單粒精播密度對壟作夏花生生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響

陳 雷范小玉張楓葉賀群嶺劉衛(wèi)星李 可吳繼華

(商丘市農(nóng)林科學(xué)院,河南 商丘 476000)

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物[1],河南省是全國第一花生生產(chǎn)大省,種植面積100多萬hm2,總產(chǎn)量450多萬t,分別占全國的22%和27%。 近年來河南省糧油用地矛盾日益突出,因此節(jié)本增效是增收的關(guān)鍵。 花生傳統(tǒng)雙粒穴播用種量大,群體與個體矛盾突出,群體結(jié)構(gòu)易于郁閉,難以進(jìn)一步提升產(chǎn)量;單粒精播能節(jié)約用種[2]、壯個體、強(qiáng)群體[3],利于花生生產(chǎn)的高產(chǎn)高效[4-7]。 前人對不同種植模式[8-10]、品種[11-12]、肥料[13-14]和種植區(qū)域[15-17]下的單粒精播高產(chǎn)性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)均能取得比雙粒播更高的產(chǎn)量,但適宜的密度各不相同。 密度過高,花生群體冠層中下部光能利用率低[18],單株吸收氮磷鉀能力提升幅度小[19],生育后期葉片碳氮代謝水平較低[20];密度過低,花生個體發(fā)育充分,但不能充分利用群體效應(yīng),均難以取得高產(chǎn),所以適宜的單粒精播密度必須結(jié)合種植區(qū)域特點(diǎn)和品種特性等因素。

本試驗在單粒精播條件下設(shè)置低—中—高寬密度范圍,以夏播高油酸花生商花43號為材料,研究不同密度單粒精播和雙粒播處理之間葉面積指數(shù)、SPAD、干物質(zhì)積累、主要生育性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)的差異,探討夏播花生單粒精播適宜的高產(chǎn)密度及高產(chǎn)群體生理基礎(chǔ),旨在為單粒精播在豫東地區(qū)的推廣提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在商丘市農(nóng)林科學(xué)院雙八試驗基地進(jìn)行。供試品種為高油酸品種商花43號,土壤類型為兩合土,2018年耕層土壤含有機(jī)質(zhì)12.1 g/kg,全氮83.2 mg/kg,速效氮52.4 mg/kg,速效磷25.7 mg/kg,速效鉀52.5 mg/kg,交換性鈣10.9 g/kg,2019年耕層土壤含有機(jī)質(zhì)11.8 g/kg,全氮82.1 mg/kg,速效氮50.1 mg/kg,速效磷23.6 mg/kg,速效鉀55.1 mg/kg,交換性鈣12.1 g/kg。6月1日播種,播種前施硫酸鉀復(fù)合肥(N 14%,P2O516%,K2O 14%)750 kg/hm2作底肥,各生長期間未追肥,不噴施化控藥劑,生育期內(nèi)除草3次,澆水1次,于9月22日收獲。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,重復(fù)3 次,小區(qū)長8.34 m,寬2.40 m,6行區(qū),平均行距40 cm;采用起壟種植,壟面寬55 cm,壟面窄行距30 cm。 設(shè)單粒精播5 個密度處理:S1(9.0 萬穴/hm2)、S2(13.5萬穴/hm2)、S3(18.0萬穴/hm2)、S4(22.5萬穴/hm2)、S5(27.0 萬穴/hm2)和傳統(tǒng)雙粒播CK(18.0萬穴/hm2)。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生理性狀測定

分別于出苗后20、40、60、80、100 d測定各性狀值。 ①葉面積指數(shù)測定:利用便攜式植物冠層分析儀(LP-80,美國),在天氣晴朗的上午,重復(fù)3次,取平均值。 ②葉綠素SPAD值測定:利用日產(chǎn)SPAD-502葉綠素儀測定花生主莖的倒三功能葉。③地上部干物質(zhì)量測定:每小區(qū)取樣6株,將地上部莖和葉片裝進(jìn)網(wǎng)袋,放進(jìn)烘箱內(nèi)105℃殺青30 min,然后80℃烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量。

