土壤管理方式对伏旱期柑橘生长及土壤温度和水分的影响

    张超博, 李有芳, 李思静, 袁梦, 凌丽俐, 淳长品, 彭良志

    张超博, 李有芳, 李思静, 等. 土壤管理方式对伏旱期柑橘生长及土壤温度和水分的影响[J]. 华南农业大学学报, 2019, 40(3): 45-52. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201811011
    引用本文: 张超博, 李有芳, 李思静, 等. 土壤管理方式对伏旱期柑橘生长及土壤温度和水分的影响[J]. 华南农业大学学报, 2019, 40(3): 45-52. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201811011
    ZHANG Chaobo, LI Youfang, LI Sijing, et al. Effects of different soil managements on soil temperature, moisture and citrus growth during summer drought season[J]. Journal of South China Agricultural University, 2019, 40(3): 45-52. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201811011
    Citation: ZHANG Chaobo, LI Youfang, LI Sijing, et al. Effects of different soil managements on soil temperature, moisture and citrus growth during summer drought season[J]. Journal of South China Agricultural University, 2019, 40(3): 45-52. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.201811011

    土壤管理方式对伏旱期柑橘生长及土壤温度和水分的影响

    基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFD0202006,2017YFD0202002);国家现代农业(柑橘)产业技术体系建设专项(CARS-26-01A);重庆市社会民生科技创新专项(cstc2016shmszx80004,cstc2017shms-xdny0352)
    详细信息
      作者简介:

      张超博(1992—),男,硕士研究生,E-mail: 1535508384@qq.com

      李有芳(1992—),女,硕士研究生,E-mail: 2479188983@qq.com;†对本文贡献相同

      通讯作者:

      彭良志(1963—),男,研究员,硕士,E-mail: pengliangzhi@cric.cn

      †对本文贡献相同

    • 中图分类号: S666

    Effects of different soil managements on soil temperature, moisture and citrus growth during summer drought season

    • 摘要:
      目的 

      研究伏旱期柑橘园不同土壤管理方式对土壤温度、水分和柑橘Citrus reticulata生长的影响。

      方法 

      试验地点位于重庆北碚,以资阳香橙砧沃柑为材料,2016和2017年高温伏旱期采用清耕(对照)、铲草覆盖、化学杀草覆盖和自然生草4种土壤管理方式,测定地表(0 cm)以及10、20和30 cm土层温度变化,测定0~10、10~20和20~30 cm土层含水量、地表最大开裂宽度、柑橘根系活力和秋梢生长量,统计不同土壤管理成本。

      结果 

      土层越浅土壤温度和水分的波动越大。总体上,不同土壤管理条件下各土层日平均温度、最高温度和温度日较差为清耕>化学杀草覆盖>铲草覆盖>自然生草;在极端高温天气(气温41 ℃)时,清耕、化学杀草覆盖、铲草覆盖和自然生草的土表最高温度分别为69.6、45.6、37.5和35.0 ℃。各土层含水量以自然生草和铲草覆盖最高,清耕最低,清耕0~10 cm土层含水量显著低于其他处理。柑橘根系活力和秋梢生长量均为铲草覆盖>化学杀草覆盖>清耕>自然生草。土壤管理成本为清耕>自然生草>铲草覆盖>化学杀草覆盖。

      结论 

      综合效果、成本与简便省力,在高温伏旱期,平地和缓坡橘园宜采用铲草覆盖。

      Abstract:
      Objective 

      To study the influences of different soil management methods on soil temperature, soil moisture and Citrus reticulata growth in citrus orchard during summer drought season.

      Method 

      The experiment was carried out in Beibei, Chongqing using Ziyangxiangcheng (Citrus junos Sieb. ex Tanaka) Zhenwogan (Citrus reticulata cv. Orah) as the material. Four soil management systems, including rotary tillage weeding (CK), mechanical weeding mulch (MWM), chemical weeding mulch (CWM) and weed living mulch (WLM), were used during the summer drought seasons of 2016 and 2017. We measured the temperature at soil layers of 0 (surface),10, 20 and 30 cm depth, the moisture at 0−10, 10−20 and 20−30 cm soil layers, the maximum crack width of surface, citrus root activity and autumn shoot growth, and summarized the costs of different soil management systems.

      Result 

      The shallower the soil layer, the greater the fluctuation of soil temperature and water content. In general, the daily average temperature, maximum temperature and daily temperature range of each soil layer under different soil managements were CK > CWM > MWM > WLM. Under extreme high temperature weather (air temperature 41 ℃), the highest soil surface temperatures of CK , CWM , MWM and WLM were 69.6, 45.6, 37.5 and 35.0 ℃, respectively. The water contents of different soil layers were the highest in WLM and MWM, and the lowest in CK. The water content in 0−10 cm soil layer of CK was significantly lower than those of other treatments. For both citrus root activity and autumn shoot growth, the results were MWM > CWM > CK > WLM. The costs of different soil management systems were in order of CK > WLM > MWM > CWM.

      Conclusion 

      Considering the effect, cost and operability, the flat or gentle slope citrus orchard should be practiced with MWM soil management during summer drought season.

