不同生育期水分亏缺耦合施氮量对花生光合特性和品质的影响

夏桂敏，罗秀兰，聂修平，郑俊林，迟道才

不同生育期水分亏缺耦合施氮量对花生光合特性和品质的影响

夏桂敏，罗秀兰，聂修平，郑俊林※，迟道才

（沈阳农业大学水利学院，沈阳 110866）

为探究不同生育期水分亏缺和施氮量对花生光合特性、产量及品质的影响，于2020和2021年设置测坑裂区试验，研究充分灌溉（IF，灌水下限为田间持水率的70%～75%）和调亏灌溉（IRD，花针期和饱果期控水下限均为田间持水量的55%～60%）下，施氮量（0（N0）、50（N50）、100（N100））kg/hm2）对花生光合速率、蒸腾速率、产量及品质的影响。研究结果表明，与充分灌溉相比，花针期调亏灌溉降低了花生叶片光合速率和蒸腾速率；结荚期复水后，由于补偿效应，调亏灌溉处理的光合速率和蒸腾速率均高于充分灌溉。调亏灌溉耦合100 kg/hm2氮肥处理（IRDN100）显著提高了花针期和结荚期的光合速率和蒸腾速率（<0.05），且花生产量最高，较传统水氮处理（IFN100）2 a平均提高了13.4%（<0.05）。与传统水氮处理相比，IRDN100处理生产的花生具有相对较高的蛋白质、油脂、油酸、亚油酸含量及油亚比，即出油量和储存品质均较好。因此，IRDN100处理不仅能节水增产，还能改善花生品质，可为干旱半干旱地区实现花生节水提质增效生产目标提供理论参考。

灌溉；蒸腾；花生；水分亏缺；补偿效应；水氮耦合；光合特性；品质

0 引 言

水资源匮乏将直接影响农业经济的提高，制约农业发展，是限制中国北方干旱地区农业生产的重要因素[1]。花生虽属抗旱耐瘠作物，但水分仍是限制其生长和产量的主要因子。维持作物正常生长需要有足够的水分，当水分不足时，会造成作物体内大量营养物质无法分解与转化[2]，从而影响作物产量。有研究表明，当花生植株体内水分含量低于70%时，不仅会影响其光合作用，还会影响植株对养分的吸收和利用[3]。近年来，调亏灌溉（Regulated Deficit Irrigation，RDI）作为一种高效的节水技术，在作物节水增产方面取得了显著效果[4]。调亏灌溉的主要思路是在作物的某一生长阶段施加一定的水分胁迫，通过协调作物光合产物在不同组织或器官的分配，促使光合产物向籽粒倾斜，从而提高作物的经济产量[5-6]。水分胁迫程度和施加胁迫的时期对于作物产量具有重要影响。刘溢健等[7]研究表明，重度水分胁迫显著降低了马铃薯光合作用，且复水后仍低于对照，导致最终产量也显著降低。而孟兆江等[8]研究表明，冬小麦在经过适度水分胁迫-复水处理后，其光合作用产生补偿效应，作物最终产量也显著提高。目前，有关调亏灌溉的研究多集中于单生育期，也有少量多生育期调亏的报道。本课题组前期开展了花生连续生育期调亏灌溉研究，发现花针期和结荚期适度水分胁迫显著改善了花生光合作用及根冠干物质积累，最终提高了花生产量和水分利用效率[9]。花生在花针期和结荚期对水分亏缺较为敏感，而饱果期则对水分需求相对较弱，因此，该生育阶段可能具有更大的节水潜力。然而，有关花生非连续生育期（如花针期和饱果期）调亏灌溉的研究鲜见报道，且调亏灌溉对花生品质的影响如何尚不明确。因此，探究花针期和饱果期适度水分胁迫对花生植株光合特性、产量及品质的影响，对于进一步实现干旱半干旱地区花生节水、提质、增效目标具有重要意义。

