秸稈覆蓋保水劑對夏玉米花后穗位葉光合熒光特性的影響

摘要：以鄭單958為試驗材料，研究了秸稈覆蓋保水劑對夏玉米穗位葉光合熒光特性的影響，明確了其在豫東旱地夏玉米上應用效果。結果表明，和對照相比，不同處理均能提高玉米穗位葉的光合速率、最大光化學效率、實際光化學效率和光化學猝滅，降低非光化學猝滅；不同處理使夏玉米產量比對照提高11.02%～23.34%，覆蓋保水劑最好，增產23.34%。

關鍵詞：秸稈覆蓋；保水劑；夏玉米；光合熒光

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）02-0296-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.006

前人研究表明秸稈覆蓋既能夠減少水分損失又能夠增加土壤有機質含量，進而影響作物地上部的生長；保水劑是一種具有超高吸水、保水能力的高分子聚合物，它對提高干旱地區土壤持水性、改良土壤結構、減少水分的深層滲漏和土壤養分流失都具有很好的效果，能夠調節作物地上和地下根系的生長，從而影響作物地上部的生長發育[1-3]。葉綠素熒光動力學的研究在強光[4，5]、遮陰[6，7]、干旱[8，9]等逆境生理研究中得到廣泛應用。因此研究秸稈覆蓋保水劑對夏玉米花后穗位葉光合熒光特性的影響具有重要意義。

河南省是農業大省，同時又是水資源缺乏的省份。以商丘為代表的豫東地區，是河南玉米生產的主要產區。前人對面覆蓋和保水劑相結合的研究主要集中在豫西旱地，而在季節性干旱經常發生，尤其是玉米從播種到拔節降雨偏少的豫東地區研究較少。因此，通過研究秸稈覆蓋保水劑對夏玉米光合熒光特性的影響，探討秸稈覆蓋保水劑措施下該地區的應用效果和玉米子粒產量的形成，為豫東旱地夏玉米栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年在商丘市農林科學院試驗示范中心（34°31′N，115°42′E）進行。試驗區常年平均日照2 200～2 400 h，氣溫14 ℃，降雨量680 mm左右，玉米生長的6～9月降水占全年降水總量的65%左右。試驗田土壤為黃潮土，質地中壤，耕層（0～20 cm）土壤含有機質11.8 g/kg、堿解氮79 mg/kg、速效磷10.21 mg/kg、速效鉀128 mg/kg。前茬小麥產量6 200 kg/hm2。

1.2 試驗設計

試驗采用兩因素隨機區組設計，兩因素即為秸稈覆蓋和施用保水劑，兩水平分別為秸稈覆蓋和不覆蓋，施用保水劑（60 kg/hm2）和不施用保水劑共4個處理，即對照（CK，即不施用保水劑且不覆蓋）、秸稈覆蓋（秸稈覆蓋不施用保水劑）、保水劑（不覆蓋秸稈施用保水劑）、秸稈覆蓋+施用保水劑。供試玉米品種為鄭單958。2013年6月9日播種，種植密度6萬株/hm2，8行小區，小區長7 m，完全隨機區組設計，重復3次。10月5日收獲。整個生育期不灌水。施尿素（含N46%）530 kg/hm2、磷酸二銨（含N18%，含P2O5 46%）205 kg/hm2、硫酸鉀540 kg/hm2，磷鉀全部底施，氮肥40%底施，60%追施。其他管理同一般大田。整個生育期不灌水。

1.3 測定項目與方法

在玉米開花期（FS）、花后15 d（15-AF）、花后30 d（30-AF）、花后45 d（45-AF）晴天11：00左右分別選取生長一致且受光方向相同的穗位葉，采用光合測定系統，測定玉米穗位葉的光合速率。每個處理重復5次。在測定穗位葉光合特性的同時用FM S2 脈沖調制式熒光儀（英國，Han satech）測定旗葉葉綠素熒光參數。選取生長一致且受光方向相同的穗位葉，測定光適應下最大熒光（Fm′）、光適應下的穩態熒光（Fs）和暗適應30 min后的最大熒光（Fm）、初始熒光（Fo）等熒光參數。光系統Ⅱ的最大光化學效率Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm、光系統Ⅱ的實際光化學效率ΦPSⅡ=（Fm′-Fs）/Fm′、qP=（Fm′-Fs）/（Fm′-Fo）、NPQ=1/Fm′。

