刈割高度对油莎豆氮代谢及产量和品质的影响

doi:10.11686/cyxb2022061

摘要/Abstract

摘要：

为明晰不同留茬高度对油莎豆氮代谢及产量和品质的影响，揭示氮代谢与产量和品质之间的关系，进一步寻求适宜刈割高度。本研究以油莎豆为研究对象，比较6个不同留茬高度：留茬50 cm（R₅₀）、留茬40 cm（R₄₀）、留茬30 cm（R₃₀）、留茬20 cm（R₂₀）、留茬10 cm（R₁₀）和未刈割（CK）下油莎豆株高、叶绿素含量以及氮代谢相关指标和块茎产量和品质的差异。结果表明：重度刈割（R₁₀和R₂₀）对植物的物质积累等有抑制作用，中度刈割（R₃₀和R₄₀）则对植物的生长发育有促进作用：刈割后R₁₀和R₂₀处理的叶绿素含量受到严重干扰，但R₄₀处理（7，14和21 d）则促进叶绿素含量的增加。R₃₀处理硝酸还原酶活性（7，14，21和28 d）、谷氨酸合成酶活性（5个时期）和谷氨酰胺合成酶活性（7，21和28 d）均高于其他处理；R₄₀处理可溶性蛋白含量（21和28 d）和谷氨酰胺合成酶活性（1和14 d）均高于其他处理。适宜的刈割高度不仅能利于地上部分再生，通过“源-库”关系的调节，同时还会促进地下部分的生长发育：R₃₀和R₄₀处理的块茎产量显著高于其他处理，且两者间无显著差异，分别为12366.09和11506.62 kg·hm^-2，R₄₀处理的千粒重和粗脂肪含量显著高于其他处理，分别为597.53 g和27.85%，R₃₀处理的总粒数、单穴粒数、粗蛋白和总糖含量分别为2699 万粒·hm^-2、169粒·穴^-1、8.01%和18.78%，均最高。相关性分析可知，刈割后5个时期油莎豆叶片中谷氨酸合成酶活性均与油莎豆地下块茎产量、块茎中粗蛋白和淀粉含量呈显著正相关关系。因此，刈割R₃₀和R₄₀处理较其他处理可以促进油莎豆叶片氮代谢，有利于地下块茎产量和品质改善，故留茬30~40 cm为相对适宜的留茬高度范围。

关键词: 刈割, 油莎豆, 氮代谢, 产量, 品质

Abstract:

This study investigated the effects of varying stubble heights on the growth of Cyperus esculentus. We evaluated differences in height， chlorophyll content， nitrogen metabolism and related indicators， tuber yield and quality of C. esculentus for different cutting regimes （stubble 50 cm， R₅₀； stubble 40 cm， R₄₀； stubble 30 cm， R₃₀； stubble 20 cm， R₂₀； stubble 10 cm， R₁₀； and uncut， CK） to clarify the effects of different stubble heights on the nitrogen metabolism， yield and quality of C. esculentus， to elucidate the relationship between nitrogen metabolism and yield and quality and to identify the optimal cutting height. It was found that severe clipping （R₁₀ and R₂₀） had an inhibitory effect on the accumulation of plant matter， while moderate clipping （R₃₀ and R₄₀） promoted the growth and development of plants. The chlorophyll content of R₁₀ and R₂₀ treatments was severely reduced， while the R₄₀ treatment （7， 14 and 21 d） promoted increased chlorophyll content. Nitrate reductase （7， 14， 21 and 28 d）， glutamate synthase （five periods）， and glutamine synthetase （7， 21 and 28 d） activities in the R₃₀ treatment were higher than those in other treatments. The content of soluble protein （21 and 28 d） and the activity of glutamine synthetase （1 and 14 d） in the R₄₀ treatment were higher than those in the other treatments. Appropriate clipping height was not only conducive to the regeneration of aboveground organs， but also promoted the growth and development of belowground organs through source-sink regulation. Tuber yield in the R₃₀ （12366.09 kg·ha^-1） and R₄₀ （11506.62 kg·ha^-1） treatments was significantly higher than in the other treatments， but there was no significant difference between R₃₀ and R₄₀. Thousand seed weight （597.53 g） and the content of crude fat （27.85%） in the R₄₀ treatment were significantly higher than those in the other treatments. Total grain number （26.99 million grains·ha^-1）， grains per hole （169 grains·hole^-1）， and the contents of crude protein （8.01%） and total sugar （18.78%） in the R₃₀ treatment were significantly higher than those in the other treatments. A correlation analysis showed that the activity of glutamate synthase in the leaves of C. esculentus was significantly positively correlated with the yield of belowground tubers， and the contents of crude protein and starch in C. esculentus tubers in all five periods after clipping. In summary， R₃₀ and R₄₀ treatments promoted C. esculentus leaf nitrogen metabolism， compared with other treatments， and thus improved the yield and quality of belowground tubers. Based on these results， a stubble height of 30-40 cm is recommended.

