李俊，鐘英娜，郭華春

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南昆明650201）

馬鈴薯葉面積與產(chǎn)量、品質(zhì)關(guān)系研究

李俊，鐘英娜，郭華春*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南昆明650201）

測(cè)定了5個(gè)馬鈴薯品種的葉面積和系數(shù)法的矯正系數(shù)，進(jìn)行了葉面積與塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)的相關(guān)性分析。結(jié)果表明，5個(gè)馬鈴薯品種的葉面積和矯正系數(shù)（K）具有極顯著差異，矯正系數(shù)不能在品種間通用。葉面積與產(chǎn)量有顯著的正相關(guān)，但與淀粉、蛋白等品質(zhì)指標(biāo)無(wú)相關(guān)性，表明葉面積的增加能加強(qiáng)光合產(chǎn)物的輸出，提高馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

馬鈴薯；葉面積；矯正系數(shù)；產(chǎn)量；品質(zhì)

葉片是綠色植物進(jìn)行光合作用的主要器官。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物產(chǎn)量的形成主要依靠葉片的光合作用，提高作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的根本途徑是改善其光合性能，即：提高光合能力、增加光合面積、延長(zhǎng)光合時(shí)間、降低產(chǎn)物消耗及經(jīng)濟(jì)系數(shù)提高。葉面積的大小與光合面積直接相關(guān)，因此，葉面積的測(cè)量在研究植物營(yíng)養(yǎng)、作物栽培、遺傳育種、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及植保措施等諸多方面都具有重要作用。

葉面積的測(cè)定方法多種多樣，既有傳統(tǒng)的方格法、稱重法、求積儀法、系數(shù)法和回歸方程法等，也有用LI-3000和GSta等葉面積儀直接測(cè)定法[1]。隨著圖像處理技術(shù)及分析軟件的發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)、掃描儀逐漸應(yīng)用到葉面積的測(cè)定上來(lái)[2-6]。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如圖像分析法對(duì)于馬鈴薯葉面積具有較高的精度和準(zhǔn)確性[7]，但是圖像采集需要數(shù)碼相機(jī)或掃描儀，數(shù)據(jù)分析需要電腦、相應(yīng)的軟件，而測(cè)量外形復(fù)雜的葉片則使精度降低[8]。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)量對(duì)象、要求精度和條件采用不同的方法進(jìn)行葉面積測(cè)定。

馬鈴薯作為四大作物之一，在我國(guó)栽培面積較廣，對(duì)廣大農(nóng)村和基層科研部門來(lái)說(shuō)，尋求一種簡(jiǎn)易實(shí)用的測(cè)量方法是有必要的。系數(shù)法屬于一種傳統(tǒng)測(cè)量方法，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。趙春燕等[9]曾用系數(shù)法測(cè)定了一個(gè)馬鈴薯品種的葉面積，得出其矯正系數(shù)（K值），但此值能否用于其他馬鈴薯品種的測(cè)定未給出結(jié)論。因此，采用系數(shù)法進(jìn)一步增加測(cè)試品種數(shù)量，觀察馬鈴薯各品種間的K值是否具有通用性具有一定意義。同時(shí)，各品種葉面積的差異會(huì)影響到光合產(chǎn)物的輸出，葉面積大小和地下塊莖產(chǎn)量、品質(zhì)是否具有一定的聯(lián)系，這些問(wèn)題的闡明對(duì)于大田栽培、種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、育種等將提供有益的參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)的馬鈴薯品種，分別是‘合作88’、‘麗薯6號(hào)’、‘劍川紅’、‘轉(zhuǎn)心烏’及‘黑美人’，其中前2個(gè)是云南主栽品種，后3個(gè)都是彩色品種，‘劍川紅’與‘轉(zhuǎn)心烏’是云南地方品種，‘黑美人’是國(guó)外引進(jìn)品種，種薯均由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)薯類作物研究所提供。

