花針期灌溉對花生植株生長及產(chǎn)量的影響

金欣欣，宋亞輝，程增書，王 瑾，李玉榮，蘇 俏

(河北省農(nóng)林科學院 糧油作物研究所，河北省作物遺傳育種實驗室，河北 石家莊 050035)

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物，對于增加我國蛋白質(zhì)及食用植物油的供給具有重要的作用[1]。水分是作物獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要條件，干旱脅迫對花生的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)等影響較大?；ㄉm屬于耐旱作物，但我國花生主要種植在干旱、半干旱地區(qū)，生育期內(nèi)降雨偏少或季節(jié)性干旱，使得花生在不同生育階段，常常會受到干旱脅迫的影響，從而導致花生減產(chǎn)，品質(zhì)降低，黃曲霉毒素污染嚴重[2-5]。作物不同生育時期對水分的需求與敏感程度不同[6-7]。花生對水分最敏感的時期是花針期，其次結莢期，苗期和成熟期對干旱最不敏感[8-9]。萬書波[10]研究表明，花生在幼苗期和莢果成熟期的需水量少，而在開花期-下針期需水量較大，從而形成“兩頭少，中間多”的需水趨勢。在非需水關鍵期，對花生進行適度干旱脅迫，可以促進其根系向深層下扎，吸收利用深層土壤水分以緩解水分脅迫，減輕其對植株生長和產(chǎn)量的影響[11-13]。水分脅迫顯著影響花生的生長發(fā)育，不同時期干旱導致花生農(nóng)藝性狀指標有不同程度的降低[14-15]，苗期抑制作用最大，花針期次之，結莢期較小[16]。有研究表明，花針期和結莢期干旱脅迫抑制花生的營養(yǎng)生長，顯著降低了花生的主莖高、主莖節(jié)數(shù)、主莖綠葉數(shù)、側枝長、分枝數(shù)和干物質(zhì)總量[17-20]。苗期和飽果期干旱脅迫對花生植株生長影響相對較小，復水后對植株生長的補償效應大，花針期和結莢期干旱對植株生長影響大，復水后補償效應小[21]。前人通過研究不同花生品種干物質(zhì)的積累狀況，表明開花期-結莢初期是花生地上部干物質(zhì)積累的關鍵時期，說明花針期為花生生長發(fā)育的需水關鍵期[22]?？傊?，多數(shù)研究結果表明，花針期灌水可促進花生植株的生長發(fā)育，利于主莖高、側枝長、基部莖的生長與伸長，葉面積增大，干物質(zhì)快速積累，產(chǎn)量提升，促進良好株型的形成。但是，花生花期持續(xù)時間較長，長達1～2個月，如何確定花針期具體灌溉時間，從而保證花生花量集中，莢果整齊，最終產(chǎn)量提升的研究卻未見報道。因此，本研究在防雨旱棚條件下，以花生品種冀花19為材料，探討花針期不同時間灌水對花生生長發(fā)育特征、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量的影響，旨在明確花針期灌溉具體的灌水時期，為進一步合理制定花生灌溉制度和花生節(jié)水高產(chǎn)高效栽培技術提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

試驗在河北省農(nóng)林科學院糧油作物研究所堤上試驗站電動防雨棚水泥栽培池進行，池長3.4 m，池寬2.0 m，池深1.5 m，池與池之間采用水泥墻隔離。土壤質(zhì)地為沙壤土，0～20 cm耕層土壤有機質(zhì)13.60 g/kg，全氮0.90 g/kg，全磷1.90 g/kg，堿解氮75.00 mg/kg，有效磷32.10 mg/kg，有效鉀107.00 mg/kg。試驗采用平播種植方式，播種5行，株行距為40.0 cm×16.5 cm，密度為15萬穴/hm2，雙粒播種。5月23日播前整地、澆水、施肥，施肥量按照300 kg/hm2尿素，450 kg/hm2磷酸二銨，750 kg/hm2硝酸鈣計算。5月27日早上播種，6月4日出全苗，6月23日(播種后27 d)開花。試驗設7個灌水處理，在花生花針期的不同時期進行灌溉，分別為播種后20(20DAS)，25(25DAS)，30(30DAS)，35(35DAS)，40(40DAS)，45(45DAS)，50 d(50DAS)，對應的灌水日期分別為6月16日、6月21日、6月26日、7月1日、7月6日、7月11日、7月16日。每次灌溉0.5 m3(按照灌溉750 m3/hm2計算)，每個處理4次重復。為保障花生后期正常結莢成熟，全部處理在結莢期(播后61 d)、飽果期(播后88 d)灌溉0.5 m3。試驗于10月5日收獲。試驗品種為河北省農(nóng)林科學院糧油作物研究所自主育成高油酸花生品種冀花19號。

