分层减量施肥对花生植株干物质积累及产量的影响

张彩军霍俊豪袁 洁司 彤王铭伦邹晓霞

(青岛农业大学农学院/山东省旱作农业技术重点实验室,山东 青岛266109)

花生是我国重要的油料作物和经济作物,在油料作物中,其种植面积仅次于油菜,总产量居油料作物之首,在大田作物中,比较效益最高[1]。 通过提高单产来增加总产,促进花生产业发展、提高种植效益,对保障国家食用油脂安全、增加农民收入具有重要意义[2]。

追肥可增强花生根系活力[3]、促进植株健壮生长[4]、延缓叶片衰老[5]、提高光合性能[6]、促进荚果发育、增加经济产量[7]。 然而,花生生产中普遍采用的地膜覆盖栽培方式不便追肥,多于播前一次性基肥施入,易造成生长前期供肥多、肥料利用率低[8],中后期脱肥,导致植株早衰[9]。 分层施肥可有效解决作物追肥难和肥料利用率低等问题。 研究表明,分层施肥可促使冬小麦个体健壮、提高抗寒性,显著增加生物产量和经济产量[10];促进玉米成熟期地上部干物质积累、改善干物质分配、提高产量[11]。 花生分层减量施肥尚未见报道,本研究旨在探明分层减量施肥对花生叶面积指数(LAI)、功能叶片叶绿素含量、植株干物质积累及产量的影响,为创新花生施肥技术、实现减肥增效、建立绿色高效施肥技术体系提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验在青岛农业大学莱阳试验站进行,试验田为砂壤土,地力均匀,土壤基础肥力详见表1,供试花生品种为青花7号,肥料为金正大复合肥(15-15-15)和氧化钙(化学纯CaO 98%)。

1.2 试验设计与方法

按施肥量和施肥层次不同设7个处理,分别以CK(常规施肥)、T1、T2、T3、T4、T5、T6表示,各处理施肥层次和施肥量见表2。 随机区组设计,重复3次。 小区长8.0 m,宽3.6 m,每小区4垄,一垄双行,穴距17.5 cm,穴播2粒。 CK 处理肥料于播种前均匀施于土表后旋耕(15 cm),各分层施肥处理按土层施肥,0～10 cm 为混施,15 cm、25 cm 为条施,条施者将肥料施于播种带下方相应深度,施肥后整平播种,地膜覆盖栽培,田间管理同大田生产。5月11日播种,9月11日收获。

1.3 测定项目与方法

自团棵期开始取样,每15 d 1次,共6次。 每次每处理取有代表性完整植株10株。 测定单株叶面积(计算LAI)、功能叶片叶绿素含量、植株各部位(营养器官、果针、荚果)干质量。 叶面积用EPSON V700型叶面积扫描仪、叶绿素含量用日产SPAD-502型叶绿素计测定;各部位干质量用烘干法测定,将植株各器官先于105℃下杀青30 min,再于70℃下烘干至恒质量。 收获期按小区收获,荚果自然晒干后入库,平衡30 d后称质量计产。从每小区荚果中取1 kg,分析计算单株结果数、千克果数、饱果率、双仁果率、出仁率等。

表1 供试土壤基础养分含量Table 1 Soil nutrient content of the tested soil

表2 各处理施肥层次与施肥量Table 2 The soil layer and amount of fertilizer applied in each treatment

1.4 数据处理

数据采用Excel 2016进行处理作图,用DPS 7.05数据处理系统LSD法对结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 分层减量施肥对花生叶面积指数(LAI)的影响

由图1可见,苗期(6月10日)后花生LAI迅速增加,于结荚期(7月25日)达到最大值,随后降低,各处理变化趋势一致。 6月25日前叶面积指数以CK较高,此后分层施肥各处理均高于CK,较高的LAI一直保持至生育后期。 施肥层次相同LAI随施肥量的减少而降低,施肥量相同三层施肥处理的LAI高于二层施肥处理。7月25日测定,分层不减肥处理(T1、T4)的LAI较CK 分别增加31.94%和39.75%,分层减肥10%处理(T2、T5)的较CK 分别增加26.76%和34.82%,分层减肥20%处理(T3、T6)的较CK 分别增加14.88%和12.18%,与对照相比,差异均达显著水平(图1)。分层施肥即使减肥20%仍可增加LAI,为增加干物质积累和提高产量的重要基础。

2.2 分层减量施肥对花生叶片叶绿素含量的影响

图1 分层减量施肥对花生叶面积指数(LAI)的影响Fig.1 Effect of layered and reduced fertilization on the leaf area index of peanut

图2 分层减量施肥对花生叶片叶绿素含量的影响Fig.2 Effect of layered and reduced fertilization on the content of leaf chlorophyll in peanut

叶绿素SPAD 值是反映叶绿素含量的指标。花生花针期(7月10日)功能叶片叶绿素SPAD值最高,此后逐渐降低,各处理变化趋势一致。 6月25日前CK 叶绿素的SPAD 值较高,以后分层施肥处理的较高,施肥量相同三层施肥处理的高于二层施肥处理,施肥层次相同随施肥量的减少而降低。 结果期(7月10日)和饱果期(8月24日)测定,分层不减肥处理(T1、T4)的SPAD 值较CK分别增加13.29%、15.38%和21.49%、26.55%;分层减肥10%处理(T2、T5)的SPAD 值较CK分别增加13.12%、7.41%和18.19%、23.79%,差异均达显著水平;分层减肥20%处理(T3、T6)的SPAD 值较CK 分别增加3.83%、2.60%和10.92%、7.59%(图2)。 分层施肥各处理功能叶片叶绿素含量提高有利于叶片光合作用的改善。

