小麦季施氮对麦套花生光合特性、氮素和干物质积累及周年氮素利用率的影响

张艳艳，李文金，康 涛

(泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000)

小麦季施氮对麦套花生光合特性、氮素和干物质积累及周年氮素利用率的影响

张艳艳，李文金*，康 涛

(泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000)

在大田条件下，以小麦品种济麦22号和花生品种花育25号为材料，设置4种不同追施氮肥的方式，分别为：(A) 拔节期施纯氮160kg/hm2、(B) 拔节期施纯氮80kg/hm2+开花期施纯氮80kg/hm2、(C) 孕穗期施纯氮160kg/hm2、(D) 开花期施纯氮160kg/hm2；施肥方法均为开沟追施。研究了小麦季4种不同追施氮肥方式对下茬花生各生育时期叶片叶绿素含量、光合速率、成熟期各器官氮素和干物质积累与分配及周年氮素利用效率的影响。结果表明：C处理的氮肥运筹方式提高了叶片叶绿素含量和光合速率；荚果中氮素和干物质积累量及其分配比例均较高；小麦籽粒产量最高、花生荚果产量较高；氮素内部利用效率和氮肥偏生产力均最高。本试验条件下，综合考虑周年作物产量和氮素利用效率，前茬小麦基施纯氮105kg/hm2、孕穗期追施纯氮160kg/hm2和花针期追施25kg/hm2(C处理)是小麦套种花生种植模式下最佳的氮肥运筹方式。

麦套花生；光合特性；氮素积累；干物质积累；氮素利用效率

花生属固氮作物，花生根瘤所固定的氮能满足花生生长发育所需总氮量的24.4%～80.8%[1]。但是要实现花生高产仍需施用氮肥。前人研究表明，在一定范围内，施氮可显著提高叶面积系数和叶片叶绿素含量，改善叶片光合性能，延长叶片功能期，从而增加植株的光合产物，提高花生荚果产量[2-6]。万书波等利用15N示踪法对花生氮肥施用时期进行了研究，表明每公顷基施75kg氮肥，花针期再追施75kg氮肥，最有利于花生营养体吸收利用氮素，利用率为 21.5%[7]。

麦油两熟制是未来黄淮海地区花生生产的发展方向，是缓解粮油争地矛盾、提高农业生产经济效益、增加农民收入的有效途径。与夏直播花生相比，麦套花生由于其可以增加花生生长期、提高产量、调节劳力余缺等优点，是两熟制的主要种植方式。麦套花生种植模式下如何合理运筹氮肥，促进花生对前茬肥的利用，提高作物产量和氮肥周年利用率，是生产上亟需解决的问题。关于不同氮肥运筹对单季花生光合特性和氮素利用的影响已有较多报道，对于麦田套种花生周年种植模式下相关报道较少。本研究在前人基础上，研究了前茬小麦施氮对麦套花生光合特性、氮素和干物质积累与分配及周年氮素利用效率的影响，旨在为麦田套种花生高产高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2015-2016年在泰安市农业科学研究院邱家店试验站进行。选用高产小麦品种济麦22号于2015年10月10日播种，播种前施纯氮(N)105 kg/hm2，P(P2O5)150 kg/hm2，K(K2O)150 kg/hm2。追施氮肥设不同运筹方式为，A：拔节期追施纯氮160kg/hm2，B：拔节期追施纯氮80kg/hm2+开花期追施纯氮80kg/hm2；C：孕穗期追施纯氮160kg/hm2；D：开花期追施纯氮160kg/hm2。施肥方法均为开沟追施，用尿素提供氮肥。于小麦收获前15d，选用高产花生品种花育25号行行套种，行距25cm，每穴2粒。各处理于花针期均随水冲施氮肥25kg/hm2，小区面积12m2。2016年9月30日收获花生。其他管理同一般高产田。

1.2 项目测定和方法

1.2.1 单叶光合速率的测定

用英国产CIRAS-Ⅱ光合测定系统进行测定。在花生苗期、花针期、结荚期与饱果期成熟期选取受光方向和生长一致的叶片于典型晴9:00-14:00测定主茎倒三叶的光合速率。

1.2.2 叶绿素含量测定

用日产SPAD-502 叶绿素计测定。

1.2.3 植株及荚果全氮含量测定

采用硫酸消煮-ICP测定[8]。

1.2.4 干物质积累的测定

在花生成熟期，每小区取样6株，将整株分为茎+叶、荚果和根+果针3部分，烘箱内105℃杀青0.5h，然后将温度调至 80℃烘干称重。

1.2.5 氮素利用率计算的相关公式[9-11]

