起壟種植模式對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育和光合生理特性的影響

梁新波，張 晨，張冠初，戴良香，丁 紅，徐 揚(yáng)，李澤倫，石書兵，張智猛

（1山東省花生研究所，山東青島 266100；2新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830000）

0 引言

花生是中國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，在保障國(guó)家食用油安全方面有重要作用[1]。花生出油率可達(dá)40%～50%，是世界上單位面積產(chǎn)油量最高的油料作物[2]。同時(shí)，花生富含多種人體所必需的氨基酸和微量功能營(yíng)養(yǎng)素[3]。隨著農(nóng)業(yè)政策、科技進(jìn)步和種植效益的推動(dòng)和發(fā)展，近年來全國(guó)花生單產(chǎn)持續(xù)提高[4]，是主產(chǎn)區(qū)農(nóng)民增收的一條重要渠道[5]，對(duì)緩解中國(guó)食用油不足現(xiàn)象具有積極作用。

起壟覆膜栽培模式下的花生植株根系發(fā)達(dá)，葉面積指數(shù)較高，不僅減少了土壤的水分蒸發(fā)，還加快了植株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。與平作相比，壟作有利于灌溉和排水防澇，增加土壤的透氣性，改善花生的生長(zhǎng)環(huán)境，同時(shí)還便于田間管理和機(jī)械化操作[6]。種植方式改變了花生生長(zhǎng)發(fā)育的溫度、水分、空氣和光照等環(huán)境條件，對(duì)農(nóng)藝生理性狀及產(chǎn)量的影響較大[7-8]。20世紀(jì)70年代，花生一壟雙行種植新模式出現(xiàn)，花生通風(fēng)和透光性提高，充分發(fā)揮了邊行優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，且利于花生的田間管理[9]。

目前，關(guān)于花生壟作與平作種植模式的研究較多[10-12]，但對(duì)壟作條件下不同種植行數(shù)對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性等研究相對(duì)較少。本試驗(yàn)在田間條件下，研究壟作種植方式下適宜的壟行數(shù)對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性及產(chǎn)量的影響，有助于提高溫光熱資源利用效率，為花生穩(wěn)產(chǎn)高效栽培提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試花生品種為‘花育25號(hào)’，由山東省花生研究所提供。試驗(yàn)田土壤基礎(chǔ)肥力狀況：耕作層有機(jī)質(zhì)含量為11.70 g/kg，水解氮83.29 mg/kg，速效磷59.56 mg/kg和速效鉀93.68 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山東省花生研究所試驗(yàn)站進(jìn)行。設(shè)置相同種植密度下4種不同壟行數(shù)種植方式（表1）。穴距均為12.5 cm，小區(qū)面積50 m2，種植密度均為20萬穴/hm2，穴播2粒，3次重復(fù)，隨機(jī)排列。5月5日播種，9月15日收獲；田間管理同大田生產(chǎn)。

表1 每壟行數(shù)處理

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 農(nóng)藝性狀 分別于6月24日、7月15日、8月5日及8月25日采集植株樣本，每小區(qū)分別采集有代表性的連續(xù)5穴植株，考查主莖高、第一對(duì)側(cè)枝長(zhǎng)、分枝數(shù)。將植株樣品按葉、莖、葉柄、果針、果柄、莢果等分開，于105℃殺青30 min，再于80℃烘干至恒重。

按比葉重法（干重）測(cè)定葉面積，計(jì)算葉面積指數(shù)。每處理于結(jié)莢期分別挑選長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的雙仁果10個(gè)，測(cè)定莢果干重動(dòng)態(tài)發(fā)育狀況。成熟期按小區(qū)收獲，測(cè)定莢果干重，計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.2 光合生理特性測(cè)定 分別于6月8日、6月24日、7月24日、8月19日的上午8:00—11:00，使用CIRAS-3便攜式光合作用系統(tǒng)（PPSYSTEMS公司，美國(guó)）測(cè)定花生功能葉（主莖倒三葉）的光合指標(biāo)，包括凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間 CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)，每處理5次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并用IBM SPSS Statistics 23進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 起壟種植方式對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表2可見，壟作行數(shù)顯著影響花生主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)，但對(duì)分枝數(shù)無明顯影響。A1、A3處理營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)較為旺盛，其主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)較A2、A4處理均有所升高。開花期和飽果期（6月24日和8月25日）的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)、分枝數(shù)各壟行數(shù)處理間差異均不顯著；結(jié)莢初期（7月15日）和莢果膨大期（8月5日），A1處理的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)均明顯高于其他處理，且A1、A3兩處理的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)在莢果膨大期達(dá)到峰值，此時(shí)A1處理的主莖高較其他處理分別提高14.79%、4.02%、16.25%，側(cè)枝長(zhǎng)分別提高15.86%、3.07%、25.06%。而A2、A4兩處理的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)峰值滯后10天，于飽果期（8月25日）達(dá)峰值，且其主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)均低于A1處理的峰值。一壟1行處理增加了植株的生長(zhǎng)空間，提高了光合利用效率，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)速度加快，峰值提前到達(dá)。

