不同覆蓋物對(duì)紅壤旱坡地土壤環(huán)境和花生生長的影響

張?zhí)煊? 邱才飛 萬自成 余瑞新 劉綿慶

摘 要 以種植花生的紅壤旱坡地為對(duì)象， 研究液態(tài)地膜覆蓋（LFM）、塑料地膜覆蓋（PFM）、稻草覆蓋（SM）和無覆蓋（NM）對(duì)土壤環(huán)境和花生生長效應(yīng)的影響。結(jié)果表明：有覆蓋物可以顯著增加土壤含水量，調(diào)節(jié)土壤溫度，加快花生光合作用，使花生干物質(zhì)的分配更合理，且提高花生產(chǎn)量；不同覆蓋物對(duì)土壤和花生生長等各項(xiàng)指標(biāo)的綜合效應(yīng)不同，表現(xiàn)為稻草覆蓋>塑料地膜>液態(tài)地膜>無覆蓋。

關(guān)鍵詞 覆蓋物；紅壤旱坡地；土壤環(huán)境；花生；生長效應(yīng)

中圖分類號(hào) S565.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract The effects of liquid film mulching （LFM）， plastic film mulching （PFM）， rice straw mulching （RSM） and no mulching（NM） on soil physical and chemical properties were studied by using the red soil sloping field of peanut. The results showed that different mulch compared with the no mulch treatment could significantly increase the soil moisture， soil temperature regulation， speed up the photosynthesis of peanut， peanut dry matter distribution more reasonable and increased the yield of peanut. The comprehensive evaluation of different mulches was in the order RSM， LFM， PFM and NM.

Key words Different mulching materials；Dry sloping field of red soil；Soil environment；Peanut；Growth effect

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.004

江西花生（Arachis hypogaea Linn.）主要種植在紅壤旱坡地，水分是決定花生產(chǎn)量的主要因素。然而，江西雖然雨量豐富，但降水時(shí)空分布不均?；ㄉL前期，降雨集中且雨量大，降水資源難以被旱坡地土壤充分吸收利用而流失浪費(fèi)，同時(shí)過多過強(qiáng)的雨水沖刷，還會(huì)造成表層熟化土壤、養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的大量流失，使地力逐年下降[1-2]；花生生長后期，又常出現(xiàn)高溫少雨天氣，土壤水分損失快，頻發(fā)季節(jié)性干旱，嚴(yán)重影響花生的結(jié)莢和產(chǎn)量形成[3]。因此，為實(shí)現(xiàn)江西花生的豐產(chǎn)和持續(xù)生產(chǎn)，需解決的關(guān)鍵問題是有效利用前澇后旱的降水資源。地表覆蓋作為旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的抗旱增產(chǎn)技術(shù)，不僅可以降低土壤水分蒸發(fā)，防止土壤被風(fēng)水侵蝕，緩沖土壤溫度變化，有利于改善土壤結(jié)構(gòu)[4-6]，還具有提高土壤酶活性，增加土壤有益生物[7-8]等特點(diǎn)，但因所用覆蓋材料不同，地表覆蓋對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響也不同，在不同旱地作物生產(chǎn)上的應(yīng)用效果也各異[9-12]。為探討江西省旱坡地花生生產(chǎn)適宜的覆蓋方式，本試驗(yàn)通過不同覆蓋物對(duì)土壤環(huán)境和花生生長的影響進(jìn)行研究，以期為花生地表覆蓋栽培技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2014年4～8月在江西省鷹潭市余江縣鄧家埠水稻原種場進(jìn)行，試驗(yàn)田塊為歷年種植花生的紅壤旱坡地，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況為pH5.2，有機(jī)質(zhì)13.1 g/kg 、全氮1.02 g/kg、全磷0.48 g/kg、全鉀10.2 g/kg、堿解氮84 mg/kg、有效磷13.5 mg/kg、速效鉀81 mg/kg。供試花生品種為贛花1號(hào)。覆蓋材料分別為青州市龍宇化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的金膜神牌多功能可降解黑色液態(tài)地膜、寧波市江東華鑫塑料廠生產(chǎn)的8 μm厚透明塑料地膜和2013年收獲的干水稻秸稈。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為：①液體地膜覆蓋（LFM）；②薄膜覆蓋（PFM）；③稻草覆蓋（SM）；④常規(guī)栽培（NM）。其中，LFM處理用150 kg/hm2液態(tài)地膜稀釋10倍用噴霧器均勻噴灑在花生行間，PFM處理在花生行間用透明塑料地膜鎮(zhèn)壓覆蓋，SM處理用干稻草4 500 kg/hm2行間覆蓋，NM為花生的常規(guī)栽培。試驗(yàn)在播種前的4月7日開溝施肥，4月10日在施肥溝邊播種，播種行株距均為33.3 cm×20 cm，每穴2粒花生籽，再覆2～3 cm薄土。播種后第二天用90%乙草胺乳油750 mL/hm2表土噴霧控草。5月8日進(jìn)行田間覆蓋處理，各處理均重復(fù)3次，隨機(jī)排列，小區(qū)面積20 m2?；ㄉL過程中不再施肥和中耕，其它管理措施同花生的常規(guī)栽培，8月15日收獲。

