甜菜（Beta vulgaris）属藜科甜菜属,是我国重要的糖料作物之一。甜菜具有耐低温、耐干旱、耐盐碱的特性,主要栽培于我国的华北、东北和西北地区^[1]。据统计,我国2016年种植甜菜16.58万hm²,总产量956.7万t^[2],平均单产57.70t/hm²,远低于世界甜菜产量（59.6t/hm²,2014年）;河北省甜菜种植面积为1.93万hm²,居全国第3位,主要分布于冀西北坝上寒旱区的张北、尚义、康保、崇礼和沽源等5个县,单产48.36t/hm²,低于全国平均水平。冀西北坝上春季寒冷多风,间霜期温度宽幅波动,限制了甜菜生产的田间启动,导致定植期晚,生长季短,产量低。

任晓强^[3]认为,甜菜在冀西北坝上寒旱区具有较好的生态适生性,培育壮苗,适期早栽,促发快长,成为充分利用区域农田地气资源,稳定与提高甜菜产量的重要途径。王学群等^[4]和李琬等^[5]认为,纸筒育苗移栽增产的关键在于延长了甜菜生育期,增加了活动积温,积累了更多的干物质和糖分。分析表明每晚播（栽）1d,甜菜减产约1.5%。黄得志^[6]研究表明,洋葱定植期越早,秧苗成活率越高,鳞茎积累的干物质越多,单果重、可溶性糖、V_c、可溶性蛋白分别比对照（5月3日定植）提高11.96%、5.75%、13.51%和10.88%。利用区域优越的地气资源专业育苗,成苗异地移栽本田,对于培育壮苗与降低生产成本效果显著^[7]。将番茄、辣椒、茄子与黄瓜等在内蒙古乌兰浩特市用营养液育苗,秧苗北运300km至内蒙古阿尔山,成活率分别达86%、92%、92%与95%^[8]。董顺生等^[9]研究发现,移栽异地育苗草莓,比当地苗提前30d开花,提前20d采摘上市。路河等^[10]将浙江培育的草莓苗定植于北京,其单株产量、挂果数、平均单果重和最大单果重较当地苗分别高60.91%、29.93%、23.72%和12.38%,同时白粉病、灰霉病、疫病等病害的发病率也明显降低。移栽改变了作物的生育进程,进一步影响了养分积累与分配。张国伟等^[11]在内蒙古荒漠区研究播期对棉花生产的影响,结果表明早播（4月30日）比晚播（5月10日）处理棉花的子棉和皮棉产量分别提高了48%和56%,同时氮、磷、钾养分的皮棉生产效率分别提高了87%、92%、98%。任晓强^[3]研究表明,高肥地甜菜生长势强,较低肥地甜菜增产47%,然而全氮、磷、钾养分生物学效率却较低肥地甜菜分别降低了24.3%、37.3%和39.9%,可见高产的同时付出了高额的养分消耗代价。

本研究在河北省坝上高寒区设置坝上本地与冀中平原两地甜菜育苗与分期移栽方式,即“南苗北植”,研究异地秧苗、定植时期对甜菜生长、养分累积和产量、品质的影响,为充分利用异地温光资源、降低育苗成本、促进秧苗集约化和产业化生产提供理论与技术支持。

试验于2017年5-10月在河北省张北县河北农业大学张北实验站进行,试验区海拔1 420m,年均降水量382.5mm,年均温3.9℃;初霜期为9月23日,终霜期为5月10日,无霜期135d;≥0℃积温2 810.6℃,≥10℃积温2 426.3℃^[12]。2017年生长季降水为300.4mm,初霜期为8月28日。

试验以甜菜KWS-6231为供试材料,在冀中平原区的清苑县（115°48′E,38°77′N,海拔18m,统称为南苗）和坝上高寒区的张北县（114°42′E,41°09′N,海拔1 420m,统称为北苗）南北两地育苗,设较早定植期（5月10日）和常年定植期（5月25日）两个定植期,形成4个处理,分别称为南苗1（南苗5月10日）、北苗1（北苗5月10日）,南苗2（南苗5月25日）、北苗2（北苗5月25日）,分别编号为S1、N1、S2和N2。其中北苗2为对照（CK）。依壮苗措施培育秧苗。限于育苗的温度条件,北苗1为北苗2同期播种的秧苗提前定植。各处理甜菜种植面积为20m²;株行距为50cm×60cm;9月28日收获。

