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豆科綠肥對(duì)甘蔗抗旱生理指標(biāo)的影響

2010-03-23 02:21陳超君張麗瓊歐麗萍徐建云
中國(guó)糖料 2010年3期
關(guān)鍵詞:豆科導(dǎo)度綠肥

陳超君,張麗瓊,歐麗萍,徐建云

(1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧530005;2.廣西大學(xué)甘蔗研究所,南寧530005;3.陜西安康學(xué)院,安康725000;4.廣西百色市農(nóng)業(yè)局,百色533000)

豆科綠肥對(duì)甘蔗抗旱生理指標(biāo)的影響

陳超君1,2,張麗瓊1,3,歐麗萍1,4,徐建云1,2

(1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧530005;2.廣西大學(xué)甘蔗研究所,南寧530005;3.陜西安康學(xué)院,安康725000;4.廣西百色市農(nóng)業(yè)局,百色533000)

在連作蔗地上種植花生、大豆和綠豆3種豆科綠肥并壓青還田,研究其對(duì)甘蔗抗旱性的效應(yīng),探討豆科綠肥壓青改土對(duì)提高甘蔗抗旱性的作用和機(jī)理。結(jié)果表明,豆科綠肥壓青改良土壤后有利于增強(qiáng)甘蔗的抗旱性。3種綠肥中以綠豆壓青處理的甘蔗抗旱性最強(qiáng),其次是大豆,再次是花生。

甘蔗;豆科綠肥;抗旱性

旱害是廣西甘蔗生產(chǎn)發(fā)展的主要制約因素之一。造成旱害的主要原因是廣西約有90%以上的植蔗區(qū)分布在耕作層淺薄且缺乏灌溉條件的丘陵旱坡地上,這些地區(qū)土壤保水力不強(qiáng),不能充分利用自然降水[1]。旱害造成甘蔗品質(zhì)變劣[2],產(chǎn)量下降,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致絕產(chǎn)。因此,研究綠肥壓青以改良土壤與增強(qiáng)蔗株抗旱性之間的關(guān)系,對(duì)甘蔗生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。本試驗(yàn)在連作蔗地上種植花生、大豆、綠豆3種豆科綠肥并壓青后,當(dāng)年種植秋植甘蔗,以研究豆科綠肥壓青改良土壤對(duì)甘蔗抗旱性的效應(yīng),探討豆科綠肥壓青培肥蔗地對(duì)提高甘蔗抗旱性的作用,以應(yīng)用于指導(dǎo)生產(chǎn),為甘蔗抗旱栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

甘蔗品種為園林2號(hào)。綠肥作物和品種分別為:花生,桂花17號(hào);大豆,桂早1號(hào);綠豆,廣西小綠豆。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2003年3月至2005年1月在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)科教學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)用地已連作甘蔗10多年,土壤為砂壤土,pH 6.26。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為單因素試驗(yàn),采用拉丁方設(shè)計(jì)。設(shè)花生(處理A)、大豆(處理B)與綠豆(處理C)壓青3個(gè)處理,以休閑作對(duì)照(處理D)。試驗(yàn)地春種豆科綠肥并壓青還田處理,當(dāng)年種植秋植甘蔗。小區(qū)行長(zhǎng)6.00m,行距1.04m,6行區(qū),4次重復(fù),小區(qū)面積37.5m2,試驗(yàn)區(qū)面積600.0m2。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 綠肥壓青2003年3月至8月種植綠肥并壓青?;ㄉN植一造,于3月10日播種,播種量34.5萬(wàn)粒/hm2,進(jìn)入飽果成熟初期,收獲莢果,余下部分全部壓青。大豆、綠豆分別種植兩造,3月10日第一造播種,大豆播種量為157.5kg/hm2,綠豆播種量為60.0kg/hm2,5月26日第一造(初莢期)全株壓青;6月18日第二造播種,大豆播種量為160.5 kg/hm2,綠豆播種量為60.0 kg/hm2,8月7日大豆、綠豆第二造(盛花期)全株壓青。壓青方法:將綠肥作物整株拔起,稱取各小區(qū)生物產(chǎn)量(表1)后,即在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)每隔30~40cm開溝,溝深15~20cm,將綠肥均勻地?cái)[放于溝底,然后覆土壓埋綠肥。

