生物有機肥對鹽堿土花生農藝性狀及莢果發(fā)育的影響

田家明張冠初羅莊田袁 光梁新波李澤倫石書兵姜常松張智猛*

(1.新疆農業(yè)大學農學院,新疆 烏魯木齊 830052; 2.山東省花生研究所,山東 青島 266100;3.青島市嶗山區(qū)自然資源局,山東 青島 266061; 4.海陽市農業(yè)技術推廣中心,山東 海陽 265100)

黃河三角洲擁有廣闊的土地面積,但因其土壤鹽漬化程度高,制約著土地的開發(fā)與利用[1-3]。花生具有較高的加工價值與經濟價值,且具有一定的抗旱耐瘠能力,是黃河三角洲鹽堿地種植業(yè)結構調整中適宜替代作物[4-6]。黃河三角洲因降水量小于地表蒸發(fā)量,使得鹽分在地表積累,土壤微生物活性受到抑制,土壤有機質含量降低,對作物生長造成不利影響[7-8]。研究指出,施用生物有機肥土壤中微生物碳含量提高,姜的莖葉鮮質量、馬鈴薯塊莖質量均增加,苜蓿耐鹽脅迫機能有所改善,從而實現(xiàn)增產[9-11]。

目前有關生物有機肥在花生中的使用效果還鮮有報道,本試驗通過設置鹽堿土基施不同數(shù)量生物有機肥試驗,探究其對花生植株生長與莢果發(fā)育的影響,旨在為鹽堿地花生高效優(yōu)質生產提供理論依據與實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生品種為花育25號。生物有機肥料產自興業(yè)生物科技有限公司,有機質≥50%,有效活菌數(shù)≥2億/g。

1.2 試驗土壤性質

試驗在山東省花生研究所萊西試驗站進行,盆栽所用鹽堿土和非鹽堿土分別采自山東省東營市利津縣毛坨村和萊西試驗站0～30 cm表層土壤,鹽堿土壤容質量1.39g/cm3,含鹽量2.52g/kg,有機質含量5.49 g/kg,pH值8.72,青島萊西非鹽堿土壤容質量1.13 g/cm3,含鹽量0.68 g/kg,有機質16.7 g/kg,pH值為6.51。

1.3 試驗設計

土壤過1cm篩混勻后裝盆,每盆裝土20kg,栽培盆高26 cm,內徑36 cm。兩種土壤共設8個處理,分別為:① Lck:非鹽堿土空白處理;②LF1:非鹽堿土+ 3000 kg/hm2肥料;③ LF2:非鹽堿土+6000 kg/hm2肥料;④ LF3:非鹽堿土+9000 kg/hm2肥料;⑤ Dck:鹽堿土空白處理;⑥DF1:鹽堿土+3000 kg/hm2肥料;⑦ DF2:非鹽堿土+6000 kg/hm2肥料;⑧ DF3:鹽堿土+9000 kg/hm2肥料;每處理播種16盆,三次重復,生物有機肥依其各處理使用量于裝盆時均勻拌入土壤中,并基施復合肥900 kg/hm2(N:P2O5:K2O=1:1.5:1.5)。每盆播8粒種子,于苗齊后間苗,每盆保留3株長勢均勻一致幼苗。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 樣本的采集與農藝性狀測定

分別于苗期(播種后35 d)、開花期(播種后50 d)、莢果期(播種后75d)、飽果期(播種后95d)和成熟期(播種后120 d)采集植株樣本,各處理分別采取長勢均勻、無病蟲害植株6株樣本帶回室內,洗凈后用濾紙吸干水分,測量其主莖高、側枝長。按器官(根、莖+葉柄、葉片)分開,于105℃殺青30min后,再于70℃烘干至恒質量。收獲時各處理以收獲株數(shù)計產、考種。

1.4.2 凈光合速率與葉面積指數(shù)測定

凈光合速率測定采用美國CIRAS-Ⅱ光合測定儀測定,測定時期與采集植株樣本的同時進行,于無風晴朗上午10:00-12:00選擇功能葉(倒三葉)進行測量,每處理5次重復?；ㄉ~面積指數(shù)(LAI)采用打孔稱質量法計算。

1.4.3 莢果體積和質量測定

分別于莢果期與飽果期各處理植株樣本中選取發(fā)育最充分、均勻一致的雙仁莢果10個,使用排水法測定莢果和籽仁體積,然后于105℃烘箱中殺青30 min,再于75℃下烘干至恒質量。