1.2 測定項目與方法

土壤含水量：播種前和收獲后均測定0～50 cm土層的土壤含水量，每10 cm 1層。利用土鉆將土壤各層的土壤取出，稱其濕質(zhì)量，然后放入烘箱中105 ℃烘干至恒質(zhì)量，計算土壤質(zhì)量含水量。從第1次灌水處理開始，灌溉前均測定土壤含水量，即每5 d測定1次，至處理結束。

農(nóng)藝性狀：每次灌水處理前，對花生植株進行取樣，并調(diào)查農(nóng)藝性狀。從每個池子(固定的2行)中隨機選取長勢一致的花生植株3穴，將根、莖、葉、果分開，測定其主莖高、側枝長、分枝數(shù)、葉面積。葉面積采用LI-3100C(美國LI-COR)葉面積儀進行測定。測定完成后，植株各器官樣品置于烘箱105 ℃殺青，75 ℃烘干至恒質(zhì)量，記錄干質(zhì)量。

產(chǎn)量：對每個池子未進行破壞取樣的3行進行人工收獲，將莢果摘下并曬干后稱質(zhì)量，計算花生產(chǎn)量。從中稱取1 kg莢果，數(shù)其果數(shù)，剝殼后稱其仁質(zhì)量。選取均勻100顆花生莢果，測定百果質(zhì)量?；ㄉv果經(jīng)過人工剝殼，稱量果仁籽仁產(chǎn)量和百仁質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究數(shù)據(jù)用SPSS 25.0進行方差分析，基于Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理和作圖分析。用F檢驗和最小顯著差異法(LSD)進行數(shù)據(jù)間的差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同灌水處理條件下土壤含水量的變化

不同灌水處理開花期0～50 cm各土層的土壤質(zhì)量含水量的變化趨勢如圖1所示。隨著灌溉時間的推后，各處理土壤含水量逐漸降低，進行灌溉后，土壤含水量隨土壤深度自上而下逐漸升高。各灌水處理整個開花期的平均土壤質(zhì)量含水量在10.07%～12.41%。30DAS灌溉處理的含水量最高，即花生初花期灌溉，50DAS灌溉處理含水量最低。由圖1可以看出，初花期灌溉(30DAS)，可以保證花生開花盛期(7月1日-7月16日)較高的土壤含水量(12.59%～16.59%)，而提前灌溉，或延遲灌溉，均會造成開花盛期土壤含水量的虧缺。

圖1 花針期不同灌水處理土壤質(zhì)量含水量的變化Fig.1 The change of soil weight moisture content for different irrigation treatments

2.2 不同灌水處理條件下花生干物質(zhì)積累的變化

隨著花生生育期進程的推進，花生干物質(zhì)積累逐步增加(圖2)。整體來看，開花期灌水越早，開花期干物質(zhì)積累越高；開花期灌水越晚，受土壤干旱脅迫影響，干物質(zhì)積累受阻。由圖2可看出，在7月1日前灌溉，花生開花初期的短期水分虧缺使干物質(zhì)積累較小，但復水后促使開花盛期干物質(zhì)積累量較高；但7月1日之后灌溉，開花初期長期水分虧缺，導致開花盛期的干物質(zhì)積累量較少。至7月16日，20DAS、25DAS、30DAS、35DAS的總干物質(zhì)積累量無顯著差異，平均33.34 g/穴，顯著高于40DAS、45DAS、50DAS，平均24.75 g/穴。7月27日，除50DAS干物質(zhì)量顯著低外(39.52 g/穴)，其他20DAS處理至45DAS處理的總干物質(zhì)質(zhì)量為43.60～49.76 g/穴。

不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖3-6同。The small letters indicated significant difference at P <0.05.The same as Fig.3-6.