試驗(yàn)于2011年3～10月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山農(nóng)場(chǎng)及云南農(nóng)業(yè)大學(xué)薯類作物研究所進(jìn)行。土壤施足底肥后于3月23日播種，采用單行起壟播種，株行距為0.3 m×0.6 m，每個(gè)品種40株；田間管理包括中耕除草、追肥培土、人工澆灌及病蟲害防治等，8月20日當(dāng)大部分葉片變黃時(shí)收獲。

1.2 方法

1.2.1 葉面積測(cè)定

測(cè)定采用系數(shù)法，實(shí)際葉面積采用紙樣稱重法進(jìn)行[9,10]。在馬鈴薯盛花期，每個(gè)品種隨機(jī)選擇15株長(zhǎng)勢(shì)正常的植株，每株選取2片功能葉，平整放置后量取葉長(zhǎng)和最大葉寬，隨后在標(biāo)準(zhǔn)A4紙上精確描繪葉片形狀，裁剪紙模烘干后在萬(wàn)分之一電子分析天平上稱取重量。每個(gè)品種各測(cè)定30個(gè)葉片。以每片葉的實(shí)際面積除以長(zhǎng)寬積得到系數(shù)，最后取各葉系數(shù)的平均值為矯正系數(shù)（K值）。

1.2.2 產(chǎn)量及品質(zhì)分析

收獲時(shí)記錄每個(gè)品種的株數(shù)、總質(zhì)量，并按質(zhì)量大小對(duì)塊莖進(jìn)行分級(jí)。每個(gè)品種選取5～6個(gè)0.05 kg以上的塊莖，稱重后切成薄片，放入烘箱烘烤至恒重，取出后即刻稱取重量，以干重比上鮮重得到干物質(zhì)的百分含量。烘干的薄片用大德牌中藥粉碎機(jī)（DFY-500）進(jìn)行粉碎得到干粉，用于品質(zhì)分析。可溶性糖及可溶性蛋白分別用蒽酮硫酸法和雙縮脲法測(cè)定[11]，淀粉含量用碘比色法測(cè)定[12]。

各指標(biāo)測(cè)定完成后，以實(shí)際葉面積進(jìn)行相關(guān)性分析。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2003和IBM SPSS Statistics 19進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品種葉面積

通過(guò)紙樣稱重法得到實(shí)際葉面積，與葉長(zhǎng)×葉寬的值相比就可得到各品種的矯正系數(shù)（K值），各品種矯正系數(shù)和實(shí)際葉面積見表1。

表1 各品種的矯正系數(shù)和葉面積Table 1 Corrected coefficient and leaf area for each of varieties

從表1中可以看出，各品種間所得到的矯正系數(shù)具極顯著的差異（F=5.237，p＜0.01），數(shù)值在0.7632～0.8132之間，最大的‘劍川紅’與最小的‘合作88’間差值為0.0500，即使是較為接近的‘麗薯6號(hào)’與‘黑美人’之間差值也有0.0079，這些K值如果在這5個(gè)品種間相互通用的話將造成0.13～1.35 cm2的葉面積誤差，最終影響到測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

各品種間的葉面積也具有極顯著差異（F=23.865，p＜0.01），普通品種‘合作88’與‘麗薯6號(hào)’具有較大的葉面積，均超過(guò)20 cm2，而3個(gè)彩色品種的葉面積相對(duì)較小，與前2個(gè)品種差異極其顯著（p＜0.01），而‘黑美人’是5個(gè)品種中葉面積最小的。

2.2 產(chǎn)量及品質(zhì)分析

測(cè)產(chǎn)結(jié)果見表2，葉面積較小的彩色品種產(chǎn)量較低，塊莖以小薯為主；2個(gè)普通品種產(chǎn)量明顯高于彩色品種，單薯重、中大薯比例增加，其中‘麗薯6號(hào)’中大薯比例達(dá)到70%以上。葉面積大小與植株單產(chǎn)具有顯著的正相關(guān)性（r=0.915，p=0.029＜0.05），如圖1所示。

