小麥季施氮對(duì)麥套花生光合特性、氮素和干物質(zhì)積累及周年氮素利用率的影響

張艷艷，李文金，康 濤

(泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000)

小麥季施氮對(duì)麥套花生光合特性、氮素和干物質(zhì)積累及周年氮素利用率的影響

張艷艷，李文金*，康 濤

(泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000)

在大田條件下，以小麥品種濟(jì)麥22號(hào)和花生品種花育25號(hào)為材料，設(shè)置4種不同追施氮肥的方式，分別為：(A) 拔節(jié)期施純氮160kg/hm2、(B) 拔節(jié)期施純氮80kg/hm2+開花期施純氮80kg/hm2、(C) 孕穗期施純氮160kg/hm2、(D) 開花期施純氮160kg/hm2；施肥方法均為開溝追施。研究了小麥季4種不同追施氮肥方式對(duì)下茬花生各生育時(shí)期葉片葉綠素含量、光合速率、成熟期各器官氮素和干物質(zhì)積累與分配及周年氮素利用效率的影響。結(jié)果表明：C處理的氮肥運(yùn)籌方式提高了葉片葉綠素含量和光合速率；莢果中氮素和干物質(zhì)積累量及其分配比例均較高；小麥籽粒產(chǎn)量最高、花生莢果產(chǎn)量較高；氮素內(nèi)部利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力均最高。本試驗(yàn)條件下，綜合考慮周年作物產(chǎn)量和氮素利用效率，前茬小麥基施純氮105kg/hm2、孕穗期追施純氮160kg/hm2和花針期追施25kg/hm2(C處理)是小麥套種花生種植模式下最佳的氮肥運(yùn)籌方式。

麥套花生；光合特性；氮素積累；干物質(zhì)積累；氮素利用效率

花生屬固氮作物，花生根瘤所固定的氮能滿足花生生長發(fā)育所需總氮量的24.4%～80.8%[1]。但是要實(shí)現(xiàn)花生高產(chǎn)仍需施用氮肥。前人研究表明，在一定范圍內(nèi)，施氮可顯著提高葉面積系數(shù)和葉片葉綠素含量，改善葉片光合性能，延長葉片功能期，從而增加植株的光合產(chǎn)物，提高花生莢果產(chǎn)量[2-6]。萬書波等利用15N示蹤法對(duì)花生氮肥施用時(shí)期進(jìn)行了研究，表明每公頃基施75kg氮肥，花針期再追施75kg氮肥，最有利于花生營養(yǎng)體吸收利用氮素，利用率為 21.5%[7]。

麥油兩熟制是未來黃淮海地區(qū)花生生產(chǎn)的發(fā)展方向，是緩解糧油爭地矛盾、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益、增加農(nóng)民收入的有效途徑。與夏直播花生相比，麥套花生由于其可以增加花生生長期、提高產(chǎn)量、調(diào)節(jié)勞力余缺等優(yōu)點(diǎn)，是兩熟制的主要種植方式。麥套花生種植模式下如何合理運(yùn)籌氮肥，促進(jìn)花生對(duì)前茬肥的利用，提高作物產(chǎn)量和氮肥周年利用率，是生產(chǎn)上亟需解決的問題。關(guān)于不同氮肥運(yùn)籌對(duì)單季花生光合特性和氮素利用的影響已有較多報(bào)道，對(duì)于麥田套種花生周年種植模式下相關(guān)報(bào)道較少。本研究在前人基礎(chǔ)上，研究了前茬小麥?zhǔn)┑獙?duì)麥套花生光合特性、氮素和干物質(zhì)積累與分配及周年氮素利用效率的影響，旨在為麥田套種花生高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015-2016年在泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院邱家店試驗(yàn)站進(jìn)行。選用高產(chǎn)小麥品種濟(jì)麥22號(hào)于2015年10月10日播種，播種前施純氮(N)105 kg/hm2，P(P2O5)150 kg/hm2，K(K2O)150 kg/hm2。追施氮肥設(shè)不同運(yùn)籌方式為，A：拔節(jié)期追施純氮160kg/hm2，B：拔節(jié)期追施純氮80kg/hm2+開花期追施純氮80kg/hm2；C：孕穗期追施純氮160kg/hm2；D：開花期追施純氮160kg/hm2。施肥方法均為開溝追施，用尿素提供氮肥。于小麥?zhǔn)斋@前15d，選用高產(chǎn)花生品種花育25號(hào)行行套種，行距25cm，每穴2粒。各處理于花針期均隨水沖施氮肥25kg/hm2，小區(qū)面積12m2。2016年9月30日收獲花生。其他管理同一般高產(chǎn)田。

