不同干旱胁迫对花生生长发育及产量的影响

石必显,林 明,顾元国,贾东海,侯献飞,苏君红,于伯成,李 强

(1.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆塔城裕民县农业技术推广中心，新疆裕民，834800)

0 引 言

【研究意义】花生(ArachishypogaeaL.)，一年生豆科草本植物，是优质食用油的主要油料品种之一，在我国农业经济中占有重要地位，还是我国用于出口创汇的重要农产品[1]。花生在我国主要分布在干旱半干旱地区，不同种植区域普遍水资源紧缺，花生生育期间降雨量也不均，据统计，我国70%的花生地块受到不同程度的干旱威胁，所引起的减产率平均达20%以上，干旱已成为影响我国花生产量的主要逆境因素[2-3]。选择抗旱的优良品种与科学合理的灌溉是降低干旱对花生危害的有效方法，研究花生抗旱性与需水规律，需要研究花生在不同时期干旱胁迫下的生长发育规律，明确花生不同生育时期对干旱胁迫的敏感性，观察测量花生品种资源的结构形态、经济性状等，准确评价抗旱相关性状信息，对花生生产的合理灌溉与提高产量有重要意义。【前人研究进展】作物的抗旱能力往往受多基因影响，与植株的生理生化反应和农艺性状表现密切相关，其中产量是作物对干旱生理生态响应的最终结果，产量指标是作物品种抗旱鉴定的最重要的评价指标[4-6]。张智猛等[7]研究表明，干旱胁迫程度和缺水时间显著影响花生的植株形态和生物量积累，且不同品种间表现出明显差异。熊洁等[8]研究表明，不同花生品种对干旱的响应不同，干旱在不同生育期均影响花生的生理特性、农艺性状和产量。Giayetto[9]研究发现结荚期水分胁迫对荚果的影响表现为：改变荚果发育起始时间、发育速率、成熟度和最终产量。姚珍珠等[10]综述了不同时期水分胁迫及复水后花生生长的调节动态，总结了花生品质和产量的变化规律；有关花生单一生育时期的干旱胁迫对其生长发育及产量影响等方面研究也有相关报道[11-12]。【本研究切入点】新疆气候干燥，水资源严重匮乏，对水资源的合理利用尤为重要。在新疆特殊生态条件下，关于干旱胁迫对花生生长发育及产量影响的研究尚未见报道。研究不同干旱胁迫花生生长发育及产量的影响。【拟解决的关键问题】分析不同生育时期干旱处理对花生农艺性状及产量因素的影响，研究花生在不同生育时期对干旱胁迫的敏感性，为新疆花生生产合理灌溉提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

2016年试验设在新疆农业科学院安宁渠综合试验场，位于乌鲁木齐北部，海拔920 m，属干旱半干旱荒漠气候区，土壤为灰漠土，肥力中等，该地年降水量150～200 mm、蒸发量1 600～2 200 mm，年日照时数2 913.5 h，平均无霜期179 d。

试验所用花生品种为花育36，由山东农科院花生研究所提供。试验采用膜下滴灌技术，设置4个处理：(T1)正常供水(对照)，整个生育期保持土壤相对含水量在65%～75%；(T2)花针期干旱，保持土壤相对含水量在35%～45%；(T3)结荚期干旱，保持土壤相对含水量在35%～45%；(T4)全生育期干旱，保持土壤相对含水量在35%～45%。小区处理长6 m，宽4 m，面积24 m2，行距0.4 m，株距0.138 m，重复三次，随机区组排列。各处理均采用膜下滴灌栽培方式，每穴播种2粒，保苗18×104穴/hm2。采用烘干法测定土壤含水量，每7 d测定1次，以滴灌水表控制灌水量，田间管理同一般大田，5月5 日播种，9月30日收获。

1.2 方 法

准确记载各生育时期：播种期、出苗期、开花下针期、结荚期、成熟期。

各时期选取有代表性的植株测定主茎高、叶面积指数、单株干物质积累、侧枝长、总分枝数、荚果重等指标，每次取样3穴。

成熟期在每个处理中选取10穴，测定主茎高(cm)、结果枝数(个)、单株果数(个)、百果重(g)、百仁重(g)、出仁率等数据，测产时收获小区面积为13 m2，折算成公顷产量。

