单粒精播对花生活性氧代谢、干物质积累和产量的影响

来源:用户上传      作者: 郭峰等

　　摘要：以小粒型花生品种花育23号为研究材料，在大田条件下对比研究了单粒精播技术对花生叶片活性氧代谢、群体地上部植株和荚果干物质积累动态和产量的影响。结果表明，单粒精播种植可提高SOD、POD和CAT等保护酶活性，降低膜脂过氧化物MDA含量，且单、双粒种植处理间差异达显著水平；花生单粒精播条件下，花生地上部植株和荚果的干物质积累动态相对稳定，干物质积累量和积累速率显著提高；SOD活性与地上部干物质积累速率显著相关，是影响花生干物质积累动态的主要抗氧化酶。本研究说明，单粒精播可通过影响花生花后活性氧代谢水平，尤其是SOD酶活性，延缓植株衰老进程，改善地上部群体和荚果的干物质积累动态，从而促进荚果产量的提高。
　　关键词：单粒精播；花生；干物质积累；活性氧代谢
　　中图分类号：S565.201 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）08-0042-05
　　花生是需种量较大的作物，用种量中（早）熟大花生一般需300～375 kg/hm2，早熟小花生一般需225～260 kg/hm2，相当于花生产量的10%左右[1]。目前生产上普遍采用的一穴双粒种植方式，虽然能够一定程度上降低缺穴率，但很大程度上影响了花生单株的生长发育，使单株生产力得不到充分的发挥[2]。单粒精播由于条件改善，种子质量提高，可保证苗齐苗壮，充分发挥单株生产潜力，起到节约用种、便于机械化设计的应用效果。沈毓骏等[3]在AnM栽培法基础上减粒增穴较常规种植每666.7m2播种粒数减少23%，穴数增加54.1%，单株结实增多52.8%，致使增产18%，增产达极显著水平。郭峰等[4]
　　研究认为不同品种类型花生单粒精播条件下的光合特性有一定差异。目前有关单粒精播的研究多集中在肥料、密度与产量的关系以及植株农艺性状的差异方面[5～8]，而对花生生理特性的研究较少，尚缺乏花生单粒精播增产机理的研究。本文探讨了花生单、双粒种植条件下活性氧代谢和干物质积累动态的差异及其与产量性状之间的联系，旨在为花生单粒精播高产栽培技术的推广应用提供理论依据。
　　1材料与方法
　　1.1试验设计
　　大田试验于2011～2012年在山东省农业科学院饮马泉试验农场（117°5′E，36°43′ N）进行。前茬作物为玉米，土壤类型为沙壤土，耕层土壤含有机质1.01%、碱解氮57.97 mg/kg、速效磷33.16 mg/kg、速效钾97.43 mg/kg、交换性钙14.93 g/kg、交换性镁0.48 g/kg。
　　试验以小粒型花生品种花育23为材料，设2个处理和1个对照，3次重复。栽培过程中采用覆膜起垄种植，每垄2行，垄宽80 cm，行距固定为32 cm，株距随密度不同而变化。单粒精播分别设S1（19.5×104穴/hm2）和S2（22.5×104穴/hm2），每穴1粒种植；对照CK为（15×104穴/hm2），每穴2粒种植；采用大田随机区组设计，小区面积7.5 m×6.8 m=51.0 m2。起垄前均匀撒施花生专用肥1 125 kg/hm2（氮、磷、钾总含量≥21%）；两年均为5月上旬播种，9月上旬收获；其他管理措施同常规高产田。
　　1.2测定时间、内容及方法
　　分别于花生始花后30、40、50、60、70 d取样，测定主茎功能叶（倒3叶）保护酶活性、丙二醛含量和植株各部位干重。参照王爱国等[9]的方法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性[10]，参照罗广华等[11]的方法测定过氧化氢酶（CAT）活性。采用林植芳等[12]的方法测定丙二醛（MDA）含量。测量植株干重采用烘干法，每处理取15株，选取长势均一的植株10株，洗净后将根、茎、叶、荚果分开，置105℃的烘箱内杀青30 min，80℃烘干至恒重，冷却后称重。
