夏玉米套種體系中可溶性糖含量與產(chǎn)量的關(guān)系

夏玉米套種體系中可溶性糖含量與產(chǎn)量的關(guān)系

現(xiàn)在中國(guó)人均耕地越來(lái)越少。為了進(jìn)一步提高糧食產(chǎn)量，滿足人們的生產(chǎn)生活需求，除了繼續(xù)開(kāi)發(fā)耕地潛力和物種多樣性外，還需要增加重復(fù)數(shù)量，推廣中間模型技術(shù)。已有研究表明，間套作能提高光、溫、水、氣等資源的利用效率，并在一定程度上改善作物的品質(zhì)。黃淮海平原地區(qū)土壤和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較好，但大部分地區(qū)一熟有余兩熟不足，發(fā)展間套作有利于實(shí)現(xiàn)兩熟或多熟，提高土地利用率。小麥/玉米、小麥/大豆、玉米/大豆、小麥/玉米/玉米等是該地區(qū)廣泛采用的間套作模式，均表現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。但現(xiàn)有研究多傾向于其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的綜合表現(xiàn)，對(duì)其機(jī)理研究的較少，且多在營(yíng)養(yǎng)異質(zhì)的條件下完成的。已有研究表明，植株可溶性糖含量與產(chǎn)量有著密切的關(guān)系，但間套作條件下可溶性糖含量與產(chǎn)量的關(guān)系研究較少。本試驗(yàn)采用三個(gè)不同熟期的玉米品種套作，通過(guò)研究不同時(shí)期各器官可溶性糖含量的變化，分析其與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系，初步探討套作條件下夏玉米高產(chǎn)高效的生理基礎(chǔ)。1實(shí)生型夏玉米試驗(yàn)于2000年3月15日到10月20日，在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)基地實(shí)施。試驗(yàn)地土壤為褐壤，土層深厚。其肥力狀況為：有機(jī)質(zhì)18.1g/kg，全氮1.3g/kg，速效氮152mg/kg，速效P2O545.1mg/kg，速效K2O0.117mg/kg，排灌良好。供試品種為早熟品種LD14、中熟品種YD22、晚熟品種YD13，兩兩相互套作，種植密度67500株/hm2。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，共9個(gè)組合，3次重復(fù)。春玉米3月15日播種，株距15cm，大小行種植，大行行距160cm，小行行距40cm。小區(qū)面積90m2，播后噴除草劑，然后覆膜。夏玉米6月25日播種，直接于大行行間播種，兩行玉米行距也是40cm，密度為67500株/hm2。單作夏玉米與套作夏玉米同時(shí)播種，大小行種植，大行行距160cm，小行行距40cm。春玉米施肥情況：基肥為尿素450kg/hm2、磷酸二銨450kg/hm2、氯化鉀300kg/hm2、硫酸鋅15kg/hm2，種肥為磷酸二銨150kg/hm2，撒入播種溝內(nèi)，大口期追施尿素450kg/hm2。夏玉米播種時(shí)不再施基肥，只施種肥磷酸二銨150kg/hm2，大口期追施尿素450kg/hm2。記錄生育進(jìn)程；定期取樣按器官分開(kāi)，烘干，粉碎，用于測(cè)可溶性糖含量；成熟期考種并進(jìn)行小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)?？扇苄蕴呛康臏y(cè)定用蒽酮比色法。2結(jié)果與分析2.1與春玉米套作對(duì)生育期進(jìn)程的影響生育期的長(zhǎng)短與進(jìn)程的快慢跟干物質(zhì)及子粒形成有密切關(guān)系。從表1可以看出，春玉米是同一品種時(shí)，套作的夏玉米生育期相差不大，但是同一品種夏玉米與不同春玉米套作，生育進(jìn)程差異顯著，尤其是在生育前期。