膜下滴灌追肥時期和次數(shù)對花生光合特性和產(chǎn)量的影響

郭潤澤秦文潔鄒曉霞張曉軍于曉娜王月福司 彤

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點實驗室,山東 青島266109)

花生常被稱為長生果,是世界第四大油料作物,兼具食用和油用價值[1]。 同時花生也是我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物。 近年來,我國花生種植面積一直維持在400萬hm2左右,約占全球花生種植總面積的20%;我國花生總產(chǎn)量一直維持在1400萬t左右,約占全球花生總產(chǎn)量的40%。 因此,花生在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位[2]。

目前,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料當(dāng)季利用率較低,氮磷鉀肥利用率分別為30%～35%、10%～25%、35%～50%[3]。 花生植株較矮,株行間距小,加上地上開花地下結(jié)果的特性,導(dǎo)致作物不適宜傳統(tǒng)土壤追肥方式,一是土壤追肥操作難,二是土壤追肥易傷及已入土果針和莢果,特別在地膜覆蓋栽培條件下,追肥操作更加難以進(jìn)行。 因此,生產(chǎn)上肥料一次性基施非常普遍[4],導(dǎo)致花生生長前期肥料過量而旺長,后期則脫肥致早衰減產(chǎn)[5-6],還能夠造成肥料流失,降低肥料利用率,對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在危害[7]。 畢振方等[8]試驗結(jié)果顯示在花針期追肥可提高花生葉片光合性能,為提高莢果產(chǎn)量提供物質(zhì)基礎(chǔ)。 納斯如拉·克熱木[9]對玉米的研究發(fā)現(xiàn)分次追施尿素比一次效果要好,分次追施可提高玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。 滴灌施肥可顯著提高氮肥和磷肥利用率[10-11]。 膜下滴灌施肥技術(shù)是將地膜覆蓋栽培技術(shù)與滴灌施肥技術(shù)結(jié)合起來的一項水肥一體化技術(shù),該技術(shù)能夠使水分和肥料同時均勻、定時、定量到達(dá)作物根系生長區(qū)域,使得根系區(qū)土壤維持在最佳水肥狀態(tài),被根系高效吸收,提高養(yǎng)分和水分利用率[12-13]。 然而,目前關(guān)于花生膜下滴灌追肥的研究較少,因此,本研究在大田覆膜滴灌條件下,設(shè)置不同追肥時期和次數(shù),研究其對花生光合特性和產(chǎn)量的影響,以期確定花生適宜的追肥時期和次數(shù),為花生科學(xué)追肥實現(xiàn)高產(chǎn)節(jié)本增效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試花生品種為青花7號,肥料為尿素(總氮≥46.4%)、硝酸鈣(分析純)和硼砂(分析純),土壤為砂姜黑土,2017年播種前田間0～20cm 土層土壤含有機質(zhì)1.15%,堿解氮55.93mg/kg,速效磷31.84mg/kg,速效鉀80.38mg/kg,全鈣5.09 g/kg,有效硼0.87 mg/kg,p H 值7.68。 2018年播種前田間0～20 cm 土層土壤含有機質(zhì)1.15%,堿解氮66.76 mg/kg,速效磷30.39 mg/kg,速效鉀75.50 mg/kg,全鈣4.81g/kg,有效硼0.80 mg/kg,p H 值7.53。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017年和2018年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園(36.45°N,120.09°E)進(jìn)行。 試驗區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候,雨熱同季,降水集中,2017年和2018年5-9月份總降水量分別為489.1 mm 和611.6 mm,相關(guān)氣象數(shù)據(jù)見表1。

表1 2017年和2018年5-9月份相關(guān)氣象數(shù)據(jù)Table 1 Relevant meteorological data during May-September in 2017 and 2018

采用膜下滴灌方式,在統(tǒng)一施復(fù)合肥(N:P:K=15:15:15)300 kg/hm2的基礎(chǔ)上,在生育期間設(shè)置不灌水不追肥(對照),花針期追施1次肥,結(jié)莢期追施1次肥,飽果期追施1次肥,花針期和結(jié)莢期分別追施1次肥,花針期和飽果期分別追施1次肥,結(jié)莢期和飽果期分別追施1次肥,花針期、結(jié)莢期和飽果期分別追施1次肥,分別用T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8表示。 各施肥處理追肥種類、總量和灌水總量均相同,每次每處理灌水量為10 mm,追肥種類和數(shù)量見表2。 種植方式為起壟覆膜、膜下鋪設(shè)滴灌帶,壟寬0.9 m,壟上種2行,行距30 cm,穴距16.5 cm,每穴2粒,滴灌帶鋪設(shè)于壟上中間。 于2017-05-08 進(jìn)行機械播種,9月13日收獲。 花針期、結(jié)莢期和飽果期追肥時間分別為7月3日、7月29日和8月23日。 于2018-05-09 進(jìn) 行 機 械 播 種,9 月11 日 收獲。 花針期、結(jié)莢期和飽果期追肥時間分別為7月5日、8月1日和8月14日。 每處理小區(qū)面積20m×2.7m=54 m2,3次重復(fù),共24個小區(qū),隨機排列。 其他田間管理同大田生產(chǎn)。