Key words: clipping, Cyperus esculentus, nitrogen metabolism, yield, quality

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图/表 8

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留茬处理 Stubble treatment	单穴粒数 Grains number per hole （粒·穴^-1Grain·hole^-1）	总粒数 Total grains （×10⁴grain·hm^-2）	千粒重 1000-grains weight （g）	鲜豆重 Fresh beans weight （kg·hm^-2）	产量 Yield （kg·hm^-2）
CK	108±6.63b	1731±56.24d	541.99±36.76ab	12437.85±2071.47c	9205.43±1754.34cd
R₅₀	111±23.90b	1770±21.80d	538.16±39.33b	15363.76±7208.68abc	10284.73±3772.52bc
R₄₀	133±10.08ab	2121±64.05b	597.53±4.69a	16693.79±2612.32a	11506.62±2066.77ab
R₃₀	169±60.90a	2699±64.82a	582.16±34.77ab	18496.42±7204.44a	12366.09±1008.26a
R₂₀	125±17.30ab	1998±82.01c	563.22±9.93ab	15948.64±1782.30ab	9096.63±1618.78cd
R₁₀	103±18.43b	1648±84.57e	555.77±28.48ab	13288.69±2693.63bc	7385.74±2088.70d

留茬处理 Stubble treatment	单穴粒数 Grains number per hole （粒·穴^-1Grain·hole^-1）	总粒数 Total grains （×10⁴grain·hm^-2）	千粒重 1000-grains weight （g）	鲜豆重 Fresh beans weight （kg·hm^-2）	产量 Yield （kg·hm^-2）
CK	108±6.63b	1731±56.24d	541.99±36.76ab	12437.85±2071.47c	9205.43±1754.34cd
R₅₀	111±23.90b	1770±21.80d	538.16±39.33b	15363.76±7208.68abc	10284.73±3772.52bc
R₄₀	133±10.08ab	2121±64.05b	597.53±4.69a	16693.79±2612.32a	11506.62±2066.77ab
R₃₀	169±60.90a	2699±64.82a	582.16±34.77ab	18496.42±7204.44a	12366.09±1008.26a
R₂₀	125±17.30ab	1998±82.01c	563.22±9.93ab	15948.64±1782.30ab	9096.63±1618.78cd
R₁₀	103±18.43b	1648±84.57e	555.77±28.48ab	13288.69±2693.63bc	7385.74±2088.70d

