陳新霞,曹文濤,王瑞,王宏富

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西太谷 030801)

中耕培土是指在作物生長(zhǎng)期內(nèi)進(jìn)行的栽培管理措施。中耕可以疏松表土、破除板結(jié)、提高地溫、消除雜草,是促進(jìn)植物生長(zhǎng)的一種耕作方式。中耕培土作為谷子生產(chǎn)中的主要技術(shù)措施之一,一般要進(jìn)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(nóng)諺)。但隨著化學(xué)除草劑研究的深入和保護(hù)性耕作的發(fā)展,人們對(duì)中耕的必要性提出質(zhì)疑[1]。本試驗(yàn)通過(guò)不同中耕次數(shù)以及除草劑的使用對(duì)谷子生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究,探討中耕的主要作用,為輕簡(jiǎn)型栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)情況

試驗(yàn)于2009年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為黃土狀母質(zhì)上發(fā)育的碳酸鹽褐土,播前測(cè)定土壤肥力情況如下:0～20 cm土層內(nèi)有機(jī)質(zhì)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(yàn)谷子品種為T(mén)G-2000,由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)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(gè)試驗(yàn)不施肥不灌水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì),主區(qū)處理為種植方式,設(shè)等行距(30 cm,A1)和寬窄行(40:20 cm,A2)共2個(gè)水平;副區(qū)處理設(shè)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(gè)水平,3次重復(fù),共30個(gè)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(jìn)行,第3次中耕結(jié)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(cè)定項(xiàng)目與方法

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

2 結(jié)果與分析

2.1 中耕對(duì)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(duì)谷子株高影響不明顯,差異不大,而噴灑除草劑,會(huì)嚴(yán)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(shí)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(zhǎng),而且整個(gè)植株比較健壯。除草劑處理后期已經(jīng)恢復(fù)生長(zhǎng),株高與其他處理已無(wú)顯著差異。

圖1 中耕對(duì)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(duì)谷子葉綠素相對(duì)含量的影響

葉綠素是植物光合作用的重要物質(zhì),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(guò)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(chǎn)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(jìn)行光化學(xué)反應(yīng),而單位面積的葉綠素含量因栽培措施、營(yíng)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(chǎn)量的一個(gè)重要指標(biāo)[6]。

葉片葉綠素的測(cè)定選定植株的同一位置的3片葉,每片葉測(cè)3個(gè)位置,取平均值(見(jiàn)表1)。葉片葉綠素含量以SPAD值(葉綠素含量的相對(duì)值)表示。

表1 中耕對(duì)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(dǎo)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(méi)有因?yàn)橹懈螖?shù)的增加而顯著增加葉片的葉綠素含量。

2.3 中耕對(duì)谷子POD、SOD活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化物酶(POD)的活性大小反應(yīng)作物抗逆能力的大小,關(guān)系到作物能否正常生長(zhǎng)[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(duì)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(duì)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(shuō)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(duì)TG-2000 POD活性的影響Fig.2 The effect of intertillage toTG-2000 POD

以上可以說(shuō)明,中耕可以增強(qiáng)谷子POD、SOD保護(hù)酶的活性,提高谷子的抗逆性。施用除草劑相對(duì)于免中耕而言也增強(qiáng)了谷子POD、SOD保護(hù)酶的活性,提高了谷子的抗逆性。

2.4 中耕對(duì)谷子產(chǎn)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(shuō)明不同中耕次數(shù)對(duì)谷子的產(chǎn)量影響明顯,中耕3次谷子的產(chǎn)量最高,中耕2次和噴灑除草劑2,4-D對(duì)谷子產(chǎn)量的影響無(wú)差異,中耕1次要好于免中耕?？傊懈梢蕴岣吖茸拥漠a(chǎn)量,中耕3次效果最佳。

表3 中耕對(duì)TG-2000產(chǎn)量的影響Table 3 The effect of yield between different intertillagetimes

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

圖3 中耕對(duì)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(gè)處理之間差異不顯著,說(shuō)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(wú)顯著差異,而噴灑除草劑對(duì)谷子籽粒粗蛋白的影響不大,不會(huì)根本上影響到谷子的品質(zhì)。因此在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)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(zhì)。

3 結(jié)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(jié)果表明,中耕與免中耕相比作物株高明顯增高。本研究結(jié)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(dá)顯著水平。

中耕對(duì)TG-2000的POD、SOD等保護(hù)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(duì)谷子的競(jìng)爭(zhēng)作用,提高了谷子的抗倒伏能力,進(jìn)而使谷子的籽粒產(chǎn)量和粗蛋白含量顯著提高。本試驗(yàn)表明,中耕3次谷子的產(chǎn)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(hù)酶系統(tǒng)。本研究結(jié)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P(guān)OD、SOD的活性,提高谷子的光合速率,從而增加了谷子的產(chǎn)量,而對(duì)粗蛋白含量影響不顯著。

本研究?jī)H是一年一地一品種的試驗(yàn)結(jié)果,中耕對(duì)其他谷子品種以及在其他環(huán)境條件下的作用還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

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

[2]王金勝.農(nóng)業(yè)生物化學(xué)技術(shù)[M].太原:山西科學(xué)技術(shù)出版社,1997:144.

[3]喬富廉.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)分析測(cè)定技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2002:101-102.

[4]郭平毅.生物統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)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(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2008(2):120-139.

[7]劉長(zhǎng)令.世界農(nóng)藥大全[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:1-2.

[8]王秀珍.中耕深松對(duì)不同作物生長(zhǎng)發(fā)育影響的試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)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(duì)谷子的安全性研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),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(duì)谷子幼苗過(guò)氧化物酶活力及同工酶的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(7):11-13.