束附近，維管束環(huán)數(shù)越多越有利于糖分的積累。10個供試甜菜品種維管束環(huán)數(shù)范圍7.6～9.2環(huán)/株，KWS2314和KWS9147維管束環(huán)數(shù)最多，為9.2環(huán)/株，LS17101維管束環(huán)數(shù)最少，為7.6環(huán)/株。

甜菜塊根形成與糖分積累，在很大程度上與葉的發(fā)育有關(guān)。從表1可以看出，這10個供試甜菜品種葉形大多為犁鏵形，犁鏵形葉片一般葉基較寬，葉尖較窄，形狀如同犁鏵狀。僅ST13806葉形為舌形。

葉色因葉綠素含量而呈現(xiàn)綠色、淺綠色或濃綠色。從表1可以看出，參試甜菜品種葉色綠色居多；葉緣形中波占多數(shù)，KWS2314和BETA468葉緣形為大波，LS1210和KWS1479葉緣形為小波。葉面形平滑形居多，KWS2314葉面形多皺，KWS1479、BETA468及ST13092葉面形為波浪形，KWS9147和BETA5665葉面形微皺。

ST13806葉片數(shù)最多，為31.67片/株，LS1318次之，葉片數(shù)為31.33片/株，且這2個甜菜品種葉片數(shù)差異性不顯著，與BETA5665葉片數(shù)差異也不顯著；KWS9147和LS17101葉片數(shù)相同，均為26.50片/株，與ST13806、LS1318和KWS1479葉片數(shù)差異較顯著，與其他6個甜菜品種葉片數(shù)差異不顯著。

甜菜的株型與光能利用有著密切關(guān)系。甜菜葉的形狀、大小因品種、生育時期或環(huán)境條件等而有較大變化。從續(xù)表1可以看出，KWS1479葉叢型為斜立型，其他供試甜菜品種葉叢型為直立型。葉片挺直的直立型比水平伸展的葉片有較高的光合強度，葉叢內(nèi)光照分布也更為均勻，由此，葉片愈直立，愈適于密植與產(chǎn)量的形成。KWS9147收獲株數(shù)為6 203.1株/667 m2，在10個供試甜菜品種中最多。其他供試甜菜品種的收獲株數(shù)排序為ST13806（5 402.7 株/667 m2）＞BETA468（5 069.2株/667 m2）=ST13092（5 069.2株/667 m2）＞LS1318（5 002.5株/667 m2）＞BETA5665（4 802.4株/667 m2）＞KWS1479（4 602.3株/667 m2）＞LS1210（4 135.4株/667 m2）＞ LS17101（3 668.5 株/667 m2）＞KWS2314（3 134.9株/667 m2）。影響甜菜收獲株數(shù)的因素錯綜復雜，還需進一步探討土壤和大田管理等對甜菜收獲株數(shù)的影響。

KWS1479莖葉產(chǎn)量為2 737.8 kg/667 m2，在10個供試甜菜品種中最高，ST13092莖葉產(chǎn)量次之，為2 705.2 kg/667 m2，且這2個甜菜品種的莖葉產(chǎn)量差異不顯著，但都與BETA468的莖葉產(chǎn)量差異顯著，BETA468的莖葉產(chǎn)量最少，僅為1 555.6 kg/667 m2。

根頭來源于莖，是塊根的頂端部分。從表1可以看出，10個供試甜菜品種根頭大部分為中等大小，LS17101和ST13092根頭大，BETA5665、BETA468和ST13806根頭小。根溝大多為淺；根皮色和根肉色絕大多數(shù)為白色；根皮光滑度大多為較光滑。10個供試甜菜品種的塊根根形大多為圓錐形，KWS2314和KWS1479塊根根形為紡錘形，BETA5665和BETA468塊根根形為楔形。甜菜塊根的形狀具有遺傳性[7]。

根據(jù)張自強[4]等對甜菜農(nóng)藝性狀的賦值方法，對10個供試甜菜品種的22個農(nóng)藝性狀進行變異分析，由表2可知，在甜菜22個農(nóng)藝性狀中變異系數(shù)最大的是根形和葉面形，均達到50%，苗期生長勢變異系數(shù)最小，為1.6%。這22個甜菜農(nóng)藝性狀變異系數(shù)排序為根形=葉面形＞葉色＞根頭大小＞根肉色=根皮色＞根皮光滑度=葉叢型=葉形＞葉緣形＞產(chǎn)糖量＞根溝深淺＞塊根產(chǎn)量＞莖葉產(chǎn)量＞收獲株數(shù)＞葉片數(shù)＞葉柄長＞株高＞含糖率＞維管束環(huán)數(shù)＞葉叢生長期生長勢＞苗期生長勢。

表2 供試甜菜品種22個農(nóng)藝性狀的變異分析

2.2 供試甜菜品種產(chǎn)質(zhì)量分析

對10個供試甜菜品種的產(chǎn)質(zhì)量進行分析，從表3可以看出，含糖率排名前3的甜菜品種為LS1318、BETA5665、BETA468，且這3個甜菜品種之間含糖率差異不顯著，但與其他7個甜菜品種相比含糖率差異顯著。LS1318 含糖率為15.77%，排名第1；ST13806含糖率為12.70%，排名第10，與其他多數(shù)甜菜品種含糖率相比差異顯著。

表3 供試甜菜品種含糖率、塊根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量調(diào)查結(jié)果

LS17101和ST13092單根重在1 000 g以下，其他8個甜菜品種單根重均在1 000 g以上，其中BETA468單根重為1 524.3 g，排名第一，且與其他9個甜菜品種相比單根重差異顯著。BETA468甜菜塊根偏大，LS17101和ST13092甜菜塊根偏小。

