陳新霞,曹文濤,王瑞,王宏富

(山西農業(yè)大學農學院,山西太谷 030801)

中耕培土是指在作物生長期內進行的栽培管理措施。中耕可以疏松表土、破除板結、提高地溫、消除雜草,是促進植物生長的一種耕作方式。中耕培土作為谷子生產中的主要技術措施之一,一般要進行3次,“谷鋤三遍米湯甜,豆鋤三遍顆兒圓,糧田勤鋤多出面,棉田勤鋤衣分高”(農諺)。但隨著化學除草劑研究的深入和保護性耕作的發(fā)展,人們對中耕的必要性提出質疑[1]。本試驗通過不同中耕次數(shù)以及除草劑的使用對谷子生長發(fā)育影響的研究,探討中耕的主要作用,為輕簡型栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗情況

試驗于2009年在山西農業(yè)大學實驗農場進行。試驗地土壤為黃土狀母質上發(fā)育的碳酸鹽褐土,播前測定土壤肥力情況如下:0～20 cm土層內有機質含量1.29%,全氮 9.681 g?kg-1,全磷0.094 g?kg-1,速效磷 20.46 mg?kg-1,速效鉀156.6 mg?kg-1。試驗谷子品種為TG-2000,由山西農業(yè)大學谷子研究室提供。5月19日條播,5月26日出苗,各處理留苗密度為 337 500株?hm-2,整個試驗不施肥不灌水。

1.2 試驗設計

試驗采用二因素裂區(qū)設計,主區(qū)處理為種植方式,設等行距(30 cm,A1)和寬窄行(40:20 cm,A2)共2個水平;副區(qū)處理設免中耕(0次,B0)、中耕1次(B1)、中耕2次(B2)、中耕3次(B3)和除草劑噴霧處理(B4)共5個水平,3次重復,共30個小區(qū),小區(qū)面積21 m2,每小區(qū)8行。中耕分別于苗期(定苗后)、拔節(jié)前(苗高約 20～30 cm)、拔節(jié)后(苗高約40～50 cm)進行,第3次中耕結合培土。除草劑選用72%2,4-D丁酯乳油,按照推薦濃度750 mL?hm-2施用,配制成450 kg?hm-2液體于苗期定苗后(6月2日)均勻噴施。

1.3 測定項目與方法

谷子株高的測定:每小區(qū)選取生長均勻的植株10株,定點測定株高,每次中耕后第十天測量。拔節(jié)后20 d(7月23日),對谷子的葉綠素含量、過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性進行測定:葉綠素含量用SPAD-502葉綠素儀(日本美能達公司)進行活體測量,過氧化物酶(POD)測定采用王金勝方法[2],超氧化物歧化酶(SOD)測定采用喬富廉方法[3]。谷子成熟后,每小區(qū)取樣10株進行測產,并用DA7200二極管陣列分析儀進行粗蛋白含量的測定。試驗數(shù)據(jù)用DPS7.05統(tǒng)計軟件進行方差分析,并用Duncan's新復極差法進行多重比較[4]。

2 結果與分析

2.1 中耕對谷子株高的影響

由圖1可以看出,在6月12日,中耕、行距配置對谷子株高影響不明顯,差異不大,而噴灑除草劑,會嚴重抑制谷子的株高。在6月30日,中耕與免中耕相比株高明顯增高,但是在不同中耕次數(shù)間,隨中耕次數(shù)的增加,株高明顯降低。此時除草劑的抑制作用依然存在,谷子的株高仍低于其他處理。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長,而且整個植株比較健壯。除草劑處理后期已經恢復生長,株高與其他處理已無顯著差異。

圖1 中耕對TG-2000株高的影響Fig.1 The effectof intertillagemillet to length of TG-2000

因此,中耕與免中耕相比株高有所增加,但在不同中耕次數(shù)間,隨著中耕次數(shù)的增加,株高降低。

2.2 中耕對谷子葉綠素相對含量的影響

葉綠素是植物光合作用的重要物質,是光合作用中光能吸收和傳遞的主要色素分子,是電子傳遞過程中必不可少的電子傳遞體,作物葉綠素含量的多少可直接反映作物光合能力的大小及同化產物積累的多少[5]。谷子在光合作用中依靠葉綠素吸收光能進行光化學反應,而單位面積的葉綠素含量因栽培措施、營養(yǎng)條件的影響發(fā)生很大的變化。因此葉綠素含量是判斷植株壯弱和產量的一個重要指標[6]。

葉片葉綠素的測定選定植株的同一位置的3片葉,每片葉測3個位置,取平均值(見表1)。葉片葉綠素含量以SPAD值(葉綠素含量的相對值)表示。

表1 中耕對TG-2000葉綠素含量的影響Table 1 The effect of chlorophyll between different intertillage times

由表1可以看出,B4處理極顯著高于B2、B1、B0處理,中耕之間的差異并不顯著。這是由于噴灑除草劑導致單葉面積縮小,葉片變厚,葉色濃綠,增加了植株葉片的葉綠素含量,而三次中耕之間并沒有因為中耕次數(shù)的增加而顯著增加葉片的葉綠素含量。