1.5 數(shù)據處理

數(shù)據采用SPSS 19.0和Excel 2010軟件進行分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 主莖高

如圖1所示,基施生物有機肥在兩種土壤中的施用效果均在開花期后表現(xiàn)明顯,但因施肥量和生育期的不同其效果不同。開花期,兩種類型土壤均以最高肥量F3效果最佳,且均顯著高于其他處理。莢果期,兩種類型土壤花生主莖高均以F2最高,且均顯著高于其對照。至飽果期,兩種類型土壤花生主莖高仍均以F2最高,并顯著高于其他施肥處理,非鹽堿土與鹽堿土分別提高12.94%與9.20%。

2.2 側枝長

如圖2所示,鹽堿土花生自苗期至飽果期,各肥料處理相對于Dck處理側枝長平均提高 41.49%、38.00%、23.02%、5.21%,飽果期之前以DF3處理提高最多,飽果期DF2處理較Dck提高17.55%,提高幅度最大。非鹽堿土花生側枝長于開花期至飽果期前僅LF3處理提高顯著,可見鹽堿土有機肥施用效果出現(xiàn)時間早于非鹽堿土。飽果期之前兩種土壤均以最高肥量效果最佳,飽果期F2處理上升趨勢明顯,且與其他處理差異顯著。

2.3 葉面積指數(shù)

圖1 不同土壤類型施生物有機肥對花生植株主莖高的影響Fig.1 Effect of bio-organic fertilizer applied in different soil types on main stem height of peanut plant

圖2 不同土壤類型施生物有機肥對花生植株側枝長的影響Fig.2 Effect of bio-organic fertilizer applied in different soil types on lateral branch length of peanut plant

圖3 不同土壤類型施生物有機肥對花生葉面積指數(shù)的影響Fig.3 Effect of bio-organic fertilizer applied to different soil types on leaf area index of peanut

圖3所示,非鹽堿土施用生物有機肥使苗期至開花期葉面積指數(shù)升幅增大,各施肥處理開花期平均葉面積指數(shù)相比于Lck處理平均提高28.57%,開花期后LF2處理保持較快增長,峰值時較Lck處理提高5.32%,且減緩了成熟期葉面積指數(shù)的下降幅度。鹽堿土各施肥處理各生育時期葉面積指數(shù)均高于未施肥處理,施用生物有機肥提高了鹽堿土花生苗期至開花期葉面積指數(shù)的增長幅度,其中以DF2處理增幅較大,為0.681。成熟期葉面積指數(shù)大小呈DF2＞DF3＞DF1＞Dck,可見DF2處理對降低成熟期葉面積指數(shù)的下降幅度效果最佳。

2.4 凈光合速率

圖4所示,鹽堿土與非鹽堿土花生的凈光合速率變化均呈先增后降的趨勢,于開花期達到最大值。生物有機肥的施用使鹽堿土花生葉片凈光合速率峰值提高,開花期時光合速率呈DF2＞DF3＞DF1＞Dck,DF2處理較Dck處理提高34.02%。莢果期之后DF2處理降幅減小,凈光合速率高于鹽堿土其他處理。

2.5 地上部干質量

圖5可見,非鹽堿土施用有機肥使苗期至開花期的地上部光合產物積累量增幅提高,各施肥處理平均增幅較Lck處理提高61.67%,之后地上部干物質積累速度放緩,至飽果期以LF2處理最高,較Lck處理提高12.85%。施用有機肥與否對鹽堿土花生地上部分光合產物積累量變化影響較大,施用生物有機肥各處理自苗期開始高于Dck處理,開花期差距拉大,莢果期DF1、DF2和DF3處理各提高地上部分干質量5.51、7.82與5.08 g。

圖4 不同土壤類型施生物有機肥對花生凈光合速率的影響Fig.4 Effect of bio-organic fertilizer applied to different soil types on net photosynthetic rate of peanut

圖5 不同土壤類型施生物有機肥對花生地上部分干質量的影響Fig.5 Effect of bio-organic fertilizer applied in different soil types on aerial part dry mass of peanut

2.6 莢果發(fā)育

表1可看出,非鹽堿土壤花生莢果期各指標處理間均無顯著差異,各指標均以LF2處理最高,但差異不顯著。飽果期LF2處理顯著提高了花生籽仁干質量27.93%,其他施肥量提高約6%,相互間差異不顯著。