    • 果蔗Saccharum officinarum L.是热带亚热带地区最重要的经济作物之一[1]。我国种植果蔗历史悠久,种植范围广,主要产区为广东、广西、海南和福建等省区。近几年来,随着南凉北热的逆差、品种引进驯化和栽培技术的改进等,果蔗蔗区逐年北移,现已扩大至河北、河南、山东等省[2]。果蔗各品种间的耐寒性差异较大,有些耐寒性较差的品种无法适应北方的气候条件,温度特别是早春低温是果蔗引种和生产的重要限制因素之一,因此,研究果蔗的抗寒性,选育抗寒品种已成为果蔗南种北引亟待解决的关键问题。在各种环境胁迫中,低温对植物的影响尤为突出,植物在低温胁迫下,膜脂过氧化产物丙二醛含量升高,细胞膜透性增大[3],可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸等渗透调节物质积累,保护酶活性升高[4]。在植物抗寒性研究和评价中,上述指标常被用作指示植物抗寒性的指标,隶属函数法是目前普遍采用的抗性综合评价方法[5]

      在甘蔗耐寒性研究方面,前人对糖蔗的耐寒性研究较多。丘立杭[6]研究表明,不同甘蔗品种受低温胁迫后,叶片可溶性糖含量均上升,耐寒性强的品种可溶性糖含量最高且增幅最大。黄杏等[7]研究表明,甘蔗受到低温胁迫后叶片脯氨酸含量上升,不同冷敏感型品种间存在较大差异。孙波等[8]和李素丽等[9]研究发现,甘蔗在受到持续低温胁迫后,不同耐寒性的品种根系中可溶性糖含量均呈现上升趋势,但品种之间可溶性糖含量存在差异。有关果蔗耐寒性研究鲜有系统的研究报道。本研究选取在广西、福建、四川生长良好、种植面积较广的6个果蔗品种作为试验材料,采用人工模拟低温环境的方法,对果蔗幼苗进行低温胁迫,测定幼苗抗寒性相关的生理生化指标,研究不同果蔗品种对低温胁迫的生理响应,并对其抗寒性进行综合评价,筛选出抗寒性强的品种,为果蔗抗寒育种、引种及栽培区划分提供理论依据。

      试验于2016年4月在平顶山学院低山丘陵区生态修复重点实验室进行。供试的果蔗品种为‘桂果蔗1号’、‘拔地拉’、‘闽引黄皮果蔗’、‘龙黑果蔗’、‘白玉果蔗’和‘川蔗26号’。其中,‘桂果蔗1号’和‘拔地拉’由广西农业科学院甘蔗研究所提供,‘闽引黄皮果蔗’、‘白玉果蔗’和‘龙黑果蔗’由福建省农业科学院甘蔗研究所提供,‘川蔗26号’由四川省植物工程研究院提供。

      将6个果蔗品种单芽种茎温汤脱毒处理后放进沙盘中沙培,待果蔗长出2~3片叶时,将蔗苗从沙中移出,选取长势一致的果蔗苗移栽至25 cm×30 cm的营养桶中土培,每桶种植2株,按日常管理生长50 d,果蔗约为5~6叶期时,分组进行处理,每个品种为1个处理,重复3次。将果蔗幼苗置于低温培养室内(温度0 ℃),光照度为300~400 μmol·m–2·s–1,12 h光︰12 h暗,相对湿度65%~75%,连续胁迫14 d,处理期间土壤含水量(w)保持25%左右。分别于低温处理后0、7、14 d取各处理幼苗+1叶(甘蔗最高可见肥厚带叶片),分别进行各种生理指标的测定,所有指标均设置3个重复。

      相对电导率(Relative conductivity, REC)以及丙二醛(Malondialdehyde, MDA)、可溶性糖(Soluble sugar, SS)、可溶性蛋白 (Soluble protein, SP)和脯氨酸(Proline, Pro)含量测定参照张以顺等[10]的方法;超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase, APX)活性的测定参照Parida等[11]的方法。在25 ℃条件下,每分钟内转化1 μmol底物所需的酶量定为一个酶活力单位(U)。

      本研究中的抗寒系数为低温胁迫处理14 d时的测定值与常温处理的测定值的百分比,即

      $${\text{抗寒系数}}=\frac{{\text{低温胁迫后指标测定值}}}{{\text{对照指标测定值}}} \times 100{\text{%}}{\text{。}}$$

      采用模糊综合评判方法中的隶属度公式,对试验原始数据进行定量转换,以综合评价不同果蔗品种的耐寒性。参照何雪银等[12]的方法,计算隶属函数值和平均隶属度,分析评价不同果蔗品种的抗寒性。其中,与抗寒性呈正相关的指标用公式(1)计算,与抗寒性呈负相关的指标用公式(2)计算;隶属函数法评定时,隶属函数平均值越大,则耐寒性越强。

      $$\text{隶属函数} = \left( {{X_i}-{X_{\min }}} \right)/\left( {{X_{\max }}-{X_{\min }}} \right),$$ (1)
      $$\text{反隶属函数} = 1-\left( {{X_i}-{X_{\min }}} \right)/\left( {{X_{\max }}-{X_{\min }}} \right),$$ (2)