氮肥作为作物生长的基础肥料，对于提高作物产量至关重要。花生是一种高需氮量作物，在一定施氮量范围内，施用氮肥不仅会促进花生生长发育，延缓叶片及植株衰老[10-11]，还可以改善花生植株地下及地上部分营养状况，增强光合性能、提高氮代谢生理机能，进而提高花生干物质积累及产量。赵婷等[12]研究发现，在一定范围内增施氮肥可促进花生生长发育，增加地上部干物质积累，提高花生产量及产量构成。而张翔等[10]研究表明，过量施用氮肥会降低花生的单株饱果数和出仁率，从而导致花生减产，同时也会降低花生品质。王艳莹等[13]认为，当施氮量在150 kg/hm2以内时，花生蛋白质含量随施氮量的增加而增加；当施氮量超过150 kg/hm2时，增施氮肥会导致花生养分吸收减少，蛋白质和脂肪含量也会下降。近年来，农田过量施氮现象日益突出，不仅降低了氮肥利用效率，还加剧了地表水资源富营养化、地下水污染、温室效应等诸多环境问题[14-15]。尽管有关花生田适宜施氮量的研究已有大量报道，但不同灌水下限下最佳施氮量如何尚不明确。因此，本研究通过2 a测坑试验，采用裂区试验设计，以充分灌溉为对照，研究不同生育期水分亏缺条件下不同施氮量对花生光合特性、产量、产量构成及品质的影响，寻求适宜干旱半干旱地区花生生产的高效水氮管理模式，以期为旱地农田水氮资源高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2020和2021年5–10月在沈阳农业大学水利学院综合试验场进行。试验场位于沈阳市东部（北纬41°44′，东经123°27′，海拔44.7 m），属于温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨。本试验在带有滑动遮雨棚的测坑内进行，每个小区面积为3 m2(2 m×1.5 m)。为消除降雨对试验的影响，下雨时关闭遮雨棚。试验区土质为潮棕壤土，具体理化性质见表1。

1.2 试验材料

供试花生品种为沈阳农业大学花生研究所培育的“农花9号”，氮肥采用尿素，磷肥采用过磷酸钙（P2O5，135 kg/hm2），钾肥采用硫酸钾（K2O，105 kg/hm2），氮、磷、钾肥均作为基肥一次性施入。

1.3 试验设计

采用裂区试验设计，设置施氮量（参考当地水平设置梯度）和灌水下限2个因素。主区为不同灌水下限，设置2水平：充分灌溉（IF，灌水下限为田间持水率的70%～75%）和调亏灌溉（IRD，花针期和饱果期控水下限均为田间持水量的55%～60%）。不同灌溉处理的灌水上限均为田间持水量的90%。整个生育期采用便携式土壤水分测量仪—时域反射仪（TDR，Time Domain Reflector）测定土壤含水率并进行控水，当含水率达到下限便灌水至上限。副区为施氮量，设置3个水平：0（N0）、50 kg/hm2（N50）和100 kg/hm2（N100）。试验共计6个处理，每个处理设3次重复，共18个小区。具体试验设计方案见表2。

各小区均采用大垄双行种植模式，花生2行中间布置1条滴灌带，滴灌带距离播种行15 cm左右，花生行距为50 cm，株距为20 cm。播种深度为5 cm，每穴播2～3粒，每个小区播种20穴。播种时根据实际土壤水分状况，适量打底水，以保证安全出苗。采用覆膜滴灌的方式进行灌溉，地膜选择0.007 mm厚的黑色地膜，滴灌带直径为25 mm，厚度为0.2 mm，滴头间距为30 cm，滴头流量为2.4 L/h。每个小区均独立控制灌水。采用重力滴灌的方式进行灌溉，灌水时用泵将水引至距地面1.7 m高处容量为50 L的塑料桶内，利用重力作用将桶内的水灌到花生根部附近的土壤，保证灌溉水均匀流出。分别于2020年5月18日和2021年5月24日播种花生，2020年9月28日和2021年10月5日收获花生。试验小区布置情况如图1所示。本试验将花生生育期划分为4个，分别为苗期、花针期、结荚期和饱果期。