氮素内部利用效率(kg/kg)=作物产量/作物植株氮素积累总量

氮肥偏生产力(kg/kg)=作物产量/施氮总量

1.3 数据处理

用Excel和DPS软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对花生各生育时期叶片叶绿素含量的影响

表1可见，各处理花生叶片光合速率呈先升高后降低的趋势。不同生育时期花生叶片叶绿素含量表现为：苗期为C、D、B>A，C与D和D与B之间均无显著差异；花针期和结荚期均为D、C >B、A，D与C和B与A之间均无显著差异；饱果成熟期为C>D>B、A，B与 A之间无显著差异。

以上结果表明，C处理花生叶片的叶绿素含量在各时期均处于较高水平；C处理的氮肥运筹方式利于花生叶片叶绿素含量的提高，促进光合作用的进行，这可能是其光合速率较高的原因之一。

2.2 不同处理对花生各生育时期叶片光合速率的影响

表2可见，各处理花生叶片光合速率呈先升高后降低的趋势。不同生育时期花生叶片光合速率表现为：苗期为C、D>B>A，C与D之间无显著差异；花针期为D>C>B、A，B与 A之间无显著差异；结荚期为D、C >B、A，D与C和B与 A之间均无显著差异；饱果成熟期为C>D>B、A，B与 A之间无显著差异。

结果表明，C处理花生叶片光合速率在苗期、结荚期和饱果成熟期均最高，花针期较高；C处理的氮肥运筹方式利于提高花生叶片的光合速率，促进光合产物的积累，为其干物质的积累奠定了基础。

表1 不同处理对花生叶片叶绿素含量的影响 (mg/g)

注：表中小写字母表示0.05差异显著水平。下同。

Note: Small letters indicate significant difference at 5% level. The same as below.

表2 不同处理对花生叶片光合速率的影响 (μmol·m-2·s-1)

2.3 不同处理对花生成熟期各器官氮素积累和分配的影响

由表3可以看出，各处理花生成熟期根+果针氮素积累量为C、D>B、A，C与D和B与 A之间均无显著差异，其占全株氮素积累量的比例为C>A、B>D，A与B之间无显著差异；茎秆+叶片氮素积累总量为D> B、A> C，B与A之间无显著差异，其占全株氮素积累量的比例为D、B>A>C，D与B之间无显著差异；荚果氮素积累量为D、C>B、A，D与C和B与 A之间均无显著差异，其占全株氮素积累量的比例为C最高，其他处理之间无显著差异。

结果表明，C处理的荚果中氮素积累量较高，荚果中氮素积累量占比最高；C处理的氮肥运筹方式有利于促进氮素向荚果中分配，这可能是其荚果产量较高和氮素利用率较高的原因之一。

表3 不同处理对花生成熟期各器官中氮素积累和分配的影响

2.4 不同处理对花生植株干物质积累量及其在各器官中分配的影响

由表4可以看出，各处理荚果干物质积累量为D、C>B、A，D与C和B与A之间均无显著差异；荚果干物质积累量占总量的分配比例为C>D>B>A。以上结果表明，C处理的荚果干物质积累量较高，荚果干物质积累量占比最高；C处理的氮肥运筹方式利于干物质向荚果的分配，为其高产奠定了物质基础。

2.5 不同处理对小麦籽粒产量、花生荚果产量及周年氮素利用效率的影响

由表5可以看出，各处理小麦籽粒产量为C最高，其他处理之间无显著差异；花生荚果产量为D、C>B、A，D与C和B与A之间均无显著差异；氮素内部利用效率为C最高，其他处理之间无显著差异；氮肥偏生产力为C>D>B、A，B与A之间无显著差异。

以上结果表明，C处理小麦籽粒产量最高，花生荚果产量较高，氮素内部利用效率和氮肥偏生产力均最高；C处理的氮肥运筹方式利于作物对氮素的吸收利用和作物产量的提高，是小麦套种花生这种种植模式下高产高效的氮肥运筹方式。

表4 不同处理对花生成熟期各器官干物质积累和分配的差异

表5 不同处理对小麦籽粒产量、花生荚果含量及周年氮素利用效率的影响

3 讨 论

叶绿素是重要的含氮化合物，其含量降低是花生叶片衰老的标志之一[12]。适宜的施氮量可提高花生叶面积系数，增加叶片叶绿素含量，提高群体光合速率，为叶片同化更多光合产物提供生理基础，促进了花生碳代谢[13]。增施氮肥可显著改善花生叶片的光合性能，叶片净光合速率均随着施氮量的增加而增大[14]。本研究结果表明，前茬小麦孕穗期施氮(C处理)提高了下茬花生叶片的叶绿素含量和光合速率，这可能是其氮素和干物质积累量较高的原因之一。

