覆膜條件下不同施氮量 對花生產量和水分利用效率的影響

黃 鵬，李援農，谷曉博，房云杰，方 恒，徐路全

(西北農林科技大學旱區(qū)農業(yè)水土工程教育部重點實驗室，陜西 楊凌 712100)

氮是花生吸收量最大的營養(yǎng)元素，對花生的形成和品質改良起著至關重要的作用?；ㄉ嵌箍谱魑铮Y瘤具有固氮作用，可達到花生生長發(fā)育所需總氮量的22.4%～80.8%。然而，固氮本身不能滿足花生氮素的需要[1,2]。增施氮肥可提高花生產量，改良花生品質，但過量施用氮肥不僅會降低肥料利用率，危害農田的生態(tài)環(huán)境，也會對花生的產量和質量產生不利影響。因此，合理控制氮肥的施用量是提高花生產量和氮肥利用率的重要措施。研究表明，在一定的施氮量范圍內，花生產量隨著施氮量的增加而增加，但氮肥施用量增加效率受土壤質地和氮素水平的影響很大[3-9]。

花生生產有多種栽培方式，如覆蓋地膜，露地和夏季直播?；ㄉ啬じ采w栽培產量高，效益好。與露地栽培相比，覆膜栽培更有利于花生干物質的積累，分配和轉移，有利于營養(yǎng)生長與生殖生長關系的協(xié)調。它可以顯著增加干物質總量和花生產量，提高經濟系數(shù)。

目前，國內外學者針對花生的適宜施氮量[3-6]、覆膜的增產特性[10-17]分別進行了大量的研究，但對覆膜條件下的適宜施氮量的研究很少。為確定關中地區(qū)花生覆膜的適宜性及覆膜條件下花生的適宜施氮量，本試驗對花生覆膜條件下施氮肥的增產特性進行了探討，同時研究了覆膜條件下不同的施氮量對花生產量和水分利用效率的影響，以期為關中西部地區(qū)花生的合理種植策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗于2017年6月2日-2017年10月18日在陜西省楊凌區(qū)西北農林科技大學旱區(qū)農業(yè)水土工程教育部重點實驗室灌溉試驗站進行，試驗站地處北緯34°17′38″，東經108°04′08″，海拔521 m，地勢平坦開闊，光熱資源充足，年日照時數(shù)2 527.1 h，年平均氣溫13 ℃，多年平均蒸發(fā)量1 500 mm，年平均降水量632 mm，主要集中于7-9月，且降水年內季節(jié)分配不均，7-9月份降水占全年降水量的70%左右，地下水埋深80 m，屬于半濕潤易旱地區(qū)。試驗站內設有縣級自動氣象站。試驗田土壤質地為壤土，其中，砂粒、粉粒和黏粒分別占25.4%、44.1%和30.5%，平均干容重為1.40 g/cm3，田間持水率和凋萎系數(shù)分別為24.0%和8.5%(質量分數(shù))。0～20 cm土層的土壤理化性狀為：有機質13.20 g/kg，全氮0.93 g/kg，堿解氮76.27 mg/kg，速效磷25.38 mg/kg，速效鉀131.97 mg/kg，pH值為8.12?；ㄉ诮邓恳姳?。

表1 全生育期降水量 mm

1.2 試驗材料與設計

試驗花生品種為魯花12號，生物降解膜寬40 cm，厚0.008 mm，供試肥料為尿素(總氮含量46%)、氧化鉀(K2O質量分數(shù)50.0%)、過磷酸鈣(有效P2O5含量≥16.0%)。覆膜(W1)和不覆膜(W0)處理均設置6個處理，施氮量為0、60、120、180、240和300 kg/hm2，分別記為N0、N2、N4、N6、N8和N10。小區(qū)寬3.2 m、長4 m，所有小區(qū)隨機分布，每個小區(qū)兩邊設有保護行。2017年6月2日播種，于2017年6月27日覆膜，穴距15 cm，行距40 cm，采用人工穴播，每穴3粒種子。 2017年7 月由于干旱，為保證正常生長，于花針期(播種后47 d)向每小區(qū)灌水 30 mm。播前兩天施肥翻耕，磷肥90 kg/hm2，鉀肥120 kg/hm2。田間管理同一般大田。于2017年10月18日收獲。