1.4 测定指标

1.4.1 土壤含水率

花生播种前，在每个小区靠近滴灌管处埋设3根Trime管，其中1根布置在1垄的中心位置，另外2根沿滴灌管方向均匀布置在另外1垄，形成三角形区域，以测量花生根区土壤含水率。每5 d测定1次，每次分别测定0～10、>10～20、>20～30、>30～40、>40～50和>50～60 cm土层深度的体积含水率，并在灌水前后加测土壤含水率。当土壤含水率达到灌溉下限时，进行灌水，灌水量按式（1）进行计算。

1.4.2 光合特性

分别于花针期和结荚期，采用LI-6400XT便携式光合仪（美国LI-COR公司生产）测定植株光合速率和蒸腾速率。选择晴朗无云的天气测定花生叶片光合特性，测定时每个处理选择生长及受光方向一致的主茎倒三叶，取3片叶子的平均值作为最终结果。

注：R1～ R3为重复1至3。

1.4.3 产量及产量构成

收获时，每个小区单打单收，花生荚果经自然风干后，当含水量达到14%时，测定花生产量及产量构成，用电子秤（精度为0.0l g）测定花生的百果质量、百仁质量及荚果产量。

1.4.4 品 质

利用近红外快速品质分析仪（丹麦FOSS公司生产）测定花生的蛋白质、脂肪、棕榈酸、油酸、亚油酸含量及油亚比（Oleic-Linoleic ratio，O/L）等指标，并对品质组分进行聚类分析。

1.5 数据处理及统计分析

采用Microsoft Excel 2010对数据进行汇总，利用统计软件DSP 9.01对试验数据进行方差分析和显著性检测，均值间差异采用Tukey’s HSD检验方法。运用Origin Pro 9.0软件进行绘图，采用R Studio软件对品质指标进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 调亏灌溉和施氮量对花生净光合速率和蒸腾速率的影响

2.1.1 调亏灌溉和施氮量对花生净光合速率的影响

不同灌溉和施氮量处理对花生日平均净光合速率（Pn）影响的方差分析如表3所示。由表3可知，灌溉、施氮量处理主效应及二者交互效应均对花针期Pn有显著影响，施氮量主效应及二者交互效应对结荚期Pn有显著影响。

由图2可知，在花针期和结荚期，同一灌溉处理下，日平均净光合速率（Pn）均随施氮量的增加而增加，N100处理下Pn值达最大。在花针期，同一施氮量水平下，调亏灌溉（IRD）处理的Pn值均低于充分灌溉（IF）。在结荚期复水后，光合作用出现了补偿现象，相同施氮量水平下，调亏灌溉处理Pn值与充分灌溉相当，甚至高于充分灌溉，以2020年为例，IRDN0处理与IFN0处理的Pn值无显著差异（>0.05），而IRDN50和IRDN100的Pn值分别显著高于IFN50和IFN100处理（<0.05）。

表3 2020和2021年灌溉和施氮量处理对花生日平均净光合速率影响的方差分析

注： *和**分别表示显著影响（<0.05）和极显著影响（<0.01）。ns表示不显著。下同。

Note: * and ** indicate significant (<0.05) and extremely significant (0.01) effect, respectively. ns indicates non-significance. The same as below.

注：同一生育期内不同小写字母表示不同灌溉和施氮量处理间差异显著（P<0.05）。

2.1.2 调亏灌溉和施氮量对花生蒸腾速率的影响

灌溉和施氮量处理对花生日平均蒸腾速率（Tr）的影响如图3所示。

注：同一生育期内，灌溉处理主效应值是不同施氮水平的平均值，施氮量水平主效应值是不同灌溉处理的平均值。

由图3可知，在花针期，与IF处理相比，IRD处理Tr值显著降低（<0.05），说明花针期亏水抑制了花生叶片的蒸腾作用；Tr值随施氮量的增加而增加，与N0相比，N100处理Tr值显著增加了14.3%（2020）和10.5%（2021）。结荚期复水后，2020年IRD处理Tr值与IF处理无差异；2021年，IRD处理Tr值相较与IF处理增加了11.4%。结荚期，与N0相比，N50处理Tr值无显著变化，而N100处理Tr值分别显著增加了10.9%（2020）和17.8%（2021）。

