膜下滴灌分次施肥對(duì)花生衰老特性和產(chǎn)量的影響

王曉穎周宇浩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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266109)

花生是我國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。科學(xué)合理施肥是提高花生產(chǎn)量和品質(zhì)、提高肥料利用率、增加效益的重要措施[1]。合理追肥可滿足作物不同生育期對(duì)養(yǎng)分的需求,顯著提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]。由于花生是地上開(kāi)花地下結(jié)果作物,土壤追肥易傷及已入土果針和莢果,特別是地膜覆蓋栽培追肥操作更是無(wú)法進(jìn)行。因此,花生生產(chǎn)上多采用只施基肥或基肥配合少量種肥,基本不追肥的施肥方式[4-5],該施肥方式一是容易引起花生生育前期旺長(zhǎng),二是能夠造成花生生長(zhǎng)后期脫肥早衰致使產(chǎn)量和品質(zhì)下降[6]。生育期間頻繁灌溉會(huì)促進(jìn)土壤水分蒸發(fā)和根區(qū)過(guò)度排水,當(dāng)土壤水分保持在田間持水量的50%~60%時(shí)可提供最高的作物水分生產(chǎn)率[7]。

作物根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收雖然是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程,但水分和養(yǎng)分對(duì)于作物生長(zhǎng)的作用卻是相互制約的。研究者在對(duì)印度西北部的滴灌施肥管理研究中發(fā)現(xiàn),滴灌和氮肥管理可起到提高玉米—小麥系統(tǒng)產(chǎn)量、氮肥利用率和水分生產(chǎn)率的作用[8]。對(duì)花生進(jìn)行滴灌施肥能明顯提高肥料中營(yíng)養(yǎng)元素的利用效率,而且在生育期間兩次滴灌的肥料利用效率較一次滴灌要高[9]。施用氮肥能顯著提高葉片CAT和POD活性,降低MDA含量,降低葉片膜脂過(guò)氧化程度,延緩葉片衰老,促進(jìn)花生根系和地上部生長(zhǎng)[10]。施氮量的不同還會(huì)對(duì)花生各器官中游離氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)含量及氮代謝酶活性有影響[11]。

膜下滴灌技術(shù)能夠使水分和肥料同時(shí)均勻、定時(shí)、定量到達(dá)花生根系生長(zhǎng)區(qū)域,使得根系區(qū)土壤維持在最佳水肥狀態(tài),提高根系對(duì)養(yǎng)分的吸收利用效率;同時(shí)減少了株間蒸發(fā),可將灌溉水集中供應(yīng)根系,提高植物水分利用效率[12]。膜下滴灌水肥一體化栽培技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用為花生科學(xué)合理施肥提供了可行途徑。因此,本研究在大田膜下滴灌和追肥總量一定的情況下,研究了分次施肥對(duì)花生有關(guān)衰老生理性狀變化和產(chǎn)量的影響,以期為花生科學(xué)追肥實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)節(jié)本增效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2017和2018年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園(36.45°N,120.09°E)進(jìn)行。供試花生品種青花7號(hào),肥料為尿素(總氮≥46.4%)、硝酸鈣(Ca(NO3)2·4H2O≥99.0%)和硼砂(分析純),土壤為砂姜黑土,2017和2018年0~20 cm土層分別含有機(jī)質(zhì)1.15%和1.15%,堿解氮55.93 mg/kg和66.76 mg/kg,速效磷31.84 mg/kg和30.39 mg/kg,速效鉀80.38 mg/kg和75.50 mg/kg,全鈣5.09 g/kg和4.81 g/kg,有效硼0.87 mg/kg和0.80 mg/kg,p H為7.68和7.53。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在基施復(fù)合肥(N:P:K=15:15:15)300 kg/hm2的基礎(chǔ)上,采用膜下滴灌方式在追肥種類、總量和灌水次數(shù)、總量均相同條件下,設(shè)置:生育期間不灌水不追肥(T0);花針期追施1次肥(T1);結(jié)莢期追施1次肥(T2);飽果期追施1次肥(T3);花針和結(jié)莢期各追施1次肥(T4);花針和飽果期各追施1次肥(T5);結(jié)莢和飽果期各追施1次肥(T6);花針、結(jié)莢和飽果期各追施1次肥(T7),共計(jì)8個(gè)處理,各處理追肥種類和數(shù)量見(jiàn)表1?；┓柿?00 kg/hm2低于傳統(tǒng)施肥量750 kg/hm2,可更好比較不同時(shí)期追肥和分次追肥對(duì)花生產(chǎn)量的影響。因供試土壤中磷、鉀含量較高且基施復(fù)合肥中含有磷、鉀元素,故未設(shè)置磷、鉀追肥處理。小區(qū)面積20 m×2.7 m=54 m2,隨機(jī)排列,重復(fù)3次,共24個(gè)小區(qū)。每次每處理灌水量為10 mm。