1.3.2 農(nóng)藝性狀測定

于成熟期每小區(qū)取代表植株5穴,測定植株主莖高、側(cè)枝長、總分枝、結(jié)果枝、單株結(jié)果數(shù)。

1.3.3 產(chǎn)量及主要構(gòu)成因素測定

以小區(qū)為單位收獲,莢果曬干后測產(chǎn)、考種,分別測定百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、飽果率、出仁率、單株生產(chǎn)力。

1.3.4 品質(zhì)測定

利用近紅外線品質(zhì)測定儀(DA7250,瑞典波通)測定脂肪酸、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 處理數(shù)據(jù)和圖表繪制,用DPS v8.01 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,采用LSD 進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度對花生葉面積指數(shù)的影響

由圖1可看出,兩年數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致,出苗后20～60 d,葉面積指數(shù)增加速度最快,出苗后60～80 d,葉面積指數(shù)增加速度減慢,出苗后80～100 d,葉面積指數(shù)迅速下降。 出苗后20～40 d,隨著種植密度的增加,單粒精播的葉面積指數(shù)顯著增加,但均顯著小于CK處理;出苗后60～80 d,各處理葉面積指數(shù)繼續(xù)增加,S1、S2、S3 顯著小于CK,S4、S5與CK差異不顯著;出苗后100 d,CK葉面積指數(shù)顯著小于S4、S5,與S3差異不顯著;說明S4密度以上的單粒精播群體能夠形成理想的葉面積指數(shù),并在生育后期維持更高的水平,為群體干物質(zhì)積累和高產(chǎn)形成提供光合面積保證。

圖1 不同種植密度對葉面積指數(shù)的影響Fig.1 Effect of different planting density on leaf area index

2.2 密度對花生葉片葉綠素含量的影響

由圖2可看出,兩年數(shù)據(jù)變化基本一致,隨花生生育進(jìn)程推進(jìn),各處理花生葉片葉綠素含量呈單峰曲線變化,先升高后下降,在出苗后60 d達(dá)到最大;隨種植密度增加,單粒精播葉綠素含量呈下降趨勢。 在出苗后20、40 d,單粒精播葉綠素含量均大于CK,但差異不顯著;出苗后60 d,單粒精播處理葉綠素含量與CK 差異進(jìn)一步擴(kuò)大,其中2018年S1、S2處理顯著大于CK,2019年S1、S2、S3處理顯著大于CK;出苗后80 d,各處理均呈下降趨勢,除S5外,其余單粒精播處理與CK差異顯著;出苗后100 d,各處理的葉片葉綠素含量繼續(xù)呈下降趨勢,單粒精播處理均顯著高于CK;說明單粒精播明顯增加花生葉片葉綠素含量,并在生育后期下降相對較少,有利于保持較高的花生葉片光合性能。

圖2 不同種植密度對葉片SPAD 值的影響Fig.2 Effect of different planting density on the SPAD value of leaves

2.3 密度對花生地上部干物質(zhì)量的影響

地上部干物質(zhì)是作物產(chǎn)量形成的重要基礎(chǔ),兩年數(shù)據(jù)的變化趨勢基本一致,由圖3-A 2018、2019年可看出,隨種植密度的增加,單粒精播單株地上部干物質(zhì)量呈減少趨勢,隨著生育期的推進(jìn),各處理干物質(zhì)量呈先增加后減少的趨勢,出苗后80 d達(dá)到最大;出苗后20 d,各處理間干物質(zhì)量差異不顯著;出苗后40～80 d,單粒精播各處理的干物質(zhì)量顯著大于CK,并且差異逐漸擴(kuò)大;出苗后100 d,各處理干物質(zhì)量均呈減少趨勢,兩年分別減少56.53%、58.52%、59.71%、60.21%、61.00%、67.19%和57.13%、57.64%、56.07%、56.82%、57.79%、62.57%,說明單粒精播更有利于單株地上部干物質(zhì)的積累,并且在生育后期減少幅度更小。