1.2.2 測定項(xiàng)目及方法 花生生長量測定：在花生的苗期、始花期、盛花期、結(jié)莢期和成熟期每小區(qū)取代表性植株5株，分別用稱重法測定其根干量、莢果干重、莖葉干重及根冠比。

土壤溫、濕度測定：在花生的盛花期、結(jié)莢期和成熟期分別用英國產(chǎn)WET-2土壤三參數(shù)儀測定各小區(qū)的含水量和土壤溫度。

花生光合生理指標(biāo)測定：在花生的盛花期、結(jié)莢期和成熟期，用SPAD-502型葉綠素儀（日本生產(chǎn)）測定葉綠素含量；在花生的結(jié)莢期和成熟期，用LI-6400XT便攜式光合作用測量系統(tǒng)（美國生產(chǎn)）測定花生主莖倒二葉的光合速率和蒸騰速率。

花生根瘤量測定：在花生的盛花期、結(jié)莢期和成熟期，每小區(qū)取花生植株5株，分別測定根瘤數(shù)和根瘤重。

測產(chǎn)量及考種：成熟期分小區(qū)分實(shí)測花生莢果產(chǎn)量，并每小區(qū)選取5株花生植株考察單株分枝數(shù)、殘留綠葉數(shù)、莢果數(shù)、結(jié)果率、百果重和百仁重等經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量性狀。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2003整理數(shù)據(jù)并作圖，DPS 7.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋處理對(duì)花生生長期土壤溫濕度的影響

不同覆蓋物對(duì)花生生長期土壤溫濕度的影響不同，特別是表層土的影響較大。由圖1可以看出，在稻草覆蓋盛花期、結(jié)莢期和成熟期的土壤含水量變化最小，液態(tài)地膜覆蓋對(duì)土壤含水量也有較好的保持，特別是結(jié)莢期和成熟期的保水效果較好，塑料地膜覆則隨著生育期的延后其土壤含水量逐漸降低，至成熟期，土壤含水量顯著低于稻草覆蓋和液態(tài)地膜覆蓋，無覆蓋在各個(gè)時(shí)期的土壤含水量在各處理中均顯著低于其它覆蓋處理，從3個(gè)時(shí)期土壤的平均含水量來看，4個(gè)處理的土壤含水量依次為稻草覆蓋>塑料地膜>液態(tài)地膜>無覆蓋，3個(gè)覆蓋處理分別較無覆蓋增加31.41%、23.79%和21.83%。

由圖2可知，在花生的盛花期、結(jié)莢期和成熟期表層土壤的溫度差異較大，其中，在盛花期表層土壤溫度最高的為液態(tài)地膜，稻草覆蓋最低，在結(jié)莢期無覆蓋處理較其它覆蓋處理的土壤溫度有顯著的增加，到成熟期則以塑料薄膜覆蓋的土壤溫度最高，而稻草覆蓋在各個(gè)時(shí)期的土壤溫度均最低，且溫度變幅最小，從3個(gè)時(shí)期土壤的平均溫度來看，4個(gè)處理的土溫依次為液態(tài)地膜>無覆蓋>塑料地膜>稻草覆蓋。

