帶狀套作大豆旺長(zhǎng)評(píng)價(jià)及其生理生化機(jī)制研究.pdf

1、隨著全球人口的急劇增加和耕地面積的日益減少，利用間套作栽培成為提高土地利用率、增加糧食播種面積和產(chǎn)量的有效途徑。近年來(lái)，南方間套作大豆的迅速推廣與發(fā)展，有效緩解了我國(guó)大豆供需矛盾，增加了大豆儲(chǔ)備。旺長(zhǎng)是間套作大豆體系中影響大豆產(chǎn)量提高的限制因素之一，特別是實(shí)際生產(chǎn)中氮肥施用不合理造成土壤氮素含量過(guò)高，加之西南地區(qū)大豆在花莢期遇季節(jié)性降水，易造成玉-豆帶狀套作大豆落花落莢增多，極大的限制了產(chǎn)量的提高。本研究采用大田試驗(yàn)和干旱池試驗(yàn)結(jié)合，于

2、2009～2012年，通過(guò)模擬玉-豆帶狀套作大豆不同氮素營(yíng)養(yǎng)水平下不同施氮時(shí)期、不同追施比、不同水分、不同氮素營(yíng)養(yǎng)下凈套作研究了大豆旺長(zhǎng)的形態(tài)效應(yīng)、生理效應(yīng)、產(chǎn)量效應(yīng)，篩選了旺長(zhǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和明確了旺長(zhǎng)產(chǎn)生的生理生化機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.旺長(zhǎng)的形態(tài)效應(yīng)
　　過(guò)量氮素營(yíng)養(yǎng)下玉-豆帶狀套作大豆旺長(zhǎng)植株表現(xiàn)為植株株高、主莖長(zhǎng)、第一節(jié)間長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、葉面積指數(shù)、主莖長(zhǎng)/莖粗、主莖長(zhǎng)/節(jié)數(shù)比值、第一節(jié)間長(zhǎng)/莖粗較適量氮

3、素處理顯著增加;充足水分條件下，旺長(zhǎng)植株株高、主莖長(zhǎng)、第一節(jié)間長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、葉面積指數(shù)（LAI）、主莖長(zhǎng)/莖粗、主莖長(zhǎng)/節(jié)數(shù)比值、第一節(jié)間長(zhǎng)/莖粗較高;適量氮素水平內(nèi)，套作遮蔭后，植株主莖長(zhǎng)、第一節(jié)間長(zhǎng)、底莢高度、主莖長(zhǎng)/莖粗、第一節(jié)間長(zhǎng)/莖粗增加，而過(guò)量氮素下套作遮蔭后旺長(zhǎng)植株主莖長(zhǎng)、莖粗、分枝數(shù)、LAI較凈作條件下的旺長(zhǎng)植株下降。
　　2.旺長(zhǎng)的產(chǎn)量效應(yīng)
　　增施氮素后，帶狀套作大豆單株莢數(shù)、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、

4、主莖粒數(shù)、分枝粒數(shù)、收獲指數(shù)、主莖產(chǎn)量、分枝產(chǎn)量及總產(chǎn)量隨氮素營(yíng)養(yǎng)的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，以上各值以適量氮素水平（60 kg·hm-2）最高，以過(guò)量氮素（180 kg·hm-2）最低，顯著低于其他處理;在適量氮素水平內(nèi)，充足水分可促進(jìn)主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、主莖、分枝產(chǎn)量和總產(chǎn)量，過(guò)量氮素下則表現(xiàn)相反;套作遮蔭降低適量氮素水平內(nèi)主莖莢數(shù)、總莢數(shù)、主莖粒數(shù)和總產(chǎn)量，套作遮蔭增加過(guò)量氮素處理下分枝莢數(shù)、分枝產(chǎn)量，從而減少產(chǎn)量降低的幅度。<

5、br>　　3.旺長(zhǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)
　　不同氮素營(yíng)養(yǎng)下套作大豆和凈作大豆形態(tài)指標(biāo)與產(chǎn)量呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系，大田試驗(yàn)2009年表現(xiàn)為株高、主莖長(zhǎng)、分枝數(shù)與產(chǎn)量呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系，產(chǎn)量達(dá)到極值時(shí)對(duì)應(yīng)的株高、主莖長(zhǎng)、分枝數(shù)分別為98.2cm，78.9cm，4.9個(gè);2010年大田試驗(yàn)則表現(xiàn)為主莖長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、LAI與產(chǎn)量呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系，產(chǎn)量達(dá)到極值時(shí)對(duì)應(yīng)的主莖長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、LAI分別為76cm，22.6cm，4.5個(gè)，6.