由圖3-B可看出,在出苗后20～60 d,整體上單粒精播群體地上部干物質(zhì)量隨密度增加而顯著增加,隨生育期推進(jìn)各處理間差異逐漸擴(kuò)大,CK群體干物質(zhì)量顯著大于單粒精播,說明密度是影響前中期各處理群體干物質(zhì)量差異的主要因素;出苗后80 d,各處理的群體干物質(zhì)量均達(dá)到生育期內(nèi)最大,S1、S2、S3處理顯著小于CK,S4、S5處理與CK 差異不顯著;苗后100 d,各處理的群體干物質(zhì)量呈減少趨勢,CK 顯著小于S4、S5處理,與S3處理差異不顯著;說明S4密度以上的單粒精播群體能形成滿足高產(chǎn)需求的地上部干物質(zhì)量,并在生育后期保持較高的干物質(zhì)量,保證了莢果產(chǎn)量形成時供源的充足。

圖3 不同種植密度對地上部單株和群體干物質(zhì)的影響Fig.3 Effect of different planting density on above ground dry matter of per plant and population

2.4 密度對花生主要農(nóng)藝性狀的影響

主莖高、側(cè)枝長是花生群體最直觀的形態(tài)指標(biāo),高產(chǎn)群體既要具有適宜的群體高度,又要防止出現(xiàn)徒長現(xiàn)象。 由表1可看出,兩年數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致,隨種植密度的增加,單粒精播的主莖高、側(cè)枝長呈顯著性增加,S5 處理顯著低于CK處理,說明單粒精播能夠明顯防止花生群體出現(xiàn)徒長現(xiàn)象,低密度S1、S2下,群體主莖高、側(cè)枝長相對較低,密度超過S3時,群體主莖高、側(cè)枝長開始分別超過30 cm、40 cm。 單粒精播的總分枝、結(jié)果枝隨密度增加而減少,S5處理顯著多于CK,低中密度S1、S2、S3處理間減少顯著,中高密度S3與S4、S4與S5處理間減少較小,說明單粒精播花生分枝顯著多于雙粒播,耐密性較好。 單粒精播的單株結(jié)果數(shù)隨密度增加顯著減少,S5處理顯著大于CK,理論上每公頃莢果數(shù)S3、S4、S5、CK 處理間差異不顯著。 表明S3密度以上單粒精播花生群體高度適宜、不徒長,群體結(jié)果數(shù)多。

表1 不同種植密度對農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effect of different planting density on agronomic characters

2.5 密度對花生主要經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響

表2可看出,兩年間數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致,隨密度增加,整體上百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、飽果率、出仁率呈增加趨勢,S4、S5處理略大于CK 處理,但差異不顯著,說明單粒精播合理增加密度有利于提高花生莢果的商品性;單株生產(chǎn)力顯著降低,主要是跟單株結(jié)果數(shù)的顯著減少有密切關(guān)系;單粒精播花生產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增加后下降的趨勢,2018、2019 年均在22.5 萬穴/hm2(S4)、27.0萬穴/hm2(S5)密度處理下產(chǎn)量顯著大于CK,分別比CK增產(chǎn)7.55%、2.36%和6.99%、2.97%,節(jié)約用種37.5%、25.0%;種植密度與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系,決定系數(shù)為0.9671和0.9827,呈顯著水平,根據(jù)回歸方程y=-8.4287x2+431.98x+1035.9和y=-8.6287x2+428.21x+1039.2推算,單粒播種在25.63 萬穴/hm2、24.81 萬穴/hm2密度下,花生產(chǎn)量最高,分別為6570.76 kg/hm2、6351.81 kg/hm2。

表2 不同種植密度對經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of different planting density on economic characters and yield

2.6 密度對花生籽仁品質(zhì)的影響

由表3可看出,兩年數(shù)據(jù)分析整體變化基本一致,整體上籽仁脂肪含量隨密度增加而增加,S4顯著大于S1、S2,S3、S4、S5 處理均比CK 略大,但差異不顯著;蛋白質(zhì)含量隨密度增加而增加,2018年S5顯著大于S1,2019年S3、S4、S5顯著大于S1,各處理除2019年S1處理外,均與CK差異不顯著;各處理油酸、亞油酸含量均與CK 差異不顯著,S3、S4、S5處理的油酸含量相對較高,而亞油酸含量相對較低;各處理油亞比與CK 差異不顯著,但S1、S2 處理油亞比相對較低;說明單粒精播在S3～S5種植密度范圍有利于形成良好的花生籽仁品質(zhì)。