1.2 項(xiàng)目測(cè)定和方法

1.2.1 單葉光合速率的測(cè)定

用英國產(chǎn)CIRAS-Ⅱ光合測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。在花生苗期、花針期、結(jié)莢期與飽果期成熟期選取受光方向和生長一致的葉片于典型晴9:00-14:00測(cè)定主莖倒三葉的光合速率。

1.2.2 葉綠素含量測(cè)定

用日產(chǎn)SPAD-502 葉綠素計(jì)測(cè)定。

1.2.3 植株及莢果全氮含量測(cè)定

采用硫酸消煮-ICP測(cè)定[8]。

1.2.4 干物質(zhì)積累的測(cè)定

在花生成熟期，每小區(qū)取樣6株，將整株分為莖+葉、莢果和根+果針3部分，烘箱內(nèi)105℃殺青0.5h，然后將溫度調(diào)至 80℃烘干稱重。

1.2.5 氮素利用率計(jì)算的相關(guān)公式[9-11]

氮素內(nèi)部利用效率(kg/kg)=作物產(chǎn)量/作物植株氮素積累總量

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=作物產(chǎn)量/施氮總量

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel和DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)花生各生育時(shí)期葉片葉綠素含量的影響

表1可見，各處理花生葉片光合速率呈先升高后降低的趨勢(shì)。不同生育時(shí)期花生葉片葉綠素含量表現(xiàn)為：苗期為C、D、B>A，C與D和D與B之間均無顯著差異；花針期和結(jié)莢期均為D、C >B、A，D與C和B與A之間均無顯著差異；飽果成熟期為C>D>B、A，B與 A之間無顯著差異。

以上結(jié)果表明，C處理花生葉片的葉綠素含量在各時(shí)期均處于較高水平；C處理的氮肥運(yùn)籌方式利于花生葉片葉綠素含量的提高，促進(jìn)光合作用的進(jìn)行，這可能是其光合速率較高的原因之一。

2.2 不同處理對(duì)花生各生育時(shí)期葉片光合速率的影響

表2可見，各處理花生葉片光合速率呈先升高后降低的趨勢(shì)。不同生育時(shí)期花生葉片光合速率表現(xiàn)為：苗期為C、D>B>A，C與D之間無顯著差異；花針期為D>C>B、A，B與 A之間無顯著差異；結(jié)莢期為D、C >B、A，D與C和B與 A之間均無顯著差異；飽果成熟期為C>D>B、A，B與 A之間無顯著差異。

結(jié)果表明，C處理花生葉片光合速率在苗期、結(jié)莢期和飽果成熟期均最高，花針期較高；C處理的氮肥運(yùn)籌方式利于提高花生葉片的光合速率，促進(jìn)光合產(chǎn)物的積累，為其干物質(zhì)的積累奠定了基礎(chǔ)。

表1 不同處理對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響 (mg/g)

注：表中小寫字母表示0.05差異顯著水平。下同。

Note: Small letters indicate significant difference at 5% level. The same as below.