表2 各品種的產(chǎn)量指標(biāo)及分級(jí)Table 2 Tuber yield and distribution for each of five varieties

圖1 各品種葉面積與單株產(chǎn)量的相關(guān)性Figure 1 Correlation between leaf area and tuber yield per hill in five potato varieties

表3 塊莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析（%）Table 3 Nutritional quality in five potato varieties

各品種主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)如表3，干物質(zhì)、可溶性蛋白與糖含量、淀粉含量這些營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)與葉面積大小無(wú)相關(guān)性（p＞0.05）。

3 討論

系數(shù)法測(cè)定植物葉片具有不損傷葉片、簡(jiǎn)便易行特點(diǎn)，實(shí)用性較強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用中，只需得到矯正系數(shù)K值就可以通過(guò)測(cè)量葉長(zhǎng)和最大葉寬的值得到葉面積。馬鈴薯葉片較為柔軟，使用需要快速拉動(dòng)的葉面積測(cè)定儀時(shí)容易撕裂葉片，同時(shí)葉片會(huì)部分重疊，造成測(cè)定誤差。如本試驗(yàn)中曾使用進(jìn)口的CI-203手持式激光葉面積儀進(jìn)行測(cè)定，但由于上述原因而放棄，最終用紙樣稱重法確定實(shí)際葉面積。本次測(cè)定的5個(gè)品種K值都不一樣，具有品種特異性，與‘大西洋’0.7264的矯正系數(shù)[9]也有大的差異，這說(shuō)明了不同馬鈴薯品種間葉形變化較大，矯正系數(shù)也具有明顯差異，品種間不具備通用性。因此在使用系數(shù)法測(cè)定馬鈴薯葉面積時(shí)，不同品種都應(yīng)單獨(dú)計(jì)算矯正系數(shù)。由于各地區(qū)推廣栽培的品種不一樣，葉片性狀特征也具有差異，因此某一個(gè)品種的K值是不能應(yīng)用于其他品種的。

作物產(chǎn)量的形成和品質(zhì)都依賴于光合器官向貯藏器官的輸出，灌溉、施肥、修剪等田間管理措施及培育良種的主要目的就是為了改善其光合性能，提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。雖然葉面積大小與作物的總光合面積不一定成正比關(guān)系，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更多采用的是葉面積指數(shù)（LAI）[13-16]，但研究顯示作物的葉面積與產(chǎn)量具有正相關(guān)關(guān)系[17,18]。在本研究中，5個(gè)品種的葉面積與產(chǎn)量有顯著的正相關(guān)性，說(shuō)明相對(duì)較大的葉面積有利于提高馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。當(dāng)然，馬鈴薯經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成較為復(fù)雜，與植株的葉面積指數(shù)、光合效率、葉片功能期及主莖（分枝）數(shù)、結(jié)薯數(shù)等均有密切的關(guān)系[19-21]，在研究時(shí)葉面積只能作為參數(shù)之一，產(chǎn)量的相關(guān)性要綜合多個(gè)因素考慮。

另外，這5個(gè)品種的葉面積與塊莖品質(zhì)之間并無(wú)相關(guān)性，這可以從源庫(kù)關(guān)系進(jìn)行分析，即光合產(chǎn)物輸出多少與貯藏庫(kù)的容量成正比，與品質(zhì)不一定相關(guān)，如淀粉這一主要指標(biāo)在5個(gè)品種間并無(wú)顯著差異。

[1]馮冬霞,施生錦.葉面積測(cè)定方法的研究效果初報(bào)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(6):150-152.

[2]駱郴,賈亞敏,劉彤,等.利用普通掃描儀精確測(cè)量葉面積的技術(shù)及方法[J].北方園藝,2007(5):46-48.

[3]李震,洪添勝,吳偉斌,等.植物多葉片圖像目標(biāo)識(shí)別和葉面積測(cè)量方法[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,28(3):105-109.