休閑區(qū)(對(duì)照D)的處理:第一造綠肥播種時(shí)只耕不種,以后在每一造綠肥壓青時(shí)只鋤草覆蓋表土,不作翻耕。

1.4.2 甘蔗種植2003年9月9日秋植甘蔗。種植前不犁耙整地,直接在各小區(qū)上開種植溝播種。將蔗種砍成雙芽段,浸種消毒5min后立即下種。下種量為6萬(wàn)芽/hm2。當(dāng)連續(xù)20d以上無(wú)降雨、清晨甘蔗葉片微卷、甘蔗群體表現(xiàn)受旱狀時(shí),采+1葉進(jìn)行抗旱性指標(biāo)測(cè)定分析。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

(1)細(xì)胞膜透性(電導(dǎo)率)、相對(duì)含水量:參照鄒琦主編的《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[3]測(cè)定。(2)葉綠素:稱取剪碎的+1葉片0.1g于50mL容量瓶中,加入提取液(丙酮、乙醇、蒸餾水按4.5∶4.5∶1體積比混合)25mL,在黑暗條件下浸提24h至葉肉變白,測(cè)定OD663和OD645值,然后按Arnon公式計(jì)算葉綠素含量。(3)氣孔導(dǎo)度:用LI-6400光合作用測(cè)定儀測(cè)定[4]。(4)自由水/束縛水:采用馬林契克法。(5)葉綠素?zé)晒猓河肞AM-2000便攜式熒光儀測(cè)定[5]。(6)抗旱隸屬函數(shù)值計(jì)算方法如下:

表1 綠肥壓青生物量及養(yǎng)分含量

a.分別對(duì)所測(cè)抗旱指標(biāo)用⑴式求出各處理各項(xiàng)指標(biāo)的具體隸屬值。

b.如果某一指標(biāo)與抗旱性負(fù)相關(guān),可用⑵反隸屬函數(shù)計(jì)算其抗旱隸屬函數(shù)值。

式中,X為各處理某一指標(biāo)測(cè)定值,Xmax為所有處理某一指標(biāo)測(cè)定值內(nèi)的最大值,Xmin為該指標(biāo)中的最小值。c.把各處理的各項(xiàng)指標(biāo)具體隸屬值進(jìn)行累加,得加權(quán)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 +1葉的細(xì)胞膜透性

干旱脅迫下,甘蔗葉片脂質(zhì)過(guò)氧化作用加劇,過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛含量增加,導(dǎo)致質(zhì)膜損傷,膜透性增加。對(duì)同一品種而言,當(dāng)蔗株受到干旱脅迫程度輕時(shí),其質(zhì)膜破壞較小,質(zhì)膜的電解質(zhì)外滲值增加小。各次測(cè)定的平均結(jié)果(見圖1)由大到小依次為處理A(22.60%)>處理D(21.56%)>處理B(20.30%)>處理C(16.23%)。

2.2 +1葉的相對(duì)含水量

甘蔗受到干旱脅迫時(shí),葉片水分狀況惡化,相對(duì)含水量降低。試驗(yàn)結(jié)果(見圖2)表明,各次測(cè)定的平均相對(duì)含水量由大到小依次為處理C(88.50%)>處理A(88.13%)>處理D(88.00%)>處理B(87.71%),表明甘蔗受到干旱脅迫時(shí)處理C的水分狀況惡化程度較輕,處理B惡化程度較重,處理A比處理D要好一些。

2.3 +1葉的自由水/束縛水

自由水與束縛水含量的高低與植物的生長(zhǎng)及抗性有著密切的關(guān)系。自由水/束縛水比值較高時(shí),植物組織或器官的代謝活動(dòng)一般比較旺盛,生長(zhǎng)也較快;反之則較慢,但抗性常較強(qiáng)。所以自由水/束縛水比值越低,甘蔗品種的抗旱性越強(qiáng)。各處理自由水/束縛水比值見圖3,各次測(cè)定的平均值由大到小依次為處理D(3.67)>處理B(3.44)>處理A(2.89)>處理C(2.63)。

