不同干旱脅迫對(duì)花生生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

石必顯,林 明,顧元國,賈東海,侯獻(xiàn)飛,蘇君紅,于伯成,李 強(qiáng)

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆塔城裕民縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆裕民，834800)

0 引 言

【研究意義】花生(ArachishypogaeaL.)，一年生豆科草本植物，是優(yōu)質(zhì)食用油的主要油料品種之一，在我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，還是我國用于出口創(chuàng)匯的重要農(nóng)產(chǎn)品[1]?；ㄉ谖覈饕植荚诟珊蛋敫珊档貐^(qū)，不同種植區(qū)域普遍水資源緊缺，花生生育期間降雨量也不均，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國70%的花生地塊受到不同程度的干旱威脅，所引起的減產(chǎn)率平均達(dá)20%以上，干旱已成為影響我國花生產(chǎn)量的主要逆境因素[2-3]。選擇抗旱的優(yōu)良品種與科學(xué)合理的灌溉是降低干旱對(duì)花生危害的有效方法，研究花生抗旱性與需水規(guī)律，需要研究花生在不同時(shí)期干旱脅迫下的生長發(fā)育規(guī)律，明確花生不同生育時(shí)期對(duì)干旱脅迫的敏感性，觀察測(cè)量花生品種資源的結(jié)構(gòu)形態(tài)、經(jīng)濟(jì)性狀等，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)抗旱相關(guān)性狀信息，對(duì)花生生產(chǎn)的合理灌溉與提高產(chǎn)量有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】作物的抗旱能力往往受多基因影響，與植株的生理生化反應(yīng)和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)密切相關(guān)，其中產(chǎn)量是作物對(duì)干旱生理生態(tài)響應(yīng)的最終結(jié)果，產(chǎn)量指標(biāo)是作物品種抗旱鑒定的最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)[4-6]。張智猛等[7]研究表明，干旱脅迫程度和缺水時(shí)間顯著影響花生的植株形態(tài)和生物量積累，且不同品種間表現(xiàn)出明顯差異。熊潔等[8]研究表明，不同花生品種對(duì)干旱的響應(yīng)不同，干旱在不同生育期均影響花生的生理特性、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量。Giayetto[9]研究發(fā)現(xiàn)結(jié)莢期水分脅迫對(duì)莢果的影響表現(xiàn)為：改變莢果發(fā)育起始時(shí)間、發(fā)育速率、成熟度和最終產(chǎn)量。姚珍珠等[10]綜述了不同時(shí)期水分脅迫及復(fù)水后花生生長的調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)，總結(jié)了花生品質(zhì)和產(chǎn)量的變化規(guī)律；有關(guān)花生單一生育時(shí)期的干旱脅迫對(duì)其生長發(fā)育及產(chǎn)量影響等方面研究也有相關(guān)報(bào)道[11-12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆氣候干燥，水資源嚴(yán)重匱乏，對(duì)水資源的合理利用尤為重要。在新疆特殊生態(tài)條件下，關(guān)于干旱脅迫對(duì)花生生長發(fā)育及產(chǎn)量影響的研究尚未見報(bào)道。研究不同干旱脅迫花生生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】分析不同生育時(shí)期干旱處理對(duì)花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量因素的影響，研究花生在不同生育時(shí)期對(duì)干旱脅迫的敏感性，為新疆花生生產(chǎn)合理灌溉提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2016年試驗(yàn)設(shè)在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院安寧渠綜合試驗(yàn)場(chǎng)，位于烏魯木齊北部，海拔920 m，屬干旱半干旱荒漠氣候區(qū)，土壤為灰漠土，肥力中等，該地年降水量150～200 mm、蒸發(fā)量1 600～2 200 mm，年日照時(shí)數(shù)2 913.5 h，平均無霜期179 d。

試驗(yàn)所用花生品種為花育36，由山東農(nóng)科院花生研究所提供。試驗(yàn)采用膜下滴灌技術(shù)，設(shè)置4個(gè)處理：(T1)正常供水(對(duì)照)，整個(gè)生育期保持土壤相對(duì)含水量在65%～75%；(T2)花針期干旱，保持土壤相對(duì)含水量在35%～45%；(T3)結(jié)莢期干旱，保持土壤相對(duì)含水量在35%～45%；(T4)全生育期干旱，保持土壤相對(duì)含水量在35%～45%。小區(qū)處理長6 m，寬4 m，面積24 m2，行距0.4 m，株距0.138 m，重復(fù)三次，隨機(jī)區(qū)組排列。各處理均采用膜下滴灌栽培方式，每穴播種2粒，保苗18×104穴/hm2。采用烘干法測(cè)定土壤含水量，每7 d測(cè)定1次，以滴灌水表控制灌水量，田間管理同一般大田，5月5 日播種，9月30日收獲。

