不同遮陰度下菜用甘薯生長發(fā)育和品質(zhì)性狀的表現(xiàn)

關(guān)鍵詞：菜用甘薯（IpomoeabatatasL.）；遮陰；生長發(fā)育；品質(zhì)性狀；光合作用

中圖分類號：S531 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2025）05-0001-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.05.001 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：□

The performance of growth，development and quality traits of vegetable sweet potato under different shading degrees

LEIJian ?¹ ，ZHANGYue-hua2，HUANGLan，ZHANGHeng2，WEIWei2，YINAn-le2，ZHANG Yan² TONG Zheng2， YUAN Man2，REN Hao-ran2， LI Qiang2，OUYANG Xiu-feng2，LIU Huan2， BAI Ying-guang2， JINXiao-jie'，WANGLian- ?jun^?1 ，CHAISha-sha1，YANGXin-sun1 （1.InstituteofFoodCrops，HubeiAcademyofAgriculturalSciences/HubeiKeyLaboratoryofFoodCropGermplasmInnovationandGnetic Improvement/KeyLaboratoryofCropMolecular Breding，MinistryofAgricultureandRuralAffairs，Wuhan 430o64，China; 2.HuadianHubei New Energy Co.，Ltd.，Wuhan 430062，China）

Abstract：Takingvegetableswetpotatovarieties（IpomoeabatatasL.）Fushu18，Eshu1OandHuangjinyeastestmaterials，theeffectsofdiffrentshdingdegresoield，hysiologialindeesndphotosyeticarameersofveetableswtpotatoreivstigated by simulating photovoltaic agricultural conditions with O（CK）， 30% ， 50% and 70% shading treatments on the twentieth day afterplanting.Theresultsshowedthat，withtheincreaseofshdingdegree，theshootipyieldofthreekindsofvegetablesweetpotato decreasedsignificantly，andshadinghadasignificantnegativeimpactontheyieldofvegetablesweepotato.Amongthem，Eshu10 hadaobviousyieldadvantage.Shadinghadasignificantefectonthephotosyntheticresponseandchlorophyllcontentinvegetable swetpotatoes.Withteincreaseofshadingdegee，tetotalchoropyllontentofthetreeKidsofvegetablepotatosincreaednd thenetphotosytheticatedecreased.Amongte，Eshu1Ohadagherphotosytheticateandtotalchlorophyllontetude vereshading，indicatingthatEshuOadstrongeradaptabilitytosadingenvironment.Ingeneral，moderateshadingwasbeficialto theincreaseofsucrosecontentinvegetableswetpotato，whilesevereshadingafectedtheaccumulationofsucrose，ndshading was not conducive to the accumulation of soluble sugar and starch.Shading at 30% and 50% was beneficial to the accumulation of total phenolics，totalflavonoidsandchlorogeniccidinegetablesweetpotato，andEshu1Oobtainedhigherphenoliccontentundermoderate shading.TheresultsofthisstudyindicatedthatEshu1Owasmoresuitableforplantingundertheagriculturalphotovoltaiccomplementary mode.

Key words： vegetable sweet potato （Ipomoea batatas L.）；shading;growth and development;quality traits; photosynthesis

甘薯（IpomoeabatatasL.）作為重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，在全球范圍內(nèi)廣泛種植。它不僅是一種營養(yǎng)豐富的食物，而且在許多地區(qū)也是重要的飼料和工業(yè)原料。甘薯的生長發(fā)育高度依賴光照，作為喜光作物，其整個(gè)生長周期都需要充足的陽光[1-3]。光照不僅是甘薯進(jìn)行光合作用、積累干物質(zhì)和形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)[4-10]，而且對葉片結(jié)構(gòu)、葉綠體結(jié)構(gòu)和數(shù)量、葉綠素含量以及光合特性等生理參數(shù)產(chǎn)生重要影響[11-15]

隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮脑鲩L，光伏產(chǎn)業(yè)在中國迅速發(fā)展[16.17]。光伏電站的建設(shè)需要占用土地資源，而如何高效利用光伏板下與板間的有限土地成為亟待解決的問題。光伏農(nóng)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，它結(jié)合了光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，旨在實(shí)現(xiàn)土地的立體化增值利用，達(dá)到“一地多用\"的效果[18]。然而，光伏板的設(shè)置對下方農(nóng)田的光照條件產(chǎn)生了顯著影響，這對農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

本研究模擬光伏農(nóng)業(yè)條件，探究不同遮陰度對菜用甘薯產(chǎn)量性狀和光合特征的影響，以篩選出光合效率和產(chǎn)量較高的品種。這不僅有助于為高光效甘薯育種提供親本材料，而且對于優(yōu)化光伏農(nóng)業(yè)下的甘薯種植模式、提高土地利用效率具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用3個(gè)菜用甘薯品種作為試驗(yàn)材料，分別為福薯18、鄂薯10號和黃金葉。其中，福薯18和鄂薯10號是湖北省主要栽培品種，黃金葉為觀賞和食用兼用品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所南湖實(shí)驗(yàn)基地。3個(gè)甘薯品種于栽植后第20天進(jìn)行不同程度的遮陰處理，包括0（CK） ，30%，50% 和 70% 4個(gè)遮陰度處理。每處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植32株植物。試驗(yàn)期間，所有處理均按照農(nóng)業(yè)實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行田間管理。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1產(chǎn)量測定在甘薯栽植后 35d ，每15d采收自莖蔓頂端生長點(diǎn)以下約 10cm 的鮮嫩部分進(jìn)行稱重，以測定產(chǎn)量。共計(jì)進(jìn)行5次采收，記錄每次的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

1.3.2生理指標(biāo)和光合參數(shù)的測定在甘薯栽植后65d，選擇每個(gè)品種的頂部第4片功能葉進(jìn)行生理指標(biāo)和光合參數(shù)的測定。

1）葉綠素含量的測定。取 0.2g 葉片在黑暗和室溫條件下浸入 20mL95% 乙醇中，靜置 48h 。采用LI-6400XT型光合-熒光測定儀（北京力高泰科技有限公司）測定 665nm 和 649nm 波長處的吸光度，計(jì)算葉綠素a和葉綠b的濃度。

2）凈光合速率的測定。使用LI-6400XT型光合-熒光測定儀在晴天9：00—11：00測量葉片凈光合速率。儀器參數(shù)設(shè)定為穩(wěn)定光量子通量密度1200μmol/（m²?s），CO₂ 濃度 □

3）可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的測定。稱取0.1g 烘干葉片樣品與 5mL80% 乙醇勻漿，置于80^°C 水浴中靜置 20min ，冷卻至室溫后， 4000r/min 離心 5min ，轉(zhuǎn)移上清液至 50mL 容量瓶中。重復(fù)上述步驟2次，合并上清液并定容（溶液A），用于測定可溶性糖和蔗糖含量。

向殘留物中加入 4mL 和 2mL 9.2mol/L 高氯酸，并水浴加熱 20min 。冷卻后，將樣品以4000r/min 離心 10min ，收集上清液，殘留物用 洗滌2次合并上清液并定容（溶液B），用于測定淀粉含量。

4）總酚、總黃酮和綠原酸含量的測定。使用70% 乙醇和超聲波提取法提取總酚。總酚含量（TPC）通過福林酚法測定，以每克干重的沒食子酸量表示。總黃酮含量（TFC）通過比色氯化鋁法測定，以每克干重的蘆丁量表示。取 1mL 提取物置于10mL 試管中，加人 9mL95% 乙醇，使用LI-6400XT型光合-熒光測定儀測定 333nm 波長處的吸光度，并使用市售綠原酸標(biāo)準(zhǔn)溶液計(jì)算綠原酸的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件統(tǒng)計(jì)與整理數(shù)據(jù)，采用 Φ_t 檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1遮陰對菜用甘薯產(chǎn)量的影響