表2 不同處理對(duì)花生葉片光合速率的影響 (μmol·m-2·s-1)

2.3 不同處理對(duì)花生成熟期各器官氮素積累和分配的影響

由表3可以看出，各處理花生成熟期根+果針氮素積累量為C、D>B、A，C與D和B與 A之間均無顯著差異，其占全株氮素積累量的比例為C>A、B>D，A與B之間無顯著差異；莖稈+葉片氮素積累總量為D> B、A> C，B與A之間無顯著差異，其占全株氮素積累量的比例為D、B>A>C，D與B之間無顯著差異；莢果氮素積累量為D、C>B、A，D與C和B與 A之間均無顯著差異，其占全株氮素積累量的比例為C最高，其他處理之間無顯著差異。

結(jié)果表明，C處理的莢果中氮素積累量較高，莢果中氮素積累量占比最高；C處理的氮肥運(yùn)籌方式有利于促進(jìn)氮素向莢果中分配，這可能是其莢果產(chǎn)量較高和氮素利用率較高的原因之一。

表3 不同處理對(duì)花生成熟期各器官中氮素積累和分配的影響

2.4 不同處理對(duì)花生植株干物質(zhì)積累量及其在各器官中分配的影響

由表4可以看出，各處理莢果干物質(zhì)積累量為D、C>B、A，D與C和B與A之間均無顯著差異；莢果干物質(zhì)積累量占總量的分配比例為C>D>B>A。以上結(jié)果表明，C處理的莢果干物質(zhì)積累量較高，莢果干物質(zhì)積累量占比最高；C處理的氮肥運(yùn)籌方式利于干物質(zhì)向莢果的分配，為其高產(chǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.5 不同處理對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、花生莢果產(chǎn)量及周年氮素利用效率的影響

由表5可以看出，各處理小麥籽粒產(chǎn)量為C最高，其他處理之間無顯著差異；花生莢果產(chǎn)量為D、C>B、A，D與C和B與A之間均無顯著差異；氮素內(nèi)部利用效率為C最高，其他處理之間無顯著差異；氮肥偏生產(chǎn)力為C>D>B、A，B與A之間無顯著差異。

以上結(jié)果表明，C處理小麥籽粒產(chǎn)量最高，花生莢果產(chǎn)量較高，氮素內(nèi)部利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力均最高；C處理的氮肥運(yùn)籌方式利于作物對(duì)氮素的吸收利用和作物產(chǎn)量的提高，是小麥套種花生這種種植模式下高產(chǎn)高效的氮肥運(yùn)籌方式。

表4 不同處理對(duì)花生成熟期各器官干物質(zhì)積累和分配的差異

表5 不同處理對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、花生莢果含量及周年氮素利用效率的影響

3 討 論

葉綠素是重要的含氮化合物，其含量降低是花生葉片衰老的標(biāo)志之一[12]。適宜的施氮量可提高花生葉面積系數(shù)，增加葉片葉綠素含量，提高群體光合速率，為葉片同化更多光合產(chǎn)物提供生理基礎(chǔ)，促進(jìn)了花生碳代謝[13]。增施氮肥可顯著改善花生葉片的光合性能，葉片凈光合速率均隨著施氮量的增加而增大[14]。本研究結(jié)果表明，前茬小麥孕穗期施氮(C處理)提高了下茬花生葉片的葉綠素含量和光合速率，這可能是其氮素和干物質(zhì)積累量較高的原因之一。

干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，氮肥對(duì)花生生長發(fā)育和干物質(zhì)積累與分配的作用尤為重要。王小龍等研究表明，各施氮水平下花生群體氮素和干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)隨時(shí)間尺度變化均成“S”型曲線[15]。花生生育前期施氮能夠提高營養(yǎng)器官對(duì)氮素的吸收利用，促進(jìn)氮素向莢果的轉(zhuǎn)運(yùn)[16]。張翔等[17]研究表明，基施N 40kg/hm2、苗期和花針期分別追施N 40kg/hm2或基施60kg/hm2、花針期追N 60kg/hm2兩種氮肥管理模式，可以顯著提高植株氮素積累量和氮素收獲指數(shù)。本研究結(jié)果表明，前茬小麥孕穗期施純氮160kg/hm2(C處理)的運(yùn)籌方式下，氮素和干物質(zhì)積累量及其分配比例均較高，這為其獲得較高的莢果產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