1.3 数据处理

数据处理采用Excel 2010软件，统计及差异显著性分析采用SPSS17.0数据处理系统。

2 结果与分析

2.1 不同干旱处理对花生生育期的影响

研究表明,从花针期时间来看，T1、T2、T3处理下花针期时间较为接近(此时该三个处理均没有受到干旱胁迫)，T4处理(受到干旱胁迫)下花生的花针期时间为6月17日，比前三个处理提前了3～4 d。从结荚期来看，T4处理的时间最早，为7月6号，其次为T2处理，T1和T3处理的结荚期较为接近。从整个生育时间来看，T1处理下花生生育期最长，T4处理下花生的生育期最短，T2和T3处理下花生生育期则居于中间，干旱处理使花生的花针期、结荚期和成熟期提前到达，缩短了花生的生育期时间。表1

表1 不同干旱处理下花生生育期变化

Table 1 Effects of different drought treatments on growth stage of peanut

处理Treatment播种期Sowing date出苗期Seedling stage花针期Flowering stage结荚期Pod setting stage成熟期Maturity stage全生育期Growth period(d)T15月5日5月12日6月21日7月10日9月27日144T25月5日5月12日6月20日7月7日9月19日136T35月5日5月12日6月21日7月9日9月21日138T45月5日5月12日6月17日7月6日9月17日134

2.2 不同干旱处理对花生株高的影响

研究表明，不同时期受到干旱胁迫后，花生的株高均明显降低，随着干旱时间的延长，株高降低幅度增大。出苗后30 d时，T1、T2、T3之间株高差异不显著，但三者与T4处理下花生株高差异显著。出苗后43 d时，T1和T3处理间差异不显著(两处理均未受到干旱胁迫)，但与T2、T4处理下株高差异显著，且T2与T4之间株高差异显著，可见不同程度的干旱对花生株高的影响是比较明显的。出苗后52 d的情况与出苗后43 d的情况表现一致。出苗后77～108 d，正常灌水(T1)处理的花生株高与受到干旱胁迫下花生株高呈显著差异，不同干旱程度间的株高也呈现显著差异。表2

表2 不同干旱处理下花生株高变化

Table 2 Effect of different drought treatments on plant height of peanut

处理Treatment 出苗后天数 Day after seedling (d)3043 52 64 77 88 98 108 T18.57±0.23a12.20±0.55a16.20±0.35a22.53±0.70a29.50±0.45a33.86±0.38a35.23±0.24a36.58±0.63aT27.84±0.37a10.07±0.15b13.47±0.28b18.13±0.38c21.27±0.85c23.20±0.83c24.36±0.56c24.51±0.21cT38.74±0.12a12.50±0.67a16.37±0.46a20.37±0.37b24.90±0.89b26.83±0.50b27.55±0.23b27.70±0.35bT46.21±0.21b8.07±0.55c11.17±0.25c15.83±0.34d17.33±0.39d19.53±0.51d20.11±0.51d20.29±0.28d

注：小写字母表示达到5%显著水平，d 表示出苗后天数

Note: Lowercase letters indicate a significant level of 5%, d indicates days after seedling

2.3 不同干旱处理对花生叶面积系数变化影响

研究表明，各生育时间受到干旱胁迫后，花生叶面积系数均比正常灌水处理的要低。出苗后30 d时，受到干旱处理(T4)的花生叶面积指数为0.105，其他未受到干旱胁迫的叶面积系数在0.148～0.178，干旱胁迫可以明显降低花生的叶面积系数。随着时间的推移，各处理的叶面积系数都呈现先增加后降低的趋势，但受到干旱胁迫的数值均低于正常灌水的叶面积系数。出苗后77 d，T1和T3处理叶面积系数走势大致相同，但随后的时间里T1处理的叶面积系数逐渐比T3处理的增大，干旱胁迫在结荚期也会影响到花生叶片的生长。各处理在出苗后98 d时叶面积系数达到最大，但数值差异较大，正常灌水(T1)的花生叶面积系数为4.571，受到严重干旱胁迫(T4)的叶面积系数仅为1.126。图1