表2 各處理追肥種類和數(shù)量Table2 The variety and quantity of topdressing under each treatment (kg/hm2)

1.3 測定項目與方法

分別于花針期施肥前1 d(S1)、花針期施肥后12 d(S2)、結(jié)莢期施肥前1 d(S3)、結(jié)莢期施肥后12 d(S4)、飽果期施肥前1 d(S5)、飽果期施肥后12 d(S6)、收獲期(S7)進(jìn)行田間取樣調(diào)查。由于2018年飽果期追肥時間提前,故S4期和S5期重合,減少S5時期取樣。 在各田間調(diào)查時期,選擇光照良好的天氣于9:00-11:00時,用美國產(chǎn)Li-6400便攜式光合測定儀測定各處理花生功能葉片(主莖倒數(shù)第三片展開葉,下同)的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度;同時用日產(chǎn)SPAD-502葉綠素計測定各處理花生功能葉片的葉綠素含量;選取長勢一致、有代表性的植株用AM100型葉面積儀測定葉面積,計算葉面積指數(shù)。 收獲期每處理每重復(fù)選擇沒取過樣的代表性位置連續(xù)收獲40穴,將莢果摘入網(wǎng)袋,自然晾曬,曬干后放入室內(nèi)平衡10 d,測定計算莢果產(chǎn)量、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、莢果數(shù)、籽仁質(zhì)量、出仁率等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010和DPS軟件,顯著性測驗采用LSD 方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 追肥時期和次數(shù)對花生葉面積指數(shù)變化的影響

表3可見,兩年數(shù)據(jù)總體變化趨勢基本一致,隨著花生生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理花生葉面積指數(shù)均呈單峰曲線變化,先升高后下降,于S3-S4期達(dá)到最大值。 除T4處理外,其余追肥處理花生葉面積指數(shù)均顯著高于對照,其中T5、T8處理花生最終葉面積指數(shù)為最高,但兩者之間差異不顯著。 花生生育期間只追肥1次處理中,T2處理在S2時期葉面積指數(shù)較對照增加26.4%～31.3%,T3處理在S4時期較對照增加12.2%～21.1%,T4處理在S6時期較對照增加2.4%～4.4%。 說明追肥1次中花針期和結(jié)莢期追肥能夠顯著提高花生葉面積指數(shù),飽果期追肥對葉面積指數(shù)已無顯著影響。 花生生育期間追肥2次,T5處理提高葉面積指數(shù)幅度最大,其次為T6處理,T7處理最小,且三者間差異顯著。 另在同一時期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大葉面積指數(shù)逐漸提高。 說明在3個追肥時期中,追肥時期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于促進(jìn)花生葉面積指數(shù)的增加,而飽果期追肥增加葉面積指數(shù)的效果不顯著。

2.2 追肥時期和次數(shù)對花生功能葉葉綠素SPAD值變化的影響

表4可見,兩年數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致,隨生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理花生功能葉片葉綠素SPAD值均呈單峰曲線變化,先升高后下降,于S3期達(dá)到最高值。 各處理追肥后均能較對照顯著提高花生葉片葉綠素SPAD值,說明各時期追肥均有利于提高花生葉片葉綠素含量。 花生生育期間只追肥1次處理中,T2處理在S2時期葉綠素SPAD值較對照增加6.4%～8.7%,T3處理在S4時期較對照增加0.7%～8.6%,T4處理在S6時期較對照增加3.7%～6.4%。 說明花針期和結(jié)莢期追肥提高花生葉片葉綠素含量的幅度大。

表3 膜下滴灌追肥時期和次數(shù)對花生葉面積指數(shù)變化的影響Table 3 Effects of different fertigation period and times on leaf area index change of peanut functional leaves under mulched drip irrigation

