作物杂志,2024, 第6期: 103–112 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.014

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

不同耕种模式对玉米叶片生理及结构的影响

程生煜(), 杨彩红(), 崔文强, 姜晓敏   

  1. 甘肃农业大学林学院,730070,甘肃兰州
  • 收稿日期:2023-10-26 修回日期:2024-03-01 出版日期:2024-12-15 发布日期:2024-12-05
  • 通讯作者: 杨彩红,研究方向为农地水土保持、荒漠化防治、农业生态安全,E-mail:yangch@gsau.edu.cn
  • 作者简介:程生煜,研究方向为农地水土保持,E-mail:1395305626@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41561062);甘肃农业大学青年导师基金项目(GAU-QDFC-2021-12)

Effects of Different Farming Patterns on the Physiology and Structure of Maize Leaves

Cheng Shengyu(), Yang Caihong(), Cui Wenqiang, Jiang Xiaomin   

  1. Forestry College of Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China
  • Received:2023-10-26 Revised:2024-03-01 Online:2024-12-15 Published:2024-12-05

摘要:

为探究河西灌溉农业区耕种模式对玉米叶片生理及结构的影响,设置免耕留茬(NT)与传统耕作(CT)2种耕作方式,小麦间作玉米(W/M)、小麦收后播种冬油菜玉米轮作(W-GM)、小麦玉米轮作(W→M)3种种植模式,研究6个不同处理玉米叶片生理、结构及产量变化。结果表明,NT模式下玉米可溶性糖含量有3个时期高于CT模式。灌浆期CT(W-G→M)与CT(W→M)处理可溶性糖含量显著低于其他处理。不同耕作处理的玉米叶片可溶性蛋白含量呈现出先增后减趋势,但不同耕作处理峰值出现时期有所不同。不同耕作处理叶片丙二醛(MDA)含量均呈先增后减趋势。成熟期W/M模式叶片比叶重(SLW)较W-G→M和W→M模式分别高23.75%和19.87%,NT(W/M)处理较其他处理高13.17%~39.66%。NT处理玉米叶片线粒体长轴近乎平行,内外膜和嵴清晰可见,而CT处理线粒体呈长条形且排列无序,弯曲盘旋于细胞内,多数呈堆积状存在于细胞内的一角,内外膜比较模糊。W/M模式中,NT小麦产量较CT高8.17%,NT玉米较CT平均增产13.91%,W/M模式玉米产量增幅最大。与传统耕作相比,免耕处理可提高玉米叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量与SLW,增加叶片叶绿体数量,间作可减少叶片MDA含量,缓解叶片衰老。免耕玉米单株粒重、百粒重较传统耕作分别提高9.24%和9.40%,产量较传统耕作高13.91%。单株粒重、百粒重和玉米产量呈正相关关系。不同种植模式下,由于播种密度不同,小麦、玉米产量均低于轮作模式。麦玉间作土地当量比达到1.30~1.36。因此,玉米免耕间作模式是比较适合绿洲灌区推广应用的一种耕种模式。

关键词: 玉米, 耕种模式, 叶片生理, 微结构, 产量

Abstract:

