生物有机肥对盐碱土花生农艺性状及荚果发育的影响

田家明张冠初罗庄田袁 光梁新波李泽伦石书兵姜常松张智猛*

(1.新疆农业大学农学院,新疆 乌鲁木齐 830052; 2.山东省花生研究所,山东 青岛 266100;3.青岛市崂山区自然资源局,山东 青岛 266061; 4.海阳市农业技术推广中心,山东 海阳 265100)

黄河三角洲拥有广阔的土地面积,但因其土壤盐渍化程度高,制约着土地的开发与利用[1-3]。花生具有较高的加工价值与经济价值,且具有一定的抗旱耐瘠能力,是黄河三角洲盐碱地种植业结构调整中适宜替代作物[4-6]。黄河三角洲因降水量小于地表蒸发量,使得盐分在地表积累,土壤微生物活性受到抑制,土壤有机质含量降低,对作物生长造成不利影响[7-8]。研究指出,施用生物有机肥土壤中微生物碳含量提高,姜的茎叶鲜质量、马铃薯块茎质量均增加,苜蓿耐盐胁迫机能有所改善,从而实现增产[9-11]。

目前有关生物有机肥在花生中的使用效果还鲜有报道,本试验通过设置盐碱土基施不同数量生物有机肥试验,探究其对花生植株生长与荚果发育的影响,旨在为盐碱地花生高效优质生产提供理论依据与实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试花生品种为花育25号。生物有机肥料产自兴业生物科技有限公司,有机质≥50%,有效活菌数≥2亿/g。

1.2 试验土壤性质

试验在山东省花生研究所莱西试验站进行,盆栽所用盐碱土和非盐碱土分别采自山东省东营市利津县毛坨村和莱西试验站0～30 cm表层土壤,盐碱土壤容质量1.39g/cm3,含盐量2.52g/kg,有机质含量5.49 g/kg,pH值8.72,青岛莱西非盐碱土壤容质量1.13 g/cm3,含盐量0.68 g/kg,有机质16.7 g/kg,pH值为6.51。

1.3 试验设计

土壤过1cm筛混匀后装盆,每盆装土20kg,栽培盆高26 cm,内径36 cm。两种土壤共设8个处理,分别为:① Lck:非盐碱土空白处理;②LF1:非盐碱土+ 3000 kg/hm2肥料;③ LF2:非盐碱土+6000 kg/hm2肥料;④ LF3:非盐碱土+9000 kg/hm2肥料;⑤ Dck:盐碱土空白处理;⑥DF1:盐碱土+3000 kg/hm2肥料;⑦ DF2:非盐碱土+6000 kg/hm2肥料;⑧ DF3:盐碱土+9000 kg/hm2肥料;每处理播种16盆,三次重复,生物有机肥依其各处理使用量于装盆时均匀拌入土壤中,并基施复合肥900 kg/hm2(N:P2O5:K2O=1:1.5:1.5)。每盆播8粒种子,于苗齐后间苗,每盆保留3株长势均匀一致幼苗。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 样本的采集与农艺性状测定

分别于苗期(播种后35 d)、开花期(播种后50 d)、荚果期(播种后75d)、饱果期(播种后95d)和成熟期(播种后120 d)采集植株样本,各处理分别采取长势均匀、无病虫害植株6株样本带回室内,洗净后用滤纸吸干水分,测量其主茎高、侧枝长。按器官(根、茎+叶柄、叶片)分开,于105℃杀青30min后,再于70℃烘干至恒质量。收获时各处理以收获株数计产、考种。

1.4.2 净光合速率与叶面积指数测定

净光合速率测定采用美国CIRAS-Ⅱ光合测定仪测定,测定时期与采集植株样本的同时进行,于无风晴朗上午10:00-12:00选择功能叶(倒三叶)进行测量,每处理5次重复。花生叶面积指数(LAI)采用打孔称质量法计算。

1.4.3 荚果体积和质量测定

分别于荚果期与饱果期各处理植株样本中选取发育最充分、均匀一致的双仁荚果10个,使用排水法测定荚果和籽仁体积,然后于105℃烘箱中杀青30 min,再于75℃下烘干至恒质量。