      式中,Xi为指标测定值,XminXmax分别为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。

      采用SPSS19.0软件进行数据相关性分析和主成分分析,采用LSD法进行显著性分析,用Excel 2007进行数据计算和制表。

      表1可以看出,不同果蔗品种幼苗叶片经7和14 d低温胁迫后与对照(0 d)相比,叶片REC以及SS、SP和Pro含量均上升,但上升幅度不同,经7 d低温胁迫后的指标均高于常温处理(0 d),差异达显著水平(P<0.05);除MDA含量外,经14 d低温处理后的指标也均高于7 d低温处理,差异达显著水平(P<0.05)。而MDA含量在处理7 d时,达最大值,与对照的差异达显著水平(P<0.05);处理14 d时,反而有所下降,但仍高于常温处理(0 d)。

      表  1  低温胁迫对果蔗叶片REC、MDA和渗透调节物质含量的影响1)
      Table  1.  Effect of low temperature stress on REC, MDA and osmotic regulation substances contents of chewing cane leaves
      品种 t处理/d REC b(MDA)/(μmol·g–1) w/(mg·g–1)
      SS SP Pro
      桂果蔗1号 0 15.69a 22.35a 12.49a 15.49a 21.49a
      7 25.66b 31.89b 27.47b 25.68b 44.68b
      14 37.14c 23.21b 41.44c 43.37c 46.37b
      拔地拉 0 16.79a 21.15a 12.58a 14.88a 20.32a
      7 28.82b 34.49c 24.40b 25.40b 37.40b
      14 48.66c 22.93b 32.14c 34.88c 45.88b
      闽引黄皮果蔗 0 16.46a 21.31a 13.23a 16.29a 19.79a
      7 29.81b 34.02b 23.84b 29.42b 39.84b
      14 47.46c 25.97a 35.11c 45.15c 43.15b
      龙黑果蔗 0 15.74a 21.15a 11.82a 16.82a 21.99a
      7 29.97b 37.93c 22.99b 27.99b 31.99b
      14 50.22c 28.09b 29.99c 33.88c 33.88b
      白玉果蔗 0 17.61a 22.95a 12.91a 17.91a 22.06a
      7 28.06b 35.43b 24.41b 28.18b 30.41b
      14 48.59c 26.68a 34.22c 46.52c 33.52b
      川蔗26号 0 16.44a 20.64a 12.92a 15.17a 20.31a
      7 27.19b 38.32b 23.91b 29.09b 33.21b
      14 51.19c 29.34a 30.93c 36.93c 34.21b
       1)相同品种、同列数据后凡是有一个相同小写字母者,表示处理间差异不显著(P>0.05, LSD 法)
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      表2所示,随着低温胁迫时间的延长,各供试材料的SOD、POD、CAT和APX活性均表现出先上升后下降的趋势,但变化幅度不同。在低温胁迫7 d时均达峰值,与常温处理(0 d)差异达显著水平(P<0.05);随着低温胁迫时间的进一步延长,14 d时的酶活性均呈下降趋势。各供试材料的SOD活性的下降幅度最小,略低于低温胁迫7 d时的SOD活性,差异不显著,远高于常温处理(0 d)材料的SOD活性,差异达显著水平(P<0.05)。低温胁迫14 d时,各供试材料的POD、CAT和APX活性下降幅度均较大,远低于低温胁迫7 d时的酶活性,差异达显著水平(P<0.05),但与常温处理(0 d)的酶活性差异不显著。

