王曉穎周宇浩鄒曉霞張曉軍于曉娜王月福司 彤

(青島農業(yè)大學農學院/山東省旱作農業(yè)技術重點實驗室,山東 青島 266109)

花生是我國重要的油料作物和經濟作物,在農業(yè)生產中占有重要地位?？茖W合理施肥是提高花生產量和品質、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養(yǎng)分的需求,顯著提高作物產量和品質[2-3]。由于花生是地上開花地下結果作物,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法進行。因此,花生生產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,二是能夠造成花生生長后期脫肥早衰致使產量和品質下降[6]。生育期間頻繁灌溉會促進土壤水分蒸發(fā)和根區(qū)過度排水,當土壤水分保持在田間持水量的50%~60%時可提供最高的作物水分生產率[7]。

作物根系對水分和養(yǎng)分的吸收雖然是兩個相對獨立的過程,但水分和養(yǎng)分對于作物生長的作用卻是相互制約的。研究者在對印度西北部的滴灌施肥管理研究中發(fā)現,滴灌和氮肥管理可起到提高玉米—小麥系統(tǒng)產量、氮肥利用率和水分生產率的作用[8]。對花生進行滴灌施肥能明顯提高肥料中營養(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,降低葉片膜脂過氧化程度,延緩葉片衰老,促進花生根系和地上部生長[10]。施氮量的不同還會對花生各器官中游離氨基酸和可溶性蛋白質含量及氮代謝酶活性有影響[11]。

膜下滴灌技術能夠使水分和肥料同時均勻、定時、定量到達花生根系生長區(qū)域,使得根系區(qū)土壤維持在最佳水肥狀態(tài),提高根系對養(yǎng)分的吸收利用效率;同時減少了株間蒸發(fā),可將灌溉水集中供應根系,提高植物水分利用效率[12]。膜下滴灌水肥一體化栽培技術的開發(fā)應用為花生科學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,研究了分次施肥對花生有關衰老生理性狀變化和產量的影響,以期為花生科學追肥實現高產優(yōu)質節(jié)本增效栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2017和2018年在青島農業(yè)大學現代農業(yè)科技示范園(36.45°N,120.09°E)進行。供試花生品種青花7號,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土層分別含有機質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 試驗設計

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

表1 各處理追肥時期、種類和數量(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,滴灌帶鋪設于壟上中間。2017年于5月8日播種,9月13日收獲?；ㄡ樒?、結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。2018年于5月9日播種,9月11日收獲?；ㄡ樒?、結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。其他田間管理同一般大田生產。

1.3 測定項目與方法

于花針期施肥后12 d、結莢期施肥后12 d、飽果期施肥后12 d分別進行取樣測定。用美國產Li-6400便攜式光合測定儀測定花生功能葉片(主莖倒數第三片完全展開葉,下同)的凈光合速率。用日產SPAD-502葉綠素計測定花生功能葉片的葉綠素相對含量。同時取花生功能葉片迅速放入液氮中,后放入超低溫冰箱中,用于測定超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物歧化酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)含量。SOD活性測定參照王愛國等[13]的方法,POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[14],MDA含量測定參照林植芳等[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,將莢果摘入網袋,自然晾曬,測定單株結果數、百果質量和莢果產量。

1.4 數據處理

數據處理采用Microsoft Excel 2010和DPS軟件,顯著性測驗采用LSD方法(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 分次施肥對花生功能葉SPAD值和凈光合速率變化的影響

表2可見,多數情況下,花生不同時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為T1>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%。結莢期施肥后12 d花生葉片葉綠素含量和凈光合速率表現為T4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為T4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%。說明不同時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,其次為結莢期,飽果期施肥效果最差;追施2次肥則以花針期和結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 分次施肥對花生功能葉SOD和POD活性的影響

表3可見,花生不同時期追肥較對照均能提高葉片SOD和POD活性。其中,花針期施肥后12 d花生葉片SOD和POD活性表現為T1>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%。結莢期施肥后12 d花生SOD和POD活性表現為T4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活性表現為T4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%。說明不同時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,其次為結莢期,飽果期追肥效果最差;追施2次肥則以花針期和結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 分次施肥對花生功能葉MDA含量的影響

