中耕次数对谷子生长发育的影响

陈新霞,曹文涛,王瑞,王宏富

(山西农业大学农学院,山西太谷 030801)

中耕培土是指在作物生长期内进行的栽培管理措施。中耕可以疏松表土、破除板结、提高地温、消除杂草,是促进植物生长的一种耕作方式。中耕培土作为谷子生产中的主要技术措施之一,一般要进行3次,“谷锄三遍米汤甜,豆锄三遍颗儿圆,粮田勤锄多出面,棉田勤锄衣分高”(农谚)。但随着化学除草剂研究的深入和保护性耕作的发展,人们对中耕的必要性提出质疑[1]。本试验通过不同中耕次数以及除草剂的使用对谷子生长发育影响的研究,探讨中耕的主要作用,为轻简型栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验情况

试验于2009年在山西农业大学实验农场进行。试验地土壤为黄土状母质上发育的碳酸盐褐土,播前测定土壤肥力情况如下:0～20 cm土层内有机质含量1.29%,全氮 9.681 g◦kg-1,全磷0.094 g◦kg-1,速效磷 20.46 mg◦kg-1,速效钾156.6 mg◦kg-1。试验谷子品种为TG-2000,由山西农业大学谷子研究室提供。5月19日条播,5月26日出苗,各处理留苗密度为 337 500株◦hm-2,整个试验不施肥不灌水。

1.2 试验设计

试验采用二因素裂区设计,主区处理为种植方式,设等行距(30 cm,A1)和宽窄行(40:20 cm,A2)共2个水平;副区处理设免中耕(0次,B0)、中耕1次(B1)、中耕2次(B2)、中耕3次(B3)和除草剂喷雾处理(B4)共5个水平,3次重复,共30个小区,小区面积21 m2,每小区8行。中耕分别于苗期(定苗后)、拔节前(苗高约 20～30 cm)、拔节后(苗高约40～50 cm)进行,第3次中耕结合培土。除草剂选用72%2,4-D丁酯乳油,按照推荐浓度750 mL◦hm-2施用,配制成450 kg◦hm-2液体于苗期定苗后(6月2日)均匀喷施。

1.3 测定项目与方法

谷子株高的测定:每小区选取生长均匀的植株10株,定点测定株高,每次中耕后第十天测量。拔节后20 d(7月23日),对谷子的叶绿素含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性进行测定:叶绿素含量用SPAD-502叶绿素仪(日本美能达公司)进行活体测量,过氧化物酶(POD)测定采用王金胜方法[2],超氧化物歧化酶(SOD)测定采用乔富廉方法[3]。谷子成熟后,每小区取样10株进行测产,并用DA7200二极管阵列分析仪进行粗蛋白含量的测定。试验数据用DPS7.05统计软件进行方差分析,并用Duncan's新复极差法进行多重比较[4]。

2 结果与分析

2.1 中耕对谷子株高的影响

由图1可以看出,在6月12日,中耕、行距配置对谷子株高影响不明显,差异不大,而喷洒除草剂,会严重抑制谷子的株高。在6月30日,中耕与免中耕相比株高明显增高,但是在不同中耕次数间,随中耕次数的增加,株高明显降低。此时除草剂的抑制作用依然存在,谷子的株高仍低于其他处理。8月5日,中耕2次、中耕3次株高低于中耕1次,中耕有效的防止了植株的徒长,而且整个植株比较健壮。除草剂处理后期已经恢复生长,株高与其他处理已无显著差异。

图1 中耕对TG-2000株高的影响Fig.1 The effectof intertillagemillet to length of TG-2000

因此,中耕与免中耕相比株高有所增加,但在不同中耕次数间,随着中耕次数的增加,株高降低。

2.2 中耕对谷子叶绿素相对含量的影响

叶绿素是植物光合作用的重要物质,是光合作用中光能吸收和传递的主要色素分子,是电子传递过程中必不可少的电子传递体,作物叶绿素含量的多少可直接反映作物光合能力的大小及同化产物积累的多少[5]。谷子在光合作用中依靠叶绿素吸收光能进行光化学反应,而单位面积的叶绿素含量因栽培措施、营养条件的影响发生很大的变化。因此叶绿素含量是判断植株壮弱和产量的一个重要指标[6]。

叶片叶绿素的测定选定植株的同一位置的3片叶,每片叶测3个位置,取平均值(见表1)。叶片叶绿素含量以SPAD值(叶绿素含量的相对值)表示。

表1 中耕对TG-2000叶绿素含量的影响Table 1 The effect of chlorophyll between different intertillage times

由表1可以看出,B4处理极显著高于B2、B1、B0处理,中耕之间的差异并不显著。这是由于喷洒除草剂导致单叶面积缩小,叶片变厚,叶色浓绿,增加了植株叶片的叶绿素含量,而三次中耕之间并没有因为中耕次数的增加而显著增加叶片的叶绿素含量。

2.3 中耕对谷子POD、SOD活性的影响

超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性大小反应作物抗逆能力的大小,关系到作物能否正常生长[7]。

