不同施肥水平下花生品種的耐瘠性及光合特性研究

陳志德，劉瑞顯，沈 一，劉永惠，沈 悅，王曉軍

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，江蘇 南京 210014； 2. 江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇 徐州 221121)

花生是我國重要的油料作物，在保障我國油脂供應中具有舉足輕重的作用[1]，發(fā)展花生產(chǎn)業(yè)必須充分挖掘花生生產(chǎn)潛力，提高單位面積產(chǎn)量[2-3]。土壤肥力狀況是決定作物能否獲得高產(chǎn)的前提[4]，施用化學肥料是改善土壤肥力狀況的重要途徑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮不可替代的作用[5]，但化學肥料的大量施用也給土壤生產(chǎn)力、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全帶來巨大壓力[6-8]。花生生產(chǎn)中也存在過量和盲目施用化肥問題，一方面需要改進施肥方式，提高肥料利用率；另一方面也亟需篩選耐貧瘠和肥料高效利用的花生品種。

花生與施肥方式、施肥量、肥料種類等相關研究已有較多報道，周錄英等[9]研究了氮、磷、鉀肥不同用量對花生生理特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，黃從福等[10]分析了肥料種類對花生生長發(fā)育的影響，劉佳等[11]研究表明，合理調(diào)控施氮時期是提高我國南方紅壤旱地花生產(chǎn)量和氮肥利用率的有效措施。在肥料高效利用方面也有研究報道[12-14]，楊偉波等[15]以干物質(zhì)質(zhì)量為主要篩選指標，以氮素累積量、氮含量和氮利用指數(shù)為輔助篩選指標，初步篩選出花生苗期氮高效種質(zhì)6份。已有的研究大多以高產(chǎn)栽培為主要目標，關注肥料對花生生長發(fā)育特性、產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的影響，而針對花生品種耐瘠性的研究少有報道。

本研究以3個不同類型花生品種為材料，分析其在本地區(qū)全量、半量常規(guī)施肥和不施肥條件下的生長特性、光合特性和產(chǎn)量表現(xiàn)，旨為合理減少花生化肥施用量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗品種3個，濮花28、蘇花0537和泰花5號。濮花28系河南省濮陽市農(nóng)業(yè)科學院選育的中果型品種，蘇花0537系江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所選育的中大果型品種，泰花5號系江蘇省泰興市農(nóng)業(yè)科學研究所選育的珍珠豆型中小果品種。

1.2 試驗地點及土壤肥力水平

試驗于2017年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院六合基地進行，土壤為馬肝土，冬閑田，土壤(0～30 cm)有機質(zhì)10.60 g/kg、全氮0.71 g/kg、硝態(tài)氮6.49 mg/kg、銨態(tài)氮9.12 mg/kg、全磷0.42 g/kg、全鉀15.68 g/kg、速效磷26.09 mg/kg、速效鉀249.11 mg/kg。

1.3 試驗方法和肥料處理

裂區(qū)設計，三次重復，肥料為主區(qū)，品種為副區(qū)。試驗用肥為45%的高效復合肥(N 15%-P2O515%-K2O 15%)，肥料處理分不施肥(CK)，半量常規(guī)施肥(0.5F，375 kg/hm2)，全量常規(guī)施肥(1F，750 kg/hm2)3個處理。起壟后人工施肥。主區(qū)長16.3m，寬7.65m，副區(qū)長5.1m，寬2.55m，面積13.0m2，副區(qū)間距0.5m，每區(qū)3壟，每壟2行，壟寬0.85 m，穴距0.18 m。

1.4 田間管理

播種前旋耕2次后機械起壟，起壟前用5%毒死蜱顆粒劑37.5 kg/hm2拌毒土撒施防治地下害蟲。5月1日人工播種，每穴播3粒，出苗后留2苗。5月5日用960 g/L精異丙甲草胺(金都爾)乳油2250 mL/hm2兌水噴霧防控雜草，其他措施同本地區(qū)花生大面積生產(chǎn)。9月13日人工收獲。

1.5 光合參數(shù)測定

選晴天的9:30-11:30，用Li-6400型便攜式光合儀(LI-COR，Lincoln，USA)，在花針期(6/15)、結(jié)莢期(7/20)、飽果成熟期(8/31)測定各處理主莖功能葉(倒3完全展開葉，下同)的凈光合速率(Pn)，氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)，選2個重復，每小區(qū)測5株。測定時選擇紅藍光源葉室，光量子密度1500 μmol·m-2·s-1，CO2濃度380±2 μmol·m-2·s-1。

1.6 取樣考種

收獲前3 d，選其中的2個重復，每個重復每個小區(qū)取5株考種，測量其株高、第一對側(cè)枝長、單株分枝數(shù)、單株一次分枝數(shù)、單株結(jié)果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)和單株飽果數(shù)。小區(qū)莢果曬干后稱質(zhì)量計產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥水平下花生品種的生長特性和耐瘠性