1.3 測量指標及方法

1.3.1 土壤含水率測定

在花生播種前以及苗期、花針期、成熟期分別測量0～200 cm土層土壤含水率，所有取土方式均采用土鉆法，每隔10 cm取一個樣，用烘干法測定含水率，取土位置為小區(qū)中間行相鄰兩株花生的中間區(qū)域。含水率(質量)計算公式為：

θ=[(Mm-Md)/(Md-M)]×100%

(1)

式中：θ為土壤質量含水率，%；Mm為濕土和鋁盒總重，g；Md為干土和鋁盒總重，g；M為鋁盒重，g。

1.3.2 土壤貯水量

土壤貯水量計算如式：

W=10γHθ

(2)

式中：W為土壤貯水量，mm；γ為土壤容重，g/cm3；H為土層深度，cm；θ為土壤質量含水率，%

1.3.3 生育期耗水量

作物生育期耗水量計算如式：

ET=P+I+W1-W2

(3)

式中：ET為作物耗水量，mm；P為生育期降水量，mm；W1為播前土壤貯水量，mm；W2為收獲后土壤貯水量，mm；I為生育期灌水量，mm。

水分利用效率計算如式：

WUE=Y/(10ET)

(4)

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為籽粒產量，kg/hm2。

1.3.4 地上部干物質量

分別在苗期、花針期和成熟期分別在各小區(qū)取10株花生，將器官分離，分別測其鮮重，然后105 ℃殺青0.5 h，75 ℃烘干至恒重后稱重。

1.3.5 產量及其構成因素

花生成熟后，各個處理的小區(qū)分別隨機取樣1 m2花生，測量其側枝數(shù)、主莖高、側枝長、分枝數(shù)、單株結果數(shù)、單株果重、百粒重、百仁重、實際產量等。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007處理數(shù)據(jù)，DPS進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，方差分析使用LSD法進行；OriginPro8.5作圖。

2 結果分析

2.1 覆膜條件下不同施氮量對花生地上干物質積累量的影響

不覆膜(W0)處理下，同一生育期，隨著施氮量的增加，花生干物質累積量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢見圖1。幼苗期、開花期、結頰期N8處理的干物質積累量最大，分別較N0處理的顯著增加48.6%、79.8%、106%，成熟期N6處理的干物質累積量最大，較N0處理的顯著增加41.5%。

覆膜(W1)處理下，同一生育期內，花生干物質累積量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢見圖1。幼苗期、花針期N8處理的干物質積累量最大，分別較N0處理的顯著增加40.3%、8.1%，結頰期和成熟期N4處理的干物質積累量最大，分別較W0N0處理的顯著增加47.4%、40.3%。

相同的施氮量水平，花生的干物質累積量覆膜(W1)比不覆膜(W0)處理在幼苗期、花針期、結頰期分別顯著增加20.2%～27.3%、48.2%～149.5%、7.3%～43.3%，這三個時期，覆膜(W1)比不覆膜(W0)處理有顯著差異，見表2。成熟期中N0、N2、N4處理分別顯著增加10.9%、13.9%、19.5%，N6、N8、N10處理分別顯著減少6.2%、5.5%、2.6%，覆膜(W1)比不覆膜(W0)處理也有顯著差異。

圖1 不同處理下花生成熟期的單株地上干物質量Fig.1 The quality of dry matter in peanut mature stage under different treatments

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2.2 覆膜條件下不同施氮量處理對花生農藝性狀和產量的影響