干物质积累是作物产量形成的基础，氮肥对花生生长发育和干物质积累与分配的作用尤为重要。王小龙等研究表明，各施氮水平下花生群体氮素和干物质积累动态随时间尺度变化均成“S”型曲线[15]。花生生育前期施氮能够提高营养器官对氮素的吸收利用，促进氮素向荚果的转运[16]。张翔等[17]研究表明，基施N 40kg/hm2、苗期和花针期分别追施N 40kg/hm2或基施60kg/hm2、花针期追N 60kg/hm2两种氮肥管理模式，可以显著提高植株氮素积累量和氮素收获指数。本研究结果表明，前茬小麦孕穗期施纯氮160kg/hm2(C处理)的运筹方式下，氮素和干物质积累量及其分配比例均较高，这为其获得较高的荚果产量奠定了基础。

氮素利用效率主要受氮素吸收效率的影响,也受氮素生理利用效率的一定影响，但随着供氮水平的提高而降低，与供氮水平呈极显著负相关(r=-0.9896)。万书波等[1]认为，花生对化肥氮素的当季吸收利用率为31.8%～42.15%。王才斌等[18]在小麦花生两熟制条件下，全年两作三次施用氮肥(小麦基施、追施和花生基施)，其氮素利用率为32.52%。本研究结果表明，麦田套种花生模式下C处理的氮肥运筹模式(前茬小麦基施纯氮105kg/hm2、孕穗期追施纯氮160kg/hm2和下茬花生花针期追施25kg/hm2)周年氮素利用效率和偏生产力均较高，是兼顾两季作物高产和氮素周年高效利用的最佳种植模式。

前茬小麦不同氮肥运筹对麦套花生产量和氮素利用效率的影响已有初步研究结果，但是关于前茬残留氮素对花生产量产生影响的生理机制有待进一步探讨。

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EffectsofNitrogenFertilizerRegulationinPrecedingWheatonPhotosyntheticCharacteristics,NitrogenandDrymatterAccumulationandNUtilizationofPeanutsRelay-croppingwithWheat

ZHANG Yan-yan, LI Wen-jin*, KANG Tao

(TaianAcademyofAgriculturalSciences,Tai'an271000,China)

Field experiment was conducted to examine the effects of nitrogen fertilizer regulation in preceding wheat (Jimai22) on nitrogen and dry matter accumulation and N utilization of peanuts (Huayu25) relay-cropping with wheat. The four nitrogen fertilizer regulations such as topdressing of nitrogen fertilizer 160kg/ha at wheat jointing stage(A), topdressing of nitrogen fertilizer 80kg/ha at wheat jointing and 80kg/ha at wheat anthesis stage(B), topdressing of nitrogen fertilizer 160kg/ha at wheat booting stage(C), topdressing of nitrogen fertilizer 160kg/ha at wheat anthesis stage(D). The results showed that chlorophyll content and net photosynthetic of peanut leaf of treatment C were higher than other treatments. Both dry matter and nitrogen accumulation, and transportation and peanut yield of treatment C were all higher than other treatments. The yield of wheat, N internal efficiency and N partial factor productivity of treatment C were the highest in the experiment. In conclusion, under the condition of the experiment as far as the yield of wheat and peanut and N utilization, the most application productive and effective regime was treatment C (N 105 kg/ha basal fertilizer before growing wheat + N 160 kg/ha topdressing fertilizer at wheat booting stage + N 25 kg/ha topdressing fertilizer at pod bearing stage).

peanuts relay-cropping with wheat; photosynthetic characteristics; nitrogen accumulation; dry matter accumulation; nitrogen utilization efficiency

10.14001/j.issn.1002-4093.2017.02.010

S344.3; S157.4+1

A

2014-03-10

山东省重点研发计划(2015GNC111009)；山东省现代农业产业技术体系花生创新团队建设专项(SDAIT-05-13)；泰安市农业科学研究院青年科研基金项目(2014第14号)

张艳艳(1986-)，女，山东泰安人，泰安市农业科学研究院农艺师，硕士，主要从事花生栽培与育种工作。

*通讯作者：李文金， 高级农艺师，主要从事花生栽培与育种研究。Tel:0538-8500101; E-mail: nkylwj@163.com