2.3 中耕對谷子POD、SOD活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)的活性大小反應作物抗逆能力的大小,關系到作物能否正常生長[7]。

由表2可以看出,隨著中耕次數(shù)的增加谷子葉片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。相對于免中耕,噴灑除草劑也極顯著地提高了谷子的SOD活性。免中耕處理SOD活性最低,其抗逆性最弱,抵抗不利環(huán)境的能力最弱。

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

由圖2可以看出,中耕可以顯著提高谷子的POD酶活性,提高作物的抗逆性能力。B4處理極顯著高于B1、B0處理,顯著高于 B2處理,說明噴灑除草劑可以增加谷子POD酶活性,提高作物的抗逆性。免中耕處理POD酶活性最低,抗逆能力最差,抵抗不利環(huán)境的能力最弱。

圖2 中耕對TG-2000 POD活性的影響Fig.2 The effect of intertillage toTG-2000 POD

以上可以說明,中耕可以增強谷子POD、SOD保護酶的活性,提高谷子的抗逆性。施用除草劑相對于免中耕而言也增強了谷子POD、SOD保護酶的活性,提高了谷子的抗逆性。

2.4 中耕對谷子產量及籽粒粗蛋白含量的影響

由表3可以看出,B3＞B2＞B4＞B1＞B0,B3顯著高于 B2、B4、B1、B0,極顯著高于B1、B0 處理 ,B2和B4處理極顯著高于B1、B0處理,B1處理極顯著高于B0處理。說明不同中耕次數(shù)對谷子的產量影響明顯,中耕3次谷子的產量最高,中耕2次和噴灑除草劑2,4-D對谷子產量的影響無差異,中耕1次要好于免中耕。總之中耕可以提高谷子的產量,中耕3次效果最佳。

表3 中耕對TG-2000產量的影響Table 3 The effect of yield between different intertillagetimes

粗蛋白含量是谷子品質的主要指標之一,粗蛋白含量的高低直接決定著谷子的營養(yǎng)品質(圖3)。

圖3 中耕對TG-2000粗蛋白含量的影響Fig.3 Effect of intertillage to protain content ofTG-2000

由圖3可以看出,B3處理極顯著高于其他處理,B0、B1、B2、B4四個處理之間差異不顯著,說明中耕3次可以極顯著提高谷子籽粒粗蛋白的含量,中耕2次和中耕1次和免中耕之間無顯著差異,而噴灑除草劑對谷子籽粒粗蛋白的影響不大,不會根本上影響到谷子的品質。因此在實際生產當中有必要增加中耕次數(shù)提高谷子籽粒的蛋白含量,從而提高谷子品質。

3 結論與討論

中耕是一種傳統(tǒng)的栽培管理方式,叢艷君[1]、王秀珍[7]等的研究結果表明,中耕與免中耕相比作物株高明顯增高。本研究結果表明,中耕可以使谷子TG-2000株高增高、葉綠素含量增加,但和免中耕相比未達顯著水平。

中耕對TG-2000的POD、SOD等保護酶的活性影響顯著,從而可提高谷子的抗逆性。由于中耕消除了雜草對谷子的競爭作用,提高了谷子的抗倒伏能力,進而使谷子的籽粒產量和粗蛋白含量顯著提高。本試驗表明,中耕3次谷子的產量和粗蛋白含量最高。

宋喜娥[9]、郭青海[10]等研究表明,除草劑的施用可以顯著影響谷子的保護酶系統(tǒng)。本研究結果表明,除草劑2,4-D丁酯的合理施用,和免中耕及中耕一次相比,雖然使谷子TG-2000生育前期的株高降低,但可以增加葉綠素含量,提高植株POD、SOD的活性,提高谷子的光合速率,從而增加了谷子的產量,而對粗蛋白含量影響不顯著。

本研究僅是一年一地一品種的試驗結果,中耕對其他谷子品種以及在其他環(huán)境條件下的作用還有待進一步試驗研究。

[1]叢艷君,黃瑞冬,許文娟,等.中耕方式對土壤理化特性及玉米生長發(fā)育影響研究——Ⅰ.中耕方式對玉米生長發(fā)育的影響[J].玉米科學,2005,13(3):94-97.

[2]王金勝.農業(yè)生物化學技術[M].太原:山西科學技術出版社,1997:144.

[3]喬富廉.植物生理學實驗分析測定技術[M].北京:中國農業(yè)出版社,2002:101-102.

[4]郭平毅.生物統(tǒng)計學[M].北京:中國農業(yè)科技出版社,1998:91.

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

[6]武維華.植物生理學[M].北京:科學出版社,2008(2):120-139.

[7]劉長令.世界農藥大全[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004:1-2.

[8]王秀珍.中耕深松對不同作物生長發(fā)育影響的試驗[J].農機化研究,2007,12(12):31.

[9]宋喜娥,王宏富,郭平毅,等.幾種不同莖葉處理除草劑對谷子的安全性研究[J].山西農業(yè)科學,2010,38(4):65-67,9.

[10]郭青海,王宏富,趙曉玲,等.撲草凈不同處理對谷子幼苗過氧化物酶活力及同工酶的影響[J].山西農業(yè)科學,2009,37(7):11-13.