2013
甘蔗是禾本科甘蔗属植物，原产于热带、亚热 带地区，是我国主要经济作物之一，常年种植面积 在133 万hm2 左右。甘蔗的生长、发育和产量形成 的基础是矿质营养，矿质营养是有机体物质构成和 新陈代谢过程中不可缺少的。在众多的营养元素 中，氮、钾素为甘蔗需求量最大的2 大元素[1]。合 理施用氮、钾肥能有效提高甘蔗产量和糖分，但过 量施氮、钾也会使甘蔗糖分和产量下降，并对环境 造成污染。对甘蔗进行氮、钾素营养诊断，实现适 时、定量供应养分，可以有效提高氮、钾肥施用经 济效益。
甘蔗是一种高光效的作物，光合产物的多少主 要取决于光合时间、光合速率和光合面积。叶片是 光合作用的主要器官，叶片叶绿素含量与光合作用 密切相关，其消长规律是反映叶片生理活性变化的 重要指标之一[2]。了解和掌握叶片的叶绿素含量变 化规律是提高作物产量的理论基础[3]。而且，近年来研究表明，作物叶片叶绿素含量与SPAD 值呈显 著的正相关关系，叶片叶绿素SPAD 值的变化可以 表明作物的氮素营养状况[4,5]。利用叶绿素仪对玉 米[6,7]、小麦[8]、水稻[9]、棉花[10]和茶树[11]等作物进 行氮素丰缺诊断、需氮量预测、作物生长评价和水 肥管理等方面已有不少研究成果。本课题组前期研 究也表明，甘蔗叶片的SPAD 值与叶片含氮量、蔗 茎产量呈显著正相关，可在一定程度上预测甘蔗氮 素丰缺，并用于指导甘蔗施氮[12]。但不同品种或基 因型间叶片叶绿素的差异鲜有报道，本文以不同基 因型甘蔗为材料，测定其叶片叶绿素和氮、钾养分 含量，分析叶绿素含量与氮、钾含量的相关性，旨 在为甘蔗高产育种以及氮、钾肥合理施用提供理论 基础。
试验于2012 年3 月至2013 年1 月在广州甘蔗 糖业研究所东区进行，供试材料为不同基因型甘 蔗， 分别为粤糖93-159(YT93-159) 、粤引618 (YY618)、粤糖60 号(YT60)、ROC22、粤糖55 号 (YT55)、斑茅杂种二代BC2(BC2-32)。试验按照常 规田间种植进行，N、P2O5 及K2O 的施用量分别为 414、288、450 kg/hm2。全部磷肥作基肥，尿素和 钾肥则分别在播种、小培土和大培土时按20%、40% 及40%比例施下。其他田间管理与一般大田生产相 同。
叶绿素的提取参照舒展等[13]方法，略有改动。 以甘蔗伸长期功能叶(+2 叶)为材料，鲜叶用蒸馏水 洗净后用滤纸吸干揩净，用0.5 cm2 打孔器取4 cm2 左右叶片，剪成细丝。将叶片细丝投入含5 mL 80% 丙酮的刻度试管中，封管口后于暗中振荡过夜提取 至细丝完全变为白色。用80%丙酮将上述提取液稀 释一定的倍数。然后将管内溶液轻轻倒入比色杯 中。按照Arnon [14]方法用上海菁华公司制造的752 紫外可见分光光度计分别测定波长为663 nm 和645 nm 的吸光度。叶绿素含量既可按下列公式计算：
叶绿素a＝(12.7A663-2.69A645)×V/(1000×S)
叶绿素b＝(22.9A645-4.68A663)×V/(1000×S)
叶绿素总含量＝叶绿素a＋叶绿素b
其中A663、A645 分别为波长663 nm 和645 nm 处的吸光度值；V 为提取液体积；S 为材料叶面积。 叶绿素浓度(C, mg/cm2)。
以伸长期甘蔗功能叶(+2 叶)为材料，鲜叶于105 ℃杀青30 min，再调节至70℃烘干至恒重，测定 其干物质量。用不锈钢粉碎机将其磨细，装入封口 袋里供分析测定用。称取0.1～0.2 g 样品，经浓硫 酸-过氧化氢消煮，定容，待测液采用法国Alliance 连续流动分析仪测定全氮含量，采用火焰光度法测 定全钾含量[15]。
所有数据用Excel 和SPSS 软件进行统计与分析。
由图1可以看出，不同基因型甘蔗伸长期叶色存在一定的差异，BC2-32、ROC22 和YY618 的叶色浓绿，YT55 和YT00-236 的次之，YT60 轻微发黄，而YT93-159 叶色严重发黄，且叶尖出现干枯。
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图1 不同基因型甘蔗的叶色特征 |
YY618 和YT60 的叶片离体后容易发卷。
不同基因型甘蔗伸长期叶片叶绿素含量差异显 著，图2显示，无论是叶绿素a(chl.a)还是叶绿素 b(chl.b)，不同基因型甘蔗之间均以BC2-32 含量最 高，显著高于其它基因型，ROC22、YT55、YT00- 236 和YY618 之间无显著性差异，但显著高于YT60 和YT93-159，YT93-159 最低，此结果与甘蔗叶色 特征结果相一致。
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图2 不同基因型甘蔗伸长期叶片的叶绿素含量 |
不同基因型甘蔗伸长期叶片氮素含量由大到小 的顺序为：ROC22＞BC2-32＞YY618＞YT00-236 ＞YT55＞YT60＞YT93-159(图3A)，与叶绿素含量 的结果较为一致。而不同基因型甘蔗叶片钾素含量 的表现为：YT00-236＞YT60＞YY618＞ROC22＞ YT55＞BC2-32＞YT93-159(图3B)。
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图3 不同基因型甘蔗叶片氮素(A)和钾素(B)含量 |
相关性分析表明，甘蔗伸长期叶片叶绿素含量 与氮素含量成极显著正相关(p＜0.01)；甘蔗叶片叶 绿素含量与钾素含量有一定的相关性，但不显著； 叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素之间呈极显著正相 关(见表1)，特别是叶绿素a 与总叶绿素之间，相 关系数r＝0.999，说明总叶绿素含量主要由叶绿素 a 构成，这与叶绿素含量的结果相吻合(图2)。
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表1 甘蔗伸长期叶片叶绿素含量与氮、钾含量的相关性分析 |
甘蔗叶片叶绿素含量与氮素含量呈显著正相 关，而甘蔗叶片的SPAD 值与叶片含氮量、蔗茎产 量呈显著正相关[12]。因此，可以用SPAD 值预测甘 蔗的氮素含量及氮营养状况，并用于指导甘蔗施 氮。然而，本文表明，在同一时期不同基因型甘蔗的叶绿素含量存在显著差异，叶片SPAD 值同样存 在品种差异。同样，Schepers 等[16]对10 个玉米杂 交品种的叶绿素仪测定值的研究发现，10 个杂交 品种之间对施肥量和叶片全氮量之间的差异并不是 很大，但不同品种间的SPAD 值的差异很大。有的 杂交种能够积累较多的氮，但SPAD 值却并没有明 显提高。因此，为了在生产中应用，需要在不同品 种间建立独立的诊断指标或者通过不同的计算方法 对不同品种间的SPAD 值进行校正。要建立适合不 同品种不同生长条件下的预测体系需要进一步的深 入研究。
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