2 結果與分析

2.1 對光合速率的影響

由圖1可知，不同處理下光合速率的變化，在開花期為最大值，以后逐漸降低，均大于對照。秸稈覆蓋+保水劑處理下始終大于其他處理。在開花期各處理間差異較小，以后逐漸加大；在花后45 d，秸稈覆蓋+保水劑、保水劑、秸稈覆蓋光合速率分別比對照高55.63%、39.07%、27.33%。

2.2 對最大光化學效率和實際光化學效率的影響

由圖2可知，不同處理穗位葉最大光化學效率和實際光化學效率開花期最大，隨著生育期的推移而逐漸降低，不同處理均高于對照。秸稈覆蓋+保水劑處理始終保持著最高的最大光化學效率和實際光化學效率。不同處理之間表現為秸稈覆蓋+保水劑>保水劑>秸稈覆蓋>對照。在花后30 d，各處理之間差異加大。說明秸稈覆蓋+保水劑相對其他處理PSⅡ有較高的潛在光化學效率和實際光化學效率。

2.3 對光化學猝滅和非光化學猝滅的影響

由圖3可知，各處理條件下光化學猝滅在開花期最高，以后逐漸下降，不同處理均高于對照，以秸稈覆蓋+保水劑處理最高，不同處理之間表現為秸稈覆蓋+保水劑>保水劑>秸稈覆蓋>對照，說明秸稈覆蓋+保水劑處理有利于玉米穗位葉PSⅡ在生育后期維持較高的開放程度；而非光化學猝滅隨著生育期的推移而逐漸升高，不同處理均小于對照，秸稈覆蓋+保水劑最低，不同處理之間表現為對照>秸稈覆蓋>保水劑>覆蓋+保水劑，說明秸稈覆蓋+保水劑下玉米穗位葉用于光合電子傳遞而以熱能的形式耗散掉的光能部分較少。

2.4 對產量及其構成因素的影響

由表1可知，與對照相比，不同處理穗行數增加0.06～0.42行，行粒數增加2.58～4.18粒，千粒重增加5.53～12.27 g，產量提高11.02%～23.34%，均以秸稈覆蓋+保水劑處理最好，保水劑處理次之穗行數除外。各處理之間產量表現為秸稈覆蓋+保水劑>保水劑>秸稈覆蓋>對照。

3 小結與討論

本試驗研究表明，相比于對照，秸稈覆蓋和保水劑相結合能明顯提高玉米的光合速率、最大光化學效率、實際光化學效率和光化學猝滅，降低非光化學猝滅。這與陳寶玉等[10]研究表明保水劑能提高楊苗的光合性能，楊永輝等[11]研究表明保水劑能夠提高小麥旗葉的光合效率，郭書亞等[12]研究表明連續3年秸稈覆蓋能夠提高花后30 d和花后45 d的玉米穗位葉的光合速率、最大光化學效率、實際光化學效率和光化學猝滅，降低非光化學猝滅的結果一致。主要原因如下：一是秸稈還田能夠增加土壤速效養分和有機質的含量[13，14]，保證夏玉米生長后期養分充足，從而提高玉米光合熒光性能。二是保水劑能顯著增加土壤含水量，保證了夏玉米生長后期的水分供應量[15，16]。

前人研究表明，秸稈覆蓋與保水劑相結合能夠顯著增加馬鈴薯產量[17]，使小麥增產20.1%[18]，效果最佳。本試驗研究表明秸稈覆蓋+保水劑增產效果最好，較對照增加23.34%，保水劑次之，與前人研究結果基本一致。綜上所述，在旱作條件下，秸稈覆蓋和保水劑相結合發揮了二者的綜合優勢，既保證營養又保證水分供應，是一種實用的栽培措施，易于推廣。

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