西瓜葉綠素含量及熒光動力學參數與產量的多元回歸和通徑分析

摘要：為探討不同氮濃度條件下西瓜（Citrullus lanatus）葉片光合性狀的變化及其對產量的影響，以西瓜品種早春紅玉為試驗材料，分析不同氮濃度下其苗期、伸蔓期、開花期、膨果期葉片葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數的變化情況以及氮濃度與產量的關系。結果表明，氮濃度、葉綠素含量及葉綠素熒光動力學參數與西瓜產量之間存在極顯著的線性關系，葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與西瓜產量的回歸方程為：Y=-3.018+0.012 X氮濃度-0.004 3 XSPAD-0.017 X初始熒光-0.001 X可變熒光 -0.002 8 X最大熒光+0.015 X潛在活性+5.07 X光能轉化效率；氮濃度、潛在活性和光能轉化效率與產量均呈正相關，而初始熒光、SPAD值、可變熒光和最大熒光與產量呈負相關；各參數對西瓜產量的影響從大到小為光能轉化效率、初始熒光、最大熒光、氮濃度、可變熒光、SPAD值、潛在活性；光能轉化效率、初始熒光和最大熒光對產量的影響取決于直接作用，潛在活性、可變熒光和SPAD值對產量的影響取決于間接作用；氮濃度與產量的相關是直接作用和間接作用共同的影響。

關鍵詞：西瓜（Citrullus lanatus）；葉綠素含量；葉綠素熒光動力學參數；產量；多元回歸分析；通徑分析

中圖分類號：S651；Q244；S11+4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）20-4953-03

Multiple Regression and Path Analysis between Chlorophyll Content， Fluorescence Kinetic Parameters and Watermelon Yield

HUANG Xiang，HONG Juan，ZHANG Li-hong，GE Mi-hong，YE Li-xia，WANG Lei，CHEN Tao，CHEN Gang

（Wuhan Institute of Agricultural Sciences， Wuhan 430345， China）

Abstract： Taking the watermelon variety Zaochunhongyu as experimental material， effects of different concentration nitrogen on photosynthetic traits change and yield of watermelon leaf， leaf chlorophyll content and chlorophyll fluorescence kinetics parameters were investigated. The correlation between nitrogen concentration and yield were analyzed during seedling， cranberry and blossom period， swelling fruit. Results showed that there was very significant linear relationship between nitrogen concentration， chlorophyll content， chlorophyll fluorescence kinetics parameters and yield， with the regression equation： Y=

-3.018+0.012 Xnitrogen -0.004 3 XSPAD-0.017 0 Xthe initial fluorescence -0.001 0 Xvariable fluorescence -0.002 8 Xmaximum fluorescence +0.015 0 Xpotential activity+5.070 0 Xconversion of light energy efficiency. Nitrogen concentration， potential activity， energy conversion efficiency were significantly positively correlated with the yield. The initial fluorescence， SPAD， variable fluorescence and maximum fluorescence had negative correlaed with the yield. The influence of each parameter on watermelon yield ranking from big to small as follows： energy conversion efficiency， the initial fluorescence， maximum fluorescence， nitrogen concentration， variable fluorescence， SPAD， potential activity. The effects of energy conversion efficiency，the initial fluorescence and maximum fluorescence on yield were direct. The effects of potential activity， variable fluorescence and SPAD were indirect. Nitrogen concentration had strong direct action and indirect action on yield.

Key words： watermelon（Citrullus lanatus）； chlorophyll content； chlorophyll fluorescence dynamics parameter； yield； multiple regression analysis； path analysis

西瓜（Citrullus lanatus）為一年生蔓性草本植物，果實甘甜多汁，清爽解渴，是盛夏佳果；不含脂肪和膽固醇，含有大量葡萄糖、蘋果酸、果糖、番茄素及維生素C等物質，是一種營養豐富、食用安全的食品[1]。目前，葉綠素熒光作為光合作用研究的探針，在農業上得到了廣泛的研究和應用[2，3]，前人在作物營養元素上也做過大量類似研究[4-7]，但有關西瓜葉綠素含量及熒光動力學參數對其產量的影響報道較少。因此，擬通過不同氮濃度下葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量之間的回歸與通徑分析，研究葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數對西瓜品種早春紅玉產量的影響，分析各個參數對產量的直接作用和間接作用的大小，旨在為西瓜的高產穩產、合理施肥及營養診斷提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料及試驗設置

供試西瓜品種為早春紅玉。將西瓜種子置于塑料瓶中曬種12 h，清水沖洗干凈，在35 ℃恒溫培養箱中催芽3～4 d。2012年4月5日播種，待種子發芽后，選取萌發一致的種子播種于塑料缽內（缽內裝滿細沙）。播種7 d后出芽，14 d后開始施營養液，用改進的Hoagland營養液配方[8]，營養液用去離子水配制，各種養分元素均用分析純試劑。