ST13806塊根產(chǎn)量為8 506.7 kg/667 m2，排名第一；BETA5665塊根產(chǎn)量8 120.0 kg/667 m2，排名第二；KWS9147塊根產(chǎn)量為7 546.7 kg/667 m2，排名第三；KWS2314塊根產(chǎn)量為4 346.7 kg/667 m2，排名第十。

BETA5665產(chǎn)糖量為1 273.8 kg/667 m2，排名第一；BETA468產(chǎn)糖量為1 129.1 kg/667 m2，排名第二；ST13806 產(chǎn)糖量為1 080.3 kg/667 m2，排名第三；KWS2314產(chǎn)糖量為598.9 kg/667 m2，排名第十。

2.3 供試甜菜品種農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

對10個供試甜菜品種農(nóng)藝性狀進行相關(guān)分析，結(jié)果（表4）表明，苗期生長勢與葉叢快速生長期生長勢、塊根產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P ＜0.01），與產(chǎn)糖量呈顯著正相關(guān)（P ＜0.05），葉叢快速生長期生長勢與塊根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量呈顯著正相關(guān)；塊根產(chǎn)量與產(chǎn)糖量呈極顯著正相關(guān)；可見，甜菜塊根產(chǎn)量與苗期生長勢和葉叢快速生長期生長勢密切關(guān)聯(lián)，田間管理中提高塊根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量需注重改善苗期和葉叢快速生長期的生長勢。

表4 供試甜菜品種農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

2.4 供試10個甜菜品種農(nóng)藝性狀的聚類分析

聚類分析已在多種作物種質(zhì)資源分類方面得到應用，對于科學評價材料優(yōu)劣的真實性具有較好的效果[8-9]。從圖1 可以看出，在歐式距離為10處，10個供試甜菜品種可聚為2大類，I類包含7個品種，分別 是：LS1318、ST13806、KWS9147、BETA468、KWS1479、ST13092、BETA5665；II 類包含LS1210、LS17101、KWS2314這3個品種。由表5可知，I類甜菜品種的苗期生長勢和葉叢快速生長期生長勢均高于II類，I類甜菜品種的維管束環(huán)數(shù)與II類基本一樣，I類甜菜品種的含糖率、塊根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量均高于II類甜菜品種。

表5 I類和II類甜菜品種農(nóng)藝性狀指標的平均值

3 結(jié)論與討論

通過對10個新疆主要種植甜菜品種進行農(nóng)藝性狀比較，10個供試甜菜品種葉形絕大多數(shù)為犁鏵型，ST13806 為舌形；葉叢型直立型占多數(shù)，KWS1479葉叢型為斜立型；根形絕大多數(shù)為圓錐形，甜菜塊根的形狀具有遺傳性。就農(nóng)藝性狀來說，BETA5665葉叢直立，葉形犁鏵型，葉柄較長，株高較高，維管束環(huán)數(shù)8.6環(huán)/株，根形楔形，根頭小，根溝淺，根皮和根肉白，塊根較大，農(nóng)藝性狀較優(yōu)；在產(chǎn)質(zhì)量方面，BETA5665含糖率15.69%，位居第二，塊根產(chǎn)量8 120.0 kg/667 m2，位居第二，產(chǎn)糖量1 273.8 kg/667 m2，位居第一。BETA5665含糖率和塊根產(chǎn)量較高，綜合表現(xiàn)較好。LS1318含糖率為15.77%，位居第一，塊根產(chǎn)量6 640.0 kg/667 m2，位居第七，LS1318含糖率較高，塊根產(chǎn)量較低，適宜在低糖高產(chǎn)區(qū)種植。BETA468單根重最重，為1 524.3 g，位居第一，BETA468甜菜塊根較大，含糖率和塊根產(chǎn)量中等。需要注意的是農(nóng)藝性狀除與品種特性有關(guān)外，還與種植密度、水肥管理、光溫條件等因素有關(guān)，不同研究可能得到不盡相同的結(jié)果[10]。因此，在甜菜品種選擇及遺傳改良方面還要考慮所在地的環(huán)境條件及栽培措施。

本研究的相關(guān)分析結(jié)果表明，甜菜品種的塊根產(chǎn)量與苗期生長勢和葉叢快速生長期生長勢呈正相關(guān)。苗期生長勢與葉叢快速生長期生長勢、塊根產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與產(chǎn)糖量呈顯著正相關(guān)；葉叢快速生長期生長勢與塊根產(chǎn)量和產(chǎn)糖量呈顯著正相關(guān)；塊根產(chǎn)量與產(chǎn)糖量呈極顯著正相關(guān)。

聚類分析結(jié)果可反映不同品種的表型差異和親緣關(guān)系，且與品種選育所在地的生態(tài)環(huán)境有關(guān)，同一聚類類群內(nèi)品種的農(nóng)藝性狀特征差異較小，類群間品種的農(nóng)藝性狀特征較明顯[11]。本研究聚類分析結(jié)果表明，10個供試甜菜品種可聚為2大類，其中I類包含7個品種：LS1318、ST13806、KWS9147、BETA468、KWS1479、ST13092、BETA5665，II類包含LS1210、LS17101、KWS2314這3個品種。在2個聚類中，I類苗期生長勢、葉叢快速生長期生長勢以及產(chǎn)質(zhì)量方面都高于II類甜菜品種。可見，在相關(guān)性分析基礎(chǔ)上進行甜菜主要農(nóng)藝性狀評價與鑒定，可篩選出適宜推廣種植的甜菜品種。