表4 膜下滴灌追肥時期和次數(shù)對花生葉片葉綠素含量變化的影響Table 4 Effects of different fertigation period and times on chlorophyll content of peanut functional leaves under mulched drip irrigation

花生生育期間追肥2次,T5處理提高葉綠素含量幅度最大,其次為T6 處理,T7 處理最小。另在同一時期追肥表現(xiàn)為隨追肥量的增大葉綠素SPAD 值逐漸提高。 由此得出在3 個追肥時期中,追肥時期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于提高花生葉片葉綠素含量,而分次追肥既有利于提高花生生育前期葉綠素含量,又能緩解生育后期葉綠素含量的下降。

2.3 追肥時期和次數(shù)對花生功能葉凈光合速率變化的影響

表5可見,兩年數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致,隨著花生生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理花生功能葉片凈光合速率均呈單峰曲線變化,先升高后下降,于S3期達(dá)到最高值。 各處理追肥后均能較對照顯著提高花生葉片凈光合速率,說明各時期追肥均有利于提高花生葉片光合速率。 花生生育期間只追肥1次處理中,T2處理在S2時期凈光合速率較對照增加18.2%～18.3%,T3處理在S4時期較對照增加7.0%～17.4%,T4處理在S6時期較對照增加0.5%～6.3%。 表明追肥1次中花針期和結(jié)莢期追肥能夠顯著提高花生葉片光合速率,飽果期追肥提高花生葉片光合速率的幅度小。 花生生育期間追肥2次,T5處理提高凈光合速率幅度最大,其次為T6處理,T7 處理最小。 另在同一時期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大凈光合速率逐漸提高。 表明在3個追肥時期中,追肥時期越早、前期追肥量較大和分次追肥越有利于促進(jìn)花生凈光合速率的提高,分次追肥既有利于提高花生生育前期的凈光合速率,又能夠緩解生育后期凈光合速率的下降。

表5 膜下滴灌追肥時期和次數(shù)對花生功能葉凈光合速率變化的影響Table 5 Effects of different fertigation period and times on net photosynthetic rate of peanut functional leaves under mulched drip irrigation

2.4 追肥時期和次數(shù)對花生功能葉氣孔導(dǎo)度變化的影響

表6可見,兩年數(shù)據(jù)總體變化趨勢基本一致,隨著花生生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理花生功能葉片氣孔導(dǎo)度均呈單峰曲線變化,先升高后下降,于S4期達(dá)到最高值。 除2018年T3、T4處理外,其余各追肥處理花生功能葉片最終氣孔導(dǎo)度均顯著高于對照,其中以T5處理最終氣孔導(dǎo)度為最高?；ㄉ陂g只追肥1次處理中,T2處理在S2時期氣孔導(dǎo)度較對照增加13.9%～14.4%,T3處理在S4時期較對照增加3.7%～8.3%,T4處理在S6時期較對照增加5.2%～9.5%。 說明追肥1次中花針期追肥能夠使花生葉片氣孔導(dǎo)度在整個生育期間均保持較高水平。 花生生育期間追肥2次,T5處理提高氣孔導(dǎo)度幅度最大,T6、T7處理互有高低,且差異不顯著。 另在同一時期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大氣孔導(dǎo)度逐漸提高。由此得出在3個追肥時期中,追肥時期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于促進(jìn)花生功能葉片氣孔導(dǎo)度的提高,分次追肥既有利于花生生育前期氣孔導(dǎo)度的提高,又能夠緩解生育后期氣孔導(dǎo)度的下降。

表6 追肥時期和次數(shù)對花生功能葉片氣孔導(dǎo)度變化的影響Table 6 Effects of different fertigation period and times on Gs of peanut functional leaves under mulched drip irrigation

表7 追肥時期和次數(shù)對花生功能葉片胞間CO 2 濃度變化的影響Table 7 Effects of different fertigation period and times on Ci o f peanut functional leaves under mulched drip irrigation

2.5 追肥時期和次數(shù)對花生功能葉胞間CO2 濃度變化的影響

表7可見,隨著花生生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理花生功能葉胞間CO2濃度均先下降后升高,于S3期達(dá)到最低值。 各處理追肥后花生功能葉胞間CO2濃度均顯著低于對照,其中以T5處理胞間CO2濃度為最低。 花生生育期間只追肥1次處理中,T2處理在S2時期胞間CO2濃度較對照降低12.2%～15.2%,T3處理在S4時期較對照降低13.5%～14.1%,T4處理在S6時期較對照降低2.4%～3.3%。 說明追肥1次中花針期追肥能夠在整個生育期間均使花生葉片胞間CO2濃度保持較低值。 花生生育期間追肥2次,T5處理降低胞間CO2濃度幅度最大,但三個處理之間差異未達(dá)顯著水平。 另在同一時期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大胞間CO2濃度逐漸降低。 表明在3個追肥時期中,追肥時期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于促進(jìn)花生功能葉胞間CO2濃度的下降,胞間CO2濃度低,說明花生功能葉的CO2同化能力強。