　　1.3数据处理
　　采用Microsoft Excel 2003进行数据分析和作图；采用DPS 9.50统计软件进行方差分析及相关性分析。经分析，两年试验数据结果变化趋势基本一致，本研究以2011和2012两年度试验数据的平均值进行整理分析。
　　2结果与分析
　　2.1单粒精播对花生叶片活性氧代谢的影响
　　2.1.1单粒精播对花生功能叶片SOD和POD活性的影响
　　SOD是生物防御活性氧毒害的关键酶之一，主要功能是清除超氧阴离子自由基（O-·2），减轻其对叶片细胞的伤害。由图1可以看出，开花后30 d，单粒精播的SOD活性低于双粒穴播，之后的四个阶段均高于双粒穴播，且差异达到显著水平。S1处理5个时期的平均SOD活性为318.41 U·g-1 FW，比CK高16.5%，S2平均为295.18 U·g-1FW，比对照高8.0%。开花后40 d，单粒精播与双粒穴播SOD活性差异最大，S1较对照高29.0%，S2较对照高12.4%。
　　2.4单粒精播对花生产量及其构成因素的影响
　　通过对大田花生收获期产量及产量构成因素的调查（表2）可以看出，与对照双粒穴播相比，2个单粒精播处理分别在节种35%和25%的情况下，荚果产量分别增加了4.43%和6.32%。单、双粒种植条件下，经济系数和公斤果数差异显著，单粒精播两个处理的经济系数均高于双粒穴播，公斤果数则低于双粒穴播；单粒精播处理的百果重和百仁重均得到不同程度的提高，但都未达显著水平。
　　3讨论
　　花生具有无限生长习性，一生展开叶较多。叶片是干物质生产的重要场所，它的衰老直接影响到干物质积累和荚果的充实。有研究表明，叶片生理功能衰退的快慢对产量形成有重要影响[13]，此种衰老源于氧代谢失调，一方面表现在活性氧的生产速率提高，另一方面是细胞保护酶系统破坏[14]。玉米在不同种植密度条件下，因其受光条件不同表现出叶片衰老变化不同。密度增加时，群体内透光性减弱，促使叶片功能期缩短，衰老进程加快[15]。本试验结果表明，单粒精播由于采取了合理的种植方式和种植密度，因此能够很好地减少抗氧化酶活性的降低，延缓植株的衰老，为高产奠定基础。 　　干物质是荚果形成的基础，荚果产量随生物学产量和经济系数的增加而提高，高产花生应兼有生物学产量和经济系数都高的特点[16]，同一品种在同一生态条件下，生育天数往往相对稳定，产量的高低，主要取决于干物质的积累速率[17]。本试验结果表明，单粒精播条件下，花生具有较高的经济系数、生物产量和荚果干物质积累速率，这与前人的研究结果一致。
　　抗氧化酶活性在开花后的下降，尤其是开花后30 d左右SOD活性的迅速下降，是导致地上部干物质积累速率迅速下降的原因之一，这与王才斌等[18]的研究结果一致。地上部干物质积累速率的下降导致地上部干物质积累量上升缓慢，最终干物质积累量几乎不再增加；而地上部干物质积累量与荚果干物质积累速率呈显著正相关，因此直接影响到荚果干物质的积累速率，进而影响到荚果干物质的积累量。
　　4结论
　　单粒精播条件下，花生抗氧化酶活性在整个生育期均高于双粒穴播，因此能有效地延长叶片的功能期，减缓叶片的衰老，为获得较高的干物质积累奠定基础。本实验研究的几种抗氧化酶中，SOD是影响地上部干物质积累速率的关键酶。
　　单粒精播条件下，花生单位面积地上部干物质积累量和积累速率均显著高于双粒穴播，从而为荚果干物质的积累提供基础，是该栽培方式下花生获得较高荚果产量的主要原因。
　　单、双粒种植条件下，百果重、百仁重和出仁率差异不显著，而公斤果数与经济系数差异显著，二者是单粒精播栽培技术获得较高产量的关键产量构成因素。单粒精播处理S2比对照节种25%，增产6.32%，增产幅度大于S1处理，因而合理的单粒精播种植密度是保证花生高产稳产的中心环节。
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