为保证测样的代表性,以标株方法减小取样的误差^[3]。移栽后每处理区分别选取长势均匀的10株甜菜挂牌标记,每次测样均观测标定植株,每隔10d观测一次。

1.3.1 绿叶数、叶面积及叶面积指数 绿叶数为绿色叶片的叶片数。利用精确度为1mm的透明直尺测定甜菜绿色叶片的最大长径、最大宽径,计算叶面积;单叶面积（cm²）=叶片最大长径（cm）×最大宽径（cm）×0.7;叶面积指数（LAI）=绿叶总面积（cm²）/占地面积（cm²）。

1.3.2 根径 利用游标卡尺测量定株甜菜露出地面块根的最大根粗宽径（cm）作为根径。

1.3.3 含糖率 在收获期,对定株观测的10株甜菜,在甜菜根体中上部45°角斜插取出甜菜根肉,压榨取汁液,利用PAL-1糖度仪测定块根内可溶性固形物含量。含糖率（%）=可溶性固形物含量×0.82×100。经济系数=实收甜菜经济产量（干重）/实收甜菜生物产量（干重）。

1.3.4 养分含量及生物学效率 将收获期取样的植株样品,分块根、叶片两部分在105℃的烘箱内杀青30min,80℃烘干至恒重。粉碎后装入自封袋中,送至河北省农林科学院资源环境研究所,测定样品的氮、磷、钾含量。养分生物学效率（kg/kg）=作物生物产量（kg）/作物生物产量的养分积累量（kg）。

采用Excel 2007软件进行试验数据统计分析。

甜菜各处理的移栽期秧苗性状见表1。各处理移栽期秧苗质量存在较大的差异。其中株高和百苗重表现为南苗高于北苗。S1和S2的株高是N2的2.45~2.69倍,百苗重是N2的1.51~1.72倍。S1的株高和百苗重分别是S2的1.10和1.14倍。S1的茎粗是N2的1.10倍。叶绿素SPAD值表现为北苗高于南苗,南苗SPAD值仅为北苗的76.4%~87.1%。由于南部育苗环境具有较高的温度优势,与北苗相比南苗具有更强的生长势和更高的整体质量。

各处理甜菜绿叶叶片数如图1所示。除S2外,其他3个处理叶片数均随着生育期的推移呈现先升高后降低的特征。图1表明,至6月19日各处理均完成缓苗过程,之后叶片数迅速增长,出叶速度最快达1.2片/d。S1于7月29日达最大叶片数,为56片,N1和N2于9月8日达到最大值,分别为36和32片;之后缓慢下降。S2叶片数呈持续增长趋势,收获期最高,为40片。S1、S2和N1处理的最大叶片数分别是N2的1.75、1.25和1.13倍,S1是S2的1.4倍。结果表明,南苗北植甜菜叶片数比当地育苗增加55.6%~75.0%,说明南苗甜菜的叶片数明显多于北苗,早栽甜菜的叶片数多于晚栽。

各处理甜菜叶面积指数呈单峰曲线变化（图2）,7月29日-8月8日达到峰值,S1、S2、N1、N2处理分别为3.33、2.54、2.58、2.31;全生育期平均叶面积指数S1、S2和N1分别是N2的1.20、1.10和1.00倍,S1是S2的1.09倍。南苗甜菜的叶面积指数比北苗提高了29.1%~44.2%。结果表明,南苗甜菜的叶面积指数高于北苗,早栽甜菜高于晚栽甜菜。南苗北植甜菜的叶片数多、叶面积指数高,为甜菜产量、含糖量的提高奠定了物质基础。比较表明,在甜菜生育末期的9月18-28日,S2的叶面积并未随其叶片数的增加而增长,反而表现持续下降。田间监测表明,生育末期甜菜根茎处丛生出小叶片增加了植株叶片数。

各处理甜菜根径增长（图3）整体呈“S”形曲线变化,且后期仍保持增长趋势。7月29日-8月28日为块根的快速增长期,进入9月份后块根膨大速度减缓。在整个生育期内S1的根径一直高于其他处理。S1、N1、S2和N2的根径最大值分别为14.38、12.98、13.21和13.12cm。S1根径分别是N1和N2的1.11和1.10倍,是S2的1.09倍。分析表明,各处理间根径同叶片数、叶面积指数表现出相同的差异特征。南苗根径比北苗提高9.6%~10.8%。