1.2 方 法

準(zhǔn)確記載各生育時(shí)期：播種期、出苗期、開花下針期、結(jié)莢期、成熟期。

各時(shí)期選取有代表性的植株測(cè)定主莖高、葉面積指數(shù)、單株干物質(zhì)積累、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、莢果重等指標(biāo)，每次取樣3穴。

成熟期在每個(gè)處理中選取10穴，測(cè)定主莖高(cm)、結(jié)果枝數(shù)(個(gè))、單株果數(shù)(個(gè))、百果重(g)、百仁重(g)、出仁率等數(shù)據(jù)，測(cè)產(chǎn)時(shí)收獲小區(qū)面積為13 m2，折算成公頃產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010軟件，統(tǒng)計(jì)及差異顯著性分析采用SPSS17.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干旱處理對(duì)花生生育期的影響

研究表明,從花針期時(shí)間來看，T1、T2、T3處理下花針期時(shí)間較為接近(此時(shí)該三個(gè)處理均沒有受到干旱脅迫)，T4處理(受到干旱脅迫)下花生的花針期時(shí)間為6月17日，比前三個(gè)處理提前了3～4 d。從結(jié)莢期來看，T4處理的時(shí)間最早，為7月6號(hào)，其次為T2處理，T1和T3處理的結(jié)莢期較為接近。從整個(gè)生育時(shí)間來看，T1處理下花生生育期最長，T4處理下花生的生育期最短，T2和T3處理下花生生育期則居于中間，干旱處理使花生的花針期、結(jié)莢期和成熟期提前到達(dá)，縮短了花生的生育期時(shí)間。表1

表1 不同干旱處理下花生生育期變化

Table 1 Effects of different drought treatments on growth stage of peanut

處理Treatment播種期Sowing date出苗期Seedling stage花針期Flowering stage結(jié)莢期Pod setting stage成熟期Maturity stage全生育期Growth period(d)T15月5日5月12日6月21日7月10日9月27日144T25月5日5月12日6月20日7月7日9月19日136T35月5日5月12日6月21日7月9日9月21日138T45月5日5月12日6月17日7月6日9月17日134

2.2 不同干旱處理對(duì)花生株高的影響

研究表明，不同時(shí)期受到干旱脅迫后，花生的株高均明顯降低，隨著干旱時(shí)間的延長，株高降低幅度增大。出苗后30 d時(shí)，T1、T2、T3之間株高差異不顯著，但三者與T4處理下花生株高差異顯著。出苗后43 d時(shí)，T1和T3處理間差異不顯著(兩處理均未受到干旱脅迫)，但與T2、T4處理下株高差異顯著，且T2與T4之間株高差異顯著，可見不同程度的干旱對(duì)花生株高的影響是比較明顯的。出苗后52 d的情況與出苗后43 d的情況表現(xiàn)一致。出苗后77～108 d，正常灌水(T1)處理的花生株高與受到干旱脅迫下花生株高呈顯著差異，不同干旱程度間的株高也呈現(xiàn)顯著差異。表2

表2 不同干旱處理下花生株高變化

Table 2 Effect of different drought treatments on plant height of peanut

處理Treatment 出苗后天數(shù) Day after seedling (d)3043 52 64 77 88 98 108 T18.57±0.23a12.20±0.55a16.20±0.35a22.53±0.70a29.50±0.45a33.86±0.38a35.23±0.24a36.58±0.63aT27.84±0.37a10.07±0.15b13.47±0.28b18.13±0.38c21.27±0.85c23.20±0.83c24.36±0.56c24.51±0.21cT38.74±0.12a12.50±0.67a16.37±0.46a20.37±0.37b24.90±0.89b26.83±0.50b27.55±0.23b27.70±0.35bT46.21±0.21b8.07±0.55c11.17±0.25c15.83±0.34d17.33±0.39d19.53±0.51d20.11±0.51d20.29±0.28d