這說(shuō)明不同組合中，春玉米對(duì)夏玉米生育進(jìn)程的影響不同，與晚熟春玉米套作，夏玉米的生育期明顯推后。值得注意的是，與早熟春玉米套作的夏玉米，抽雄前各生育期均早于與中熟品種套作的夏玉米；但早、中熟夏玉米成熟期，與早熟春玉米套作略晚于與中熟春玉米套作。2.2不同處理夏玉米可溶性糖含量的變化夏玉米的可溶性糖含量的變化趨勢(shì)是先增加后減少。同一夏玉米品種在吐絲期與晚熟品種春YD13套作(除夏LD14外)葉片可溶性糖含量均低于與中熟品種春YD22套作，而與早熟春LD14套作的夏玉米可溶性糖含量最高(圖1)。到乳熟期，與春YD13套作的夏玉米可溶性糖含量迅速增加，明顯高于與春LD14套作的夏玉米。到成熟期，與春YD13套作的夏玉米(除LD14外)，可溶性糖含量明顯低于其它處理；而與早熟春玉米套作的可溶性糖含量明顯高于與中熟春玉米套作。不同處理莖、鞘中的可溶性糖含量的變化趨勢(shì)基本相同：吐絲期，夏玉米為同一品種時(shí)，與晚熟春玉米品種套作的可溶性糖含量>與中熟春玉米品種套作>與早熟春玉米品種套作；在乳熟期，以YD13/YD13中的夏玉米的可溶性糖的含量最高，YD13/LD14和YD13/YD22中的夏玉米可溶性糖含量最低，其中與春LD14套作的夏玉米可溶性糖含量明顯高于與春YD22套作；在成熟期，可溶性糖含量均明顯下降，除YD22/YD22外均表現(xiàn)為：與春晚熟品種套作可溶性糖含量>與春中熟品種套作>與春早熟品種套作(圖2，圖3)。由表2可知，在乳熟期與成熟期夏玉米苞葉、穗軸及子粒中的可溶性糖含量，以與春早熟品種套作的夏玉米為最高，其次是YD22/YD13中的夏玉米，最低的是YD13/LD14中的夏玉米。就全株可溶性糖含量而言(圖4)，大口期和吐絲期，同一夏玉米品種可溶性糖含量的變化趨勢(shì)相同：與晚熟春玉米品種套作>與中熟春玉米品種套作>與早熟春玉米品種套作。在乳熟期，全株可溶性糖含量均達(dá)最高峰，但不同組合中的夏玉米可溶性糖含量差異也很大，其趨勢(shì)為：與早熟春玉米品種套作的夏玉米>與中熟春玉米品種套作的夏玉米>與晚熟春玉米品種套作的夏玉米。成熟期，全株可溶性糖含量的變化趨勢(shì)與乳熟期相同。2.3夏玉米產(chǎn)量分析由表2可知，在相同的密度條件下，同一夏玉米品種，與早熟春玉米LD14套作的各夏玉米產(chǎn)量均高于與中、晚熟春玉米品種套作的夏玉米。其中LD14/YD13與YD22/YD13組合中的夏玉米產(chǎn)量最高；最低是YD13/LD14?？梢钥闯觯瑢?duì)同一夏玉米品種而言，春較早成熟利于夏玉米生長(zhǎng)，使其產(chǎn)量提高。2.4乳熟期、成熟度與產(chǎn)量的相關(guān)性研究表明，不同時(shí)期各器官的可溶性糖含量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之間有明顯的相關(guān)關(guān)系(表3)。其中，全株可溶性糖含量在大口期、吐絲期與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，乳熟期、成熟期則與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；葉片中的可溶性糖含量，吐絲期與產(chǎn)量成正相關(guān)，乳熟期和成熟期成負(fù)相關(guān)；鞘與莖中的可溶性糖含量與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系相同，均表現(xiàn)為：乳熟期與產(chǎn)量成負(fù)相關(guān)，吐絲期與成熟期成正相關(guān)；夏玉米的苞葉、穗軸及子粒中的可溶性糖含量，在乳熟期、成熟期與產(chǎn)量成正相關(guān)，但成熟期子粒中的可溶性含量與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系下降。