[4]O'Neal M E,Landis D A,Isaacs R.An inexpensive,accurate method for measuring leaf area and defoliation through digital image analysis[J].JournalofEconomic Entomology,2002,95(6):1190-1194.

[5]Igathinathane C,Prakash V S S,Padma U,et al.Interactive computer software development for leaf area measurement[J].Computers and Electronicsin Agriculture,2006,51:1-16.

[6]Diaz A F,Vazquez D V,Manzanilla E H,et al.Scanner image methodology(SIM)to measure dimensions of leaves for agronomical applications[J].African Journal of Biotechnology,2011,10(10): 1840-1847.

[7]Sadik S K,AL-Taweel A A,Dhyeab N S.New computer program for estimating leaf area of several vegetable crops[J].American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture,2011,5(2):304-309.

[8]Bradshaw J D,Rice M E,Hill J H.Digital analysis of leaf surface area:effects of shape,resolution,and size[J].Journal of the Kansas Entomological Society,2007,80(4):339-347.

[9]趙春燕,趙春曉,方子森,等.馬鈴薯葉面積速測(cè)方法的研討[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(13):49-51.

[10]高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社, 2006:85-90.

[11]葉尚紅.植物生理生化實(shí)驗(yàn)教程[M].2版.昆明:云南科技出版社,2007:48-50,74-77.

[12]張永成,田豐.馬鈴薯實(shí)驗(yàn)研究方法[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2007:166-169.

[13]馬樹慶,王琪,徐麗萍,等.積溫對(duì)春玉米葉面積、生物量和產(chǎn)量的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2011(13):284-285,288.

[14]劉戰(zhàn)東,肖俊夫,南紀(jì)琴,等.倒伏對(duì)夏玉米葉面積、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(18):107-110.

[15]徐小利,趙衛(wèi)星,常高正,等.西瓜產(chǎn)量與葉面積指數(shù)的相關(guān)性分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(7):84-85.

[16]黃沖平,張帆,張文芳,等.馬鈴薯葉齡和葉面積系數(shù)變化的動(dòng)態(tài)模擬研究[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2007,21(5):456-460.

[17]張斯梅,楊四軍,顧克軍,等.不同穗型小麥品種葉面積、干物質(zhì)積運(yùn)及產(chǎn)量構(gòu)成分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(6)：114-116.

[18]王義芹,楊興洪,李濱,等.小麥葉面積及光合速率與產(chǎn)量關(guān)系的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)（增刊）,2008(23):10-15.

[19]張寶林,高聚林,劉克禮.馬鈴薯群體光合系統(tǒng)參數(shù)的研究[J].中國(guó)馬鈴薯,2003,17(3):146-150.

[20]李軍,滕麗偉.馬鈴薯產(chǎn)量與某些性狀相關(guān)性的研究[J].中國(guó)馬鈴薯,1990,4(4):215-220.

[21]黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所.中國(guó)馬鈴薯栽培學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1994:71-74.

Correlation of Leaf Area with Yield and Quality in Potato

LI Jun,ZHONG Yingna,GUO Huachun＊
(College of Agronomy and Biological Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201,China)

The leaf area and corrected coefficient of five potato varieties were measured and furthermore the correlation between leaf area,and yield and quality was analyzed.The results showed that the leaf area and corrected coefficient of five potato varieties had highly significant difference and the coefficient obtained in one variety would not be applied in another. Moreover,leaf area had significant positive correlation with tuber yield but not with any quality trait.These suggested that the enlargementofleafarea could enhance the exportofphotosynthetic productand cause increase in economic yield.

potato;leaf area;corrected coefficient;yield;quality

S532

A

1672－3635（2013）01-0034-04

2012-12-10

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（CARS-10）；國(guó)家自然基金：馬鈴薯高花色苷品種（系）的UV-B輻射耐受性研究（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：31260342）

李?。?971-），男，碩士，講師，主要從事馬鈴薯栽培生理研究。

郭華春，教授，主要從事馬鈴薯栽培、育種等研究，E-mail:ynghc@126.com。