覆膜(W1)處理下，主莖高、側枝長較不覆膜(W0)處理在不同的施氮水平下增長幅度不同，見表3。主莖高在N0～N10的施氮水平下增長幅度穩(wěn)定在5.1%～8.9%，W1和W0處理存在顯著差異，且W1處理下不同的施氮水平之間也存在顯著差異。側枝長在施氮水平N0～N4下，覆膜(W1)較不覆膜處理(W0)下增長7.3%～12.3%，差異顯著，但在施氮水平N6～N10下，與不覆膜處理(W0)相差不大，不存在顯著差異。覆膜(W1)和不覆膜(W0)處理下分枝數(shù)無顯著差異，W1處理下不同的施氮水平分枝數(shù)也無顯著差異。

表3 不同處理對花生農藝性狀和產量的影響Tab.3 The effects of different treatments on peanut agronomic traits and yield

相同的施氮水平，花生覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理表現(xiàn)出百果重大，百仁重大的高產性狀。覆膜對花生百果重、百仁重的影響顯著，百果重較不覆膜最大增幅達11.8%，百仁重較不覆膜最大增幅達8%，W1和W0處理在百果重和百仁重上存在顯著差異，見表3。相同的施氮水平，W1較W0處理產量增產顯著，增產幅度為17.3%～21.9%。施氮水平為N6，W1較W0處理增產最大，達到21.9%；施氮水平為N2，增產最小，為17.3%。W1處理不同的施氮水平，N0、N2、N4、N6、N8的產量均存在顯著性差異，N0和N10不存在顯著性差異，見圖2。

圖2 不同施氮處理下的產量Fig.2 Yield under different nitrogen treatment

2.3 覆膜條件下不同施氮量對花生的耗水量、水分利用效率的影響

覆膜(W1)處理下，耗水量、水分利用效率變化趨勢一致，均隨施氮量的增加先增加后降低，見圖3、圖4。施氮水平N6，其耗水量最多；施氮水平N4，其水分利用效率最高，較W1N0處理下顯著提高25.5%。施氮水平N0和N10比較，N2和N8比較，N4和N6比較，兩者水分利用效率基本一樣，差異不顯著。施氮水平N0、N2和N4比較，N6、N8和N10比較，三者水分利用效率差異顯著。

圖3 不同施氮處理下水分利用效率的變化Fig.3 The change of water utilization efficiency under different nitrogen treatment

圖4 不同施氮處理下的耗水量Fig.4 The water consumption under different nitrogen treatment

相同的施氮水平，覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理的耗水量差異性顯著，見圖3。施氮水平N0～N6，覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理耗水量的增加隨著施氮量的增加而增加；施氮水平N6～N10，耗水量的增加略微下降，保持在9.4～10.81 mm之間；施氮水平N6，W1N6的耗水量較W0N6增加最大，為10.81 mm。同時，覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理的水分利用效率差異顯著，見圖4。W1較W0處理的水分利用效率提高幅度為16.1%～22.9%；施氮水平N4時，W1N4較W0N4處理水分利用效率提高幅度最大，達到22.9%。

覆膜(W1)處理下，花生耗水量有增加且差異顯著，見圖3、圖4。同時，花生覆膜對其水分利用效率隨著施氮量的增加先增加而后降低，說明施氮量過高反而會降低花生的水分利用效率，覆膜對花生的水分利用效率也有顯著影響。

表4 不同處理下對花生的耗水量、水分利用效率的影響Tab.4 Effects of different treatments on water consumption and water use efficiency of peanut

3 討 論

3.1 花生產量和農藝性狀

花生的產量與整株及莢果干物質積累密切相關，積累的速率和形成周期是產量的關鍵[18,19]。甄志高[30]等研究認為，與露地栽培相比，覆膜處理能促進花生的生育進程，使覆膜花生整個生育期干物質積累始終處于較高水平，對光合產物的形成和干物質的積累與轉移有著積極的作用。本研究也表明，覆膜對花生的生育期的干物質積累確實存在明顯的促進作用，這可能是因為覆膜有利于增溫保墑，減少不必要的水分蒸發(fā)，從而有利于花生對水分、養(yǎng)分和陽光的吸收。馬登超[25]等研究表明，與露地栽培相比，覆膜栽培花生產量增加25.22%，同時單株結果數(shù)、百果重、百仁重和收獲指數(shù)均有增加，但百果重增加最為顯著。本研究表明覆膜對花生的產量確實存在明顯的增產作用，增產幅度為17.3%～24.8%，對百果重的增加影響顯著，對百仁重有影響，但增加不顯著。同時，覆膜對花生的主莖和側枝有促進作用，對分枝數(shù)幾乎沒有影響。這說明覆膜主要是增加花生的百果重從而增加花生的產量。

