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玉米间作密度对黄精、玉米生长的影响

2021-12-09任丽华高秋美米真如韩成卫孟庆峰蒋飞

浙江农业科学 2021年12期
关键词:净光合黄精间作

任丽华,高秋美,米真如,韩成卫,孟庆峰,蒋飞

(济宁市农业科学研究院,山东 济宁 272031)

多花黄精属百合科黄精属,为多年生草本植物[1],以根茎入药,具有滋阴润肺、补脾益气[2]等功效,是我国传统药食两用中药材,在医疗保健、日常食用、园林绿化、经济增收[3]等领域发挥着重要的作用。玉米是禾本科一年生草本植物,雌雄同株,异花授粉,秸秆直而高大,喜温喜光,适应性比较强,全国各地均有栽培,是重要的粮食作物和饲料作物。

随着黄精功效的不断开发利用,黄精野生资源日益短缺,人工栽培面积不断扩大,因黄精具有喜阴凉、耐寒等特性,在人工栽培中需要一定的遮阴处理,遮阴的措施一般有搭建遮阴网、与禾本科作物间作、林下套种[4-5]等。目前黄精在大田种植中与禾本科作物间作模式较为普遍,因其投入少、见效快、简单易操作等特点而备受黄精种植户的推崇。本试验选用玉米与多花黄精间作,通过改变玉米的间作密度来实现对多花黄精不同程度的遮阴。对玉米不同间作密度条件下多花黄精和玉米的农艺性状、叶绿素含量及光合速率等指标进行测试对比,以期找到适合多花黄精与玉米间作的玉米种植密度,趋利避害,最大程度发挥两作物间的互补效应,为黄精产业的发展提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在济宁市农业科学研究院中药材试验基地进行,试验地面积约为2 500 m2,土壤为中性壤土,年平均气温13.6 ℃,年平均日照2 406.8 h,年平均降水量707.1 mm。黄精品种为多花黄精,玉米品种为农大372。

1.2 处理设计

设置4个不同的玉米间作密度处理(T1~T4),667 m2分别为:4 000,4 500,5 000和5 500株,以多花黄精纯作为对照(CK),每个处理36 m2,重复3次,随机区组设计。

黄精起垄种植,垄宽90 cm,垄高30 cm,垄间距30 cm,垄上种植3行黄精,黄精株距30~50 cm,行距30 cm;垄间平畦种植1行玉米。按1垄黄精间作1行玉米的模式进行种植。

11月下旬,把一年生多花黄精地下块茎作为种茎,按照试验要求种植到提前整好的试验地中,翌年4月下旬把玉米按照试验设计点播到预留的间作行中。定植后按照常规进行田间管理。

1.3 测定项目

多花黄精主要农艺性状测定。每个处理随机抽取10株,用直尺和游标卡尺测量其株高、地径、叶片数、最大叶长、最大叶宽,计算叶片面积和叶片保存率。

多花黄精净光合速率和叶绿素含量测定。在晴朗无云的10:00—12:00,用L1-6400X便携式光合仪测定多花黄精叶片的净光合速率[6-7],选取中位叶作为样本进行测定,每个处理测定10片叶,重复3次;参照文献[8]的方法测定多花黄精叶片的吸光值(A),每个处理随机选取10片叶,测量时注意避开叶脉,最后把吸光值代入公式计算出叶绿素含量(C),公式为:Ca=13.95A665-6.88A649,Cb=24.96A649-7.32A665,CT=Ca+Cb,叶绿素的含量/(mg·g-1)=(叶绿素的浓度×提取液体积×稀释倍数)/样品鲜重(或干重)。

玉米主要农艺性状测定。每个处理随机抽取10株,用直尺测量株高和穗位高,用游标卡尺测量地径;玉米穗脱粒烘干后,用电子天平称量籽粒干重,折算出籽粒667 m2产量。

1.4 数据处理

试验数据采用DPSV7.55软件进行统计和方差分析,用Excel 2007绘制图表,图表中所有测定值为均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 对多花黄精农艺性状的影响