1.5 数据处理

数据采用SPSS 19.0和Excel 2010软件进行分析和作图。

2 结果与分析

2.1 主茎高

如图1所示,基施生物有机肥在两种土壤中的施用效果均在开花期后表现明显,但因施肥量和生育期的不同其效果不同。开花期,两种类型土壤均以最高肥量F3效果最佳,且均显著高于其他处理。荚果期,两种类型土壤花生主茎高均以F2最高,且均显著高于其对照。至饱果期,两种类型土壤花生主茎高仍均以F2最高,并显著高于其他施肥处理,非盐碱土与盐碱土分别提高12.94%与9.20%。

2.2 侧枝长

如图2所示,盐碱土花生自苗期至饱果期,各肥料处理相对于Dck处理侧枝长平均提高 41.49%、38.00%、23.02%、5.21%,饱果期之前以DF3处理提高最多,饱果期DF2处理较Dck提高17.55%,提高幅度最大。非盐碱土花生侧枝长于开花期至饱果期前仅LF3处理提高显著,可见盐碱土有机肥施用效果出现时间早于非盐碱土。饱果期之前两种土壤均以最高肥量效果最佳,饱果期F2处理上升趋势明显,且与其他处理差异显著。

2.3 叶面积指数

图1 不同土壤类型施生物有机肥对花生植株主茎高的影响Fig.1 Effect of bio-organic fertilizer applied in different soil types on main stem height of peanut plant

图2 不同土壤类型施生物有机肥对花生植株侧枝长的影响Fig.2 Effect of bio-organic fertilizer applied in different soil types on lateral branch length of peanut plant

图3 不同土壤类型施生物有机肥对花生叶面积指数的影响Fig.3 Effect of bio-organic fertilizer applied to different soil types on leaf area index of peanut

图3所示,非盐碱土施用生物有机肥使苗期至开花期叶面积指数升幅增大,各施肥处理开花期平均叶面积指数相比于Lck处理平均提高28.57%,开花期后LF2处理保持较快增长,峰值时较Lck处理提高5.32%,且减缓了成熟期叶面积指数的下降幅度。盐碱土各施肥处理各生育时期叶面积指数均高于未施肥处理,施用生物有机肥提高了盐碱土花生苗期至开花期叶面积指数的增长幅度,其中以DF2处理增幅较大,为0.681。成熟期叶面积指数大小呈DF2＞DF3＞DF1＞Dck,可见DF2处理对降低成熟期叶面积指数的下降幅度效果最佳。

2.4 净光合速率

图4所示,盐碱土与非盐碱土花生的净光合速率变化均呈先增后降的趋势,于开花期达到最大值。生物有机肥的施用使盐碱土花生叶片净光合速率峰值提高,开花期时光合速率呈DF2＞DF3＞DF1＞Dck,DF2处理较Dck处理提高34.02%。荚果期之后DF2处理降幅减小,净光合速率高于盐碱土其他处理。

2.5 地上部干质量

图5可见,非盐碱土施用有机肥使苗期至开花期的地上部光合产物积累量增幅提高,各施肥处理平均增幅较Lck处理提高61.67%,之后地上部干物质积累速度放缓,至饱果期以LF2处理最高,较Lck处理提高12.85%。施用有机肥与否对盐碱土花生地上部分光合产物积累量变化影响较大,施用生物有机肥各处理自苗期开始高于Dck处理,开花期差距拉大,荚果期DF1、DF2和DF3处理各提高地上部分干质量5.51、7.82与5.08 g。

图4 不同土壤类型施生物有机肥对花生净光合速率的影响Fig.4 Effect of bio-organic fertilizer applied to different soil types on net photosynthetic rate of peanut

图5 不同土壤类型施生物有机肥对花生地上部分干质量的影响Fig.5 Effect of bio-organic fertilizer applied in different soil types on aerial part dry mass of peanut

2.6 荚果发育

表1可看出,非盐碱土壤花生荚果期各指标处理间均无显著差异,各指标均以LF2处理最高,但差异不显著。饱果期LF2处理显著提高了花生籽仁干质量27.93%,其他施肥量提高约6%,相互间差异不显著。