2.2 不同覆蓋處理對(duì)花生光合生理的影響

不同覆蓋物對(duì)花生的光合速率和蒸騰速率均有較大的影響。由圖3可知，覆蓋處理的光合速率在結(jié)莢期和成熟期均較無覆蓋處理大，其中稻草覆蓋在2個(gè)時(shí)期的光合速率均最大，分別較無覆蓋處理增加10.49%和20.42%，均達(dá)顯著水平，液態(tài)地膜和塑料薄膜覆蓋在結(jié)莢期的光合速率顯著高于無覆蓋處理，但在成熟期無顯著性差異。

由圖4可知，覆蓋處理的花生葉片蒸騰速率在結(jié)莢期和成熟期均高于無覆蓋處理，其中稻草覆蓋處理的蒸騰速率在2個(gè)時(shí)期均最高，較無覆蓋處理分別增加7.41%和28.89%，均達(dá)到極顯著水平，而液態(tài)地膜和塑料薄膜在結(jié)莢期較無覆蓋處理也分別達(dá)到5.87%和3.52%，前者達(dá)極顯著水平，后者達(dá)顯著水平，在成熟期則與無覆蓋處理的差異不顯著。

2.3 不同覆蓋處理對(duì)花生干物質(zhì)積累與分配的影響

由圖5可知，不同覆蓋物對(duì)花生干物質(zhì)的積累和分配具有較大的影響。覆蓋在各個(gè)生育期均可以提高花生干物質(zhì)量的積累，但不同覆蓋處理對(duì)花生各時(shí)期干物質(zhì)量和不同時(shí)段干物質(zhì)積累速度的影響不同，其中盛花期干物質(zhì)量最大的為液態(tài)地膜覆蓋，較無覆蓋增加8.45%，其次為稻草覆蓋和塑料薄膜覆蓋，結(jié)莢期和成熟期均以稻草覆蓋最大，較對(duì)照分別增加27.10%和31.09%。從不同生育時(shí)段的積累速度來開，在出苗到盛花期和結(jié)莢到成熟期積累速率最快的均為液態(tài)地膜，較無覆蓋處理分別增加8.61%和165.55%，其次為稻草覆蓋，分別增加7.04%和80.89%，而盛花期到結(jié)莢期的干物質(zhì)積累最快的則為稻草覆蓋，其次為塑料地膜，分別較無覆蓋增加32.82%和13.39%。

從圖6可以看出，花生產(chǎn)量除受干物質(zhì)積累的影響外，還受分配的影響。在盛花期各處理根莖葉的分配比例差異較小，到結(jié)莢期，各覆蓋處理的比例發(fā)生差異，其中稻草覆蓋的莢果的比例最高，塑料薄膜的葉片干重比例最大而液態(tài)地膜的莖干重比例最大，到成熟期，以無覆蓋處理的莢果干重比例最大，葉片所占比例最低，稻草覆蓋則相反，說明在后期無覆蓋處理的葉片在后期過快的衰亡，而稻草覆蓋可減緩花生后期莖葉的衰老，使干物質(zhì)在各個(gè)器官的分配更佳，從而有利于產(chǎn)量的形成。

2.4 不同覆蓋處理對(duì)花生根瘤生長的影響

花生單株根瘤數(shù)的多少和單個(gè)根瘤的大小對(duì)植株固氮能力有較大的影響，進(jìn)而影響花生氮素利用。從圖7可以看出，單株根瘤數(shù)最多的為液態(tài)地膜，盛花期、結(jié)莢期和成熟期分別是無覆蓋的1.87、2.12和2.11倍，其次為稻草覆蓋，分別為無覆蓋的1.58、1.40和1.96倍，塑料薄膜的增長最小，分別是無覆蓋的1.15、1.19和1.41倍。單個(gè)根瘤的大小在盛花期和結(jié)莢期均以液態(tài)地膜的最大，分別較無覆蓋增加75.00%和82.63%，成熟期則以稻草覆蓋的根瘤最大，單個(gè)根瘤重較無覆蓋處理增加148.81%。

