不同播種密度對蕎麥植株葉片衰老及產(chǎn)量的影響

母養(yǎng)秀，張久盤，穆蘭海，杜燕萍，?？饲?/p>

(寧夏農(nóng)林科學院固原分院，寧夏固原 756000)

蕎麥(FagopyrumesculentumMoench.)是廖科(Polygonaceae)蕎麥屬(FagopyrumMill.)一年生雙子葉禾谷類作物[1-2]，營養(yǎng)豐富，且具有多種生物學功能[3-6]。在寧夏南部山區(qū)的糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。植物葉片的衰老與植物體內(nèi)的活性酶含量有關(guān)[7-9]，活性酶含量的高低表示植物體本身清除有害物質(zhì)的能力強弱。眾多研究表明，由于葉片早衰在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中造成作物減產(chǎn)[10-11]，蕎麥葉片早衰的快慢和功能期的長短，對蕎麥產(chǎn)量形成有重要作用[12]。

關(guān)于播種密度對植株衰老的影響在玉米[13-14]、小麥[15-16]、水稻[17]等作物上均有相關(guān)研究，但關(guān)于播種密度對蕎麥植株衰老的影響研究還未見報道。本試驗重點研究不同播種密度對蕎麥植株葉片衰老生理及產(chǎn)量的影響，探索蕎麥植株葉片的衰老規(guī)律，播種密度與蕎麥葉片衰老之間的關(guān)系，以期為蕎麥高產(chǎn)高效栽培技術(shù)的制訂提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016年6—9月在寧夏固原市原州區(qū)彭堡鎮(zhèn)彭堡村燕麥蕎麥試驗基地進行，位于106°9′E，36°5′N，海拔 1 660 m，供試品種為寧蕎1號。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)3個密度梯度，分別為T1：60萬株/hm2(每行40株，株距5 cm)；T2：90萬株/hm2(每行60株，株距 3.33 cm)；T3：120萬株/hm2(每行80株，株距2.5 cm)。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每處理3次重復，播種方式為開溝條播，人工間定苗。小區(qū)面積10 m2，每個小區(qū)9短行，行距為 33 cm，肥、水、病蟲草害的管理按國家蕎麥區(qū)域試驗要求進行。

待植株生長至始花期后，每隔7 d采樣1次。始花后1、8、15、22 d對蕎麥植株葉片的葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性進行測定，每項測定3次重復，取其平均值。

1.3 測定項目與方法

葉綠素含量按照80%的丙酮浸提法測定[18]；可溶性蛋白質(zhì)含量測采用考馬斯亮蘭G-250法測定[19]；SOD活性、POD活性、CAT活性采用高俊鳳主編的《植物生理學實驗指導》方法測定[20]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法測定[21]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007進行初步處理，用SPSS 16.0軟件對不同處理進行LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種密度對蕎麥植株葉片生理特性的影響

2.1.1 不同播種密度對蕎麥葉綠素含量的影響 葉綠素存在于葉綠體中，葉綠素含量的高低影響對光能的吸收和轉(zhuǎn)換。從圖1可以看出，不同密度處理下，葉綠素含量隨生育期的推進均呈先上升后下降的趨勢。葉綠素含量在開花后 1 d 隨密度的增加而升高，開花后22 d隨密度的增加而降低，表明低密度處理葉綠素降解較緩，高密度處理葉綠素降解較快。

2.1.2 不同播種密度對蕎麥可溶性蛋白質(zhì)含量的影響 可溶性蛋白質(zhì)含量的變化是反映葉片功能及衰老的指標之一。從圖2可以看出，在不同密度處理條件下，可溶性蛋白質(zhì)的含量隨生育期的推進均呈下降趨勢。可溶性蛋白質(zhì)含量在開花后1 d隨密度的增加而降低，T1處理比T2、T3處理分別高出18.4%、21.6%。在開花后22 d，T1處理可溶性蛋白質(zhì)含量為 0.21 mg/g，比T2、T3處理分別高5.0%、16.7%，但差異不明顯。表明低密度處理植株葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量高，能有效延緩葉片衰老。

2.1.3 不同播種密度對蕎麥超氧化物歧化酶活性的影響 超氧化物歧化酶(SOD)是細胞內(nèi)防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，SOD活性的高低標志著植物細胞自身抗衰老能力的強弱。從圖3可以看出，在不同播種密度條件下，SOD活性呈先上升后下降的趨勢。但在高密度T3處理下，SOD活性在開花后 8 d 達到最高，開花后22 d SOD活性最低，且在開花8 d開始下降，而低密度T1、T2處理在開花后15 d后才開始下降，表明高密度處理SOD活性降低速度較快，且加速植株衰老進程。

