不同质地土壤甘薯块根膨大与能量供应的关系OA北大核心CSTPCD

【目的】良好的土壤通气性可提高甘薯块根中ATP含量,促进干物质向块根的转运。本研究从块根呼吸强度、呼吸途径的变化方面,研究不同质地土壤对块根呼吸代谢及能量供应的调控机制,为甘薯高产栽培提供理论依据。【方法】以淀粉型甘薯品种‘商薯19’和‘济薯25’为试材,于2020、2021年进行了两季大田试验,供试土壤质地包括砂壤土、壤土和黏壤土。于甘薯移栽后45天起,每20天进行一次植株取样,调查甘薯块根鲜重,测定块根能荷物质腺苷三磷酸(ATP)、腺苷二磷酸(ADP)、腺苷一磷酸(AMP)含量和呼吸速率等,计算块根膨大速率,以分析能荷与块根膨大的关系。在甘薯收获期测产。【结果】3个质地土壤间差异显著,砂壤土上甘薯产量和单薯重最高,产量较壤土上提高13.94%~32.91%,黏壤土上甘薯产量和单薯重最低,产量较壤土上降低6.71%~22.1%,而单株结薯数不同质地土壤间差异不显著。砂壤土上甘薯块根膨大速率显著高于其它两种质地土壤,增幅较大时期出现在块根的膨大高峰期(栽后65~85和105~125天),而黏壤土上块根的膨大速率显著低于其它两种质地土壤。块根快速膨大期(栽秧后65~125天),相较于壤土,砂壤土上的块根蔗糖含量显著降低,而淀粉含量显著增加;黏壤土上则表现正相反,块根蔗糖含量显著升高,淀粉含量显著降低。相较于壤土,砂壤土上块根总呼吸速率、糖酵解途径(EMP)呼吸速率和三羧酸循环(TCA)呼吸速率分别提高12.48%~34.36%、7.14%~43.23%和7.14%~39.62%,总呼吸速率和TCA呼吸速率的最大增幅均出现在块根膨大高峰期;而黏壤土上甘薯块根的总呼吸速率较低,磷酸戊糖途径(PPP)呼吸速率较高。砂壤土上甘薯块根中ATP、ADP以及AMP含量显著高于壤土,黏壤土则显著低于壤土。相关分析发现,甘薯块根产量、单薯重均与ATP含量呈极显著正相关关系,块根膨大速率与ATP、ADP含量呈极显著正相关关系。通径分析结果显示,ATP含量对单薯重的直接作用效应最大,TCA呼吸速率对单薯重的总作用效应最大,且TCA呼吸速率的总作用效应主要通过对ATP含量的间接效应来实现。【结论】甘薯块根呼吸速率、ATP、ADP含量与块根膨大、单薯重和产量关系极为密切,且ATP含量直接和间接影响单薯重。砂壤土条件下,甘薯块根有氧呼吸加强,ATP产生效率提高,能量供应充足,有利于淀粉的合成和积累,块根膨大快、产量高。黏壤土条件下,甘薯块根中无氧呼吸加强,ATP生成量较少,不利于淀粉合成,块根膨大慢、产量低。