注：小寫字母表示達(dá)到5%顯著水平，d 表示出苗后天數(shù)

Note: Lowercase letters indicate a significant level of 5%, d indicates days after seedling

2.3 不同干旱處理對(duì)花生葉面積系數(shù)變化影響

研究表明，各生育時(shí)間受到干旱脅迫后，花生葉面積系數(shù)均比正常灌水處理的要低。出苗后30 d時(shí)，受到干旱處理(T4)的花生葉面積指數(shù)為0.105，其他未受到干旱脅迫的葉面積系數(shù)在0.148～0.178，干旱脅迫可以明顯降低花生的葉面積系數(shù)。隨著時(shí)間的推移，各處理的葉面積系數(shù)都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，但受到干旱脅迫的數(shù)值均低于正常灌水的葉面積系數(shù)。出苗后77 d，T1和T3處理葉面積系數(shù)走勢(shì)大致相同，但隨后的時(shí)間里T1處理的葉面積系數(shù)逐漸比T3處理的增大，干旱脅迫在結(jié)莢期也會(huì)影響到花生葉片的生長。各處理在出苗后98 d時(shí)葉面積系數(shù)達(dá)到最大，但數(shù)值差異較大，正常灌水(T1)的花生葉面積系數(shù)為4.571，受到嚴(yán)重干旱脅迫(T4)的葉面積系數(shù)僅為1.126。圖1

圖1 不同干旱處理下花生葉面積系數(shù)變化

Fig.1 Effects of different drought treatments on leaf area index of peanut

2.4 不同干旱處理對(duì)花生地上部干物質(zhì)重影響

研究表明，各生育時(shí)期受到干旱脅迫后，花生地上部干物質(zhì)重均有不同程度的降低，隨著時(shí)間推移，受干旱脅迫時(shí)間越長的干物質(zhì)重越低。出苗后52 d之前，正常灌水(T1)與結(jié)莢期-成熟期干旱處理(T3)地上部干物質(zhì)重的走勢(shì)基本重合，但均比T2、T4處理的干物質(zhì)重要高，說明受到干旱脅迫的處理(T2與T4)在花生干物質(zhì)積累方面受到了影響。在整個(gè)生育進(jìn)程中，各處理的地上部干物質(zhì)積累量均呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)。在出苗后88 d，各處理花生的地上部干物質(zhì)積累量均達(dá)到最大，但不同處理間干物質(zhì)量的差異很大，正常灌水(T1)的地上部干物質(zhì)重最高，平均為20.87g /株，其次是T3處理的干物質(zhì)重18.38 g/株，T2處理的干物質(zhì)重為15.15 g/株，T4處理的干物質(zhì)重僅為9.61 g/株，干旱脅迫明顯的降低了花生地上部干物質(zhì)的形成與積累，受干旱脅迫越嚴(yán)重，花生的干物質(zhì)積累降低越多。圖2

圖2 不同干旱處理下花生地上部干物質(zhì)重變化

Fig.2 Effects of different drought treatments on dry matter weight of peanut

2.5 不同干旱處理對(duì)花生莢果干重變化影響

研究表明，隨著時(shí)間的推移，各處理下的花生莢果干重均呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，但不同處理間的莢果干重有著差異。出苗后64 d調(diào)查結(jié)果顯示，T1與T3處理間的花生莢果干重差異不顯著，但其均與T2、T4處理下的莢果干重間存在顯著差異性；出苗后第77 d時(shí)，各處理下的花生莢果干重間存在顯著差異性；出苗后第88 d、第98 d、第108 d和123 d 時(shí)，各干旱處理的莢果干重也都差異顯著。不同時(shí)間階段的干旱脅迫會(huì)對(duì)花生莢果的干重產(chǎn)生較大影響，其中花針期干旱處理對(duì)花生莢果干重的影響最大。表3

表3 不同干旱處理下花生莢果干重變化

Table 3 Effects of different drought treatments on pod dry weight of peanut(g/plant)

處理Treatment 出苗后天數(shù)Day after seedling (d) 64778898108123T10.59a5.79a11.59a15.98a19.35a24.46aT20.42b3.21c7.19c9.89c14.41c16.75cT30.61a4.23b9.56b13.12b17.80b20.72bT40.21c2.14d4.99d6.87d9.74d10.62d

注：小寫字母表示達(dá)到5%顯著水平，d 表示出苗后天數(shù)

