陈超君，张丽琼，欧丽萍，徐建云

（1.广西大学农学院，南宁530005；2.广西大学甘蔗研究所，南宁530005；3.陕西安康学院，安康725000；4.广西百色市农业局，百色533000）

豆科绿肥对甘蔗抗旱生理指标的影响

陈超君1，2，张丽琼1，3，欧丽萍1，4，徐建云1，2

（1.广西大学农学院，南宁530005；2.广西大学甘蔗研究所，南宁530005；3.陕西安康学院，安康725000；4.广西百色市农业局，百色533000）

在连作蔗地上种植花生、大豆和绿豆3种豆科绿肥并压青还田，研究其对甘蔗抗旱性的效应，探讨豆科绿肥压青改土对提高甘蔗抗旱性的作用和机理。结果表明，豆科绿肥压青改良土壤后有利于增强甘蔗的抗旱性。3种绿肥中以绿豆压青处理的甘蔗抗旱性最强，其次是大豆，再次是花生。

甘蔗；豆科绿肥；抗旱性

旱害是广西甘蔗生产发展的主要制约因素之一。造成旱害的主要原因是广西约有90%以上的植蔗区分布在耕作层浅薄且缺乏灌溉条件的丘陵旱坡地上，这些地区土壤保水力不强，不能充分利用自然降水[1］。旱害造成甘蔗品质变劣[2］，产量下降，严重时可导致绝产。因此，研究绿肥压青以改良土壤与增强蔗株抗旱性之间的关系，对甘蔗生产具有一定的指导意义。本试验在连作蔗地上种植花生、大豆、绿豆3种豆科绿肥并压青后，当年种植秋植甘蔗，以研究豆科绿肥压青改良土壤对甘蔗抗旱性的效应，探讨豆科绿肥压青培肥蔗地对提高甘蔗抗旱性的作用，以应用于指导生产，为甘蔗抗旱栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

甘蔗品种为园林2号。绿肥作物和品种分别为：花生，桂花17号；大豆，桂早1号；绿豆，广西小绿豆。

1.2 试验地概况

试验于2003年3月至2005年1月在广西大学农学院农科教学试验基地进行。试验用地已连作甘蔗10多年，土壤为砂壤土，pH 6.26。

1.3 试验设计

试验为单因素试验，采用拉丁方设计。设花生（处理A）、大豆（处理B）与绿豆（处理C）压青3个处理，以休闲作对照（处理D）。试验地春种豆科绿肥并压青还田处理，当年种植秋植甘蔗。小区行长6.00m，行距1.04m，6行区，4次重复，小区面积37.5m2，试验区面积600.0m2。

1.4 试验方法

1.4.1 绿肥压青2003年3月至8月种植绿肥并压青。花生种植一造，于3月10日播种，播种量34.5万粒/hm2，进入饱果成熟初期，收获荚果，余下部分全部压青。大豆、绿豆分别种植两造，3月10日第一造播种，大豆播种量为157.5kg/hm2，绿豆播种量为60.0kg/hm2，5月26日第一造（初荚期）全株压青；6月18日第二造播种，大豆播种量为160.5 kg/hm2，绿豆播种量为60.0 kg/hm2，8月7日大豆、绿豆第二造（盛花期）全株压青。压青方法：将绿肥作物整株拔起，称取各小区生物产量（表1）后，即在试验小区内每隔30～40cm开沟，沟深15～20cm，将绿肥均匀地摆放于沟底，然后覆土压埋绿肥。

休闲区（对照D）的处理：第一造绿肥播种时只耕不种，以后在每一造绿肥压青时只锄草覆盖表土，不作翻耕。

1.4.2 甘蔗种植2003年9月9日秋植甘蔗。种植前不犁耙整地，直接在各小区上开种植沟播种。将蔗种砍成双芽段，浸种消毒5min后立即下种。下种量为6万芽/hm2。当连续20d以上无降雨、清晨甘蔗叶片微卷、甘蔗群体表现受旱状时，采+1叶进行抗旱性指标测定分析。

1.5 测定项目及方法

（1）细胞膜透性（电导率）、相对含水量：参照邹琦主编的《植物生理学实验指导》[3］测定。（2）叶绿素：称取剪碎的+1叶片0.1g于50mL容量瓶中，加入提取液（丙酮、乙醇、蒸馏水按4.5∶4.5∶1体积比混合）25mL,在黑暗条件下浸提24h至叶肉变白，测定OD663和OD645值，然后按Arnon公式计算叶绿素含量。（3）气孔导度：用LI-6400光合作用测定仪测定[4］。（4）自由水/束缚水：采用马林契克法。（5）叶绿素荧光：用PAM-2000便携式荧光仪测定[5］。（6）抗旱隶属函数值计算方法如下：