2.5可溶性糖含量與產(chǎn)量的相關(guān)性由表4可知，大口期全株可溶性糖含量與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)；在吐絲期葉、鞘、全株可溶性糖含量與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，莖可溶性糖含量則與產(chǎn)量成正相關(guān)；在乳熟期葉、鞘、莖及全株可溶性糖含量與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，而苞葉、穗軸及子粒中的可溶性糖含量則與產(chǎn)量成正相關(guān)；在成熟期各器官及全株可溶性糖含量均與產(chǎn)量成正相關(guān)。3各器官間可溶性糖含量的變化研究結(jié)果表明，不同時(shí)期各器官的可溶性糖含量與夏玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之間有顯著的相關(guān)關(guān)系。葉片作為主要的光合器官，其對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)是最大的，吐絲期及以前，玉米以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，但該期積累的可溶性糖有一大部分將會(huì)轉(zhuǎn)移到子粒中去，與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量成較顯著的正相關(guān)。乳熟期以后，葉片的可溶性糖向子粒中轉(zhuǎn)移減少，留在葉片中的可溶性糖移動(dòng)性下降，與產(chǎn)量不再成正相關(guān)。吐絲期及以前，鞘與莖是重要的光合產(chǎn)物分配和消耗器官，此時(shí)它們中的可溶性糖主要用于自己的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)過(guò)旺就會(huì)影響產(chǎn)量。乳熟期莖、鞘中的可溶性糖含量高，說(shuō)明源充足，向各器官分配的可溶性糖多。到成熟期，各器官可溶性糖含量高說(shuō)明轉(zhuǎn)移量少，影響產(chǎn)量的提高。穗軸、苞葉、子粒都是雌穗的組成部分，是庫(kù)器官，對(duì)葉片中形成的可溶性糖有競(jìng)爭(zhēng)性，但競(jìng)爭(zhēng)性可能相對(duì)比較平衡，即可溶性糖可能按較固定的比例向各器官分配光合產(chǎn)物，各器官分配的高，產(chǎn)量就高，反之產(chǎn)量則較低。但與單作相比，這種相關(guān)關(guān)系在不同時(shí)期有些器官存在明顯不同，吐絲期葉和莖，乳熟期莖、鞘、全株以及成熟期的營(yíng)養(yǎng)器官葉、莖、鞘中的可溶性糖含量與產(chǎn)量均表現(xiàn)出與春玉米相反的相關(guān)關(guān)系。這主要是因?yàn)榕c單作相比，套作條件下夏玉米的葉面積較小，源相對(duì)較小，光合產(chǎn)物也較少，各營(yíng)養(yǎng)器官向子粒轉(zhuǎn)移的可溶性糖的比例增大，源器官中可溶性糖含量高，轉(zhuǎn)移的量會(huì)增多，對(duì)產(chǎn)量提高有利，表現(xiàn)出器官中的可溶性糖含量與產(chǎn)量的正相關(guān)；而單作條件下，夏玉米的葉面積較大，源較充足，光合在器官中留存的多，轉(zhuǎn)移量相對(duì)較少，造成乳熟期及以前與產(chǎn)量不成正相關(guān)關(guān)系。在成熟期，由于單作條件下光合產(chǎn)物充足，所以各器官分配的都較多，造成各器官可溶性糖含量與產(chǎn)量同比例提高，而均成正相關(guān)；但套作條件下，由于源較小，各器官間的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)要激烈的多，造成營(yíng)養(yǎng)器官中的可溶性糖含量與產(chǎn)量負(fù)相關(guān)。套作條件下，夏玉米間的可溶性糖含量變化及其與產(chǎn)量之間關(guān)系的差異，是由品種特性和春玉米對(duì)其產(chǎn)生的影響共同造成的。晚熟品種生育期長(zhǎng)，葉面積大，源充足，各器官中可溶性糖也較高；早熟品種生育期短，生長(zhǎng)量較小，各器官中可溶性