      表  2  低温胁迫对果蔗叶片保护酶活性的影响1)
      Table  2.  Effect of low temperature stress on defensive enzyme activities of chewing cane leaves U·g–1
      品种 t处理/d SOD活性 POD活性 CAT活性 APX活性
      桂果蔗1号 0 23.08a 246.56a 67.50a 81.43a
      7 92.54b 515.92b 114.67b 255.46b
      14 88.76b 274.31a 85.47a 92.93a
      拔地拉 0 18.66a 256.34a 64.67a 76.36a
      7 69.74b 483.47b 98.83b 210.29b
      14 64.55b 263.18a 72.73a 83.10a
      闽引黄皮果蔗 0 22.03a 248.43a 66.33a 78.73a
      7 60.08b 404.70b 108.67b 251.32b
      14 57.54b 257.40a 68.37a 70.91a
      龙黑果蔗 0 19.21a 236.32a 65.00a 75.93a
      7 79.74b 429.08b 96.67b 227.24b
      14 65.71b 220.71a 70.67a 82.89a
      白玉果蔗 0 23.26a 237.93a 65.27a 80.31a
      7 61.77b 411.16b 98.55b 221.23b
      14 55.06b 232.03a 67.35a 79.11a
      川蔗26号 0 18.08a 256.18a 64.75a 80.34a
      7 77.41b 423.83b 94.36b 207.43b
      14 62.11b 228.10a 69.44a 86.89a
       1)相同品种、同列数据后凡是有一个相同小写字母者,表示处理间差异不显著(P>0.05, LSD 法)
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      表3为6个品种果蔗各单项指标的抗寒系数,抗寒系数越大,表明该品种对低温的抵抗能力越弱。由表3可看出,经低温胁迫后,REC抗寒系数最大的是‘龙黑果蔗’(319.06%),最小的是‘桂果蔗1号’(236.71%);MDA含量抗寒系数最大的是‘川蔗26号’(142.15%),最小的是‘桂果蔗1号’(103.84%);SS含量抗寒系数最大的是‘桂果蔗1号’(329.38%),最小的是‘川蔗26号’(239.40%)。除‘川蔗26号’、‘拔地拉’和‘龙黑果蔗’外,其余3个品种SS含量抗寒系数均在265%以上,说明‘桂果蔗1号’、‘闽引黄皮果蔗’和‘白玉果蔗’3个品种均具有一定的抗寒能力。SP含量抗寒系数最大的是‘桂果蔗1号’(280.05%),最小的是‘龙黑果蔗’(201.43%),说明‘桂果蔗1号’的抗寒能力最弱,‘龙黑果蔗’最强。Pro含量抗寒系数最大的是‘拔地拉’(225.79%),最小的是‘白玉果蔗’(151.95%),不同品种果蔗经低温胁迫处理后Pro含量提高幅度差异较大,说明不同品种通过增加体内Pro含量来提高其抗寒适应性的能力存在较大差异。SOD活性抗寒系数最大的是‘桂果蔗1号’(384.58%),最小的是‘白玉果蔗’(236.72%),除‘闽引黄皮果蔗’、‘白玉果蔗’外,其余品种SOD活性抗寒系数均在340%以上;POD活性抗寒系数最大的是‘桂果蔗1号’(113.26%),最小的是‘川蔗26号’(89.04%);CAT和APX活性抗寒系数最大的都是‘桂果蔗1号’(分别为126.62%和114.12%),二者抗寒系数最小的均为‘闽引黄皮果蔗’(分别为103.08%和90.07%)。低温胁迫下,不同品种果蔗SOD、POD、CAT和APX活性出现不同程度的提高或降低,说明不同品种果蔗对低温的抵抗能力存在差异。

      表  3  不同品种果蔗叶片各单项指标的抗寒系数
      Table  3.  Cold-resistant coefficient of each single index of chewing cane leaves of different cultivars %
      品种 REC MDA含量 SS含量 SP含量 Pro活性 SOD活性 POD活性 CAT活性 APX活性
      桂果蔗1号 236.71 103.84 329.38 280.05 215.77 384.58 113.26 126.62 114.12
      拔地拉 289.82 108.41 255.48 241.13 225.79 345.93 102.67 112.46 108.83
      闽引黄皮果蔗 288.34 121.87 265.38 277.16 218.04 261.19 103.61 103.08 90.07
      龙黑果蔗 319.06 132.81 253.72 201.43 154.07 342.06 93.39 108.72 109.17
      白玉果蔗 275.92 116.25 265.07 259.74 151.95 236.72 97.51 103.19 98.51
      川蔗26号 311.37 142.15 239.40 243.44 168.44 343.53 89.04 107.24 108.15
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      果蔗幼苗抗寒生理生化指标的相关性分析结果见表4。从表4可以看出,REC与SS含量呈极显著负相关(P<0.01),与MDA含量呈显著正相关(P<0.05),与SP含量、POD活性呈显著负相关(P<0.05);MDA含量与POD活性呈极显著负相关(P<0.01);SS含量与POD、CAT活性呈显著正相关(P<0.05);SOD活性与CAT、APX活性分别呈显著正相关(P<0.05)和极显著正相关(P<0.01)。REC和MDA含量对果蔗抗寒性起负向作用,其值越高,抗寒性越低;SS、Pro含量以及SOD、POD、CAT和APX活性对果蔗抗寒性起正向作用,其值越高,果蔗抗寒性越强。可见,低温胁迫对果蔗的影响是多方面的,故在果蔗抗寒鉴定中,不能单独依赖上述某个或某2个指标对果蔗抗寒性进行评价。

      表  4  果蔗幼苗抗寒指标的相关性分析1)
      Table  4.  Correlation analyses between cold-resistance indices of chewing cane seedlings
      指标 REC MDA含量 SS含量 SP含量 Pro含量 SOD活性 POD活性 CAT活性 APX活性
      REC 1.000
      MDA含量 0.846* 1.000
      SS含量 –0.896** –0.722 1.000
      SP含量 –0.801* –0.538 0.598 1.000
      Pro含量 –0.481 –0.625 0.424 0.548 1.000
      SOD活性 –0.067 –0.080 0.339 –0.232 0.286 1.000
      POD活性 –0.878* –0.892** 0.880* 0.678 0.751 0.212 1.000
      CAT活性 –0.632 –0.567 0.813* 0.238 0.455 0.806* 0.686 1.000
      APX活性 –0.093 –0.110 0.302 –0.352 –0.012 0.902** 0.083 0.760 1.000
       1)“*”、“**”分别表示达 0.05、0.01 水平的显著相关
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      为了简化指标,分析指标之间的相互关系,对果蔗幼苗9个单项指标的抗寒系数进行主成分分析,将9个单项指标转化成9个相互独立的综合指标。主成分分析结果(表5)表明,第1主成分(A1)主要描述抗寒指标中的REC、MDA含量、SS含量、Pro含量、POD活性和CAT活性等,各指标具有绝对值较大的特征向量,贡献率达57.831%;第2主成分(A2)主要包括SP含量、SOD活性和APX活性,各指标具有绝对值较大的特征向量,贡献率达27.630%。第1、2主成分累积贡献率达85.460%。理论上,大于85%的累积贡献率即认为具有较强的信息代表性,这2个相互独立的综合指标基本上包括了9个生理指标所代表的全部信息,可用于果蔗品种的抗寒性分析。