表1 各處理追肥時(shí)期、種類和數(shù)量(kg/hm2)Table 1 The fertigation periods,types,and times of the treatments(kg/hm2)

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行花生,壟上行距30 cm,穴距16.5 cm,每穴2粒,滴灌帶鋪設(shè)于壟上中間。2017年于5月8日播種,9月13日收獲?；ㄡ樒?、結(jié)莢期和飽果期追肥時(shí)間分別為7月3日、7月29日和8月23日。2018年于5月9日播種,9月11日收獲?；ㄡ樒?、結(jié)莢期和飽果期追肥時(shí)間分別為7月5日、8月1日和8月14日。其他田間管理同一般大田生產(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

于花針期施肥后12 d、結(jié)莢期施肥后12 d、飽果期施肥后12 d分別進(jìn)行取樣測(cè)定。用美國(guó)產(chǎn)Li-6400便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定花生功能葉片(主莖倒數(shù)第三片完全展開(kāi)葉,下同)的凈光合速率。用日產(chǎn)SPAD-502葉綠素計(jì)測(cè)定花生功能葉片的葉綠素相對(duì)含量。同時(shí)取花生功能葉片迅速放入液氮中,后放入超低溫冰箱中,用于測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物歧化酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)含量。SOD活性測(cè)定參照王愛(ài)國(guó)等[13]的方法,POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[14],MDA含量測(cè)定參照林植芳等[15]的方法。收獲期每小區(qū)選擇代表性地段連續(xù)收獲20穴,將莢果摘入網(wǎng)袋,自然晾曬,測(cè)定單株結(jié)果數(shù)、百果質(zhì)量和莢果產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010和DPS軟件,顯著性測(cè)驗(yàn)采用LSD方法(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 分次施肥對(duì)花生功能葉SPAD值和凈光合速率變化的影響

表2可見(jiàn),多數(shù)情況下,花生不同時(shí)期追肥均能增加葉片葉綠素含量和光合速率。其中,花針期施肥后12 d花生葉片葉綠素含量和凈光合速率表現(xiàn)為T(mén)1>T4和T5>T7,但施肥處理之間差異不顯著,葉綠素含量和凈光合速率最高的T1處理比不追肥的T0分別高6.36%~9.08%和18.18%~18.27%。結(jié)莢期施肥后12 d花生葉片葉綠素含量和凈光合速率表現(xiàn)為T(mén)4最高,T7次之,兩者葉綠素含量分別比T0高9.45%~15.12%和6.51%~11.09%,凈光合速率分別比T0高19.34%~35.58%和17.19%~21.82%。飽果期施肥后12 d花生葉片葉綠素含量和凈光合速率表現(xiàn)為T(mén)4最高,T7次之,兩者葉綠素含量分別比T0高15.90%~25.37%和13.23%~23.07%,凈光合速率分別比T0高39.01%~47.98%和26.68%~37.63%。說(shuō)明不同時(shí)期追肥均可以不同程度提高花生葉片葉綠素含量和凈光合速率,但只追施1次肥以花針期追施提高花生葉片葉綠素含量和凈光合速率效果最好,其次為結(jié)莢期,飽果期施肥效果最差;追施2次肥則以花針期和結(jié)莢期追施提高花生葉片葉綠素含量和凈光合速率效果最好;分次追肥提高花生葉片葉綠素含量和凈光合速率較只追施1次肥的效果好,但追施3次肥提高花生葉片葉綠素含量和凈光合速率效果不是最好的。

表2 分次施肥對(duì)花生功能葉SPAD值和凈光合速率變化的影響Table 2 Effects of fractional fertilization on SPAD value and net photosynthetic rate of peanut functional leaves