表1 绿肥压青生物量及养分含量

a.分别对所测抗旱指标用⑴式求出各处理各项指标的具体隶属值。

b.如果某一指标与抗旱性负相关，可用⑵反隶属函数计算其抗旱隶属函数值。

式中，X为各处理某一指标测定值，Xmax为所有处理某一指标测定值内的最大值，Xmin为该指标中的最小值。c.把各处理的各项指标具体隶属值进行累加，得加权值。

2 结果与分析

2.1 +1叶的细胞膜透性

干旱胁迫下，甘蔗叶片脂质过氧化作用加剧，过氧化产物丙二醛含量增加，导致质膜损伤，膜透性增加。对同一品种而言，当蔗株受到干旱胁迫程度轻时，其质膜破坏较小，质膜的电解质外渗值增加小。各次测定的平均结果（见图1）由大到小依次为处理A（22.60%）＞处理D（21.56%）＞处理B（20.30%）＞处理C（16.23%）。

2.2 +1叶的相对含水量

甘蔗受到干旱胁迫时，叶片水分状况恶化，相对含水量降低。试验结果（见图2）表明，各次测定的平均相对含水量由大到小依次为处理C（88.50%）＞处理A（88.13%）＞处理D（88.00%）＞处理B（87.71%），表明甘蔗受到干旱胁迫时处理C的水分状况恶化程度较轻，处理B恶化程度较重，处理A比处理D要好一些。

2.3 +1叶的自由水/束缚水

自由水与束缚水含量的高低与植物的生长及抗性有着密切的关系。自由水/束缚水比值较高时，植物组织或器官的代谢活动一般比较旺盛，生长也较快；反之则较慢，但抗性常较强。所以自由水/束缚水比值越低，甘蔗品种的抗旱性越强。各处理自由水/束缚水比值见图3，各次测定的平均值由大到小依次为处理D（3.67）＞处理B（3.44）＞处理A（2.89）＞处理C（2.63）。

2.4 +1叶的叶绿素含量

叶组织在水分缺乏时叶绿素合成受到抑制，且原有叶绿素亦易受到破坏[6］，水分胁迫下蔗叶叶绿素含量显著下降[7］。由图4可知，苗期（2003年11月至2004年3月底）及工艺成熟初期（2004年10月）处理间的叶绿素含量差异较大，伸长期（2004年3月初至9月）差异相对较小。各时期的叶绿素平均含量由高到低依次为处理C（2.44mg/g FW）＞处理B（2.39mg/g FW）＞处理A（2.33mg/g FW）＞处理D（2.32mg/g FW）。

图2 叶相对含水量

图3 自由水/束缚水

图4 叶绿素含量

2.5 +1叶的气孔导度

随着水分胁迫的加强，光合速率与气孔导度同步下降，即当作物受到水分胁迫时，气孔导度的高低，不仅能间接说明光合速率的高低，同时也能说明植物抗旱性的强弱。从图5可见，各处理间的气孔导度差异在甘蔗整个生长期间都比较明显。各时期气孔导度的平均值为处理B（0.16 mol H2O/m2·s）＞处理C（0.15 mol H2O/m2·s）＞处理A（0.14 mol H2Om2·s）＞处理D（0.13 mol H2O/m2·s）。

2.6 +1叶叶绿素荧光

叶绿素荧光是指叶绿素分子（PSⅡ天线系统）吸收光量子（主要指蓝光和红光）由受激态通过再发射而产生的一种光信号。它的强度与叶绿素激发分子的浓度成比例。Fv/Fm（Fv为可变荧光，Fm为最大荧光产量）指的是PSⅡ最大光化学量子产量，是开放的PSⅡ反应中心捕获激发能的效率，非胁迫条件下该参数的变化极小，不受物种和生长条件的影响；胁迫条件下该参数明显下降。叶绿素荧光动力学技术是研究甘蔗抗旱性的方法之一。

甘蔗苗期和分蘖期（2003年11月至2004年3月）田间测定的叶绿素荧光Fv/Fm结果见图6。3次测定的Fv/Fm平均值由大到小依次为处理C（0.774）＞处理B（0.769）＞处理D（0.760）＞处理A（0.756）。

2.7 不同绿肥对甘蔗抗旱生理指标影响的综合评价

运用模糊数学中的隶属函数方法对各处理的抗旱性进行了综合测评[8］，测评的加权值愈大，则表明甘蔗的抗旱性愈强。从表2的综合测评结果看，各处理的抗旱性由强到弱依次为处理C＞处理B＞处理A＞处理D。表明豆科绿肥可通过压青改善土壤条件，从而增强甘蔗的抗旱能力。