      表  5  各综合指标的系数及贡献率
      Table  5.  Coefficients of comprehensive indexes and their contribution rates
      主成分 REC MDA
      含量
      SS
      含量
      SP
      含量
      Pro
      含量
      SOD
      活性
      POD
      活性
      CAT
      活性
      APX
      活性
      特征值 贡献率/% 累积贡献率/%
      A1 –0.910 –0.860 0.922 0.661 0.698 0.389 0.959 0.831 0.304 5.205 57.831 57.831
      A2 0.260 0.207 0.030 –0.641 –0.154 0.883 –0.187 0.548 0.927 2.487 27.630 85.460
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      为了能够比较全面地反映甘蔗的抗寒性,避免单一指标的局限性与片面性,采用模糊数学中隶属函数法,选用与果蔗抗寒性相关的生理指标对6个果蔗品种抗寒性进行综合评价,综合评价值越大,表明其耐寒能力越强。各果蔗品种的平均隶属度见表6。由表6可见,6个供试材料间的综合评价值差异较大,介于0.355~0.648 之间,表现为‘桂果蔗1号’>‘拔地拉’、‘闽引黄皮果蔗’>‘白玉果蔗’>‘川蔗26号’>‘龙黑果蔗’。‘桂果蔗1号’的综合评价值高达0.648,耐寒性最强;‘拔地拉’和‘闽引黄皮果蔗’的综合评价值都为0.464,耐寒性次之;‘龙黑果蔗’的综合评价值仅为0.355,耐寒性最差。

      表  6  不同果蔗品种的隶属函数值
      Table  6.  Subordinate function values of different chewing cane cultivars
      品种 REC MDA含量 SS含量 SP含量 Pro含量 SOD活性 POD活性 CAT活性 APX活性 隶属度 排序
      桂果蔗1号 0.402 0.852 1.000 0.904 1.000 0.952 0.182 0.420 0.119 0.648 1
      拔地拉 0.073 0.874 0.707 0.634 0.982 0.623 0.053 0.160 0.066 0.464 2
      闽引黄皮果蔗 0.115 0.693 0.791 0.962 0.883 0.535 0.121 0.074 0.000 0.464 2
      龙黑果蔗 0.033 0.584 0.614 0.603 0.534 0.643 0.000 0.120 0.065 0.355 5
      白玉果蔗 0.071 0.662 0.771 1.000 0.521 0.504 0.043 0.054 0.023 0.405 3
      川蔗26号 0.000 0.517 0.653 0.702 0.543 0.591 0.084 0.095 0.087 0.364 4
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      植物细胞膜是一种选择透过性生物膜,逆境条件下细胞膜相对透性反映了膜系统稳定性[13]。在评价植物耐寒性的生理生化指标中,质膜电解质渗出率(即REC)的大小是植物抗寒性强弱的重要指标,可用来判断植物受低温伤害程度和植物的抗寒能力[14]。本研究表明,随着低温胁迫时间的延长,6个果蔗品种叶片REC均不断提高,但提高的幅度不同,说明低温胁迫对果蔗叶片细胞膜系统造成伤害,不同果蔗品种间抗寒性存在差异,这和黄杏等[15]在甘蔗上的研究结果一致。MDA是膜脂过氧化的最终产物,对质膜有毒害作用,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度[16]。植物的抗寒性与MDA含量呈负相关,即抗寒性越强,MDA含量越小,低温处理后,植物体内MDA含量会增加[17]。本研究结果表明,随着低温胁迫时间的延长,6个果蔗品种叶片MDA含量呈先增加后降低的趋势,但均高于对照。

      在逆境条件下,SS、SP和Pro等渗透调节物质的含量发生变化,植物体内各种渗透调节物质大量积累并导致细胞渗透势下降,从而增加其抗寒性[18]。本研究表明,低温胁迫后,不同果蔗品种SP、SS和Pro含量均升高,这与唐仕云等[19]的研究结果相似。低温胁迫下果蔗可通过增加体内主要渗透物质的含量来提高其对低温的适应性,抗寒性强的品种渗透物质含量增加的幅度大,反之,抗寒性弱的品种渗透物质含量增加的幅度较小。

      低温胁迫下,植物体内产生大量的活性氧自由基,引发膜脂过氧化,同时植物体内还存在着SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶系统以清除活性氧、降低逆境损伤,酶活性的提高或降低与植物抗寒性的强弱有一定相关性[20]。本研究表明,低温胁迫使果蔗SOD、POD、CAT和APX活性提高,有助于清除细胞内积累的自由基,从而减轻膜脂过氧化伤害,说明果蔗对低温产生了一定的抗性。但随着低温时间的延长,保护酶活性又有所降低,说明其清除自由基的能力下降,出现冻害症状。