Note: Lowercase letters indicate a significant level of 5%, d indicates days after seedling

2.6 不同干旱處理對(duì)花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響

研究表明，不同干旱處理的最終收獲產(chǎn)量有所不同，相互之間差異顯著，以正常處理(T1)的折合產(chǎn)量最高，平均為7 338 kg/hm2，其次為T3處理的平均6 215 kg/hm2，以T4處理的花生產(chǎn)量最低，僅為3 184 kg/hm2，不同干旱持續(xù)時(shí)間對(duì)花生的產(chǎn)量影響較大?；ㄉa(chǎn)量是由有效果數(shù)和百果重構(gòu)成，通過表中有效果數(shù)的個(gè)數(shù)來看，受到不同程度干旱脅迫處理的有效果數(shù)明顯降低，與正常灌水處理的有效果數(shù)差異顯著，干旱脅迫通過影響花生有效果數(shù)的形成，進(jìn)而對(duì)花生產(chǎn)量造成影響。百果重方面，T1和T3處理之間差異不顯著，平均百果重174.01～175.12 g，但與T2、T4處理間差異顯著，T2處理與T4處理間百果重差異也顯著，T4處理的百果重最小，平均為137.99 g。百仁重方面的結(jié)果與百果重的結(jié)果表現(xiàn)出一致性。出仁率方面，以正常灌水(T1)的出仁率最高，平均為68.13%，T2與T3處理間的出仁率差異不顯著，T4處理的出仁率最低，平均值為62.17%，與前面三個(gè)處理的結(jié)果差異顯著。表4

表4 不同干旱處理下花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

Table 4 Effects of different drought treatments on yield and its component factors of peanut

處理Treatment產(chǎn)量Yield (kg/hm2 )有效果數(shù) Valid pods (per hole)百果重100-pod weight(g)百仁重100-seed weight(g)出仁率Kernel percent(%)T17 338.83±301.05a27.96±0.98a175.12±5.62a119.31±3.59a68.13±3.01aT25 025.89±160.51c21.34±0.59c157.19±3.21b102.30±2.99b65.08±2.11bT36 215.70±293.40b23.79±1.05b174.01±4.20a113.42±4.20a65.18±1.20bT43 184.77±365.40d15.45±0.51d137.99±3.09c85.79±2.56c62.17±1.96c

注：小寫字母表示達(dá)到5%顯著水平，d 表示出苗后天數(shù)

Note: Lowercase letters indicate a significant level of 5%, d indicates days after seedling

3 討 論

農(nóng)作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量與水分有著十分密切的聯(lián)系，大部分農(nóng)作物都有一個(gè)水分敏感期，如果該時(shí)期水分供應(yīng)不足則會(huì)造成顯著減產(chǎn)，因此，找到水分敏感期有助于作物對(duì)水分的高效利用，是旱區(qū)有限灌溉的必要條件之一[13]。有關(guān)干旱脅迫對(duì)花生生長發(fā)育的影響已有較多研究：姚君平等[14 -15]研究發(fā)現(xiàn)苗期輕度干旱能刺激花生的根系下扎和生長，有利于增強(qiáng)花生后期對(duì)干旱的抵抗能力，但是隨著干旱的加劇，根系的生長會(huì)受到抑制，花生苗期受到干旱會(huì)造成前期植株矮化，在花生任何生育時(shí)期進(jìn)行干旱處理，產(chǎn)量均明顯低于對(duì)照，結(jié)莢期則隨著干旱時(shí)間的延長，主莖生長速度降低，開花下針期進(jìn)行干旱處理，會(huì)降低莢果發(fā)育速率，影響最終產(chǎn)量。研究表明，花生從盛花期到結(jié)莢期，根容量已基本定型，此后干旱會(huì)加速根容量的下降[16]。干旱脅迫對(duì)花生的葉面積系數(shù)及干物質(zhì)積累也有較大影響，基本趨勢(shì)是在干旱條件下花生葉面積明顯下降，干旱越重影響越大，隨著干旱脅迫加劇，干物質(zhì)的積累明顯下降。