設8個施氮濃度（純N）：50（N1）、100（N2）、150（N3）、200（N4）、250（N5）、300（N6）、350（N7）、400（N8） g/L，每處理4次重復，完全隨機區組設計。

1.2 葉綠素含量、熒光動力學參數及產量測定

每份材料選取生長一致的3片功能葉，分別于苗期（6月10日）、伸蔓期（6月24日）、開花期（7月9日）和膨果期（7月23日）采用SPAD-502 DL葉綠素儀（日本美能達公司）測定葉綠素含量（SPAD值），用OS5-FL調制式葉綠素熒光儀（美國Opti-science公司）測定葉綠素熒光動力學參數，3片功能葉的平均值為該處理的測定值。測定葉綠素熒光時，葉片預先暗適應20 min，然后直接讀出初始熒光（Fo）、可變熒光（Fv）、最大熒光（Fm），計算代表PSⅡ潛在活性的參數（Fv/Fo）以及代表PSⅡ原初光能轉化效率的參數（Fv/Fm）。待果實成熟后，每個株系混合收獲，稱量果實總重量。

1.3 數據記載及處理

生長期間進行田間觀察記載，所測定的項目編碼如下：氮濃度（X1）、SPAD（X2）、初始熒光Fo（X3）、可變熒光Fv（X4）、最大熒光Fm（X5）、代表PSⅡ潛在活性的參數Fv/Fo（X6）、代表PSⅡ原初光能轉化效率的參數Fv/Fm（X7）和產量（Y）。數據使用Excel 2003和SAS 10.0進行整理與分析。

2 結果與分析

2.1 氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量的回歸分析

通過回歸分析得出氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量的回歸方程為：Y=-3.018

+0.012 X1-0.004 3 X2 -0.017 X3 -0.001 X4 -0.002 8 X5 +0.015 X6 +5.07 X7，P<0.01，此方程達極顯著水平，表明氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量之間存在極顯著的線性關系。從該回歸方程可以看出，氮濃度、潛在活性和光能轉化效率與產量呈正相關，而SPAD值、初始熒光、可變熒光和最大熒光與產量呈負相關。

2.2 氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量的簡單相關與偏相關分析

通過相關分析得到氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量的簡單相關系數及偏相關系數（表1）。從表1可以看出，氮濃度、初始熒光、潛在活性參數、光能轉化效率參數與產量呈顯著相關，而其他參數對產量的作用較小。在這些顯著性參數中，氮濃度、潛在活性、光能轉化效率與產量呈顯著正相關，而初始熒光與產量呈顯著負相關。從表1還可以看出，在偏相關系數中，只有氮濃度對西瓜產量的偏相關系數達到顯著水平，表明氮濃度對產量的間接作用也較大。

2.3 氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量的通徑分析

相關性分析結果反映了各指標在其他因素的協同作用下對產量的綜合效果，不能真正反映各指標對產量的直接或本質的作用[9，10]。因此，有必要在此基礎上再進行通徑分析，對相關系數進行剖析，估算出氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數對產量的直接效應和間接效應，進一步揭示這些參數與產量相關的原因。

通過對氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數與產量的通徑分析（表2），從表2可以看出，各參數對產量的直接作用是不均等的，作用從大到小為光能轉化效率、初始熒光、最大熒光、氮濃度、可變熒光、SPAD值、潛在活性。在所研究的參數中，光能轉化效率、氮濃度、初始熒光和最大熒光對產量的通徑系數較大，表明這4個參數對產量的影響力較高；氮濃度和光能轉化效率對產量的通徑系數為正，表明它們對產量的正效應比較明顯；初始熒光和最大熒光對產量的通徑系數為負，表明這兩個參數對產量有明顯的負作用。

3 小結

試驗結果表明，氮濃度、光能轉化效率和初始熒光是對西瓜產量影響較大的3個參數。保持合適的氮濃度，提高植株光能轉化效率，降低初始熒光，有利于西瓜產量的提高。光能轉化效率、初始熒光和最大熒光對產量主要是直接作用，間接作用影響不大；潛在活性、可變熒光和SPAD值與產量的相關主要是由間接作用產生，直接作用較小；氮濃度與產量的相關是直接作用和間接作用共同的影響，但直接作用大于間接作用。表明此研究所涉及的參數對西瓜產量的影響具有綜合性，在實際生產上應采取多種措施改善植株的生長環境，提高西瓜產量。如適當的氮用量，特別是營養最大效率期氮肥的用量，提高其氮肥的利用率；提高植株的光能轉化效率，增強植株光合效率，這些變化都有利于西瓜的高產穩產[5，11，12]。

試驗僅考慮了西瓜生育期內氮濃度、葉綠素含量和葉綠素熒光動力學參數對產量的影響，剩余通徑系數仍然較高，表明還有其他影響產量的外界因子沒有考慮進來，外部氣候條件、土壤情況、試驗環境的不同等均有可能對產量造成影響[6，13]，具體還待進一步研究。

參考文獻：

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