提高菊芋块茎生物产量的源库调节机制研究

Helianthus tuberosus Tuber is a primary part which is utilized to process biological energy sources and products. So it is a nuclear problem to gain high underground biomass (tuber yield) in the cultivation and government of Helianthus tuberosus. The study bases on the source-sink theory, and proceeding with the measures of source-reducing, reducing sink and Souree-Sink Alteration. The research introduces the methods of crop planting, physiology and biochemistry to study: (1)the factors of influencing the central sink and source of Helianthus tuberosus;(2)the influencing mechanism of the measures that reducing sink, source-reducing and Souree-Sink Alteration on biomass of Helianthus tuberosus;(3) the adaptability and compensatory mechanism of Helianthus tuberosus organ to decreasing sink, scattering pool and Souree-Sink Alteration；(4)the balance regularity between sink and source of Helianthus tuberosus L. The study is to reveal the approach, mechanism and technology of the balance regularity between sink and pool, and improving the sink-pool mechanism and approach definitely of Helianthus tuberosus tuber yield. The research brings theoretic bases for increasing yield and quality of Helianthus tuberosus tuber.

菊芋块茎是人类利用菊芋进行生物能源、生物产品生产的主要部位，因此获得高的地下生物量（块茎）是菊芋栽培和管理的核心问题。本项目以源-库理论为依据，从减源（疏叶）、疏库（去花、切割水平根系）和减源疏库综合措施入手，采用作物栽培学、生理学、生物化学等方法，研究：（1）影响菊芋块茎产量的主要源、库因素；（2）减源、疏库及减源疏库综合措施对菊芋块茎生物产量的影响机制；（3）菊芋各器官对减源、疏库及减源疏库综合措施的响应和补偿机制；（4）菊芋的源库平衡规律。以期通过三年的上述研究工作，来揭示菊芋源-库平衡的途径、机理与技术；明确提高菊芋块茎生物产量的源库调节机制和途径，为进一步提高菊芋块茎产量和品质提供理论依据。

菊芋块茎是人类利用菊芋进行生物能源、生物产品生产的主要部位，因此获得高的地下生物量（块茎）是菊芋栽培和管理的核心问题。本项目以源-库理论为依据，研究去花、去叶、去顶和断根对菊芋块茎生物产量和品质的影响机制。阐明提高菊芋块茎生物产量的源库调节机制和途径，为进一步提高菊芋块茎产量和品质提供理论依据。其结果表明：各种处理方式均对块茎生物量产生不同程度的影响，有的降低有的升高。其中只有断根处理条件下菊芋块茎生物量均得到不同程度的提高，其中断根半径20cm条件下块茎生物量比对照提高幅度最高，约为91%；菊芋块茎密度、根系密度及单位面积块茎个数均随着离根系中心半径的增加呈现逐渐降低的趋势，其最高值均出现在距离根系中心0-10cm区域；块茎生物产量贡献率最高值出现在距离根系中心40-50cm区域；菊芋块茎密度、根系密度以及单位面积块茎个数与距离根系中心半径之间均呈现为幂指数关系(y = Ax-b)，关系式分别为y = 1605.x-1.24（R² = 0.995）、y = 817.8x-1.71（R² = 0.813）和y = 542.7x-0.81（R² = 0.917）；单位面积菊芋茎秆、块茎及地上生物量随着密度的增加呈逐渐增加的变化趋势，小花生物量、根系生物量和叶片生物量随密度的增加呈先升高后降低的变化趋势，在密度为0.6 m×0.6 m达到最高值；各项处理措施对菊芋各器官可溶性糖、淀粉、热值、灰分、C、N、P等含量表现出不同的影响规律。其中断根显著增加了菊芋块茎的可溶性糖，营养生长期80cm 断根，菊芋块茎可溶性糖含量最高，为88.85%，而其含量在 20cm 切割条件下最低，为76.1%；除营养生长期80cm 断根对块茎淀粉含量无显著影响外，其他处理均使其降低；营养生长期 40cm 断根及现蕾期 80cm 断根显著降低了块茎的热值，其余处理对其并无显著影响；除现蕾期 20cm 及60cm 断根和营养生长期 80cm 断根使块茎灰分显著降低外，其余处理对其并无显著影响；其中切割处理使根、茎、叶、花、块茎中的含C量显著增加，且在营养生长期20cm条件下菊芋块茎的含C量最高，达到46.03%；根、茎、花、块茎中的含N量显著降低，但现蕾期20cm切割条件下各器官的N含量均升高，块茎当中的N含量在此条件下达到其最大值2.57%；营养生长期20cm切割条件下块茎当中P含量达到最高。