氮素利用效率主要受氮素吸收效率的影響,也受氮素生理利用效率的一定影響，但隨著供氮水平的提高而降低，與供氮水平呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.9896)。萬書波等[1]認(rèn)為，花生對(duì)化肥氮素的當(dāng)季吸收利用率為31.8%～42.15%。王才斌等[18]在小麥花生兩熟制條件下，全年兩作三次施用氮肥(小麥基施、追施和花生基施)，其氮素利用率為32.52%。本研究結(jié)果表明，麥田套種花生模式下C處理的氮肥運(yùn)籌模式(前茬小麥基施純氮105kg/hm2、孕穗期追施純氮160kg/hm2和下茬花生花針期追施25kg/hm2)周年氮素利用效率和偏生產(chǎn)力均較高，是兼顧兩季作物高產(chǎn)和氮素周年高效利用的最佳種植模式。

前茬小麥不同氮肥運(yùn)籌對(duì)麥套花生產(chǎn)量和氮素利用效率的影響已有初步研究結(jié)果，但是關(guān)于前茬殘留氮素對(duì)花生產(chǎn)量產(chǎn)生影響的生理機(jī)制有待進(jìn)一步探討。

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EffectsofNitrogenFertilizerRegulationinPrecedingWheatonPhotosyntheticCharacteristics,NitrogenandDrymatterAccumulationandNUtilizationofPeanutsRelay-croppingwithWheat

ZHANG Yan-yan, LI Wen-jin*, KANG Tao

(TaianAcademyofAgriculturalSciences,Tai'an271000,China)

Field experiment was conducted to examine the effects of nitrogen fertilizer regulation in preceding wheat (Jimai22) on nitrogen and dry matter accumulation and N utilization of peanuts (Huayu25) relay-cropping with wheat. The four nitrogen fertilizer regulations such as topdressing of nitrogen fertilizer 160kg/ha at wheat jointing stage(A), topdressing of nitrogen fertilizer 80kg/ha at wheat jointing and 80kg/ha at wheat anthesis stage(B), topdressing of nitrogen fertilizer 160kg/ha at wheat booting stage(C), topdressing of nitrogen fertilizer 160kg/ha at wheat anthesis stage(D). The results showed that chlorophyll content and net photosynthetic of peanut leaf of treatment C were higher than other treatments. Both dry matter and nitrogen accumulation, and transportation and peanut yield of treatment C were all higher than other treatments. The yield of wheat, N internal efficiency and N partial factor productivity of treatment C were the highest in the experiment. In conclusion, under the condition of the experiment as far as the yield of wheat and peanut and N utilization, the most application productive and effective regime was treatment C (N 105 kg/ha basal fertilizer before growing wheat + N 160 kg/ha topdressing fertilizer at wheat booting stage + N 25 kg/ha topdressing fertilizer at pod bearing stage).

peanuts relay-cropping with wheat; photosynthetic characteristics; nitrogen accumulation; dry matter accumulation; nitrogen utilization efficiency

10.14001/j.issn.1002-4093.2017.02.010

S344.3; S157.4+1

A

2014-03-10

山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2015GNC111009)；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系花生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)專項(xiàng)(SDAIT-05-13)；泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院青年科研基金項(xiàng)目(2014第14號(hào))

張艷艷(1986-)，女，山東泰安人，泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)藝師，碩士，主要從事花生栽培與育種工作。

*通訊作者：李文金， 高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事花生栽培與育種研究。Tel:0538-8500101; E-mail: nkylwj@163.com