      植物的抗逆性是受多种因素影响的复杂的数量性状,不仅表现在形态上,同时也表现在生理生化过程中。用单一指标评价植物的抗逆性具有片面性,只有采用多个指标同时根据各自贡献率的大小进行综合评价才能准确反映植物的抗逆性[21]。因此,在进行果蔗品种抗寒性鉴定时,不宜使用单一的生理生化指标,应采用多个指标综合评价。主成分分析可将原来个数较多的指标转换成为新的、个数较少且彼此独立的综合指标,适用于对植物抗寒性的综合评价分析[22]。隶属函数法已经成功应用于甘蔗[18]、小麦[23]等作物的抗逆性评价,并证明其对抗性筛选的可靠性,可用于果蔗抗逆性的综合评价。本研究选择低温胁迫条件下与抗寒性密切相关的9项指标,利用主成分分析和隶属函数法对果蔗的抗寒性进行了综合评价,提高了抗寒性评价的准确性,该评价方法简便、准确,可作为果蔗抗寒能力鉴定的一种有效方法。

      果蔗的抗寒性不仅与自身的遗传因素和生理特征有关,还与外界环境因素密切相关。选育抗寒性强的品种、建立良种良法配套的高产栽培技术,提高果蔗的抗寒综合能力,是目前果蔗在北方高效栽培生产中亟待解决的问题。本研究以生产上推广的6个果蔗品种为试材,综合分析结果表明,不同果蔗品种对长时间持续低温的适应能力各异,6个果蔗品种抗寒能力大小依次为:‘桂果蔗1号’>‘拔地拉’、‘闽引黄皮果蔗’>‘白玉果蔗’>‘川蔗26号’>‘龙黑果蔗’。

    • 图  1   2016年伏旱期各处理土壤不同深度日均温变化

      Figure  1.   Variations of daily average temperatures at different soil depths under different treatments during summer drought season in 2016

      图  2   2017年伏旱期各处理土壤不同深度日均温变化

      Figure  2.   Variations of daily average temperatures at different soil depths under different treatments during summer drought season in 2017

      图  3   2017年伏旱期典型天气下各处理地表土壤温度变化

      Figure  3.   Variations of surface soil temperatures in different treatments under typical weather during summer drought season in 2017

      表  1   2016、2017年高温伏旱期各处理不同土层温度日较差1)

      Table  1   Daily ranges of temperatures at different soil depths under different treatments during summer drought season in 2016 and 2017 ℃

      年份
      year
      土壤管理方式2)
      Soil management
      0 cm 10 cm 20 cm 30 cm
      范围 Range $ \bar x \pm {\text{SD}}$ 范围 Range $ \bar x \pm {\text{SD}}$ 范围 Range $ \bar x \pm {\text{SD}}$ 范围 Range $ \bar x \pm {\text{SD}}$
      2016 1 1.9~28.7 13.58±7.25a 0.6~7.4 3.59±1.93a 0.4~3.5 1.72±0.73a
      2 0.9~12.1 6.04±3.01c 0.5~4.2 2.16±0.90b 0.5~1.2 1.02±0.36b
      3 1.3~18.0 9.79±4.67b 0.6~6.3 3.59±1.65a 0.3~1.8 1.45±1.40ab
      4 0.9~10.7 5.93±2.92c 0.4~3.7 2.02±1.02b 0.5~1.3 1.07±0.69b
      2017 1 1.5~25.8 12.16±7.35a 0.6~7.5 3.91±1.87a 0.4~3.7 1.93±0.83a 0.2~2.3 0.82±0.41a
      2 0.9~13.4 5.69±2.89c 0.4~3.3 1.75±0.71b 0.3~2.5 1.15±0.47b 0.2~1.1 0.59±0.21b
      3 1.5~17.4 9.49±5.12b 0.4~7.7 3.29±1.79a 0.1~4.9 1.76±1.01ab 0.3~1.7 0.78±0.31a
      4 0.4~12.9 4.36±2.40c 0.3~4.6 1.42±1.02b 0.3~2.1 1.02±0.64b 0.2~1.8 0.66±0.30b
       1) 相同年份、同列数据后的不同小写字母表示差异显著 (P<0.05,Duncan’s 法);2) 1:清耕,2:铲草覆盖,3:化学杀草覆盖,4:自然生草
       1) Different lowercase letters in the same column of the same year indicate significant difference (P<0.05,Duncan’ s method); 2) 1: Rotary tillage weeding, 2: Mechanical weeding mulch, 3: Chemical weeding mulch, 4: Weed living mulch
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      表  2   2017年高温干旱后各处理不同土层土壤绝对含水量1)