2.3 分层减量施肥对花生干物质积累量的影响

2.3.1 对营养器官干物质积累的影响

从苗期(6月10日)至结荚期(7月25日)花生营养器官干物质积累迅速增加,饱果期(8月24日)开始下降,各处理变化一致。 6月25日前,营养器官干质量以CK 较高,以后分层施肥各处理均高于CK,不同施肥层次均随着施肥量的减少而降低,施肥量相同三层施肥较二层施肥为高。三层施肥处理于7月10日至8月24日测定,分层不减肥(T4)、分层减肥10%(T5)处理的营养器官干质量较CK 分别增加34.71%、27.95%、23.55%、13.03%和18.66%、11.09%、16.76%、4.90%,除7 月25 日T5 处 理 外,T4、T5 与CK差异均达显著水平;分层减肥20%(T6)处理的营养器官干质量较CK 分别增加5.72%、1.60%、9.57%、4.10%(图3)。

2.3.2 对果针(子房柄)干物质积累的影响

图3 分层减量施肥对花生营养器官干物质积累的影响Fig.3 Effect of layered and reduced fertilization on vegetative organ dry matter accumulation of peanut

图4 分层减量施肥对花生果针(子房柄)干物质积累的影响Fig.4 Effect of layered and reduced fertilization on fruit needle dry matter accumulation of peanut

自花针期(7月10日)至饱果期(8月9日),随成针数增加,果针干物质积累逐渐增至最大值,后期略下降,各处理变化一致。 结荚期(7月25日)至成熟期(8月24日),果针干质量的变化,分层施肥(T1～T6)均高于CK;施肥层次相同,减肥10%处理高于减肥20%处理。7月25日和8月9日测定,T1～T6处理果针干质量分别为2.96 g/株、2.86g/株、2.62g/株、2.81g/株、2.84g/株、2.67g/株和3.53g/株、3.62g/株、3.33g/株、3.64g/株、3.40 g/株、3.23g/株,较CK 的2.51g/株和3.10g/株分别增加17.93%、13.94%、4.38%、11.95、11.95%、6.37%和13.87%、16.77%、7.42%、17.42%、9.68%、4.19%。 至成熟期各分层施肥处理果针干物质积累减少较多,可能与分层施肥更利于干物质向荚果运转有关 (图4)。

2.3.3 对荚果干物质积累的影响

随生育进程推进,花生荚果干物质积累迅速增加,近收获时增加较少,各处理变化趋势一致。 分层施肥明显增加荚果干物质积累;施肥层次相同,随施肥量减少,干物质积累呈下降趋势。9月8日(收获期)测定,分层施肥处理(T1～T6)荚果干质量较CK 分别增加17.25%、16.49%、12.75%、20.00%、13.08%和9.20%,差异均达显著水平;减肥10%(T2、T5)和减肥20%(T3、T6)处理荚果干质量较不减肥处理(T1、T4)平均减少3.24%和6.44%;施肥层次不同、施肥量相同的各处理间(T1与T4、T2与T5、T3与T6)荚果干质量差异不明显(图5)。 分层施肥促进荚果干物质积累是提高荚果产量的重要基础。

图5 分层减量施肥对花生荚果干物质积累的影响Fig.5 Effect of layered and reduced fertilization on pod dry matter accumulation of peanut

表3 分层减肥施肥对花生产量及其构成因素的影响Table 3 Effect of layered and reduced fertilization on peanut yield and its components

2.4 分层减量施肥对花生产量及其构成因素的影响

由表3可见,分层施肥可明显提高花生荚果产量,即使减少20%的施肥量,仍呈增产趋势,产量的提高是分层施肥增加单株结果数和提高果质量所致。 施肥量相同,二层和三层施肥产量无明显差异;同为二层施肥,减肥10%减产不明显,减肥20%则明显减产;同为三层施肥,减肥10%和减肥20%均明显减产,但减肥10%和减肥20%间产量差异较少。

与CK 相比,分层施肥处理(T1～T6)荚果产量增加11.8%～23.0%、单株结果数增加2.0%～19.5%,果质量提高1.8%～6.7%,饱果率和双仁果率分别提高13.6～20.6和2.6～3.7个百分点;分层施肥处理中,以T1、T2 和T4 处理增产效果明显,较CK 分别增产20.1%、18.3%和23.1%,差异均达显著水平。 各分层施肥处理出仁率较CK 提高1.1～2.8个百分点,籽仁产量提高幅度更大。

3 讨论与结论

分层施肥具有持续供给养分、便于根系吸收[11-12]、减少养分损失、提高肥料利用率[13]、促进植株健壮生长、增加作物产量的作用[14],其作用效果及生理基础已在多种作物上得以显现和明确[10-11]。 本研究表明,分层施肥可增加花生LAI、提高叶绿素含量、促进植株干物质积累,显著增加荚果产量,增产幅度可达11.8%～23.1%。 即使减肥20%也表现出明显的增产效果。 分层施肥还明显提高荚果出仁率,籽仁产量增幅可达14.35%～27.93%。 与分层施肥在小麦[10]、玉米[11,15]、水稻[14,16]上的研究结果一致。

在机械化条件下,可实现耕地分层施肥一体化,明显提高劳动生产率。 本研究认为,分层施肥并减肥10%～20%可作为花生生产中一项新的技术措施,以实现减肥、增效、增产的目标。