2.4 +1葉的葉綠素含量

葉組織在水分缺乏時(shí)葉綠素合成受到抑制,且原有葉綠素亦易受到破壞[6],水分脅迫下蔗葉葉綠素含量顯著下降[7]。由圖4可知,苗期(2003年11月至2004年3月底)及工藝成熟初期(2004年10月)處理間的葉綠素含量差異較大,伸長(zhǎng)期(2004年3月初至9月)差異相對(duì)較小。各時(shí)期的葉綠素平均含量由高到低依次為處理C(2.44mg/g FW)>處理B(2.39mg/g FW)>處理A(2.33mg/g FW)>處理D(2.32mg/g FW)。

圖2 葉相對(duì)含水量

圖3 自由水/束縛水

圖4 葉綠素含量

2.5 +1葉的氣孔導(dǎo)度

隨著水分脅迫的加強(qiáng),光合速率與氣孔導(dǎo)度同步下降,即當(dāng)作物受到水分脅迫時(shí),氣孔導(dǎo)度的高低,不僅能間接說(shuō)明光合速率的高低,同時(shí)也能說(shuō)明植物抗旱性的強(qiáng)弱。從圖5可見,各處理間的氣孔導(dǎo)度差異在甘蔗整個(gè)生長(zhǎng)期間都比較明顯。各時(shí)期氣孔導(dǎo)度的平均值為處理B(0.16 mol H2O/m2·s)>處理C(0.15 mol H2O/m2·s)>處理A(0.14 mol H2Om2·s)>處理D(0.13 mol H2O/m2·s)。

2.6 +1葉葉綠素?zé)晒?/p>

葉綠素?zé)晒馐侵溉~綠素分子(PSⅡ天線系統(tǒng))吸收光量子(主要指藍(lán)光和紅光)由受激態(tài)通過(guò)再發(fā)射而產(chǎn)生的一種光信號(hào)。它的強(qiáng)度與葉綠素激發(fā)分子的濃度成比例。Fv/Fm(Fv為可變熒光,F(xiàn)m為最大熒光產(chǎn)量)指的是PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量,是開放的PSⅡ反應(yīng)中心捕獲激發(fā)能的效率,非脅迫條件下該參數(shù)的變化極小,不受物種和生長(zhǎng)條件的影響;脅迫條件下該參數(shù)明顯下降。葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)是研究甘蔗抗旱性的方法之一。

甘蔗苗期和分蘗期(2003年11月至2004年3月)田間測(cè)定的葉綠素?zé)晒釬v/Fm結(jié)果見圖6。3次測(cè)定的Fv/Fm平均值由大到小依次為處理C(0.774)>處理B(0.769)>處理D(0.760)>處理A(0.756)。

2.7 不同綠肥對(duì)甘蔗抗旱生理指標(biāo)影響的綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)方法對(duì)各處理的抗旱性進(jìn)行了綜合測(cè)評(píng)[8],測(cè)評(píng)的加權(quán)值愈大,則表明甘蔗的抗旱性愈強(qiáng)。從表2的綜合測(cè)評(píng)結(jié)果看,各處理的抗旱性由強(qiáng)到弱依次為處理C>處理B>處理A>處理D。表明豆科綠肥可通過(guò)壓青改善土壤條件,從而增強(qiáng)甘蔗的抗旱能力。

圖5 氣孔導(dǎo)度

圖6 葉綠素?zé)晒?/p>

表2 不同處理抗旱生理指標(biāo)的綜合測(cè)評(píng)結(jié)果

3 小結(jié)與討論

3.1 3個(gè)處理的甘蔗抗旱性均比對(duì)照強(qiáng),其中以處理C的抗旱性最強(qiáng),其次是處理B,再次是處理A。說(shuō)明綠肥壓青還田能提高甘蔗的抗旱性。