2.6 追肥時期和次數(shù)對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由兩年數(shù)據(jù)綜合得出(表8),膜下滴灌條件下花生生育期間追肥2次和追肥3次處理均顯著提高莢果產(chǎn)量、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、莢果數(shù)、籽仁產(chǎn)量和出仁率。 除T3、T4處理外,其余各追肥處理的莢果產(chǎn)量均與對照差異顯著。 其中,花生生育期間只追肥1次,T1處理莢果產(chǎn)量較對照增加13.5%～18.3%,生育期間追肥2次,T5處理莢果產(chǎn)量較對照增加28.8%～38.0%,生育期間追肥3次T8 處理莢果產(chǎn)量較對照增加22.0%～26.5%,說明追肥可顯著提高花生產(chǎn)量,而分2次追肥提高產(chǎn)量幅度最大,分3次追肥提高產(chǎn)量幅度反而下降。 追肥通過提高百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、莢果數(shù)和出仁率,而提高莢果產(chǎn)量和籽仁產(chǎn)量,各處理間百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、莢果數(shù)、籽仁產(chǎn)量、出仁率在兩年試驗中較對照均有不同程度增加,花針期+結(jié)莢期追肥(T5處理)和花針期+結(jié)莢期+飽果期追肥(T8處理)提高各產(chǎn)量構(gòu)成因素的幅度較大,達(dá)顯著水平。

表8 追肥時期和次數(shù)對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 8 Effects of different topdressing stage and times on peanut yield and yield components under mulching drip irrigation

3 討論與結(jié)論

光合速率的強弱影響作物植株本身能量的產(chǎn)生和碳代謝能力,光合產(chǎn)物是作物干物質(zhì)的主要來源,通過增強光合性能,從而提高作物產(chǎn)量。 施肥作為一種提高作物產(chǎn)量的有效途徑,合理的追肥時期和次數(shù)能提高作物光合性能[14]。 不同時期施氮可以提高花生中后期葉片葉綠素含量,改善花生中后期葉片光合性能,提高凈光合速率和物質(zhì)生產(chǎn)能力[15]。 劉佳等[16]研究表明氮肥分次施用并適當(dāng)后移可顯著提高生物量,延長生物量累積的持續(xù)時間,從而有利于提高花生產(chǎn)量。 索炎炎等[17]認(rèn)為要實現(xiàn)花生高產(chǎn)和氮素高效利用需在花生生育前期施用一定量的氮肥。 張翔等[18]研究結(jié)果為不同時期累計施氮120 kg/hm2顯著增加莢果產(chǎn)量,其中以基施氮40 kg/hm2+苗期和花針期分別追氮40 kg/hm2為最高。 劉欣婷等[19]在花生苗期、始花期、花針期和結(jié)莢期進(jìn)行滴灌施肥,對花生具有不同的效應(yīng),其中始花期施肥可以提高花生產(chǎn)量。本試驗結(jié)果表明各時期追肥均有利于提高花生葉片的光合性能,從而增加產(chǎn)量。 就追肥時期而言,追肥效果表現(xiàn)為花針期＞結(jié)莢期＞飽果期;就追肥次數(shù)而言,分次追肥效果優(yōu)于1次追肥,即在3個追肥時期中,追肥時期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于促進(jìn)花生葉面積指數(shù)、葉片葉綠素含量和氣孔導(dǎo)度的提高,降低胞間CO2濃度,從而提高光合速率,而分次追肥既有利于提高花生生育前期葉面積指數(shù)、葉綠素含量和光合速率,又能夠緩解生育后期葉面積指數(shù)、葉綠素含量和光合速率的下降。 追肥通過提高百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、莢果數(shù)和出仁率,從而提高莢果產(chǎn)量和籽仁產(chǎn)量,而分2次追肥提高產(chǎn)量幅度最大,分3次追肥提高產(chǎn)量幅度反而下降。 因此認(rèn)為花針期和結(jié)莢期追肥適用于花生生產(chǎn)。