2.2 调亏灌溉和施氮量对花生产量及产量构成的影响

不同灌溉和施氮量处理对花生产量及产量构成的影响如表4所示。由表4可知，2020和2021年，灌溉处理和施氮量主效应及二者交互效应对花生产量均有显著影响。

同一灌溉方式下，花生产量均随施氮量的增加而增加。相同施氮量水平下，IRD处理的花生产量均高于IF处理，以2020年为例，IRDN50处理产量比IFN50处理高13.0%，而IRDN100处理产量比IFN100处理高15.4%，即IRD与IF之间产量差异随施氮水平的提高而增加。从交互效应来看，IRDN100处理下花生产量2 a均为最高，较传统水氮处理（IFN100），2 a平均提高了13.4%（<0.05）。，说明IRDN100处理达到了节水增产的目的。

由表4可知，灌溉和施氮量处理主效应及二者交互效应均显著影响花生百果质量和百仁质量。从灌溉方式主效应来看，相同氮肥施用量下，调亏灌溉（IRD）下的百果质量和百仁质量均高于充分灌溉（IF）。按不同施氮水平下的平均值计算，与IF相比，IRD处理下花生百果质量增加了11.2%（2020）和12.7%（2021），百仁质量增加了3.2%（2020）和3.3%（2021）。从施氮量主效应来看，相同灌溉处理下，花生百果质量和百仁质量均随施氮量的增加呈先增加后减少的趋势，N50处理达到最大值。按不同灌溉处理下的平均值计算，与N0处理相比，N50和N100处理的百果质量分别增加了12.3%和6.6%（2020），12.9%和7.0%（2021）；百仁质量分别增加了10.3%和5.7%（2020），10.4%和5.1%（2021）。从灌溉处理与施氮量交互效应来看，IRDN50处理百果质量和百仁质量均最大，与传统水氮处理（IFN100）相比，百果质量提高了11.5%（2020）和9.0%（2021），百仁质量提高了6.7%（2020）和8.1%（2021）。

表4 2020和2021年灌溉和施氮量处理对花生产量及产量构成的影响

注：同一列内不同小写字母表示显著差异（<0.05）。

Note: Within a column, different lowercase letters indicate significant difference (<0.05).

2.3 调亏灌溉和施氮量对花生品质的影响

蛋白质和脂肪含量是评价花生品质好坏的重要指标，蛋白质含量决定花生蛋白提取量的高低，油脂含量决定其出油量的多少。而油脂中90%以上的组分由棕榈酸（C16:0）、油酸（C18:1）和亚油酸（C18:2）构成。油亚比（O/L）决定了花生的储藏品质。因此，本试验主要对以上品质指标进行了分析。由于2020和2021年不同水氮处理对花生品质的影响规律基本一致，本文以2020年数据为例进行分析。

2020年不同灌溉和施氮量处理对花生籽仁品质的影响如表5所示。由表5可知，灌溉处理对脂肪、棕榈酸和油酸有显著影响，而施氮量对花生品质均无显著影响。灌溉处理与施氮量交互效应对蛋白质、脂肪、棕榈酸、油酸、亚油酸及油亚比（O/L）均有显著影响。对于蛋白质含量，从交互效应来看，IRDN0处理蛋白质含量显著低于IFN0，而IRDN50处理蛋白质含量则显著高于IFN50处理。灌溉处理和施氮量对脂肪含量的影响则与蛋白质含量相反，即IRDN0处理脂肪含量显著高于IFN0，而IRDN50处理脂肪含量则显著低于IFN50处理。说明低氮水平（50 kg/hm2）下，与充分灌溉相比，调亏灌溉提高了花生籽仁蛋白质含量、降低了籽仁脂肪含量。N50施氮水平下，IRD处理的棕榈酸和亚油酸均显著高于IF处理，而油酸和油亚比则低于IF处理。N100施氮水平下，IRD处理的油酸和油亚比均高于IF处理。由此可见，调亏灌溉对花生油酸和油亚比的影响随施氮量的变化而变化，高施氮水平下调亏灌溉可提高花生油酸和油亚比。