由表1可知，整體而言，不同類型品種的株高、第一對側(cè)枝長、單株分枝數(shù)、單株一次分枝數(shù)、單株果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)和單株飽果數(shù)均隨施肥水平的提高而增加，尤其是單株飽果數(shù)更為明顯。不同類型品種、不同性狀對肥力水平的反應特性不盡相同，不同肥力水平下，蘇花0537株高極差10.7 cm，第一對側(cè)枝長極差19.2 cm，單株結(jié)果數(shù)極差2.0個，單株飽果數(shù)極差2.6個；濮花28依次為4.0 cm、1.8 cm、0.6個和2.1個，泰花5號分別為3.3 cm、4.3 cm、6.4個和5.6個。

顯著性分析表明，全量常規(guī)施肥的產(chǎn)量極顯著高于半量常規(guī)施肥的產(chǎn)量，半量常規(guī)施肥又極顯著高于不施肥處理的產(chǎn)量(表2)?？梢姡┓柿颗c品種產(chǎn)量密切相關，要獲得較高產(chǎn)量必須要有較高的肥力水平作基礎。蘇花0537產(chǎn)量為289.4 kg/667m2，與中果型品種濮花28的差異不顯著，但它們均顯著或極顯著高于中小果型品種泰花5號。以全量常規(guī)施肥產(chǎn)量為對照，不同施肥處理的相對產(chǎn)量為耐瘠性指標，分析品種耐瘠性，相對產(chǎn)量愈高表明其耐瘠性愈強，反之則愈弱。表3表明，半量常規(guī)施肥下濮花28和泰花5號相對產(chǎn)量分別為90.0%和89.1%，蘇花0537為84.7%；不施肥處理下，蘇花0537和泰花5號的相對產(chǎn)量83.0%左右，而濮花28為77.5%?？梢姡ㄉ哂休^強的耐瘠特性，相對而言，濮花28對肥料反應較敏感，耐瘠性弱于蘇花0537和泰花5號。施肥處理與品種互作分析表明，全量常規(guī)施肥下蘇花0537產(chǎn)量為324.95 kg/667m2，極顯著高于半量施肥和不施肥處理的產(chǎn)量，但半量施肥和不施肥處理產(chǎn)量差異不顯著；泰花5號的互作表現(xiàn)與蘇花0537相似。全量常規(guī)施肥下，濮花28 的產(chǎn)量為315.54 kg/667m2，顯著高于半量常規(guī)施肥的產(chǎn)量，半量常規(guī)施肥又顯著高于不施肥處理的產(chǎn)量。考慮到本研究的試驗地本底肥力水平較高，有必要開展多年連續(xù)試驗，以期獲得更精確的結(jié)果。

表1 不同花生品種在不同施肥水平下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

表2 不同施肥處理和不同品種產(chǎn)量的多重比較

注：豎欄中不同小、大寫字母分別表示差異達0.05和0.01顯著水平，下同。

Notes: Different small and capital letters in the vertical column denote significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below.

表3 品種與施肥處理互作的多重比較及耐瘠性

2.2 不同施肥處理下花生品種的光合特性

2.2.1 凈光合速率

凈光合速率(Pn)表示植物光合作用有機物累積的速率。表4可看出，不同施肥處理下其Pn大小因品種而異，其中，蘇花0537和泰花5號均以不施肥為最高，分別為17.536 μmol CO2m-2s-1

和18.099 μmolCO2m-2s-1，而濮花28以全量常規(guī)施肥為最高，為16.284 μmolCO2m-2s-1，3個品種的Pn均以半量常規(guī)施肥為最小?？梢?，Pn高低與施肥數(shù)量多少無明顯相關性。就不同生育時期看，3種施肥處理條件下，濮花28在花針期的Pn均小于結(jié)莢期，而蘇花0537和泰花5號花針期和結(jié)莢期的Pn互有大小，但差異較?。伙柟墒炱赑n明顯低于花針期和結(jié)莢期。

2.2.2 氣孔導度

氣孔導度(Gs)直接反映植物生理活性的強弱。表4可以看出，不同施肥處理下，蘇花0537和泰花5號的表現(xiàn)一致，均是花針期Gs高于結(jié)莢期，結(jié)莢期Gs高于飽果成熟期。濮花28在不施肥處理下以結(jié)莢期的Gs為最高，達到0.485 μmolCO2m-2s-1，全量和半量常規(guī)施肥均是花針期>結(jié)莢期>飽果成熟期。Gs和施肥水平的關系較復雜，施肥水平高的處理其Gs不一定就高，但隨著生育進程的推進，Gs逐漸降低的趨勢明顯。