3.2 受到干旱脅迫時(shí),甘蔗植株會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的生理反應(yīng),甘蔗葉片的某些指標(biāo)在一定程度上能反映出甘蔗的抗旱性,而單憑某個(gè)指標(biāo)進(jìn)行判斷,并不能說(shuō)明某個(gè)處理就有利于甘蔗抗旱,只有多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定,才能正確判斷甘蔗抗旱性的強(qiáng)弱。試驗(yàn)測(cè)定了具有代表性的6個(gè)與甘蔗抗旱性相關(guān)的指標(biāo),從細(xì)胞膜透性、葉綠素含量、相對(duì)含水量、自由水/束縛水及葉綠素?zé)晒?個(gè)指標(biāo)看,處理C最有利于增強(qiáng)甘蔗的抗旱性;從氣孔導(dǎo)度來(lái)看,處理B最有利于增強(qiáng)甘蔗的抗旱性,處理C次之;綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果也表明處理C最有利于增強(qiáng)甘蔗的抗旱性。

3.3 豆科綠肥壓青改善了土壤的物理性質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)狀況,使蔗地土壤保水保肥能力提高,土壤中的有害物質(zhì)減少,從而使甘蔗生長(zhǎng)健壯,抗旱能力增強(qiáng)。由表1可知,綠豆壓青的養(yǎng)分(氮、磷、鉀)雖然不及大豆,但綠豆壓青的生物量最高,因此綠豆壓青還田更有利于土壤物理性質(zhì)的改善。此外,除氮、磷、鉀外,綠豆植株的其他營(yíng)養(yǎng)元素有些可能比大豆高,土壤中這些營(yíng)養(yǎng)元素的增加,可能更有利于增強(qiáng)甘蔗的抗旱性,從而使綠豆壓青處理的甘蔗抗旱性比大豆強(qiáng)。對(duì)此還有待進(jìn)一步的研究證明。由于花生壓青的生物量在3種豆科綠肥中最低,其中所含的養(yǎng)分也最低,故其甘蔗的抗旱性在3種綠肥壓青處理中是最差的。

3.4 對(duì)植物而言,干旱是降雨量、土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總量、光照、土壤物理性質(zhì)、土壤營(yíng)養(yǎng)狀況、有害物質(zhì)、病原體的生物學(xué)作用以及周邊植物交互作用的綜合體現(xiàn)。故土壤與植物的抗旱性存在一定關(guān)系。通過(guò)綠肥壓青還田改善甘蔗生長(zhǎng)的土壤條件,從而提高甘蔗的抗旱性是可行的。本試驗(yàn)的研究結(jié)果也證明綠肥壓青能提高甘蔗的抗旱性。

[1]黃有總,徐建云,陳超君,等.幾個(gè)甘蔗新品種的抗旱性和抗寒性比較研究[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué),2002,21(2):101-104.

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[3]鄒琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1995:53-56.

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[5]陳建明,俞曉平,程家安.葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)及其在植物抗逆生理研究中的應(yīng)用[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,18(1):51-55.

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Influences of Different Bean Green Manure on Physiological Indexes of Drought Resistance in Sugarcane

CHEN Chao-jun1,ZHANG Li-qiong1,2,OU Li-ping1,3,XU Jian-yun1
(1.Agricultural college,Guangxi University,Nanning 530005,China;2.Sugarcane Research Institute,Guangxi University,Nanning 530005,China;3.Ankang University of Shanxi,Ankang 725000,China;4.Agricultural Bureau of Baise City,Baise 533000,China)

Both effect of green manure on sugarcane drought resistance and the mechanism of green manure to increase drought resistance of sugarcane were studied.The results showed that green manure increased drought resistance of sugarcane by improving soil condition.Among the three types of green manure,the best one was mung bean,soybean as the second and the peanut as the last.

Sugarcane;Bean green manure;Drought resistance

S566.101

A

1007-2624(2010)03-0012-04

2010-05-11

廣西大學(xué)科研基金項(xiàng)目“甘蔗頃含糖30噸高光效栽培技術(shù)與理論研究”(X022056)。

陳超君(1958-),女,廣西桂平市人,副教授,主要從事作物栽培理論與技術(shù)研究;E-mail:chen8427@126.com

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