表4可看出,花生不同時期追肥較對照均能降低葉片MDA含量。其中,花針期施肥后12 d花生葉片MDA含量表現為T1

表4 分次施肥對花生功能葉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 分次施肥對花生產量及其構成因素的影響

表5可見,花生不同時期追肥較對照均能增加單株結果數,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,表現為T1>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,表現為T4>T5>T6,均顯著高于T0?；ㄉ煌瑫r期追肥較對照均能增加百果質量,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 為T3>T2>T1,均顯著高于對照,但三處理間差 異不顯著。追施2次處理間比較,表現為T4顯著 高于T5和T6,T5和T6間差異不顯著,三處理間 均顯著高于對照。分次追肥增加百果質量效果較 只追施1次肥的為好?；ㄉ煌瑫r期追肥較對照 均能增加莢果產量,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,表現為T1>T2>T3,均顯著高于T0(2018年T3除外)。追施2次處理間比較,表現為T4>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量的效果高于只追施1次肥的處理。說明不同時期追肥均可不同程度增加花生單株結果數和果質量而增產。但只追肥1次表現為:追肥時期早主要是依靠增加單株結果數而增加產量,追肥時期晚主要依靠增加果質量而增加產量;分次追肥則既能保證較多的單株結果數,又能確保果質量的提高而增產;但追施3次肥提高花生單株結果數和果質量的效果不是最好的。

表5 分次施肥對花生產量及其構成因素的影響Table 5 Effect of fractional fertilization on peanut yield and yield components

3 討 論

光合作用是作物產量形成的基礎,干旱脅迫會對光合作用造成抑制[16]。在花生生育過程中,自然降水量與花生生長階段需水量往往有所差別,不同年份間不同生育時期常常會出現干旱脅迫的現象,對花生生長發(fā)育有一定影響,從而造成減產[17]。因此,需要根據花生不同生育時期的需水規(guī)律對花生進行灌水,在合適的時間灌溉合適的水量才能提高水分利用率并保證產量[18]。膜下滴灌的優(yōu)越性在于一方面減少了株間蒸發(fā),同時又將灌溉水集中供應根系,大大提高了灌溉水的利用效率,同時,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)過度排水,使土壤水分保持在最適宜作物生長的田間持水量。科學合理施肥可以滿足作物各生育時期對養(yǎng)分的均衡吸收,是提高肥料利用效率和作物產量的有效途徑。丁紅等[5]于花生花針期在膜下滴灌水量一致下設3個追肥量處理,研究了不同追肥量對花生生長發(fā)育、光合特性和產量品質的影響,認為花針期追肥可顯著增加結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,增加莢果產量。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,增加單株結果數、百果質量和產量。畢振方等[19-20]采用在植株兩側撒施復混肥后培土蓋肥的方法,研究了不同生育時期追肥對花生光合、衰老和產量的影響,認為花針期追肥可以增加葉面積系數、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,從而促進花生增產。

本研究結果表明,不同時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,其次為結莢期,飽果期追肥效果最差;追施2次肥則以花針期和結莢期追施效果最好;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發(fā)育最旺盛、水肥需求最敏感的時期[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,延長葉片功能期,為莢果發(fā)育提供足夠的光合產物。分次追肥能夠更好地在花生不同生育期及時補充養(yǎng)分,盡可能使養(yǎng)分供應與花生不同生育期的需求相吻合,將肥料對植株的作用后移,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)供應生長,獲得高產、高品質的花生。不同時期追肥均可不同程度增加花生單株結果數和果質量而增產。若只追肥1次且追肥時期較早,則主要是依靠增加單株結果數而增加產量;若追肥時期較晚,則主要依靠增加果質量而增加產量。分次追肥既能保證較多的單株結果數,又能確保果質量的提高,從而使花生增產;但追施3次肥提高花生單株結果數和果質量的效果不是最好的。因而,在本試驗基施一定復合肥的基礎上,以花針期和結莢期各追肥1次對花生產量的提升效果為最佳,對探究花生生產中科學合理的滴灌追肥次數、追肥時期、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,可考慮作為花生水肥一體化高效施肥管理措施。