2.2.3 胞間CO2濃度

胞間CO2濃度(Ci)反映作物光合作用CO2剩余量。表4可看出，不同施肥處理下，濮花28、蘇花0537和泰花5號在花針期的Ci均以0.5F處理為最高，分別為248.379 μmolCO2/mol、268.181 μmolCO2/mol和259.880μmolCO2/mol，不施肥處理最低；結(jié)莢期Ci均以0.5F處理為最低，飽果成熟期Ci均以1F處理為最高?？傮w上，花針期的Ci高于結(jié)莢期和飽果成熟期，結(jié)莢期和飽果成熟期Ci差異較小。

2.2.4 蒸騰速率

蒸騰速率(Tr)指植物在一定時間內(nèi)單位葉面積蒸騰的水量。表4可看出，不同施肥處理下，3個品種Tr大小均表現(xiàn)為花針期>結(jié)莢期>飽果成熟期，其中，花針期和結(jié)莢期的Tr差異較小，其極差變幅在0.504～2.801 mmolH2Om-2s-1之間，飽果成熟期的Tr明顯低于花針期和結(jié)莢期。進一步分析表明，花針期品種的Tr以不施肥處理為最高，結(jié)莢期也是如此，而飽果成熟期表現(xiàn)不一，泰花5號以不施肥處理為最高，濮花28和蘇花0537均以全量常規(guī)施肥為最高。

3 討 論

3.1 施肥水平與產(chǎn)量

花生屬豆科植物，可與根瘤菌形成共生固氮關系，但生物固氮量僅占花生對氮素需求的50%～60%，還需從土壤中吸收氮源才能滿足生長需求[16-17]，合理施氮可有效調(diào)控花生根系和根瘤性狀，促進根系生長和根瘤發(fā)育[18]。周錄英等[9]研究表明，與不施肥相比，單獨施用不同量的氮、磷、鉀肥均可顯著提高花生莢果產(chǎn)量，鉀肥增產(chǎn)作用大于氮肥和磷肥；氮肥以高量施肥，磷、鉀肥以中量施肥的增產(chǎn)效果最好。不同施肥條件下花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異較大，高量有機無機肥料配施的產(chǎn)量顯著高于其他處理，低量有機無機肥料配施與不施肥處理產(chǎn)量差異不顯著[19]。本研究表明，施肥量與品種產(chǎn)量密切相關，花生高產(chǎn)的前提是較高的肥力水平，而單株飽果數(shù)的增加可能是花生產(chǎn)量提升的主要因素。不施肥和全量常規(guī)施肥條件下，產(chǎn)量高低依次為蘇花0537>濮花28>泰花5號，半量常規(guī)施肥條件下，產(chǎn)量高低次序為濮花28>蘇花0537>泰花5號，表明不同品種對肥料的響應特性不同。此外，花生高產(chǎn)栽培和優(yōu)質(zhì)栽培的施肥需求并不一致，高產(chǎn)栽培應采取氮足量、磷和鉀中量的施肥策略，而油用目的栽培應采取氮足量、磷少量、鉀少量的施肥策略[9]。因此，花生品種、施肥水平與莢果產(chǎn)量之間的關系應結(jié)合栽培目的綜合考慮。

本研究表明，半量常規(guī)施肥條件下，不同花生品種的產(chǎn)量達到全量常規(guī)施肥處理的85%～90%；不施肥處理下，不同花生品種產(chǎn)量可達全量常規(guī)施肥的77%～83%，驗證了花生良好耐瘠性的特點。但本研究僅是1年結(jié)果，且試驗地本底肥力水平較高，品種耐瘠性評價仍需多年試驗加以驗證。

3.2 施肥水平與光合特性

光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎，環(huán)境條件與農(nóng)藝措施通過改變?nèi)~片光合性能而影響光合產(chǎn)物合成、運轉(zhuǎn)、積累和分配，最終影響作物產(chǎn)量[20-23]，具有較高光合速率是作物獲得高產(chǎn)的前提[24]。本研究表明，不同施肥處理下，花生品種花針期和結(jié)莢期的Pn互有高低，但差異較小，飽果成熟期Pn明顯低于前2個時期；不同品種間Pn也有差異。從施肥水平、Pn和產(chǎn)量水平看，施肥水平高的處理，其Pn不一定高，Pn高的處理其產(chǎn)量也不一定高。施肥水平高的處理其Gs不一定就高，但隨生育進程的推進，Gs降低的趨勢明顯，表明Gs與花生生育期的關聯(lián)性。Ci和Tr與施肥水平相關性不明顯，且花針期、結(jié)莢期和飽果成熟期的Ci和Tr變化趨勢與Gs相似。因此，與Pn表現(xiàn)相似，施肥水平高的處理，其Gs、Ci和Tr不一定高，表明肥力水平與這些光合指標關系的不確定性。