如表1所示,随着玉米间作密度的增加,多花黄精叶片保存率逐渐增加,667 m25 000株处理最高,为88.60%,5 500株处理次之;多花黄精株高和叶面积随玉米间作密度增加逐渐增大,5 500株处理最大,分别为27.60 cm、5.80 cm2;多花黄精地径和单株叶片数随着玉米间作密度的增加呈先增加后减小趋势,5 000株处理单株叶片数最大,为20.33片;间作玉米处理多花黄精的农艺性状显著优于多花黄精纯作对照。说明玉米间作遮阴可以使多花黄精植株更健壮,生长更旺盛,同时也印证了多花黄精喜阴的生理特性。

表1 不同密度玉米间作处理对黄精农艺性状的影响

2.2 对多花黄精叶绿素含量和净光合速率的影响

由图1可见,多花黄精叶绿素含量随着玉米间作密度的增加逐渐升高,667 m25 500株处理最高,为3.42 mg·g-1,比多花黄精纯作对照高87.9%,5 500株、5 000株处理间差异不显著,但显著高于其他3个处理。由图2看出,多花黄精净光合速率随着玉米播种密度的增加,呈先升高后降低的趋势,667 m25 000株处理最大,为5.13 μmol·m-2·s-1,是多花黄精纯作对照的2.35倍;5 500株处理次之;玉米间作处理均显著高于多花黄精纯作对照。随着遮阴的增加多花黄精叶绿素含量与净光合速率的变化趋势表现不一致,这与童龙[9]提出的光合色素质量分数并非是多花黄精光合速率增长的唯一限制因素结论相符合。

柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。图2同。

图2 不同密度玉米间作处理对多花黄精净光合速率的影响

2.3 对玉米农艺性状的影响

从表2可以看出,间作密度对玉米农艺性状有明显影响。随着播种密度的增加玉米株高和穗位高均呈逐渐升高趋势,最大值均出现667 m25 500株处理,分别为284.5和122.19 cm;随着间作密度的增加,玉米地径和穗粒干重均呈递减趋势,5 500株处理最小,分别为1.92 cm、164.60 g;玉米667 m2产量随着间作密度的增加先增加后减小,峰值在5 000株处理,为911.6 kg,5 500株处理有所下降;这可能是由于玉米密度过大,植株间通风透气性变差,对光、热、气及土壤养分争夺严重,秸秆往细高方向发展,造成倒伏和病害的发生,导致单穗重降低,进而产量降低[10-11]。

表2 不同密度玉米间作处理对玉米农艺性状的影响

3 小结与讨论

叶绿素是一种植物光合色素,叶绿素含量是植物衰老状况和光合作用生理状况的重要指标,反映了植物将光能转化为自身营养物质能力的大小;净光合速率是反映植物光合能力大小的一个重要指标,是植物生长和有机物积累的体现。叶绿素含量和净光合速率受植株所处环境的影响显著,有研究表明遮阴有利于叶绿素的合成[12],在弱光环境下,多花黄精为了满足自身光合条件的需求,会相应的提高叶片内的叶绿素含量来捕获尽可能多的光能,进行光合作用;同时,在适度遮阴条件下净光合速率相对于全光照条件下有明显提高,说明全光照条件下强光抑制了多花黄精的光合能力,适当遮阴在一定范围内减少了强光造成的光抑制,适量的散射光更利于多花黄精光合作用的发生,但是过度遮阴也会造成光照不足,净光合速率降低,光合作用减弱[13-14]。

多花黄精与玉米进行间作,利用了多花黄精与玉米的株型、根系、生育期差异,通过竞争、互补和互利,在时间、空间和利用形态上进行资源合理配置,提高对光能、热能、气体、水分、肥料等资源的利用效率,进而达到粮药双丰收的目的。本试验通过改变玉米的间作密度来实现多花黄精的不同遮阴程度,随着玉米间作密度的增加,遮阴随之增大。试验结果表明,667 m2间作玉米5 000株处理玉米的产量最高,为911.6 kg,同时多花黄精的农艺性状、叶绿素含量及净光合速率综合表现较好,均优于其他3个间作密度处理。此时,多花黄精间作玉米的环境比较适宜多花黄精和玉米的生长,能够较好的发挥两种作物间的互补效应。

由于多花黄精为多年生植物,本文撰稿时,尚未到黄精采收期,对多花黄精的地下根茎性状、总多糖含量及总皂苷含量有待于进一步试验研究,以期找出间作模式下玉米密度对多花黄精产量和品质的影响,为黄精绿色高效栽培技术的形成与推广提供完整的理论依据。

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