由表2可知,各处理间的定植成活率差异不大;南苗甜菜增产效果明显。南苗甜菜经济产量鲜重为北苗的1.06~1.19倍,干重为北苗的1.08~1.20倍;产糖量南苗甜菜为北苗的1.07~1.19倍,S1较N2（CK）增产24%。S1的经济产量干重比S2提高了13.6%,产糖量提高了16.2%。N1与N2相比经济产量干重提高2.1%,产糖量提高4.0%。南苗甜菜的经济鲜重产量比北苗提高17.1%~19.2%,产糖量提高19.2%~24.0%。比较表明,早栽甜菜经济系数与含糖率有高于晚栽甜菜的趋势。这与早栽延长了甜菜的生育期,相应使甜菜的糖分积累期增长,地上部的干物质和糖分向块根转移时间更长有关,而北苗的产量和含糖量增加幅度低于南苗,可能与N1移栽时秧苗较小有关。

分析表明,N1的块根干重是N2的1.02倍,但全株干重低于N2达6.5%,说明至收获期N2地上部仍保持着较旺盛的生长,这与糖用甜菜的营养生长习性有关。适期早栽,可有效延长大田生长期,成为促进甜菜干物质积累,提高产量与品质的关键。

表3表明,甜菜地上部的叶片养分含量远高于块根。在甜菜收获期,地上部叶片氮、磷、钾含量分别是块根的2.41~3.22、1.92~2.27和3.01~3.95倍,块根重量占全株总生物量的79.4%~86.7%,而块根中的氮、磷、钾分别占全株养分的55.8%~73.0%、65.6%~76.7%和53.8%~68.3%。与生物量相比,更高比例的养分归还有利于减少农田土壤养分的消耗。

由表3可知,甜菜地下部块根的氮、磷、钾含量均表现为S1最低,N1、S2与N2相近,S1的全氮、全磷、全钾含量分别为N2的88.5%、91.7%和81.8%;受块根产量拉动,相应氮、磷、钾生物学效率以S1最高,分别达129.71、904.43和158.45kg/kg,是N2的1.13、1.09和1.22倍。各处理间的甜菜全株氮、磷、钾含量特征与块根相似,S1最低;相应生物学效率以S1最高,分别为97.57、762.84和110.25kg/kg,分别是N2的1.21、1.11和1.25倍。

甜菜作为华北高寒区典型的以收获营养体为主的喜凉耐霜型根茎类作物,具有生育期长、光合势大的优势,为高产奠定了基础^[13]。研究^[3,14-15]表明,由于华北高寒区生长季短、积温少,甜菜生长后期块根的干物质积累均表现持续增长,且在初霜后回温的环境下,叶片的光合速率会恢复并有增高的现象,说明甜菜在该区表现营养体无限生长特性。本试验中,甜菜南苗北植利用异地资源优势培育高质量秧苗,实现早定植,结果表明南苗北植在绿叶叶片数、叶面积指数、根径、产量和产糖量上比当地苗分别高出了75%、44%、11%、17%和24%,促进了甜菜生产潜力的开发。

养分生物学效率与农田循环特征不仅影响着作物的经济效果,而且影响着生产的可持续性^[16]。由于甜菜具有无限生长特性,收获期的叶片养分含量高于块根^[3,17],赵沛义等^[18]监测表明,直播甜菜在收获期叶片氮、钾含量及其积累量均高于块根,使得块根收获移出农田后,由杀秧可归还土壤养分相比于块根产量比例更高,促进了养分再循环利用。稻草还田对增加土壤含氮量^[19]、降低土壤氮素损失效果显著^[20]。本试验中,甜菜块根和全株的氮、磷、钾含量均表现于南苗北植处理最低,说明南苗北植的甜菜生产方式具有提高养分生物学效率,实现低耗、高效的农田养分可持续性生产的优势。

甜菜南苗北植生产,在绿叶叶片数、叶面积指数、根径、产量和产糖量等性状上,比当地育苗甜菜分别增加55.6%~75.0%、29.1%~44.2%、9.6%~10.8%、17.1%~19.2%和19.2%~24.0%;其效果呈现南苗明显大于北苗、早栽大于晚栽特征。南苗北植甜菜的植株氮、磷、钾养分含量低于北苗,养分生物学效率提高。南苗北植对冀西北寒旱区甜菜块根含糖量与生长力有显著促进作用。