留茬处理 Stubble treatment	粗灰分 Coarse ash （CA，%）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （NDF，%）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （ADF，%）	粗脂肪 Ether extract （EE，%）	粗蛋白 Crude protein （CP，%）	总糖 Total sugar （TS，%）	淀粉 Starch （AS，%）
CK	2.51±0.0011d	58.15±0.0057ab	8.39±0.0081ab	25.99±0.0007b	7.27±0.0036bc	16.87±0.21bc	24.92±1.03a
R₅₀	3.16±0.0003a	55.97±0.0375b	8.76±0.0047a	24.91±0.0004c	7.36±0.0003b	15.29±1.98c	24.19±1.85ab
R₄₀	2.55±0.0001d	54.67±0.0202b	8.12±0.0045ab	27.85±0.0002a	7.21±0.0006bc	16.27±0.95c	22.75±0.53b
R₃₀	3.05±0.0003b	58.56±0.0316ab	7.53±0.0006b	24.74±0.0022c	8.01±0.0018a	18.78±0.47a	24.76±0.29a
R₂₀	2.86±0.0001c	61.17±0.0151a	8.81±0.0065a	25.00±0.0037c	6.80±0.0047c	16.87±0.35bc	20.60±0.20c
R₁₀	2.97±0.0005b	58.71±0.0140ab	8.61±0.0028a	23.79±0.0028d	6.86±0.0021c	18.24±0.98ab	20.57±1.55c

留茬处理 Stubble treatment	粗灰分 Coarse ash （CA，%）	中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber （NDF，%）	酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber （ADF，%）	粗脂肪 Ether extract （EE，%）	粗蛋白 Crude protein （CP，%）	总糖 Total sugar （TS，%）	淀粉 Starch （AS，%）
CK	2.51±0.0011d	58.15±0.0057ab	8.39±0.0081ab	25.99±0.0007b	7.27±0.0036bc	16.87±0.21bc	24.92±1.03a
R₅₀	3.16±0.0003a	55.97±0.0375b	8.76±0.0047a	24.91±0.0004c	7.36±0.0003b	15.29±1.98c	24.19±1.85ab
R₄₀	2.55±0.0001d	54.67±0.0202b	8.12±0.0045ab	27.85±0.0002a	7.21±0.0006bc	16.27±0.95c	22.75±0.53b
R₃₀	3.05±0.0003b	58.56±0.0316ab	7.53±0.0006b	24.74±0.0022c	8.01±0.0018a	18.78±0.47a	24.76±0.29a
R₂₀	2.86±0.0001c	61.17±0.0151a	8.81±0.0065a	25.00±0.0037c	6.80±0.0047c	16.87±0.35bc	20.60±0.20c
R₁₀	2.97±0.0005b	58.71±0.0140ab	8.61±0.0028a	23.79±0.0028d	6.86±0.0021c	18.24±0.98ab	20.57±1.55c

指标 Index	硝酸还原酶 Nitrate reductase					谷氨酸合成酶 Glutamate synthetase
指标 Index	1 d	7 d	14 d	21 d	28 d	1 d	7 d	14 d	21 d	28 d
产量 Yield	0.27	0.48*	0.62**	0.07	0.46	0.50*	0.52*	0.69**	0.57*	0.58*
总粒数 Total grains	0.00	0.61**	0.73***	0.31	0.50*	0.63**	0.37	0.55*	0.54*	0.68**
千粒重 1000-grains weight	-0.05	-0.02	0.05	-0.10	0.20	0.26	-0.17	0.17	0.16	0.35
单穴粒数 Grains number per hole	0.04	0.45	0.69**	0.37	0.44	0.28	0.49*	0.50*	0.61**	0.48*
指标 Index	可溶性蛋白 Soluble protein					谷氨酰胺合成酶 Glutamine synthetase
指标 Index	1 d	7 d	14 d	21 d	28 d	1 d	7 d	14 d	21 d	28 d
产量 Yield	0.09	0.66**	0.28	0.26	0.18	0.31	0.49*	0.65**	0.53*	0.20
总粒数 Total grains	-0.23	0.80***	0.39	0.13	0.07	0.11	0.58*	0.70**	0.83***	0.40
千粒重 1000-grains weight	-0.32	0.47*	0.42	-0.11	-0.03	0.06	0.01	0.58*	0.50*	0.37
单穴粒数 Grains number per hole	-0.08	0.52*	0.12	-0.05	-0.08	0.15	0.72***	0.44	0.49*	0.11