表2 花生不同生育時(shí)期農(nóng)藝性狀

壟作行數(shù)處理對(duì)花生旺盛生長(zhǎng)前期株高和側(cè)枝長(zhǎng)有顯著影響，一壟1行處理在全生育期的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)均顯著高于其他處理，其中結(jié)莢初期（7月15日）和莢果膨大期（8月5日）優(yōu)勢(shì)明顯。

2.2 不同種植方式對(duì)花生光合產(chǎn)物積累的影響

2.2.1 地上部光合產(chǎn)物積累 地上部生物積累量是花生生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)的直觀反映，也是產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。圖1可見，花生地上部生物積累量呈先升后降的變化趨勢(shì)，高峰出現(xiàn)在8月5日至8月15日，其中A1、A2兩處理峰值均出現(xiàn)在8月5日，A3處理峰值滯后到8月15日，滯后10天，A4處理地上部光合產(chǎn)物積累無明顯峰值出現(xiàn)。峰值時(shí)，A1、A2、A3各處理地上部光合產(chǎn)物的積累量分別為44.01g/株、29.01g/株、59.35g/株。峰值后各處理地上部光合產(chǎn)物積累量降速表現(xiàn)不同，其中A3降幅最大為65.97%，A1次之，降幅為62.33%，A4表現(xiàn)極為平緩且最小。結(jié)莢期（7月15日）前，各處理光合產(chǎn)物積累量較小且相互間差異不明顯，A1、A4處理略高于A2、A3處理?；ㄉ笃?，植株葉片衰老脫落，植株養(yǎng)分由地上部向地下部轉(zhuǎn)移，地上部干物質(zhì)積累量開始下降，A1、A3處理下降迅速，但仍高于A4處理。過多的壟行數(shù)影響通風(fēng)透光性，光能利用效率降低，對(duì)花生生育后期維持較高的干物質(zhì)積累量影響較大。

圖1 壟作覆膜種植方式對(duì)花生地上部生物積累量的影響

2.2.2 莢果發(fā)育 圖2可見，隨生育期推進(jìn)，莢果干重呈逐漸上升的變化趨勢(shì)，結(jié)莢期（7月25日）后莢果干重增速加快，A4處理增速顯著低于其他處理，A2處理在8月15日前其增長(zhǎng)速率低于A1、A3處理；至8月25日，A1、A2、A3處理的莢果干重顯著高于A4處理，其中A2處理莢果干重最高，較A1、A3、A4處理分別提高8.04%、13.93%、79.84%。表明一壟4行種植方式顯著降低了花生單株莢果干重，進(jìn)而造成花生產(chǎn)量較低。

圖2 壟作覆膜種植方式對(duì)花生莢果干重的影響

2.3 葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)(LAI)既是判斷作物冠層結(jié)構(gòu)和作物長(zhǎng)勢(shì)的重要參數(shù)，也是決定植被生物量與產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。隨著葉面積指數(shù)增加，花生光合面積增加，有益于干物質(zhì)積累[13-15]。由圖3可知，隨時(shí)間推移葉面積指數(shù)呈先升后降的“單峰曲線”變化趨勢(shì)，A4處理于7月25日最先達(dá)到峰值，A2、A1處理均于8月5日達(dá)峰值，A1處理峰值出現(xiàn)的時(shí)間推遲至8月15日。各處理峰值出現(xiàn)時(shí)間與壟行數(shù)呈負(fù)相關(guān)；峰值時(shí)A1處理LAI最高，為2.31，其峰值較其他處理分別提高了28.33%、38.32%、62.68%。同一時(shí)期不同處理LAI間存在顯著差異，自7月5日開始，A1處理均顯著高于其他處理；在8月5日之后（花生生育后期），隨著壟行數(shù)的增加，葉面積指數(shù)呈逐漸下降的趨勢(shì)，在8月5日至8月15日（膨大期）最為明顯。