2.3 不同灌水處理條件下花生葉面積、根冠比的變化

不同處理葉面積的變化趨勢與干物質(zhì)的積累基本一致，隨灌水期的延后，花生葉面積變小，但在復水后葉面積增長較快(圖3)。開花初期灌溉處理的葉面積顯著高于灌溉較晚處理。7月16日，30DAS處理的葉面積最大，達2 937.46 cm2/穴，其次為35DAS、25DAS、20DAS；40DAS、45DAS、50DAS的葉面積較小，平均2 079.98 cm2/穴。

圖3 花針期不同灌水處理花生葉面積的變化Fig.3 The change of leaf area of peanut for different irrigation treatments

土壤干旱會促進花生根系的生長，隨著灌水時期的延后，花生根冠比逐漸增加(圖4)。灌溉較晚處理的根冠比顯著高于早期灌溉處理。7月16日，根冠比為0.035 7～0.047 5。40DAS、45DAS、50DAS灌溉晚，根系發(fā)育發(fā)達，根冠比無顯著差異，平均為0.0469；20DAS由于灌溉較早，導致開花后期土壤干旱，根冠比較大，達到0.042 6；灌溉早的25DAS、30DAS根冠比較小，平均0.037 1。從試驗結果，開花期灌溉越晚，花生植株總生物量積累量減少，但土壤干旱會促進花生根系下扎，根冠比增大。

圖4 花針期不同灌水處理花生植株根冠比的變化Fig.4 The change of root shoot ratio of peanut for different irrigation treatments

2.4 不同灌水處理條件下花生農(nóng)藝性狀的變化

主莖高和側枝長是花生長勢優(yōu)劣的重要體現(xiàn)。圖5，6是花針期不同灌水時間花生植株主莖高和側枝長的變化，兩者與干物質(zhì)的變化趨勢基本一致?；ㄉ_花期越早灌溉，適宜的土壤含水量能夠促進花生主莖增高，側枝伸長。7月6日，早期灌溉處理20DAS、25DAS、30DAS的主莖高、側枝長無顯著差異，分別平均為29.62，58.94 cm，高于其他未灌溉處理(24.14，47.98 cm)。開花期，灌溉較晚的處理由于受到土壤水分脅迫時間較長，主莖較矮，側枝較短，但灌溉復水后，主莖和側枝迅速生長。至7月27日，45DAS、50DAS處理的平均主莖高達38.90 cm，側枝長達83.05 cm，而20DAS處理由于開花后期受土壤干旱的影響，主莖高僅為27.40 cm，側枝僅為57.78 cm，其他處理主莖高為33.50～36.45 cm，側枝長為69.68～77.52 cm。各處理收獲時的花生植株的各項指標如表1所示。植株干質(zhì)量、果干質(zhì)量分別為39.48～47.48 g/穴，26.53～40.98 g/穴，以30DAS最高，20DAS、50DAS最小；主莖高、側枝長、分枝數(shù)在各處理之間無顯著差異，平均為59.06 cm、62.72 cm、6.34個，但仍以30DAS處理主莖最高，側枝最長。從試驗結果可以看出，30DAS處理的花生長勢要優(yōu)于其他處理。

圖5 花針期不同灌水處理花生植株主莖高的變化Fig.5 The change of main stem height of peanut for different irrigation treatments

圖6 花針期不同灌水處理花生植株側枝長的變化Fig.6 The change of lateral branch length of peanut for different irrigation treatments

表1 花針期不同灌水處理收獲期主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)Tab.1 The main agronomic characteristics of peanut for different irrigation treatments at harvest

2.5 不同灌水處理條件下花生產(chǎn)量的變化

花針期不同時間灌水處理的產(chǎn)量為4 948.25～6 415.25 kg/hm2(表2)，平均產(chǎn)量為5 780.70 kg/hm2，30DAS的產(chǎn)量最高，其他處理比30DAS的產(chǎn)量低4.59%～22.87%，50DAS的產(chǎn)量最低。百果質(zhì)量的變化為231.15～298.59 g，百仁質(zhì)量93.48～112.41 g。30DAS的百仁質(zhì)量和百果質(zhì)量均最高，其他處理比其低10.55%～22.59%，4.92%～16.84%。果個數(shù)為540～735個/kg，果仁數(shù)為1 256～1 634個/kg，均以30DAS、35DAS、40DAS處理較少，以20DAS、25DAS處理較多。說明30DAS、35DAS、40DAS莢果較飽滿，而20DAS、25DAS秕果較多。果仁質(zhì)量為706.27～731.28 g/kg，30DAS和50DAS較高。出米率為70.63%～73.13%，以30DAS和50DAS處理較高。單株結果數(shù)處理間均無顯著差異，平均為12.3個，以25DAS和30DAS處理較高。飽果率平均為67.29%，以30DAS、35DAS、40DAS處理較高。綜合結果來看，花生開花初期灌溉的產(chǎn)量、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量均最高，莢果飽滿，出米率高，花針期灌溉時間最晚不應晚于開花后7 d。