2.2 分次施肥對(duì)花生功能葉SOD和POD活性的影響

表3可見(jiàn),花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能提高葉片SOD和POD活性。其中,花針期施肥后12 d花生葉片SOD和POD活性表現(xiàn)為T(mén)1>T4和T5>T7,葉片SOD和POD活性最高的T1處理比不追肥的T0分別高13.80%~16.48%和21.92%~26.24%。結(jié)莢期施肥后12 d花生SOD和POD活性表現(xiàn)為T(mén)4最高,T7次之,T4處理的SOD和POD活性分別比T0高19.13%~20.07%和62.75%~75.50%,T7處理的SOD和POD活性分別比T0高12.01%~13.18%和32.57%~43.77%。飽果期施肥后12 d花生葉片SOD活性表現(xiàn)為T(mén)4最高,T7次之,T4處理的SOD和POD活性分別比T0高46.07%~76.06%和48.67%~61.70%,T7處理的SOD和POD活性分別比T0高47.43%~56.20%和38.67%~51.76%。說(shuō)明不同時(shí)期追肥均可不同程度提高花生葉片SOD和POD活性,但只追施1次肥以花針期追施提高花生葉片SOD和POD活性效果最好,其次為結(jié)莢期,飽果期追肥效果最差;追施2次肥則以花針期和結(jié)莢期追施提高花生葉片SOD和POD活性效果最好;分次追肥提高花生葉片SOD和POD活性較只追施1次肥的效果好,但追施3次肥提高花生SOD和POD活性效果并非最佳。

表3 分次施肥對(duì)花生功能葉SOD和POD活性變化的影響Table 3 Effect of fractional fertilization on activities of SOD and POD of peanut functional leaves

2.3 分次施肥對(duì)花生功能葉MDA含量的影響

表4可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能降低葉片MDA含量。其中,花針期施肥后12 d花生葉片MDA含量表現(xiàn)為T(mén)1

表4 分次施肥對(duì)花生功能葉MDA含量變化的影響(μmol·g-1 FM)Table 4 Effects of fractional fertilization on MDA content of peanut functional leaves (μmol·g-1 FM)

2.4 分次施肥對(duì)花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表5可見(jiàn),花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加單株結(jié)果數(shù),其中以T4處理最多,比T0多39.15%~47.71%,T7次之,比T0多35.46%~44.22%。只追肥1次處理間比較,表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3,T1和T2顯著多于T0,T3與T0差異不顯著。追施2次處理間比較,表現(xiàn)為T(mén)4>T5>T6,均顯著高于T0。花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加百果質(zhì)量,其中以T4處理最高,比T0高14.88%~15.33%,T7處理次之,比T0高10.26%~15.35%。只追肥1次處理間比較,表現(xiàn) 為T(mén)3>T2>T1,均顯著高于對(duì)照,但三處理間差 異不顯著。追施2次處理間比較,表現(xiàn)為T(mén)4顯著 高于T5和T6,T5和T6間差異不顯著,三處理間 均顯著高于對(duì)照。分次追肥增加百果質(zhì)量效果較 只追施1次肥的為好?；ㄉ煌瑫r(shí)期追肥較對(duì)照 均能增加莢果產(chǎn)量,其中以T4處理最高,比T0高28.75%~38.03%,T7處理次之,比T0高21.91%~26.54%。只追肥1次處理間比較,表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3,均顯著高于T0(2018年T3除外)。追施2次處理間比較,表現(xiàn)為T(mén)4>T5>T6,T4顯著高于T5和T6,三處理均顯著高于T0。分次追肥和只追肥1次比較,分次追肥增加莢果產(chǎn)量的效果高于只追施1次肥的處理。說(shuō)明不同時(shí)期追肥均可不同程度增加花生單株結(jié)果數(shù)和果質(zhì)量而增產(chǎn)。但只追肥1次表現(xiàn)為:追肥時(shí)期早主要是依靠增加單株結(jié)果數(shù)而增加產(chǎn)量,追肥時(shí)期晚主要依靠增加果質(zhì)量而增加產(chǎn)量;分次追肥則既能保證較多的單株結(jié)果數(shù),又能確保果質(zhì)量的提高而增產(chǎn);但追施3次肥提高花生單株結(jié)果數(shù)和果質(zhì)量的效果不是最好的。

表5 分次施肥對(duì)花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 5 Effect of fractional fertilization on peanut yield and yield components