圖3 不同壟作覆膜種植方式下花生不同生育時(shí)期葉面積指數(shù)的變化

2.4 起壟種植方式對(duì)花生光合速率變化的影響

由表3可見，隨著時(shí)間的推移，花生植株的Pn呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，A1、A2、A3均于6月24日達(dá)峰值，A2處理的峰值出現(xiàn)在7月24日，滯后30天，A1和A2處理的Pn均顯著高于其他處理。在7月24日（結(jié)莢期），A2處理凈光合速率顯著高于其他處理，較A1、A3、A4處理分別提高11.24%、30.67%、14.94%；花生植株的Gs、Ci呈“S”型曲線的變化趨勢(shì)，峰值均出現(xiàn)在7月24日，且A3、A4處理顯著高于A1、A2處理。花生各時(shí)期的Tr變化不大。在花生生育期內(nèi)，A1、A2處理光合效率均高于A3、A4處理。

表3 不同種植方式的花生氣體交換參數(shù)變化

2.5 起壟種植方式對(duì)花生產(chǎn)量的影響

由表4可以看出，A1、A2、A3處理的花生產(chǎn)量均顯著高于A4處理，但A1、A2、A3處理間未達(dá)顯著水平，且A2處理產(chǎn)量最高，為5750.29 kg/hm2。較其他處理分別增產(chǎn)7.65%、5.61%、24.52%。

表4 不同種植方式對(duì)花生產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

以往研究表明，花生壟作能增加土壤的通透性，改善花生的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)根系發(fā)育，花增產(chǎn)5.7%～17.7%[16-18]。起壟種植加高加厚了活土層，增強(qiáng)了土壤的蓄水、保肥、防旱、除澇能力，花生冠層通風(fēng)透光，晝夜溫差大，植株生長(zhǎng)更加健壯[19-20]。與平作相比，壟作的耕層土壤溫度、鹽分和pH較高，而耕層土壤水分和容重則較低[21]。起壟種植方式能夠有效改善花生生長(zhǎng)發(fā)育的條件，增加收獲株數(shù)、單果重、百仁重和出仁率，提高飽果率，發(fā)揮其最大生產(chǎn)潛力，有利于提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)[22]。

一壟2行種植模式充分發(fā)揮了邊際效應(yīng)[23]；與一壟1行比，擴(kuò)大了壟體，使花生產(chǎn)量增加[24]；另外，一壟2行提高了壟面覆膜效率，降低了勞動(dòng)成本，提高了機(jī)械化適應(yīng)水平[25]。一壟1行種植模式下植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)得以提高，此種植模式下的Pn峰值有所提高，促進(jìn)了植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)、葉面積指數(shù)的峰值均高于其他處理，但此種植模式下，植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)間縮短，生育后期地上部干重下降速率加快，不利于光合產(chǎn)物向地下部運(yùn)輸與轉(zhuǎn)移，影響莢果發(fā)育，且降低了土地利用率，增加了勞動(dòng)成本，不利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的進(jìn)行[25]。一壟3行種植模式充分發(fā)揮了大壟的邊際效應(yīng)，增加了邊壟花生產(chǎn)量，但與一壟2行栽培技術(shù)相比，一壟3行種植模式對(duì)整地要求較高，中間一行莢果品質(zhì)下降；另外，傳統(tǒng)的機(jī)械不配套，需改裝或更換相配套的播種覆膜機(jī)具[26]。一壟4行條件下，花生長(zhǎng)勢(shì)較弱，導(dǎo)致單株莢果干重較低，產(chǎn)量不足。

綜上所述，在本實(shí)驗(yàn)條件下，壟行數(shù)顯著影響花生的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)、莢果干重、光合效率及產(chǎn)量。一壟2行種植模式下，花生的主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，于8月25日達(dá)到峰值，延長(zhǎng)了花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)間，花生的Pn峰值延遲到達(dá)，增加光合產(chǎn)物的積累時(shí)間，提高了單株莢果重，充分發(fā)揮了邊際效用，花生的產(chǎn)量提高5.61%～24.52%，在確保花生增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，提高了土地利用效率，降低了勞動(dòng)成本，促進(jìn)了花生產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高效發(fā)展。