表3 不同種植密度對花生籽仁品質(zhì)的影響Table 3 Effect of different planting density on kernel quality of peanut

3 討 論

花生群體形成良好的葉面積指數(shù)和峰值持續(xù)時間[21-22],提高和維持較高的葉片光合性能和群體干物質(zhì),是花生取得高產(chǎn)的重要指標(biāo)[23]。 本試驗結(jié)果表明,單粒精播有利于提高葉片葉綠素含量,出苗后60～80 d,S4、S5處理的群體葉面積指數(shù)與雙粒播差異不顯著,但其在出苗后100 d(飽果成熟期)下降顯著小于雙粒播,是因為雙粒播花生群體結(jié)構(gòu)生育后期相對郁閉、透光性較差,易造成中下部葉片早衰,這與馮燁[3]和劉俊華[24]研究結(jié)果一致。 出苗后80 d,花生莢果開始形成,S4、S5處理的群體地上部干物質(zhì)量與雙粒播差異不顯著,但在出苗后100 d(飽果成熟期)顯著大于雙粒播,說明S4、S5處理能形成花生取得高產(chǎn)所需的群體干物質(zhì)量,與雙粒播相比,飽果成熟期消耗相對較小,說明單粒精播更利于為花生高產(chǎn)提供穩(wěn)定的干物質(zhì)量,這與楊吉順研究的觀點(diǎn)一致[25]。

作物群體倒伏,是限制增密的關(guān)鍵因素,也是造成減產(chǎn)的主要因素之一[26-28]。 本研究表明,單粒精播群體隨種植密度增加,主莖高、側(cè)枝長顯著增加,與以往研究[6,29]趨勢基本一致,但在27.0萬穴/hm2密度下仍顯著小于雙粒播,并且地上部單株干物質(zhì)顯著大于雙粒播,說明單粒精播花生群體耐密植,莖、枝相對粗且矮、不旺長、抗倒伏,易于獲得高產(chǎn)并適于機(jī)械收獲;本研究表明,S4、S5密度下有利于花生百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、飽果率和出仁率的提高,這是因為合理增加密度可以縮短花生的開花期,減少無效開花,控制下針和結(jié)莢數(shù)量[30-31],一定程度上協(xié)調(diào)了源和庫的關(guān)系[32],進(jìn)而提高飽果率、出仁率并有利于莢果大小的一致性。

種植密度對花生品質(zhì)影響的觀點(diǎn)多有不同,粱曉艷[20]研究認(rèn)為不同單粒種植密度對小?；ㄉ讶势焚|(zhì)無明顯影響,中低密度提高了大果花生品質(zhì),張倩[33]研究認(rèn)為種植密度對夏直播花生籽仁品質(zhì)影響較小,張智猛[17]研究表明鹽堿地種植密度對花生品質(zhì)影響不明顯,黃志鵬[34]研究認(rèn)為低和高密度之間的花生籽仁蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸含量差異較為明顯,對脂肪影響不明顯,這與設(shè)置的密度范圍、種植時期和參試品種的特性都有一定關(guān)系,本研究表明,增加種植密度有利于提高花生籽仁品質(zhì),這可能與籽仁的飽滿度有一定關(guān)系[20,35],S3～S5密度范圍對花生籽仁品質(zhì)影響不明顯,并均與雙粒播品質(zhì)差異不顯著。

4 結(jié) 論

單粒精播在合理密度下能夠形成和保持較高的群體葉面積及地上部干物質(zhì),提高光合性能、群體結(jié)果數(shù)及飽果率,并獲得較高的花生品質(zhì)。 本試驗條件下,夏播花生單粒精播的最佳密度為22.5 萬穴/hm2。 根據(jù)回歸方程推算,2018 年、2019年單粒精播在25.63 萬穴/hm2、24.81 萬穴/hm2種植密度下,產(chǎn)量最高分別達(dá)6570.76 kg/hm2、6351.81 kg/hm2,與對照相比,分別節(jié)種28.81%、31.08%,增產(chǎn)4.38%、5.28%,達(dá)到節(jié)本增收的效果。