      Table  2   Absolute water contents at different soil depths under different treatments after high temperature drought in 2017 w/%

      t干旱/d
      Days of drought
      土壤管理方式
      Soil management
      0~10 cm 10~20 cm 20~30 cm
      10 清耕 Rotary tillage weeding 10.65±3.72b 16.69±3.08a 18.43±0.89a
      铲草覆盖 Mechanical weeding mulch 16.07±1.04a 17.55±3.96a 20.72±4.08a
      化学杀草覆盖 Chemical weeding mulch 13.17±5.04ab 16.57±2.77a 18.94±3.33a
      自然生草 Weed living mulch 16.32±2.57a 17.78±4.34a 19.85±4.63a
      15 清耕 Rotary tillage weeding 8.13±2.01b 14.51±3.13a 17.47±4.40a
      铲草覆盖 Mechanical weeding mulch 15.32±1.95a 18.19±4.59a 20.57±3.82a
      化学杀草覆盖 Chemical weeding mulch 13.38±1.58a 15.74±1.36a 17.85±2.12a
      自然生草 Weed living mulch 15.02±0.96a 17.97±3.35a 20.29±5.19a
       1) 相同时间、同列数据后的不同小写字母表示差异显著 (P<0.05,Duncan’s 法)
       1) Different lowercase letters in the same column of the same time indicate significant difference (P<0.05,Duncan’s method)
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      表  3   伏旱期各处理对柑橘秋梢生长的影响1)

      Table  3   Effects of different treatments on the growth of autumn shoots of citrus during summer drought season

      年份
      Year
      土壤管理方式2)
      Soil management
      萌梢数/株
      Shoot number
      长度/cm
      Length
      粗度/mm
      Shoot diameter
      叶片数/枝
      Leaf number
      SPAD
      2016 1 47.57±8.68bc 28.51±4.02a 3.61±0.31b 15.42±2.30a 51.50±3.73b
      2 91.29±6.95a 23.28±2.36b 4.21±0.27a 14.67±3.66a 57.71±4.39a
      3 56.57±11.48b 25.39±4.37ab 3.89±0.38ab 14.67±4.85a 58.66±4.91a
      4 33.43±9.37c 26.59±3.73a 3.62±0.34b 15.83±3.79a 52.06±2.57b
      2017 1 51.14±12.79bc 38.73±5.54a 4.07±0.47a 21.40±4.38a 46.05±6.29ab
      2 96.86±7.53a 24.64±2.94b 4.36±0.26a 14.88±2.57b 53.08±3.05a
      3 66.71±10.31b 33.18±5.41a 4.16±0.44a 18.38±3.09a 46.69±4.20ab
      4 31.72±9.78c 29.79±4.85ab 4.09±0.23a 16.64±3.48ab 45.20±3.11b
       1) 相同年份、同列数据后的不同小写字母表示差异显著 (P<0.05,Duncan’s 法);2) 1:清耕,2:铲草覆盖,3:化学杀草覆盖,4:自然生草
       1) Different lowercase letters in the same column of the same year indicate significant difference (P<0.05,Duncan’ s method); 2) 1: Rotary tillage weeding, 2: Mechanical weeding mulch, 3: Chemical weeding mulch, 4: Weed living mulch
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    • [1]

      ZOU Y N, CHEN X, SRIVASTAVA A K, et al. Changes in rhizosphere properties of trifoliate orange in response to mycorrhization and sod culture[J]. Appl Soil Ecol, 2016, 107: 307-312. doi: 10.1016/j.apsoil.2016.07.004

      [2]

      WANG P, LIU J H, XIA R X, et al. Arbuscular mycorrhizal development, glomalin-related soil protein(GRSP) content, and rhizospheric phosphatase activitiy in citrus orchards under different types of soil management[J]. J Plant Nutr Soil Sci, 2011, 174(1): 65-72. doi: 10.1002/jpln.v174.1

      [3]

      SHUI J G, WANG Q Z, LIAO G Q, et al. Ecological and economic benefits of vegetation management measures in citrus orchards on red soils[J]. Pedosphere, 2008, 18(2): 214-221. doi: 10.1016/S1002-0160(08)60009-0

      [4]

      FIDALSKI J, AULER P A M, BERALDO J M G, et al. Availability of soil water under tillage systems, mulch management and citrus rootstocks[J]. Rev Bras Cienc Solo, 2010, 34(3): 917-924. doi: 10.1590/S0100-06832010000300033

      [5]

      MCCLOSKEY W B, WRIGHT G C. Managing orchard floor vegetation in flood-irrigated citrus groves[J]. Horttechnology, 2003, 13(4): 668-677.

      [6]

      CARY P R. The residual effects of nitrogen, calcium and soil management treatments on yield, fruit size and composition of citrus[J]. J Hortic Sci Biotech, 1972, 47(4): 479-491. doi: 10.1080/00221589.1972.11514491

      [7]

      HOROWITZ M. Competitive effects of three perennial weeds, Cynodon dactylon(L.) Pers. Cyperns rotundus L. and Sorghum halepense(L.) Pers. on young citrus[J]. J Hortic Sci, 1973, 48(2): 135-147. doi: 10.1080/00221589.1973.11514513

      [8]

      LINARES J, SCHOLBERG J, GRAETZ D, et al. Effects of perennial peanut and common bermudagrass on nitrogen and water uptake of young citrus trees[J]. J Plant Nutr, 2010, 33(2): 200-218. doi: 10.1080/01904160903434261