表2 收獲期不同灌水處理花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構成Tab.2 The yield characteristics of peanut for different irrigation treatments at harvest

3 討論與結論

適宜的土壤水分是作物良好生長的重要基礎，土壤水分含量的高低直接影響作物根系的分布、數(shù)量及根系的生長量，進而會影響作物冠層的生長發(fā)育、產(chǎn)量以及品質(zhì)等[3-5]?；ㄡ樒谑腔ㄉ鷮λ址磻拿舾衅?，也是花生需水的臨界值，此期土壤水分虧缺影響光合作用中相關酶的活性，進而影響光合物質(zhì)的合成和運輸[8]?；ㄡ樒谑腔ㄉ仓隊I養(yǎng)生長最為旺盛的時期，此階段花生進入開花盛期，形成果針后下扎進入土壤形成幼果，轉入生殖生長時期，因此是花生對水分需要最多的階段。有研究結果表明，花針期和結莢期土壤含水量為田間持水量的60%為宜，否則嚴重影響莢果生長，導致減產(chǎn)[7]。本研究結果表明，隨著開花期灌溉時間的推遲，土壤含水量逐漸降低，灌溉后，土壤含水量呈先升高后降低的趨勢。在初花期灌溉(30DAS)，可以維持花生開花盛期的土壤含水量在12.59%～16.59%，而提前灌溉，或延遲灌溉，均會造成開花盛期土壤含水量的虧缺。

水分脅迫對花生生長有抑制作用，顯著影響花生的農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累及最終產(chǎn)量的形成。干物質(zhì)的積累是作物產(chǎn)量形成的保證，灌水可以促進作物的生長發(fā)育，適宜的灌水量及灌水時期能夠改善作物的生長發(fā)育狀況，促進作物產(chǎn)量的提高。不同時期干旱均使這些指標有不同程度的降低，復水后，可快速恢復生長，補償水分脅迫期間造成的損失，苗期的補償效應大，花針期和結莢期補償效應小[16，21]?；ㄡ樒诟珊祵Ξa(chǎn)量的影響最大，主要與花期的長短和成針的多少有關[18]?；ㄡ樒谕寥浪植蛔悖斐苫可?，花期短，無效花增多，最終產(chǎn)量受損。保證開花盛期適宜的土壤含水量，促使花生開花集中，無效花少，成針率高，產(chǎn)量提升。本研究結果顯示，花生開花期越早灌溉，適宜的土壤含水量能夠促進花生主莖增高，側枝伸長，葉面積增大，干物質(zhì)積累量高。灌溉較晚的處理由于受到土壤水分脅迫時間較長，花生主莖較矮，側枝較短，干物質(zhì)積累量較少。但灌溉復水后，主莖、側枝迅速生長，干物質(zhì)積累迅速增長。收獲時，主莖高、側枝長、分枝數(shù)在各處理之間無顯著差異，但30DAS處理主莖最高，側枝最長，植株干質(zhì)量和果干質(zhì)量最高。本試驗以30DAS處理的產(chǎn)量最高(6 415.25 kg/hm2)，其他處理比30DAS的產(chǎn)量低4.59%～22.87%；30DAS的百仁質(zhì)量和百果質(zhì)量均最高，其他處理比其低10.55%～22.59%，4.92%～16.84%。果個數(shù)和仁數(shù)均以30DAS、35DAS、40DAS處理較少，說明莢果較飽滿。單株結果數(shù)平均為12.3個，以25DAS和30DAS處理較高。總之，花生開花初期灌溉的產(chǎn)量、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量均最高，莢果飽滿，出米率高。

綜上所述，花生開花期灌溉的最佳灌溉時間是開花初期，初花期灌溉可以保證開花盛期較高的土壤含水量，有利于花生葉面積的增大和干物質(zhì)的積累。開花盛期適宜的土壤含水量使花生花量集中，單株結果數(shù)多，莢果整齊飽滿，百果質(zhì)量和百仁質(zhì)量高，產(chǎn)量增加。開花期灌溉最好不要早于開花前7 d，不要晚于開花后7 d，提前或延遲灌溉，均會造成開花盛期土壤含水量的虧缺，影響最終產(chǎn)量的形成。