表5 2020年灌溉和施氮量处理对花生品质的影响

2.4 花生品质各组分之间的聚类分析

灌溉和施氮量处理对花生品质影响的聚类分析如图4所示。

图4 2020和2021年不同灌溉和施氮量处理下花生品质聚类分析

根据图4中花生品质组分（蛋白质、油脂、油酸、亚油酸及O/L值）的颜色深浅程度将6个处理分成以下2类：

A类：IFN0、IFN50、IFN100，该类花生生产的果实蛋白质和亚油酸含量均处于较高水平（0～1.5），但油脂和O/L值较低（−0.5～−1.5）。因此，该类别处理生产的花生不适宜作为食用油原材料，不宜长时间放置存储，但可作为花生生产蛋白或花生食品直接食用。

B类：IRDN0、IRDN50、IRDN100，该分类花生生产的果实蛋白质含量较低（−0.5～−1.5），油脂含量处于较高水平（0～1.5），且O/L值也处于较高水平（0～1.5），因此，该类别处理生产出来的花生适宜长时间放置存储，由于蛋白质含量低且油脂含量较高，因此，可用于提炼花生油。

由此可知，IRDN100处理的蛋白质、油脂、油酸、亚油酸及O/L值均处于相对较高的水平，因此，IRDN100处理的花生品质最好。

3 讨 论

3.1 调亏灌溉和施氮量对花生光合特性的影响

光合作用是植株生长的根本驱动力，是干物质积累和产量形成的基础。干物质积累的90%～95%都来源于光合产物。大量研究发现，不同生育期进行调亏灌溉会不同程度地降低作物叶片净光合速率、蒸腾速率及气孔导度[17-18]。顾学花等[19]研究发现，花针期干旱显著降低了花生叶片光合速率，但复水处理对花生光合生理作用产生了补偿效应，致使光合速率恢复到正常水平甚至高于充分灌溉处理，且随着复水时间的延长而增加。本研究结果表明，花针期调亏灌溉处理的Pn值显著低于充分灌溉，即水分亏缺抑制了花生的光合作用，进而降低了Pn值；而结荚期复水后，调亏灌溉处理的Pn值反而高于充分灌溉，说明复水后的补偿效应较为明显。然而，重度水分亏缺也会导致光合作用复水后也难以恢复。因此，水分亏缺程度的控制是决定调亏灌溉影响作物光合作用的关键，适度水分亏缺-复水处理可显著提高花生光合速率。施用氮肥有利于花生保持较高的光合速率，当氮素减少时，为了满足作物生长发育和生理代谢的需求，植株会将养分资源分配于最需要该养分的器官或部位，从而影响作物的光合特性。张晓春等[20]研究表明，施用氮肥可以提髙大豆叶片的叶面积指数、叶绿素含量和光合势，进而使大豆获得较高的生长速率，增加干物质积累，提高大豆产量。但施用过多的氮肥会造成叶片间互相遮挡，植株下部光照条件变差，加快下部叶片的衰老进程，使得植株地下部氮含量降低，从而影响光合产物的形成。本研究结果表明，花针期和结荚期Pn值均随施氮量的增加而增加，N100处理下Pn值最大，并未出现Pn值下降的现象，说明N100处理施氮量并未达到最大值，后续研究需设置更高梯度的施氮量。花针期不同施氮水平下，调亏灌溉处理Pn值均低于充分灌溉，且N100处理下调亏灌溉与充分灌溉Pn值的差异要小于N0和N50处理（图2），说明100 kg/hm2施氮量缓解了水分亏缺对花生光合速率的抑制作用。此外，2020年结荚期复水后，IRDN0与IFN0处理的Pn值无显著差异，而IRDN50和IRDN100处理的Pn值分别高于IFN50和IFN100处理，说明施氮量处理对水分亏缺-复水后的补偿效应有一定的促进作用。因此，施用氮肥缓解了水分亏缺对作物光合作用造成的不利影响，且复水后出现补偿效应，使得花生叶片光合速率在后续生育期出现显著上升的趋势，补偿效应随施氮量的增加而增强。综上，调亏灌溉条件下适宜的施氮量可促进花生光合作用，促进其干物质的转化和积累。