图5 气孔导度

图6 叶绿素荧光

表2 不同处理抗旱生理指标的综合测评结果

3 小结与讨论

3.1 3个处理的甘蔗抗旱性均比对照强，其中以处理C的抗旱性最强，其次是处理B，再次是处理A。说明绿肥压青还田能提高甘蔗的抗旱性。

3.2 受到干旱胁迫时，甘蔗植株会产生相应的生理反应，甘蔗叶片的某些指标在一定程度上能反映出甘蔗的抗旱性，而单凭某个指标进行判断，并不能说明某个处理就有利于甘蔗抗旱，只有多个指标进行综合评定，才能正确判断甘蔗抗旱性的强弱。试验测定了具有代表性的6个与甘蔗抗旱性相关的指标，从细胞膜透性、叶绿素含量、相对含水量、自由水/束缚水及叶绿素荧光5个指标看，处理C最有利于增强甘蔗的抗旱性；从气孔导度来看，处理B最有利于增强甘蔗的抗旱性，处理C次之；综合评价的结果也表明处理C最有利于增强甘蔗的抗旱性。

3.3 豆科绿肥压青改善了土壤的物理性质及营养状况，使蔗地土壤保水保肥能力提高，土壤中的有害物质减少，从而使甘蔗生长健壮，抗旱能力增强。由表1可知，绿豆压青的养分（氮、磷、钾）虽然不及大豆，但绿豆压青的生物量最高，因此绿豆压青还田更有利于土壤物理性质的改善。此外，除氮、磷、钾外，绿豆植株的其他营养元素有些可能比大豆高，土壤中这些营养元素的增加，可能更有利于增强甘蔗的抗旱性，从而使绿豆压青处理的甘蔗抗旱性比大豆强。对此还有待进一步的研究证明。由于花生压青的生物量在3种豆科绿肥中最低，其中所含的养分也最低，故其甘蔗的抗旱性在3种绿肥压青处理中是最差的。

3.4 对植物而言，干旱是降雨量、土壤水分蒸发蒸腾损失总量、光照、土壤物理性质、土壤营养状况、有害物质、病原体的生物学作用以及周边植物交互作用的综合体现。故土壤与植物的抗旱性存在一定关系。通过绿肥压青还田改善甘蔗生长的土壤条件，从而提高甘蔗的抗旱性是可行的。本试验的研究结果也证明绿肥压青能提高甘蔗的抗旱性。

[1］黄有总，徐建云，陈超君，等.几个甘蔗新品种的抗旱性和抗寒性比较研究[J］.广西农业生物科学，2002,21（2）：101-104.

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[3］邹琦.植物生理学实验指导[M］.北京：中国农业出版社，1995：53-56.

[4］杨丽涛，陈超君，李杨瑞，等.甘蔗叶片气体交换及对光的响应和水势的日变化[J］.甘蔗，2002，9（2）：1-7.

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[6］叶燕萍，李杨瑞，唐军，等.干旱和灌溉条件下两个甘蔗品种的几个抗旱生理指标研究[J］.中国糖料，2003（1）：1-5.

[7］罗俊，林彦铨，张木清，等.甘蔗活性氧代谢对水分胁迫的响应[J］.福建农业大学学报，2000，29（4）：405-410.

[8］龚明.作物抗旱性鉴定方法与指标及其综合评价[J］.云南农业大学学报，1989，4（1）：73-81.

Influences of Different Bean Green Manure on Physiological Indexes of Drought Resistance in Sugarcane

CHEN Chao-jun1,ZHANG Li-qiong1,2,OU Li-ping1,3,XU Jian-yun1
(1.Agricultural college,Guangxi University,Nanning 530005,China;2.Sugarcane Research Institute,Guangxi University,Nanning 530005,China;3.Ankang University of Shanxi,Ankang 725000,China;4.Agricultural Bureau of Baise City,Baise 533000,China)

Both effect of green manure on sugarcane drought resistance and the mechanism of green manure to increase drought resistance of sugarcane were studied.The results showed that green manure increased drought resistance of sugarcane by improving soil condition.Among the three types of green manure,the best one was mung bean,soybean as the second and the peanut as the last.

Sugarcane;Bean green manure;Drought resistance

S566.101

A

1007-2624（2010）03-0012-04

2010-05-11

广西大学科研基金项目“甘蔗顷含糖30吨高光效栽培技术与理论研究”（X022056）。

陈超君（1958-），女，广西桂平市人，副教授，主要从事作物栽培理论与技术研究；E-mail：chen8427@126.com