2.5 不同覆蓋處理對(duì)花生產(chǎn)量及其形成因子的影響

由表1可知，覆蓋對(duì)花生的產(chǎn)量形成有較大的影響。其中產(chǎn)量最高的為稻草覆蓋，較無覆蓋處理增加760.50 kg/hm2，增加幅度達(dá)27.00%，其次為液態(tài)地膜和塑料薄膜，分別較無覆蓋處理增產(chǎn)20.18%和8.70%，而且稻草覆蓋和液態(tài)地膜覆蓋較無覆蓋處理的增產(chǎn)均達(dá)顯著水平。分枝數(shù)和殘留的綠葉數(shù)反映了花生植株生長的前期和后期的狀態(tài)，結(jié)果均表現(xiàn)為液態(tài)地膜>稻草覆蓋>塑料薄膜覆蓋，其中分枝數(shù)較無覆蓋分別增加13.33%、10.00%和6.67%，而殘留綠葉數(shù)則分別增加35.34%、28.16%和20.43%。從產(chǎn)量形成的因子來看，覆蓋處理的每穴莢果數(shù)、飽果率和百果重及百仁重均高于無覆蓋處理，且除百果重稻草覆蓋略低于液態(tài)地膜外，其它均表現(xiàn)為稻草覆蓋>液態(tài)地膜>塑料薄膜覆蓋。

3 討論與結(jié)論

3種覆蓋材料在紅壤旱坡地上均可以有效的影響土壤溫水環(huán)境，其中稻草覆蓋處理的土壤含水量在花生不同生育期間變幅最小，且各生育期的土壤平均含水量最大，表現(xiàn)出較好的截水保水作用，但其土壤溫度在花生各個(gè)生育時(shí)期則最小，可能是含水量較高，土壤比熱增加，加上稻草覆蓋的阻隔和蔭蔽作用，降低了外界溫度對(duì)土壤的影響，土壤升溫較慢且溫度變幅較小。而塑料地膜對(duì)土壤水分也具有較好的保持作用，同時(shí)地膜的增溫效果也較明顯，但由于地膜的阻斷，降雨入滲土壤的量較少，特別是在坡地上，嚴(yán)重的阻礙了降水的利用；液態(tài)地膜對(duì)土壤的升溫作用最強(qiáng)，對(duì)花生前期的土溫升高具有較好的效果，但其阻隔效果較差，土壤含水量變化幅度受外界影響較大，保水效果較差。這與王敏、蔡太義等[10，13]在渭北旱塬區(qū)春玉米上的研究結(jié)果基本一致。

土壤溫濕度變化會(huì)改變植物葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和水分利用效率等，影響植物干物質(zhì)的生產(chǎn)和分配[14-18]，同時(shí)還會(huì)對(duì)豆科作物的結(jié)瘤和根瘤的固氮效率產(chǎn)生影響[19-23]。在花生生長期各種覆蓋物均具有促進(jìn)花生根瘤的生長，減緩后期葉片衰亡進(jìn)程，增強(qiáng)葉片的光合速率和蒸騰速率，光合生產(chǎn)量增加，使干物質(zhì)分配更加合理，最終提高花生產(chǎn)量。特別是稻草覆蓋對(duì)花生生育后期光合作用較無覆蓋有顯著的提高，可能是花生生育后期，土壤溫度較高，土壤含水量成了花生生長的限制因子，稻草覆蓋較其他處理可保持較高的土壤含水量和較適宜的土壤溫度，有利于保持花生生長后期葉片的活力，使花生后期干物質(zhì)積累量增加，并使干物質(zhì)向植株不同部位的分配更加合理，并最終表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效果。

綜上所述，各覆蓋物對(duì)土壤和花生生產(chǎn)作用效果綜合表現(xiàn)為稻草覆蓋>液態(tài)地膜>塑料薄膜覆蓋。本研究結(jié)果認(rèn)為稻草覆蓋較其它的覆蓋物更有利于旱坡地花生的生產(chǎn)，在生產(chǎn)上可進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

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