3 討 論

光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ),干旱脅迫會(huì)對(duì)光合作用造成抑制[16]。在花生生育過(guò)程中,自然降水量與花生生長(zhǎng)階段需水量往往有所差別,不同年份間不同生育時(shí)期常常會(huì)出現(xiàn)干旱脅迫的現(xiàn)象,對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育有一定影響,從而造成減產(chǎn)[17]。因此,需要根據(jù)花生不同生育時(shí)期的需水規(guī)律對(duì)花生進(jìn)行灌水,在合適的時(shí)間灌溉合適的水量才能提高水分利用率并保證產(chǎn)量[18]。膜下滴灌的優(yōu)越性在于一方面減少了株間蒸發(fā),同時(shí)又將灌溉水集中供應(yīng)根系,大大提高了灌溉水的利用效率,同時(shí),還防止了種植期間頻繁灌溉造成的土壤水分蒸發(fā)和根區(qū)過(guò)度排水,使土壤水分保持在最適宜作物生長(zhǎng)的田間持水量。科學(xué)合理施肥可以滿足作物各生育時(shí)期對(duì)養(yǎng)分的均衡吸收,是提高肥料利用效率和作物產(chǎn)量的有效途徑。丁紅等[5]于花生花針期在膜下滴灌水量一致下設(shè)3個(gè)追肥量處理,研究了不同追肥量對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性和產(chǎn)量品質(zhì)的影響,認(rèn)為花針期追肥可顯著增加結(jié)莢期和飽果成熟期葉片葉綠素含量和光合速率,提高收獲指數(shù),增加莢果產(chǎn)量。秦文潔等[6]研究表明花針期膜下滴灌追施氮、硼、鈣肥及其配合施用均可不同程度地提高花生葉片葉綠素含量、光合速率、SOD和POD活性,降低MDA含量,增加單株結(jié)果數(shù)、百果質(zhì)量和產(chǎn)量。畢振方等[19-20]采用在植株兩側(cè)撒施復(fù)混肥后培土蓋肥的方法,研究了不同生育時(shí)期追肥對(duì)花生光合、衰老和產(chǎn)量的影響,認(rèn)為花針期追肥可以增加葉面積系數(shù)、葉片葉綠素含量和光合速率,提高SOD、POD活性,降低MDA含量,延緩葉片衰老,從而促進(jìn)花生增產(chǎn)。

本研究結(jié)果表明,不同時(shí)期追肥均可以不同程度提高花生葉片的葉綠素含量、凈光合速率和SOD、POD活性,降低MDA含量,只追施1次肥以花針期追施效果最好,其次為結(jié)莢期,飽果期追肥效果最差;追施2次肥則以花針期和結(jié)莢期追施效果最好;分次追肥較只追施1次肥的效果好,但追施3次肥的效果不是最好的?；ㄡ樒谑腔ㄉL(zhǎng)發(fā)育最旺盛、水肥需求最敏感的時(shí)期[21],在花針期追肥可以提高功能葉中SOD、POD酶活性,降低MDA含量,提高生育后期葉片中可溶性蛋白含量,有利于延緩葉片衰老,延長(zhǎng)葉片功能期,為莢果發(fā)育提供足夠的光合產(chǎn)物。分次追肥能夠更好地在花生不同生育期及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)分,盡可能使養(yǎng)分供應(yīng)與花生不同生育期的需求相吻合,將肥料對(duì)植株的作用后移,維持較高的葉綠素含量,提高花生功能葉片凈光合速率以提高光合性能,延緩生育后期葉片功能下降,緩解由于養(yǎng)分不足造成的衰老,使養(yǎng)分持續(xù)供應(yīng)生長(zhǎng),獲得高產(chǎn)、高品質(zhì)的花生。不同時(shí)期追肥均可不同程度增加花生單株結(jié)果數(shù)和果質(zhì)量而增產(chǎn)。若只追肥1次且追肥時(shí)期較早,則主要是依靠增加單株結(jié)果數(shù)而增加產(chǎn)量;若追肥時(shí)期較晚,則主要依靠增加果質(zhì)量而增加產(chǎn)量。分次追肥既能保證較多的單株結(jié)果數(shù),又能確保果質(zhì)量的提高,從而使花生增產(chǎn);但追施3次肥提高花生單株結(jié)果數(shù)和果質(zhì)量的效果不是最好的。因而,在本試驗(yàn)基施一定復(fù)合肥的基礎(chǔ)上,以花針期和結(jié)莢期各追肥1次對(duì)花生產(chǎn)量的提升效果為最佳,對(duì)探究花生生產(chǎn)中科學(xué)合理的滴灌追肥次數(shù)、追肥時(shí)期、肥料用量以及肥料種類等具有重要意義,可為節(jié)水省肥高效花生栽培體系的建立奠定基礎(chǔ),可考慮作為花生水肥一體化高效施肥管理措施。