不同遮陰處理下莖尖產(chǎn)量的變化見表1，3種菜薯的莖尖產(chǎn)量隨著遮陰度的增加而下降。隨著生育期的推進(jìn)， 70% 遮陰處理下3種菜用甘薯的產(chǎn)量呈遞減趨勢，其余各處理均呈先下降后整體上升的趨勢，且均在栽后35d時(shí)莖尖產(chǎn)量最高，栽后65d時(shí)莖尖產(chǎn)量最低。

2.2遮陰對菜用甘薯葉綠素含量和光合速率的影響

如表2所示，遮陰條件下生長的甘薯葉片總?cè)~綠素含量均顯著高于全日照條件（ （Plt;0.05） 。鄂薯10號的總?cè)~綠素含量在 70% 遮陰下最高，福薯18和黃金葉的總?cè)~綠素含量在 50% 遮陰下最高。全日照條件下3個(gè)甘薯品種的凈光合速率均較高，遮陰度為 70% 時(shí)凈光合速率最低，說明遮陰對菜用甘薯的凈光合速率有顯著的負(fù)面影響。

2.3遮陰對菜用甘薯碳水化合物的影響

3個(gè)菜用甘薯品種葉片的可溶性糖、蔗糖和淀粉含量測定結(jié)果見表3。栽后65d，隨著遮陰度的增加，黃金葉和鄂薯10號可溶性糖和淀粉含量顯著下降，表現(xiàn)為對照 gt;30% 遮陰 gt;70% 遮陰 gt;50% 遮陰。福薯18可溶性糖和淀粉含量呈先下降后上升的趨勢，可溶性糖含量表現(xiàn)為 70% 遮陰 gt; 對照 gt;30% 遮陰gt;50% 遮陰。與全日照相比， 30% 和 50% 遮陰提高了福薯18和黃金葉的蔗糖含量， 70% 遮陰則顯著降低了福薯18和鄂薯10號的蔗糖含量。總體來看，適度遮陰有利于甘薯蔗糖含量的升高，而重度遮陰則會影響蔗糖的積累。

2.4遮陰對菜用甘薯總酚、總黃酮和綠原酸含量的影響

酚類物質(zhì)含量與抗氧化能力之間呈顯著正相關(guān)，為了探討遮陰對多酚成分的影響，分別測定了3種菜用甘薯葉片中總酚、綠原酸和總黃酮的含量，結(jié)果見表4。 30% 和 50% 遮陰提高了黃金葉和鄂薯10號的總酚含量，同時(shí)促進(jìn)了福薯18號中綠原酸的積累。但所有遮陰處理對福薯18的總酚與總黃酮含量均有負(fù)面影響。在 70% 遮陰處理下，3個(gè)品種的總酚、總黃酮和綠原酸含量均最低。總體而言， 30% 和 50% 的遮陰有助于菜用甘薯總酚、總黃酮和綠原酸的積累，鄂薯10號在適度遮陰下可獲得較高的酚類物質(zhì)含量。

3 討論

3.1 遮陰對產(chǎn)量的影響

本研究結(jié)果表明，隨著遮陰度的增加，菜用甘薯的莖尖產(chǎn)量顯著降低，這與梁芳等[8]、王振華等[9]、葉子飄的研究結(jié)果一致，即光照是甘薯生長和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因素。在自然條件下，甘薯需要充足的陽光進(jìn)行有效的光合作用，積累干物質(zhì)。遮陰條件下，光合作用減弱，導(dǎo)致干物質(zhì)積累減少，進(jìn)而影響產(chǎn)量。鄂薯10號在遮陰條件下仍能保持較高的莖尖產(chǎn)量，這可能與其較強(qiáng)的光合作用效率和適應(yīng)性有關(guān)，這一特性對于光伏農(nóng)業(yè)下的甘薯種植具有重要意義。