2.1.4 不同播種密度對蕎麥過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶(POD)是植物保護酶系統(tǒng)另一種重要的酶，可分解細胞內(nèi)的膜脂過氧化物，減少其積累，對于維持葉片的正常生理功能具有重要作用。從圖4可以看出，不同播種密度條件下，POD活性呈上升趨勢。在開花后22 d，T1處理POD活性最高，為679.7 U/(g·min)，比T2、T3處理分別高89.2%、42.7%，表明低密度處理能有效提高POD活性，延緩蕎麥葉片衰老。

2.1.5 不同播種密度對蕎麥過氧化氫酶活性的影響 過氧化氫酶(CAT)能清除植物體內(nèi)的過氧化氫，是植物酶保護系統(tǒng)重要的酶。從圖5可以看出，在不同密度條件下，隨著生育期的推進CAT活性呈先下降再上升再下降的趨勢。在開花后22 d，高密度T3處理CAT活性最低，為 217.3 U/(g·min)，比T1、T2處理分別低2.3%、8.9%，表明高密度處理CAT活性下降速度比低密度快，高密度處理能加速植株葉片的衰老進程。

2.1.6 不同播種密度對蕎麥丙二醛含量的影響 丙二醛(MDA)含量的高低能表明葉片細胞膜脂的過氧化程度，其含量越低，說明植株的抗逆性越強。從圖6可以看出，3個密度條件下，丙二醛的含量隨生育進程的推進均呈先下降后上升的趨勢。在開花后1 d，隨密度的增加，MDA含量降低；在開花后22 d，隨密度的增加，MDA含量增高，但相互之間差異不明顯，表明在高密度處理條件下，MDA的積累速度較快，能加速植株的衰老進程。

2.2 不同播種密度對蕎麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表1可以看出，高密度T3處理單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量降低。單株粒數(shù)較T1、T2處理分別降低了 34.9%、38.8%，與T1、T2處理差異極顯著。T3處理千粒質(zhì)量較T1、T2處理分別降低了6.1%、11.1%，與T2處理差異極顯著。T3處理的單株粒質(zhì)量和小區(qū)產(chǎn)量均低于T1、T2處理，但3個處理間差異不顯著。說明在干旱條件下，低密度處理有助于提高蕎麥產(chǎn)量。

表1 不同播種密度對蕎麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫、大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。

3 討論與結(jié)論

葉片衰老常見指標是葉綠素和蛋白質(zhì)含量下降[12]，能延緩葉綠素含量和蛋白質(zhì)含量下降的因素，也即延緩了蕎麥植株葉片的衰老。本研究結(jié)果表明，高密度處理有效加快葉綠素分解和蛋白質(zhì)含量的下降，本結(jié)論與前人研究的密度對葉片葉綠素含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的影響具有負效應的結(jié)論[14，22-23]一致。在低密度T1、T2處理條件下，葉片衰老的速度緩慢。

葉片衰老與活性氧代謝呈正相關(guān)[24]，SOD活性、POD活性、CAT活性、丙二醛含量均是衡量葉片衰老的重要指標[22，25]。植物葉片衰老伴隨著酶活性的降低和膜脂過氧化物MDA含量的增高。本研究中高密度處理會降低SOD、POD、CAT的活性，不能有效清除細胞內(nèi)自由基，且降低細胞膜的抗氧化能力，加速葉片衰老，同時加快MDA含量的積累，本結(jié)論與張榮萍等的研究結(jié)果[17]一致。

蕎麥產(chǎn)量往往受氣候條件影響[2]，2016年6—10月，在蕎麥生育期內(nèi)無降雨，一直處于干旱狀態(tài)。本研究結(jié)果表明，低密度處理有效地提高了單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量，本結(jié)論與王志和等的研究結(jié)果[16]一致。但密度要結(jié)合產(chǎn)量進行適宜組合，本研究結(jié)果表明，在干旱條件下，T2處理蕎麥單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量最高。

蕎麥是我國重要的小宗糧豆作物和傳統(tǒng)的出口商品，但長期以來，由于從事蕎麥研究的科研人員較少，重視程度不夠，因此，在蕎麥栽培生理研究方面較落后[26]。生產(chǎn)實踐中，有效控制或延緩蕎麥葉片的衰老進程，延長葉片功能期，對提高蕎麥產(chǎn)量有重要作用。

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