不同来源和品种的木薯幼苗的光合特性、生长情况及产量

《Scientifica》：Photosynthetic Traits, Growth, and Yield of Cassava Plantlets From Different Sources and Cultivars

本研究通过盆栽和田间试验，评估了三种 Cassava 品种（KU50、RY9、HB60）和四种植物源（叶芽切割、迷你切割、正常切割及传统切割）的光合特性、生长指标及产量。结果表明，HB60 和 RY9 在株高、茎径、光合速率及产量等关键指标上显著优于 KU50。植物源对光合作用无显著影响，但对产量和淀粉积累有积极效应，其中迷你切割和正常切割的产量表现接近传统切割。研究证实不同植物源在 Cassava 品种中具有可替代性，且 HB60 和 RY9 品种在热带地区种植中更具推广价值。

　　本研究探讨了在温室和田间条件下，三种木薯品种（Kasetsart 50、Rayong 9 和 Huay Bong 60）以及四种植株来源（叶芽切段、微型切段、常规切段和正常切段）在生长、产量及光合特性方面的表现。木薯作为全球重要的块根作物，近年来产量增长了88%。它广泛种植于热带和亚热带地区，为全球数以百万计的人口提供粮食和经济资源。然而，随着种植面积的扩大和种植材料需求的增加，木薯病毒传播的风险也随之上升，尤其是东南亚地区的斯里兰卡木薯花叶病（SLCMD）。因此，高效的繁殖系统对于生产无病植株和维持产量至关重要。

本研究通过3×4因子设计，即三个木薯品种与四种植株来源的组合，评估了植株在温室和田间条件下的表现。结果表明，HB60和RY9在生长、茎粗、光合速率、气孔导度、蒸腾作用和产量方面表现更优。值得注意的是，RY9在植株高度和茎粗方面也表现突出，从而提高了繁殖速率。尽管植株来源对光合特性没有显著影响，但对田间植株的冠层高度、淀粉产量和温室植株的淀粉含量产生了积极影响。有趣的是，叶芽切段、微型切段和正常切段在光合特性、产量特性和收获指数方面与常规种植方法表现相当。这些发现表明，木薯品种对不同植株来源的反应具有相似性，凸显了植株来源在繁殖计划中的潜在价值。

在木薯种植中，传统方法通常使用8至12个月龄的茎段进行种植，这些茎段被切割成20至30厘米长的段，但繁殖率仅为1:10。为了解决这一限制，研究人员开发了快速繁殖技术，包括组织培养、叶芽技术、微型切段、气雾栽培系统和半水培系统。虽然这些方法提高了种植材料的质量，但目前对这些技术繁殖出的植株在农业表现、光合特性和块根产量方面的研究仍然有限。已有研究指出，叶芽切段的农业表现不如传统茎切段，但上部叶芽切段表现出更多的分枝，而上部和中部的叶芽切段在干物质积累方面与传统切段相似。此外，田间研究显示，切段大小、母株品种、节龄、植株年龄和施肥显著影响芽的生长。研究还发现，7个月龄的植株切段在芽的生长和节间数量方面表现最佳，这表明植株年龄对繁殖具有重要影响。

在实验过程中，研究区域选在泰国东北部乌隆他尼大学的实验农场和中央实验室，实验时间为2023年9月至2024年4月。在温室实验中，土壤经过筛分处理，每盆含有340公斤干燥土壤。田间实验则采用6个点的随机土壤样本，深度分别为0-30厘米和30-60厘米。土壤的理化性质包括土壤质地、pH值、有机质、总氮、可利用磷、交换性钾、钙、镁、电导率（EC）和阳离子交换容量（CEC）。温室土壤被分类为沙壤，其pH值为5.65，电导率为0.02 ds/m，有机质含量为0.57%，总氮含量为0.04%，可利用磷含量为100.63 mg/kg。交换性钾、钙和镁含量分别为24.16、113.71和29.39 mg/kg，阳离子交换容量为10.70 cmol/kg。而田间土壤的pH值为4.98至5.04，电导率为0.01 ds/m，有机质含量为0.25%至0.48%，总氮含量为0.01%至0.02%，可利用磷含量为5.13至13.75 mg/kg。交换性钾、钙和镁含量分别为6.69至6.84、10.63至22.99和4.60至9.31 mg/kg。阳离子交换容量在4.20至5.00 cmol/kg之间（见表1）。

总体而言，温室实验使用的土壤比田间实验更肥沃。田间土壤的酸度稍高，有机质、总氮、可利用磷、交换性钾、钙和镁含量较低。这表明土壤性质对木薯生长和产量有显著影响。因此，本研究通过比较不同植株来源的木薯在温室和田间条件下的表现，为木薯繁殖方法的优化提供了重要依据。

植株来源在实验中被分为三种类型：叶芽切段、微型切段和正常切段，以及常规切段。这些植株来源在实验中被用于评估其在不同生长阶段的表现。实验采用随机区组设计，以确保数据的准确性和可靠性。通过温室和田间实验，研究人员能够观察到不同植株来源对木薯生长、产量和光合特性的影响。

在温室实验中，所有植株来源的植株高度、冠层高度、总叶数和节间长度在不同采样时间均未表现出显著差异。然而，HB60和RY9品种在冠层高度、总叶数和节间长度方面表现优于KU50。在田间实验中，HB60和RY9在植株高度和茎粗方面表现突出，而常规切段在植株高度方面表现最佳。此外，植株来源对某些特征如茎粗和繁殖率在温室实验中产生了显著影响，而在田间实验中则对叶面积和茎粗产生了显著影响。值得注意的是，不同品种与植株来源之间的交互作用对大多数特征没有显著影响。

光合特性方面，实验评估了净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、细胞间CO?浓度（Ci）、光系统II的最大量子产率（Fv′/Fm′）和蒸腾效率（TE）。在温室实验中，RY9和HB60在4个月后表现出更高的Pn、Gs和Tr值，而在田间实验中，这些特征在所有采样时间均未表现出显著差异。这表明在不同生长阶段，植株来源对光合特性的表现具有相似性，但品种间的差异仍然存在。此外，叶芽切段、微型切段和正常切段在某些特征上与常规切段表现相当，这表明这些繁殖方法在光合特性、产量和收获指数方面具有潜力。

在产量方面，HB60和RY9在温室和田间实验中均表现出更高的块根产量。这些品种在块根数量、块根干重、生物量、淀粉含量和淀粉产量方面均优于KU50。特别是在田间实验中，HB60和RY9在块根干重和生物量方面表现突出，而KU50在收获指数方面表现更优。这表明，虽然KU50在某些特征上表现优异，但HB60和RY9在整体产量方面更具优势。此外，植株来源对某些产量特征如块根干重、生物量和淀粉产量产生了显著影响，但对块根数量和块根鲜重没有显著影响。叶芽切段、微型切段和正常切段在某些特征上表现出更高的淀粉含量和收获指数，这表明这些植株来源在产量方面具有潜力。

本研究的发现表明，木薯品种对不同植株来源的反应具有相似性，这可能为繁殖计划提供有价值的参考。同时，不同植株来源在温室和田间条件下的表现也存在差异，这可能与生长环境、土壤性质和管理措施有关。因此，优化植株来源和繁殖方法对于提高木薯产量和适应不同生长条件具有重要意义。