盐碱土施用生物有机肥后,花生荚果期荚果体积DF1～DF3处理分别提高19.4%、193.7%、183.5%;籽仁体积分别提高80%、100%、90%;荚果干质量分别提高0.029、0.243、0.158 g;籽仁干质量分别提高0.907、16.970、9.435 g,可见生物有机肥加快了荚果的发育进度,使荚果与籽仁发育更充分。

盐碱土花生饱果期DF2处理显著提高花生籽仁体积与干质量,分别为0.310 cm3和80.767 mg,效果最佳,DF1处理与DF3处理分别提高花生籽仁体积0.017与0.087 cm3;提高花生籽仁干质量3.000与14.334 mg但差异不显著,可见生物有机肥的施用,提高了花生饱果期籽仁的生长发育,使荚果更加充实。

表1 不同土壤类型施生物有机肥对不同时期花生荚果生长的影响Table 1 Effect of different soil types applied organic fertilizers on the growth of peanut pods in different periods

2.7 对产量构成因素的影响

盐碱土花生的各项产量性状均降低,Dck处理出米率仅为57.59%,单株产量较非盐碱土降低64.65%,施用生物有机肥后得到改善,DF1～DF3处理分别提高花生百仁质量0.42、4.21与1.66 g,出米率分别提高1.12%、5.10%与2.52%,分别提高单株产量8.7%、17.25%与12%,以DF2处理提高百仁质量,出米率及单株产量效果最佳。

表2可看出,非盐碱土施用生物有机肥后对花生百仁质量、百果质量、出米率及单株产量有影响,LF2处理使百仁质量、百果质量和出米率分别提高4.26g、5.36g和2.58%。各肥料处理单株产量为LF2＞LF3＞LF1,其中LF2处理提高单株产量8.9%效果最佳。

表2 不同土壤类型施生物有机肥对花生产量构成因素的影响Table 2 Effect of organic fertilizers applied to different soil types on yield components of peanut

3 讨论与结论

盐胁迫使植物组织的生长与分化受到抑制,使叶面积扩展速率降低,土壤缺乏有机质[12]。研究指出,盐胁迫使叶片细胞间隙变大,光合活性受到抑制,光合效率下降[13-14]。本试验条件下,盐碱土施用生物有机肥后于开花期对花生的主茎高、侧枝长具有明显促进作用,并使叶面积指数、光合作用面积增加。同时施用生物有机肥处理,开花期净光合速率提高34.02%。相同肥料在不同土壤环境下会出现不同的作用效果[15]。非盐碱土施用生物有机肥对花生叶片净光合速率影响不大,但对叶面积指数具有一定的提高作用,使苗期至开花期干物质积累速度大幅提高。

前人研究指出,生物有机肥均可提高烟草、番茄、棉花地上部分生物量[16-18]。本试验中非盐碱土与盐碱土施用肥料后均提高了苗期至开花期的地上干物质积累量,但开花期后F3处理在非盐碱土上的积累速度降幅趋于平缓。这一现象在盐碱土中更加明显,DF3处理干物质积累量花期达到了顶峰,之后呈下降趋势,可见充足的肥料可促进花生苗期至花期的干物质积累,在两种类型土壤上均以LF2与DF2处理效果最佳。

花生荚果不同时期发育程度不同,且逆境环境下易造成空壳现象[19-20]。生物有机肥的使用对非盐碱土花生荚果发育前期影响较小,至饱果期各处理间出现显著差异。施用生物有机肥使花生荚果发育更加迅速,体积及干质量均有显著提高,中等施肥量有延缓衰退的效果,因此对花生荚果的发育促进作用最明显,至饱果期荚果发育充分,籽仁充实更加完全,显著提高了出米率和产量。

综上所述,适量施用生物有机肥使花生营养生长速度加快,花生光合能力提高,促进了荚果生长发育。盐碱土与非盐碱土施用生物有机肥后分别提高产量8.9%与17.25%,效果均以施肥量6000 kg/hm2时最佳。