      [9] 江才伦, 彭良志, 付行政, 等. 三峡库区柑橘园不同土壤管理方式对土壤温度的影响[J]. 果树学报, 2014, 31(3): 401-409.
      [10] 韩世刚. 重庆市高温伏旱气候特征及其预报方案研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2010.
      [11] 符学三, 全汝君. 免耕对柑橘园主要害虫、天敌及植株结果的影响[J]. 中国南方果树, 1994, 23(2): 24-25.
      [12] 刘毅, 陶勇, 万开元, 等. 丹江口库区坡耕地柑橘园不同覆盖方式下地表径流氮磷流失特征[J]. 长江流域资源与环境, 2010, 19(11): 1340-1344.
      [13] 黄晶, 高菊生, 刘淑军, 等. 湘南红壤坡地幼龄橘园套种不同作物的生态环境效应[J]. 湖南农业科学, 2011(19): 108-111. doi: 10.3969/j.issn.1006-060X.2011.19.034
      [14] 韩文斌, 谢树果, 杜春梅, 等. 四川丘陵区橘园间作豆科绿肥的效应[J]. 中国南方果树, 2014, 43(5): 62-63.
      [15] 张雯娟, 张正桂, 刘永忠, 等. 3种常见草种对橘园杂草控制能力及对柑橘根系分布的影响[J]. 中国南方果树, 2018, 47(1): 22-29.
      [16] 李青, 袁韬. 柑橘园不同土壤管理方法比较试验[J]. 中国南方果树, 2002, 31(1): 11-13. doi: 10.3969/j.issn.1007-1431.2002.01.004
      [17] 钟东洋, 周玲, 毛小福, 等. 林业化学除草剂在不同植被类型的应用[J]. 南方林业科学, 2010(2): 41-43.
      [18] 白宝璋, 金锦子, 白崧, 等. 玉米根系活力TTC测定法的改良[J]. 玉米科学, 1994, 2(4): 44-47.
      [19] 邓鹏飞, 石进婧, 游纯城. 临川区近10年气象条件变化对柑橘产量的影响[J]. 气象与减灾研究, 2014, 37(3): 68-72. doi: 10.3969/j.issn.1007-9033.2014.03.012
      [20] 张义, 谢永生, 郝明德, 等. 不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状及果树生长和产量的影响[J]. 应用生态学报, 2010, 21(2): 279-286.
      [21]

      WU J, CHEN M, DONG C, et al. Effects of land cover on soil temperature, humidity and moisture in phoebe bournei forest[J]. Agr Sci Tech, 2015, 16(12): 2725-2729.

      [22] 周静. 红壤水分条件对柑橘生理生态要素影响及其作用机理研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2008.
      [23] 邓丰产, 安贵阳, 郁俊谊, 等. 渭北旱塬苹果园的生草效应[J]. 果树学报, 2003, 20(6): 506-508.
      [24] 史进, 李文胜, 张俊苗. 生草栽培对果园生态环境和果实品质的影响[J]. 新疆农业科学, 2016, 53(4): 647-654.
      [25] 何天富. 柑橘学[M]. 北京: 中国农业出版社, 1999: 62-72, 308-313.
      [26] 孙霞, 柴仲平, 蒋平安, 等. 土壤管理方式对苹果园土壤理化性状的影响[J]. 草业科学, 2011, 28(2): 189-193.
      [27]

      PALESE A M, VIGNOZZI N, CELANO G, et al. Influence of soil management on soil physical characteristics and water storage in a mature rainfed olive orchard[J]. Soil Till Res, 2014, 144: 96-109. doi: 10.1016/j.still.2014.07.010

      [28] 赵政阳, 李会科. 黄土高原旱地苹果园生草对土壤水分的影响[J]. 园艺学报, 2006, 33(3): 481-484. doi: 10.3321/j.issn:0513-353X.2006.03.005
      [29] 邹亚丽, 呼丽萍, 施海燕. 果草系统土壤理化特征[J]. 草业科学, 2013, 30(4): 541-545.
      [30] 柴华, 何念鹏. 中国土壤容重特征及其对区域碳贮量估算的意义[J]. 生态学报, 2016, 36(13): 3903-3910.
      [31]

      LAURENT A S, MERWIN I A, THIES J E. Long-term orchard groundcover management systems affect soil microbial communities and apple replant disease severity[J]. Plant Soil, 2008, 304(1/2): 209-225.

      [32] 李发林, 林晓兰, 黄炎和, 等. 果园种植牧草对果树树体生长及其根系活力的影响[J]. 热带农业科学, 2009, 29(7): 20-24. doi: 10.3969/j.issn.1009-2196.2009.07.005
      [33] 熊忠华, 黎鑫林, 刘勇, 等. 不同生草间作对柑橘根系活力及枝梢生长的影响[J]. 生物灾害科学, 2017, 40(1): 14-18. doi: 10.3969/j.issn.2095-3704.2017.01.003
      [34] 焦润安, 张舒涵, 李毅, 等. 生草影响果树生长发育及果园环境的研究进展[J]. 果树学报, 2017, 34(12): 1610-1623.
    图(3)  /  表(3)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2018-11-05
    • 网络出版日期:  2023-05-17
    • 刊出日期:  2019-05-09

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