由表2可以看出,随着中耕次数的增加谷子叶片SOD活性提高,中耕3次要好于中耕2次,中耕2次要好于中耕1次。相对于免中耕,喷洒除草剂也极显著地提高了谷子的SOD活性。免中耕处理SOD活性最低,其抗逆性最弱,抵抗不利环境的能力最弱。

表2 中耕对TG-2000 SOD活性的影响Table 2 The effect of SOD in different intertillage times

由图2可以看出,中耕可以显著提高谷子的POD酶活性,提高作物的抗逆性能力。B4处理极显著高于B1、B0处理,显著高于 B2处理,说明喷洒除草剂可以增加谷子POD酶活性,提高作物的抗逆性。免中耕处理POD酶活性最低,抗逆能力最差,抵抗不利环境的能力最弱。

图2 中耕对TG-2000 POD活性的影响Fig.2 The effect of intertillage toTG-2000 POD

以上可以说明,中耕可以增强谷子POD、SOD保护酶的活性,提高谷子的抗逆性。施用除草剂相对于免中耕而言也增强了谷子POD、SOD保护酶的活性,提高了谷子的抗逆性。

2.4 中耕对谷子产量及籽粒粗蛋白含量的影响

由表3可以看出,B3＞B2＞B4＞B1＞B0,B3显著高于 B2、B4、B1、B0,极显著高于B1、B0 处理 ,B2和B4处理极显著高于B1、B0处理,B1处理极显著高于B0处理。说明不同中耕次数对谷子的产量影响明显,中耕3次谷子的产量最高,中耕2次和喷洒除草剂2,4-D对谷子产量的影响无差异,中耕1次要好于免中耕。总之中耕可以提高谷子的产量,中耕3次效果最佳。

表3 中耕对TG-2000产量的影响Table 3 The effect of yield between different intertillagetimes

粗蛋白含量是谷子品质的主要指标之一,粗蛋白含量的高低直接决定着谷子的营养品质(图3)。

图3 中耕对TG-2000粗蛋白含量的影响Fig.3 Effect of intertillage to protain content ofTG-2000

由图3可以看出,B3处理极显著高于其他处理,B0、B1、B2、B4四个处理之间差异不显著,说明中耕3次可以极显著提高谷子籽粒粗蛋白的含量,中耕2次和中耕1次和免中耕之间无显著差异,而喷洒除草剂对谷子籽粒粗蛋白的影响不大,不会根本上影响到谷子的品质。因此在实际生产当中有必要增加中耕次数提高谷子籽粒的蛋白含量,从而提高谷子品质。

3 结论与讨论

中耕是一种传统的栽培管理方式,丛艳君[1]、王秀珍[7]等的研究结果表明,中耕与免中耕相比作物株高明显增高。本研究结果表明,中耕可以使谷子TG-2000株高增高、叶绿素含量增加,但和免中耕相比未达显著水平。

中耕对TG-2000的POD、SOD等保护酶的活性影响显著,从而可提高谷子的抗逆性。由于中耕消除了杂草对谷子的竞争作用,提高了谷子的抗倒伏能力,进而使谷子的籽粒产量和粗蛋白含量显著提高。本试验表明,中耕3次谷子的产量和粗蛋白含量最高。

宋喜娥[9]、郭青海[10]等研究表明,除草剂的施用可以显著影响谷子的保护酶系统。本研究结果表明,除草剂2,4-D丁酯的合理施用,和免中耕及中耕一次相比,虽然使谷子TG-2000生育前期的株高降低,但可以增加叶绿素含量,提高植株POD、SOD的活性,提高谷子的光合速率,从而增加了谷子的产量,而对粗蛋白含量影响不显著。

本研究仅是一年一地一品种的试验结果,中耕对其他谷子品种以及在其他环境条件下的作用还有待进一步试验研究。

[1]丛艳君,黄瑞冬,许文娟,等.中耕方式对土壤理化特性及玉米生长发育影响研究——Ⅰ.中耕方式对玉米生长发育的影响[J].玉米科学,2005,13(3):94-97.

[2]王金胜.农业生物化学技术[M].太原:山西科学技术出版社,1997:144.

[3]乔富廉.植物生理学实验分析测定技术[M].北京:中国农业出版社,2002:101-102.

[4]郭平毅.生物统计学[M].北京:中国农业科技出版社,1998:91.

[5]U Eckhardt,B Grimm and S Hö rtensteiner,Recent advances in chlorophyll biosynthesis and breakdown in higher plants[J].Plant Mol.Biol,2004,56(1):1-14.

[6]武维华.植物生理学[M].北京:科学出版社,2008(2):120-139.

[7]刘长令.世界农药大全[M].北京:化学工业出版社,2004:1-2.

[8]王秀珍.中耕深松对不同作物生长发育影响的试验[J].农机化研究,2007,12(12):31.

[9]宋喜娥,王宏富,郭平毅,等.几种不同茎叶处理除草剂对谷子的安全性研究[J].山西农业科学,2010,38(4):65-67,9.

[10]郭青海,王宏富,赵晓玲,等.扑草净不同处理对谷子幼苗过氧化物酶活力及同工酶的影响[J].山西农业科学,2009,37(7):11-13.