周錄英[29]等研究表明，施氮量處于0～450 kg/hm2時，花生莢果的產量隨著施氮量的增加呈增加趨勢，施氮量為450 kg/hm2，莢果產量最大。張翔[28]等研究認為，施氮量在0～150 kg/hm2時，“魯花12號”獲得最高莢果產量的施氮量為112.5 kg/hm2。本試驗研究表明，隨著施氮量的增加，花生產量隨著施氮量的增加先增加后減少，在施氮量為120 kg/hm2時，產量達到最大，與張翔研究基本一致，與周錄英研究不一致的原因可能是因為土壤、花生品種不同等因素。低量施氮和高量施氮均會造成花生植株營養(yǎng)生長過剩，對花生增產的效果影響不大。施用氮肥對花生的百果重沒有顯著的影響，但對百仁重有顯著的影響。這表明，氮肥主要是通過增加百仁重來達到增產的效果。同時，花生氮肥用量受多個因素的影響，其中土壤肥力差異是影響氮肥用量的重要因素之一。本實驗探究的花生適宜的氮肥量與前人研究不一樣，可能是因為關中地區(qū)壤土的土壤肥力差異。

3.2 耗水量和水分利用效率

楊傳婷[22,23]等研究認為覆膜在自然條件下之所以能夠獲得高的水分利用效率，是因為能夠更好地利用降水，獲得較高的莢果產量。郭媛[30]等研究表明，產量和耗水量共同決定了水分利用效率的高低，通過減少水分無效損失和提高產量都能提高水分利用效率。本研究中，通過對收獲后的貯水量與耗水量進行分析，覆膜通過對降水量的利用和減少土壤水分的蒸發(fā)來增加花生的耗水量。同時，覆膜通過對花生的增產來提高水分利用效率，提高幅度為16.1%～22.9%，這與楊傳婷和郭媛等研究一致。

段文學[24]等研究結果表明，施氮可促進旱地小麥對土壤水分的消耗，同時在施氮量不超過150 kg/hm2時增加施氮量，有利于小麥水分利用效率的提高；施氮量增加到180 kg/hm2,籽粒水分利用效率無顯著變化，施氮量繼續(xù)增加到210 kg/hm2,水分利用效率、顯著降低。本研究中，在0～120 kg/hm2的施氮量下，水分利用效率隨施氮量的增加而增大，在160～300 kg/hm2的施氮量下，水分利用效率隨施氮量的增加而降低。覆膜條件下施氮量為120 kg/hm2時，水分利用效率最大。適量施氮能顯著提高花生的水分效率，但是過量施氮和不足施氮，對花生的水分利用效率卻大幅降低。

4 結 論

(1)在施氮量不超過12 0kg/hm2時增加施氮量,有利于花生產量和水分利用效率的提高；施氮量增加到180～300 kg/hm2, 相比較施氮量為120 kg/hm2的處理，花生產量和水分利用效率明顯降低。本試驗條件下，施氮量為120 kg/hm2是兼顧產量和水分利用效率的適宜施氮量，此時增產幅度達到24.3%。

(2)覆膜能提高花生的產量和水分利用效率，在不同的施氮水平下，顯著提高花生的產量，增產幅度為17.3%～24.8%。

(3)充分考慮覆膜、施氮以及二者的交互作用對花生的生長指標、產量和水分利用效率等的影響，在關中地區(qū)覆膜花生栽培模式下，施氮量為 120 kg/hm2最為適宜，即本實驗中W1N4處理，其相比較于W0N0處理條件下，產量和水分利用效率提高最大，分別為47.2%和47.8%。