图1 不同干旱处理下花生叶面积系数变化

Fig.1 Effects of different drought treatments on leaf area index of peanut

2.4 不同干旱处理对花生地上部干物质重影响

研究表明，各生育时期受到干旱胁迫后，花生地上部干物质重均有不同程度的降低，随着时间推移，受干旱胁迫时间越长的干物质重越低。出苗后52 d之前，正常灌水(T1)与结荚期-成熟期干旱处理(T3)地上部干物质重的走势基本重合，但均比T2、T4处理的干物质重要高，说明受到干旱胁迫的处理(T2与T4)在花生干物质积累方面受到了影响。在整个生育进程中，各处理的地上部干物质积累量均呈现先增高后降低的趋势。在出苗后88 d，各处理花生的地上部干物质积累量均达到最大，但不同处理间干物质量的差异很大，正常灌水(T1)的地上部干物质重最高，平均为20.87g /株，其次是T3处理的干物质重18.38 g/株，T2处理的干物质重为15.15 g/株，T4处理的干物质重仅为9.61 g/株，干旱胁迫明显的降低了花生地上部干物质的形成与积累，受干旱胁迫越严重，花生的干物质积累降低越多。图2

图2 不同干旱处理下花生地上部干物质重变化

Fig.2 Effects of different drought treatments on dry matter weight of peanut

2.5 不同干旱处理对花生荚果干重变化影响

研究表明，随着时间的推移，各处理下的花生荚果干重均呈现增长趋势，但不同处理间的荚果干重有着差异。出苗后64 d调查结果显示，T1与T3处理间的花生荚果干重差异不显著，但其均与T2、T4处理下的荚果干重间存在显著差异性；出苗后第77 d时，各处理下的花生荚果干重间存在显著差异性；出苗后第88 d、第98 d、第108 d和123 d 时，各干旱处理的荚果干重也都差异显著。不同时间阶段的干旱胁迫会对花生荚果的干重产生较大影响，其中花针期干旱处理对花生荚果干重的影响最大。表3

表3 不同干旱处理下花生荚果干重变化

Table 3 Effects of different drought treatments on pod dry weight of peanut(g/plant)

处理Treatment 出苗后天数Day after seedling (d) 64778898108123T10.59a5.79a11.59a15.98a19.35a24.46aT20.42b3.21c7.19c9.89c14.41c16.75cT30.61a4.23b9.56b13.12b17.80b20.72bT40.21c2.14d4.99d6.87d9.74d10.62d

注：小写字母表示达到5%显著水平，d 表示出苗后天数

Note: Lowercase letters indicate a significant level of 5%, d indicates days after seedling

2.6 不同干旱处理对花生产量及其构成因素影响

研究表明，不同干旱处理的最终收获产量有所不同，相互之间差异显著，以正常处理(T1)的折合产量最高，平均为7 338 kg/hm2，其次为T3处理的平均6 215 kg/hm2，以T4处理的花生产量最低，仅为3 184 kg/hm2，不同干旱持续时间对花生的产量影响较大。花生产量是由有效果数和百果重构成，通过表中有效果数的个数来看，受到不同程度干旱胁迫处理的有效果数明显降低，与正常灌水处理的有效果数差异显著，干旱胁迫通过影响花生有效果数的形成，进而对花生产量造成影响。百果重方面，T1和T3处理之间差异不显著，平均百果重174.01～175.12 g，但与T2、T4处理间差异显著，T2处理与T4处理间百果重差异也显著，T4处理的百果重最小，平均为137.99 g。百仁重方面的结果与百果重的结果表现出一致性。出仁率方面，以正常灌水(T1)的出仁率最高，平均为68.13%，T2与T3处理间的出仁率差异不显著，T4处理的出仁率最低，平均值为62.17%，与前面三个处理的结果差异显著。表4

表4 不同干旱处理下花生产量及其构成因素

Table 4 Effects of different drought treatments on yield and its component factors of peanut

处理Treatment产量Yield (kg/hm2 )有效果数 Valid pods (per hole)百果重100-pod weight(g)百仁重100-seed weight(g)出仁率Kernel percent(%)T17 338.83±301.05a27.96±0.98a175.12±5.62a119.31±3.59a68.13±3.01aT25 025.89±160.51c21.34±0.59c157.19±3.21b102.30±2.99b65.08±2.11bT36 215.70±293.40b23.79±1.05b174.01±4.20a113.42±4.20a65.18±1.20bT43 184.77±365.40d15.45±0.51d137.99±3.09c85.79±2.56c62.17±1.96c

注：小写字母表示达到5%显著水平，d 表示出苗后天数

Note: Lowercase letters indicate a significant level of 5%, d indicates days after seedling