3.2遮陰對光合作用和葉綠素含量的影響

遮陰條件下，菜用甘薯葉片的總?cè)~綠素含量升高，這可能是植物對光照限制的生理響應(yīng)，通過增加葉綠素含量來提高光能捕獲能力。然而，凈光合速率的降低表明，盡管葉綠素含量增加，但光合作用效率并未得到提高，這可能是由于遮陰條件下光反應(yīng)受到抑制。鄂薯10號在重度遮陰下仍能保持較高的光合速率和總?cè)~綠素含量，表明其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和光合作用潛力。

3.3 遮陰對碳水化合物代謝的影響

遮陰對甘薯碳水化合物代謝的影響復(fù)雜。一方面，適度遮陰可能通過降低光合作用強(qiáng)度減少淀粉和可溶性糖的消耗，從而有助于這些物質(zhì)的積累。另一方面，過高的遮陰度會抑制光合作用，減少碳水化合物的合成，從而影響甘薯的品質(zhì)和產(chǎn)量。不同品種對遮陰的反應(yīng)不同，這可能與它們的遺傳特性和對光照的需求有關(guān)。

3.4遮陰對酚類物質(zhì)積累的影響

遮陰條件下，甘薯葉片中的總酚、總黃酮和綠原酸含量的變化表明，適度遮陰可能促進(jìn)這些次生代謝產(chǎn)物的積累。這些物質(zhì)在植物體內(nèi)具有抗氧化、保護(hù)細(xì)胞免受光氧化傷害等重要生理功能。鄂薯10號在適度遮陰下獲得較高的酚類物質(zhì)含量，這可能與其較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗氧化能力有關(guān)。

3.5 光伏農(nóng)業(yè)下甘薯種植的啟示

本研究為光伏農(nóng)業(yè)下甘薯的種植提供了重要的科學(xué)依據(jù)。在光伏板下光照受限的條件下，選擇適應(yīng)性強(qiáng)、光合作用效率高的品種，如鄂薯10號，可能是一種有效的光伏農(nóng)業(yè)策略。同時(shí)，合理設(shè)計(jì)光伏板的布局和密度，以提供適宜的光照條件，對于提高甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)同樣重要。未來的研究可以進(jìn)一步探索不同品種在不同遮陰條件下的生理響應(yīng)機(jī)制以及通過何種管理措施來優(yōu)化光伏農(nóng)業(yè)下的甘薯種植模式。

4小結(jié)

本研究系統(tǒng)分析了不同遮陰度對菜用甘薯生長發(fā)育和品質(zhì)性狀的影響，旨在為光伏農(nóng)業(yè)下甘薯的種植提供指導(dǎo)，特別是在選擇適宜品種和優(yōu)化田間管理方面。

1）隨著遮陰度的增加，3種菜用甘薯的莖尖產(chǎn)量均顯著降低，表明光照是影響甘薯產(chǎn)量的重要因素。在所有測試品種中，鄂薯10號在遮陰條件下產(chǎn)量仍較高。

2）遮陰顯著影響了菜用甘薯的光合作用和葉綠素含量。在遮陰條件下，總?cè)~綠素含量升高，但凈光合速率降低，暗示光合作用效率下降。鄂薯10號在重度遮陰下仍能維持較高的光合速率和總?cè)~綠素含量，顯示出較好的適應(yīng)性。

3）遮陰對甘薯的碳水化合物代謝產(chǎn)生了復(fù)雜影響。總體來看，適度遮陰有利于蔗糖含量的升高，而重度遮陰則會影響蔗糖的積累，且遮陰不利于可溶性糖和淀粉的積累。

4）總體來看， 30% 和 50% 的遮陰有助于菜用甘薯總酚、總黃酮和綠原酸的積累，表明適度遮陰促進(jìn)了甘薯中總酚、總黃酮和綠原酸的積累，尤其是在鄂薯10號中，這可能與其較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗氧化能力有關(guān)。

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（責(zé)任編輯 呂海霞）