To explore the influence of farming patterns on the physiology and structure of maize leaves in Hexi Irrigation Agricultural Region, this experiment set no-tillage with stubble retention (NT) and conventional tillage (CT), wheat-maize intercropping (W/M), winter-rape and maize rotation after wheat harvesting (W-G→M), wheat-maize rotation (W→M), maize leaf physiology, structure and yield changes of the six different treatments were studied. The results showed that the soluble sugar contents of maize under NT mode were higher than those in CT mode in three period. The soluble sugar contents of CT (W-G→M) and CT (W→M) during the filling period was significantly lower than that of other treatments. The contents of soluble protein in maize leaves under different tillage treatments showed a trend of increasing first and then decreasing, however, the peak occurrence periods were different in the different farming treatments. MDA contents under different tillage treatments increased first and then decreased. SLW under W/M mode at maturity was 23.75% and 19.87% higher than that of W-G→M and W→M modes, respectively, and NT(W/M) treatment was 13.17%-39.66% higher than that of other treatments. Under the NT treatment, the long axes of mitochondria in maize leaves were nearly parallel, inner and outer membrane as well as cristae were clearly visible, and the mitochondria of CT treatment were long and disordered, curved in cells, most of them accumulated in the corner of the cell, the inner and outer membrane were fuzzy. In the W/M mode, wheat yield of NT was 8.17% higher than that of CT, maize yield of NT increased by an average of 13.91% compared with CT, the W/M model showed the largest increase in maize yield; When compared to CT, the no-tillage method could increase the contents of soluble sugar, soluble protein, and SLW of maize leaves, boost the quantity of chloroplasts in the leaves, reduced the MDA content of the leaves by intercropping, and relieved leaf aging. In comparison to conventional tillage, the grain weight per plant and 100-grain weight were 9.24% and 9.40% higher and the yield of no-tillage maize was 13.91% higher, respectively. There was a positive correlation between 100-grain weight, grain weight per plant, and maize yield. The yields of wheat and maize under the different planting modes were lower than the rotation mode because of the different sowing densities. Land equivalent ratios of W/M mode were 1.30-1.36. Consequently, the no-tillage method of intercropping maize is better suited for the adoption and dissemination of the oasis irrigation area.

Key words: Maize, Farming patterns, Leaf physiology, Microstructure, Yield

图1

不同处理玉米各生育期叶片可溶性糖含量 不同小写字母表示同一时期不同处理间的差异显著(P < 0.05),下同。

图2

不同处理玉米各生育期叶片可溶性蛋白含量

图3

不同处理玉米各生育期叶片MDA含量

图4

不同处理玉米各生育期叶片比叶重

图5

不同处理玉米叶片线粒体结构

图6

不同处理玉米叶片叶绿体数量及分布

图7

不同处理玉米叶片叶绿体结构

表1

不同处理对玉米产量构成要素的影响

处理
Treatment
株高
Plant
height (m)
穗长
Spike
length (cm)
穗位高
Spike
height (m)
穗行数
Row number
per spike
行粒数
Grain number
per row
单株粒重
Grain weight
per plant (g)
百粒重
100-grain
weight (g)
含水率
Water content
(%)
秃尖长
Bald tip
length (cm)
NT(W/M) 3.02c 21.63a 1.05bc 16.27b 41.60a 318.02a 43.63ab 16.51bc 1.40a
CT(W/M) 2.77d 20.68a 1.00c 16.53ab 41.07a 266.51b 39.19d 14.06c 1.31a
NT(W-G→M) 3.42ab 21.25a 1.26ab 17.47a 40.53a 273.86ab 46.65a 20.11a 1.26a
CT(W-G→M) 3.01c 21.67a 1.10bc 16.67ab 42.07a 268.84b 42.50bc 18.87ab 1.36a
NT(W→M) 3.51a 21.72a 1.39a 17.20ab 41.20a 289.49ab 42.97bc 21.02a 1.46a
CT(W→M) 3.23b 21.62a 1.22ab 17.47a 42.47a 271.46ab 40.12cd 20.77a 0.85a

表2

不同处理对作物产量的影响

处理
Treatment
2020 2021 LER
小麦产量
Wheat yield (kg/hm2)
玉米产量
Maize yield (kg/hm2)
小麦产量
Wheat yield (kg/hm2)
玉米产量
Maize yield (kg/hm2)
NT(W/M) 3493.16±452.26b 14 101.50±1562.34a 3899.99±471.16a 16 697.10±1755.41b 1.36±0.15a
CT(W/M) 3009.35±105.78b 12 810.00±1235.46a 3605.39±432.09a 13 992.65±2140.46b 1.30±0.05a
NT(W-G→M) 6258.20±506.54a 22 591.80±1542.10a
CT(W-G→M) 5400.70±263.54ab 22 178.75±308.70a
NT(W→M) 5856.70±496.35a 23 872.20±1531.04a
CT(W→M) 5389.20±562.37ab 22 390.50±1493.25a

图8

玉米产量及其构成要素相关性分析 “*”代表P < 0.05,“**”代表P < 0.01,“***”代表P < 0.001。

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