康濤等[17]以花生品種山花7號(hào)為材料，研究了不同生育時(shí)期膜下滴灌對(duì)花生生長發(fā)育、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，研究表明，膜下滴灌有利于促進(jìn)花生的生長發(fā)育和提高花生產(chǎn)量，花針期滴灌、花針期和結(jié)莢期滴灌兩處理花生莢果和籽仁產(chǎn)量增產(chǎn)幅度均在7%以上，在花針期進(jìn)行膜下滴灌補(bǔ)水，增產(chǎn)效果較為明顯。高建強(qiáng)等[18]研究表明，膜下滴灌能改善水分在不同時(shí)間的分布，協(xié)調(diào)植株的營養(yǎng)生長和生殖生長，促進(jìn)莢果發(fā)育，膜下滴灌較常規(guī)灌溉產(chǎn)量提高17.32%，總水分利用效率較常規(guī)灌溉提高23.8%。郭峰等[19]研究了膜下滴灌對(duì)麥茬夏花生出苗質(zhì)量和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，膜下滴灌顯著提高花生出苗質(zhì)量，且對(duì)產(chǎn)量提高具有顯著效應(yīng)。菜倩等[20]研究表明，對(duì)花生影響較小的土壤含水量下限為田間持水量的60%左右，花生結(jié)莢期按此土壤含水量范圍進(jìn)行雙側(cè)均勻灌水和雙側(cè)交替灌水產(chǎn)量降低不顯著，可分別減少灌水量26.7%、40.0%，水分利用效率分別提高16.3%和29.1%。

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同生育時(shí)期受到干旱脅迫后，花生在株高、葉面積系數(shù)、地上部干物質(zhì)積累均有不同程度的降低，且隨干旱時(shí)間延長，降低的幅度增大。從各生育時(shí)期干旱脅迫比對(duì)照降低的程度看，全生育期干旱時(shí)降低的幅度最大，但花針期干旱和結(jié)莢期干旱時(shí)，莢果重和產(chǎn)量降低也比較明顯，尤其是花針期干旱時(shí)，花生在株高、葉面積系數(shù)、地上部干物質(zhì)積累及莢果產(chǎn)量方面有相對(duì)較大的降低，說明花針期對(duì)土壤缺水比較敏感，干旱時(shí)對(duì)植株生長發(fā)育及產(chǎn)量有著較大的影響。

李俊慶等[21]研究認(rèn)為不同時(shí)期干旱處理對(duì)夏花生產(chǎn)量影響的差異較大，其中以苗期干旱影響較小。姚君平等[15]研究認(rèn)為花生有兩個(gè)明顯的水分敏感期，即花針后期和結(jié)莢后期。李澤鋒等[22]認(rèn)為花針期是花生需水最敏感時(shí)期，當(dāng)5 cm土層水分低于田間最大持水量的40%、20 cm土層水分低于田間最大持水量的60%時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行灌溉，該時(shí)期膜下滴灌總量約為50～170 t/667 m2，灌溉方法應(yīng)以少量多次為原則。研究結(jié)果表明，在花生各生育期干旱脅迫均導(dǎo)致花生莢果產(chǎn)量降低，其中花針期干旱與對(duì)照相比莢果產(chǎn)量降低幅度相對(duì)較大，這與前人的研究結(jié)果大概一致，說明花針期干旱對(duì)植株生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響較大，容易限制產(chǎn)量的形成；若在該時(shí)期進(jìn)行滴灌補(bǔ)水，則有利于后期花生產(chǎn)量的提高。

4 結(jié) 論

新疆特殊生態(tài)環(huán)境條件下，不同程度干旱脅迫會(huì)對(duì)花生的生育期進(jìn)程、株高、葉面積系數(shù)、地上部干物質(zhì)積累和莢果干重等造成不同程度的降低，且隨干旱時(shí)間的延長，降低幅度增大。干旱脅迫會(huì)影響到花生的各生育期進(jìn)程，長期受旱會(huì)縮短花生的生育期時(shí)間。結(jié)莢期干旱脅迫對(duì)花生株高的影響相對(duì)較小，花針期干旱對(duì)植株生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響較大。干旱脅迫對(duì)最終產(chǎn)量的影響不但與有效果數(shù)的降低有關(guān)，而且與莢果的飽滿度(百果重)有關(guān)，兩者共同作用造成了花生產(chǎn)量的降低?；ㄡ樒诟珊祵?duì)單株莢果重和最終收獲產(chǎn)量的影響較大，花生在這個(gè)時(shí)期對(duì)土壤缺水比較敏感，此階段保證田間水分供給十分關(guān)鍵。