有机物料还田对夏玉米穗位叶光合性能及氮代谢的影响
裴丽珍, 陈远学, 张雯雯, 肖华, 张森, 周元, 徐开未
作物学报
2022, 48 ( 8):
2115-2124.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.13048
明晰不同物料还田对夏玉米穗位叶光合性能及氮代谢的影响, 为有效利用农业废弃物提供理论依据。2018—2019年在川中丘陵区石灰性紫色土上进行大田试验, 设置无物料还田(CK)、蚕豆秸秆还田(faba bean straw, FS)、油菜秸秆还田(rape straw, RS)、猪粪还田(pig manure, PM) 4个处理, 研究不同物料还田下夏玉米产量、叶片光合性能及氮代谢的特征。结果表明: (1) 不同有机物料还田第2年FS处理的玉米籽粒增产效果最佳, 比CK显著增加24.85%。 (2) 各物料还田处理的夏玉米叶面积指数、叶面积积累速率、群体光合势和光合色素含量, 随生育期推进均呈先增后降的趋势。与CK比, FS、PM处理提高叶面积指数、叶面积积累速率和群体光合势, 但RS处理有降低效果; 夏玉米六叶期光合色素含量在处理间差异不显著, 吐丝期叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均是RS处理比CK显著增加, 但吐丝后20 d时FS处理的叶绿素a、b、总叶绿素含量分别比RS处理显著增加34.67%、42.08%、36.24%。(3) 有机物料还田显著增加夏玉米穗位叶硝酸还原酶活性, 各还田处理的营养器官氮素积累与转运表现为FS、PM > RS。主成分分析结果表明, 不同物料还田下夏玉米光合性能、氮代谢能力表现为FS > PM > CK > RS。综上, 不同有机物料还田对玉米光合性能和氮代谢影响不同, 对比无物料还田和油菜秸秆还田, 蚕豆秸秆和猪粪还田更有利于提高叶片光合氮代谢能力, 促进营养器官中的光合代谢产物向籽粒运输, 从而为夏玉米籽粒产量的增加奠定基础。
主成分 Principal component | 特征值Eigenvalue | 贡献率 Contribution rate (%) | 累积贡献率 Cumulative contribution rate (%) | PC1 | 6.344 | 70.485 | 70.485 | PC2 | 1.348 | 14.980 | 85.465 | PC3 | 0.664 | 7.378 | 92.843 | PC4 | 0.374 | 4.156 | 96.999 | PC5 | 0.179 | 1.991 | 98.990 | PC6 | 0.058 | 0.643 | 99.633 | PC7 | 0.014 | 0.160 | 99.792 | PC8 | 0.011 | 0.117 | 99.909 | PC9 | 0.008 | 0.091 | 100.000 |
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表4
有机物料还田下夏玉米光合性能、氮代谢的主成分方差贡献
正文中引用本图/表的段落
川中丘陵区位于四川盆地中部, 以旱耕地为主, 面积约为1050万公顷, 是四川粮食主产区之一[1]。此区玉米传统种植以春玉米间套作体系为主, 但近十多年来, 由于大量农村劳动力转移, 耗工耗时的间套作模式面积逐渐减少, 加上种粮大户的快速发展和适合机械化生产的不断推进, 相对省工省时的轮作模式逐渐占据主流, 如冬小麦-夏玉米、冬油菜-夏玉米、冬豆(蚕豆、豌豆)-夏玉米等将成为川渝丘陵区玉米种植的主要模式[2]。玉米高产需要提高土壤基础地力, 目前西南地区玉米土壤基础地力产量平均为4.4 t hm-2, 表现为贵州(4.7 t hm-2) > 四川(4.3 t hm-2) > 重庆(3.9 t hm-2), 其中四川基础地力表现为成都平原 > 丘陵区[3-4]。四川丘陵旱地存在土层浅薄、质地黏重、土壤结构与耕作性能差等问题[5]。四川的作物秸秆、畜禽粪便等农业废弃物资源量也很丰富, 2008—2010年四川秸秆量位居西南地区首位, 年产4060万吨; 2016年四川猪畜禽粪便量1.64亿吨, 位居全国第二[6-7]。
营养器官氮积累与转运: 于2018年吐丝期(7月22日)、收获期(8月30日), 2019年吐丝期(7月20日)、收获期(9月13日), 每小区随机选取4~5株长势均匀, 具有代表性的植株样品带回室内, 将采集的样品擦拭干净, 吐丝期分为茎、叶、鞘、穗4个部分, 收获期分为茎、叶、鞘、苞叶、穗芯、籽粒6个部分分别制样, 于105℃杀青30 min, 75℃烘干至恒重。采用浓H2SO4-H2O2消煮, 凯氏定氮法测定样品氮含量[18]。各指标计算公式如下:
经SPSS 25.0检验, KMO值为0.700 (> 0.500), Bartlett球形检验极显著(P < 0.01), 适宜进行主成分分析[19]。对变量—叶面积指数(LAI)、叶面积积累速率(LAAI)、群体光合势(LAD)、叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)、类胡萝卜素(Carotin)、穗位叶全氮(TN)、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)进行主成分分析, 得到主成分方差贡献、主成分载荷矩阵和特征向量, 结果如表4和表5所示。
特征值为每个主成分方差, 特征值越大, 方差百分比越大, 意味着该主成分对原始变量解释度越大, 包含的信息越多, 根据累计贡献率不低于80%的原则, 选取主成分个数[20]。根据表4, 提取了前2个主成分, 其累积贡献率为85.465%, 表示前2个主成分代表有机物料还田下土壤肥力指标总信息的85.465%。
本文的其它图/表
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