3 讨 论

农作物的生长发育及产量与水分有着十分密切的联系，大部分农作物都有一个水分敏感期，如果该时期水分供应不足则会造成显著减产，因此，找到水分敏感期有助于作物对水分的高效利用，是旱区有限灌溉的必要条件之一[13]。有关干旱胁迫对花生生长发育的影响已有较多研究：姚君平等[14 -15]研究发现苗期轻度干旱能刺激花生的根系下扎和生长，有利于增强花生后期对干旱的抵抗能力，但是随着干旱的加剧，根系的生长会受到抑制，花生苗期受到干旱会造成前期植株矮化，在花生任何生育时期进行干旱处理，产量均明显低于对照，结荚期则随着干旱时间的延长，主茎生长速度降低，开花下针期进行干旱处理，会降低荚果发育速率，影响最终产量。研究表明，花生从盛花期到结荚期，根容量已基本定型，此后干旱会加速根容量的下降[16]。干旱胁迫对花生的叶面积系数及干物质积累也有较大影响，基本趋势是在干旱条件下花生叶面积明显下降，干旱越重影响越大，随着干旱胁迫加剧，干物质的积累明显下降。

康涛等[17]以花生品种山花7号为材料，研究了不同生育时期膜下滴灌对花生生长发育、产量及产量构成因素的影响，研究表明，膜下滴灌有利于促进花生的生长发育和提高花生产量，花针期滴灌、花针期和结荚期滴灌两处理花生荚果和籽仁产量增产幅度均在7%以上，在花针期进行膜下滴灌补水，增产效果较为明显。高建强等[18]研究表明，膜下滴灌能改善水分在不同时间的分布，协调植株的营养生长和生殖生长，促进荚果发育，膜下滴灌较常规灌溉产量提高17.32%，总水分利用效率较常规灌溉提高23.8%。郭峰等[19]研究了膜下滴灌对麦茬夏花生出苗质量和产量的影响，结果表明，膜下滴灌显著提高花生出苗质量，且对产量提高具有显著效应。菜倩等[20]研究表明，对花生影响较小的土壤含水量下限为田间持水量的60%左右，花生结荚期按此土壤含水量范围进行双侧均匀灌水和双侧交替灌水产量降低不显著，可分别减少灌水量26.7%、40.0%，水分利用效率分别提高16.3%和29.1%。

试验结果表明，不同生育时期受到干旱胁迫后，花生在株高、叶面积系数、地上部干物质积累均有不同程度的降低，且随干旱时间延长，降低的幅度增大。从各生育时期干旱胁迫比对照降低的程度看，全生育期干旱时降低的幅度最大，但花针期干旱和结荚期干旱时，荚果重和产量降低也比较明显，尤其是花针期干旱时，花生在株高、叶面积系数、地上部干物质积累及荚果产量方面有相对较大的降低，说明花针期对土壤缺水比较敏感，干旱时对植株生长发育及产量有着较大的影响。

李俊庆等[21]研究认为不同时期干旱处理对夏花生产量影响的差异较大，其中以苗期干旱影响较小。姚君平等[15]研究认为花生有两个明显的水分敏感期，即花针后期和结荚后期。李泽锋等[22]认为花针期是花生需水最敏感时期，当5 cm土层水分低于田间最大持水量的40%、20 cm土层水分低于田间最大持水量的60%时，应立即进行灌溉，该时期膜下滴灌总量约为50～170 t/667 m2，灌溉方法应以少量多次为原则。研究结果表明，在花生各生育期干旱胁迫均导致花生荚果产量降低，其中花针期干旱与对照相比荚果产量降低幅度相对较大，这与前人的研究结果大概一致，说明花针期干旱对植株生长发育及产量的影响较大，容易限制产量的形成；若在该时期进行滴灌补水，则有利于后期花生产量的提高。

4 结 论

新疆特殊生态环境条件下，不同程度干旱胁迫会对花生的生育期进程、株高、叶面积系数、地上部干物质积累和荚果干重等造成不同程度的降低，且随干旱时间的延长，降低幅度增大。干旱胁迫会影响到花生的各生育期进程，长期受旱会缩短花生的生育期时间。结荚期干旱胁迫对花生株高的影响相对较小，花针期干旱对植株生长发育及产量的影响较大。干旱胁迫对最终产量的影响不但与有效果数的降低有关，而且与荚果的饱满度(百果重)有关，两者共同作用造成了花生产量的降低。花针期干旱对单株荚果重和最终收获产量的影响较大，花生在这个时期对土壤缺水比较敏感，此阶段保证田间水分供给十分关键。