6、8;2011-2012年大田和干旱池試驗(yàn)凈作表現(xiàn)為主莖長(zhǎng)、第一節(jié)間長(zhǎng)、分枝數(shù)、LAI與產(chǎn)量呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系，產(chǎn)量達(dá)到極值時(shí)對(duì)應(yīng)的主莖長(zhǎng)、第一節(jié)間長(zhǎng)、分枝數(shù)、LAI分別為83.8cm，5.2cm，5.7，7.5，套作表現(xiàn)為主莖長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、LAI與產(chǎn)量呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系，產(chǎn)量達(dá)到極值時(shí)對(duì)應(yīng)的主莖長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、LAI分別為86.5cm，27.3cm，5.3，7.1。盡管因不同施氮時(shí)期、不同追施比、不同水分處理及凈套作等

7、造成每年試驗(yàn)的形態(tài)性狀及其比值與產(chǎn)量的相關(guān)程度不同，主莖長(zhǎng)、分枝數(shù)和LAI是4年試驗(yàn)共同篩選評(píng)判旺長(zhǎng)的指標(biāo)，凈作下可以通過(guò)多元二次回歸方程進(jìn)行模擬: Y=58.861+1.690X1-1.459X2-6.704X3-0.015X1*X1+0.015X2*X2+1.431X3*X3-0.010X1*X2-0.122X2*X3(R2=0.9938,P=0.008，F(xiàn)=29.91)，套作下可以通過(guò)多元二次回歸方程進(jìn)行模擬:Y=54.248+0

8、.633X1-1.449X2+0.023X1*X1+0.017X2*X2+0.809X3*X3-0.029X1*X2+0.153X1*X3-0.129X2*X3(R2=0.9917，P=0.013，F(xiàn)=22.20)，通徑分析表明適宜的主莖長(zhǎng)、分枝數(shù)和LAI，有利于大豆產(chǎn)量的形成，主莖過(guò)高、分枝過(guò)多，葉面積指數(shù)過(guò)大均不利于產(chǎn)量形成，造成植株旺長(zhǎng)。
　　4.旺長(zhǎng)產(chǎn)生的生理生化原因
　　4.1生物量積累分配失衡
　　增加氮素

9、顯著提高了植株V5-R7群體生物量積累量，V5-R1期、R1-R3期生物量相對(duì)生長(zhǎng)速率，主莖生物量、分枝生物量、總生物量，且氮素營(yíng)養(yǎng)的增加，生物量積累增加，生物量相對(duì)生長(zhǎng)速率增加，而營(yíng)養(yǎng)器官占全株生物量比例則隨氮素營(yíng)養(yǎng)的增加先降低后升高，以過(guò)量氮素處理（180 kg·hm-2）所占比例最重，而生殖器官所占比例則表現(xiàn)相反;充足水分提高了R3和R7期群體生物量積累、R3-R7期營(yíng)養(yǎng)器官所占比例及R1-R3期相對(duì)生長(zhǎng)速率;套作遮蔭后降低主莖生

10、物量及總生物量，增加分枝生物量，套作降低過(guò)量氮素下主莖生物量及總生物量，增加分枝生物量。
　　4.2碳氮代謝失衡
　　隨氮素水平的增加，葉片全碳、營(yíng)養(yǎng)器官（葉、莖、葉柄）可溶性糖、葉片非結(jié)構(gòu)性糖(TNC)、C/N比值、非結(jié)構(gòu)性糖/氨基酸比值（TNC∶ AA）和木質(zhì)部傷流量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，葉片全氮、可溶性蛋白、營(yíng)養(yǎng)器官NO3--N、氨基酸含量和木質(zhì)部NO3--N增加，營(yíng)養(yǎng)器官NH4+-N含量和傷流中NH4+-N含量則顯

11、著降低;套作遮蔭提高了葉片氨基酸含量、木質(zhì)部傷流量、傷流中NH4+-N含量，降低了木質(zhì)部NO3--N;在適量氮素水平內(nèi)下，套作遮蔭降低了葉片全碳、營(yíng)養(yǎng)器官可溶性糖、TNC、C/N比值、TNC∶ AA比值、營(yíng)養(yǎng)器官中NH4+-N，增加了葉片全氮、可溶性蛋白、營(yíng)養(yǎng)器官NO3--N、木質(zhì)部傷流量、NO3--N，而過(guò)量氮素下套作遮蔭則表現(xiàn)相反。通過(guò)相關(guān)分析表明，不同氮素營(yíng)養(yǎng)下凈套作大豆葉片C∶N比值與產(chǎn)量、TNC∶AA比值和產(chǎn)量呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)

12、關(guān)系，而主莖長(zhǎng)、第一節(jié)間長(zhǎng)、底莢高度、分枝數(shù)、LAI與C∶N比值和TNC∶AA比值分別呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系。
　　4.3內(nèi)源激素變化
　　隨著氮素營(yíng)養(yǎng)的增加，R1、R3期主莖及分枝葉片中GA3、IAA、ZR含量均升高，ABA含量降低;套作遮蔭后，主莖及分枝葉片中ZR含量、ABA含量降低;在適量氮素水平內(nèi)，套作處理增加主莖及分枝葉片中GA3、IAA、ZR含量，而過(guò)量氮素下則表現(xiàn)相反。相關(guān)分析表明，主莖長(zhǎng)、分枝數(shù)、LAI與主莖和