鹽堿土施用生物有機肥后,花生莢果期莢果體積DF1～DF3處理分別提高19.4%、193.7%、183.5%;籽仁體積分別提高80%、100%、90%;莢果干質量分別提高0.029、0.243、0.158 g;籽仁干質量分別提高0.907、16.970、9.435 g,可見生物有機肥加快了莢果的發(fā)育進度,使莢果與籽仁發(fā)育更充分。

鹽堿土花生飽果期DF2處理顯著提高花生籽仁體積與干質量,分別為0.310 cm3和80.767 mg,效果最佳,DF1處理與DF3處理分別提高花生籽仁體積0.017與0.087 cm3;提高花生籽仁干質量3.000與14.334 mg但差異不顯著,可見生物有機肥的施用,提高了花生飽果期籽仁的生長發(fā)育,使莢果更加充實。

表1 不同土壤類型施生物有機肥對不同時期花生莢果生長的影響Table 1 Effect of different soil types applied organic fertilizers on the growth of peanut pods in different periods

2.7 對產量構成因素的影響

鹽堿土花生的各項產量性狀均降低,Dck處理出米率僅為57.59%,單株產量較非鹽堿土降低64.65%,施用生物有機肥后得到改善,DF1～DF3處理分別提高花生百仁質量0.42、4.21與1.66 g,出米率分別提高1.12%、5.10%與2.52%,分別提高單株產量8.7%、17.25%與12%,以DF2處理提高百仁質量,出米率及單株產量效果最佳。

表2可看出,非鹽堿土施用生物有機肥后對花生百仁質量、百果質量、出米率及單株產量有影響,LF2處理使百仁質量、百果質量和出米率分別提高4.26g、5.36g和2.58%。各肥料處理單株產量為LF2＞LF3＞LF1,其中LF2處理提高單株產量8.9%效果最佳。

表2 不同土壤類型施生物有機肥對花生產量構成因素的影響Table 2 Effect of organic fertilizers applied to different soil types on yield components of peanut

3 討論與結論

鹽脅迫使植物組織的生長與分化受到抑制,使葉面積擴展速率降低,土壤缺乏有機質[12]。研究指出,鹽脅迫使葉片細胞間隙變大,光合活性受到抑制,光合效率下降[13-14]。本試驗條件下,鹽堿土施用生物有機肥后于開花期對花生的主莖高、側枝長具有明顯促進作用,并使葉面積指數(shù)、光合作用面積增加。同時施用生物有機肥處理,開花期凈光合速率提高34.02%。相同肥料在不同土壤環(huán)境下會出現(xiàn)不同的作用效果[15]。非鹽堿土施用生物有機肥對花生葉片凈光合速率影響不大,但對葉面積指數(shù)具有一定的提高作用,使苗期至開花期干物質積累速度大幅提高。

前人研究指出,生物有機肥均可提高煙草、番茄、棉花地上部分生物量[16-18]。本試驗中非鹽堿土與鹽堿土施用肥料后均提高了苗期至開花期的地上干物質積累量,但開花期后F3處理在非鹽堿土上的積累速度降幅趨于平緩。這一現(xiàn)象在鹽堿土中更加明顯,DF3處理干物質積累量花期達到了頂峰,之后呈下降趨勢,可見充足的肥料可促進花生苗期至花期的干物質積累,在兩種類型土壤上均以LF2與DF2處理效果最佳。

花生莢果不同時期發(fā)育程度不同,且逆境環(huán)境下易造成空殼現(xiàn)象[19-20]。生物有機肥的使用對非鹽堿土花生莢果發(fā)育前期影響較小,至飽果期各處理間出現(xiàn)顯著差異。施用生物有機肥使花生莢果發(fā)育更加迅速,體積及干質量均有顯著提高,中等施肥量有延緩衰退的效果,因此對花生莢果的發(fā)育促進作用最明顯,至飽果期莢果發(fā)育充分,籽仁充實更加完全,顯著提高了出米率和產量。

綜上所述,適量施用生物有機肥使花生營養(yǎng)生長速度加快,花生光合能力提高,促進了莢果生長發(fā)育。鹽堿土與非鹽堿土施用生物有機肥后分別提高產量8.9%與17.25%,效果均以施肥量6000 kg/hm2時最佳。