3.2 调亏灌溉和施氮量对花生产量的影响

灌水量和施氮量均能显著影响作物产量，且产量随施氮量和灌水量的增加而增加[21]。与正常供水条件相比，轻度干旱胁迫可增加花生经济产量和收获指数，但当达到中度胁迫时，结果则呈相反趋势。Basal等[22]认为干旱胁迫条件下施氮对大豆具有正向效应，可以提高大豆百粒质量和产量，但过量施氮会降低单株花数和荚果数，降低大豆产量。丁红等[23]研究发现干旱胁迫下适量施用氮肥不仅能够增加花生根系表面积，促进亚表土层根系生长，提高花生根系活力，促进地上部的生长，而且能够降低花生叶片膜脂过氧化程度，从而提高花生抗干旱胁迫能力。本研究结果表明，相同施氮量水平下，IRD处理的花生产量要显著均高于IF处理，说明花针期和饱果期适度水分亏缺有利于花生产量的形成，这主要是由于一方面花针期水分亏缺-复水处理后产生的补偿效应增强了植株的光合作用，促进了干物质的积累；另一方面，饱果期水分亏缺-复水处理对花生光合作用无显著影响[24]，该时期适度水分亏缺有利于花生根系扎深，增强花生对水分和养分的吸收能力，促进荚果的形成，最终提高花生产量。灌溉处理对花生产量的影响还与施氮量有关。本研究中，以2020年为例，IRDN50处理产量比IFN50处理高13.0%，而IRDN100处理产量比IFN100处理高15.4%，说明IRD与IF处理之间产量的差值随施氮量的提高而增加，可能是高施氮量促进了饱果期荚果的形成，进而提高花生产量。本研究结果表明，与不施氮肥处理相比，适量施用氮肥（N50）提高了花生的百果质量和百仁质量，但过量施氮（N100）反而降低了百果质量和百仁质量，如同一灌溉处理下，N100处理产量高于N50处理，但百果质量和百仁质量低于N50处理（表4），这与夏桂敏等[25-26]的研究结果一致，说明低氮有利于提高花生百果质量和百仁质量。因此，不同施氮量对花生产量的主要贡献可归因于不同的产量构成因子。同一施氮量水平下，IRD处理下花生百果质量和百仁质量均高于IF处理，这与产量结果一致，说明调亏灌溉处理通过提高百果质量和百仁质量达到增产的目的。本文中IRDN100处理下花生产量2 a均为最高，说明调亏灌溉耦合100 kg/hm2施氮量处理是提高花生产量的有效途径。

3.3 调亏灌溉和施氮量对花生品质的影响

大量学者对番茄、大豆、甜瓜、马铃薯等农作物进行调亏灌溉试验发现，合理的调亏灌溉处理可以改善作物品质，适度调亏有利于作物蛋白质的形成和脂肪的累积[27-30]。也有研究表明，适宜的灌溉量是作物获得较高籽粒蛋白质含量的基础，过度亏水和过量灌溉均不利于籽粒蛋白质的积累和加工品质的形成。但也有研究表明，水分增加对籽粒蛋白质含量有稀释效应[31]。本研究发现，调亏灌溉对花生蛋白质含量的影响与施氮量水平有关，如N0水平下，IRD处理蛋白质含量显著低于IF处理；而N50水平下，IRD处理蛋白质含量则显著高于IF处理，说明不施氮肥条件下调亏灌溉不利于花生蛋白质的形成，而适量施氮水平下适度调亏更有利于蛋白质的形成。汤笑[32]研究认为，在花生不同生育期进行水分胁迫处理，降低了收获期花生籽仁的脂肪酸含量和油酸含量，却提高了亚油酸含量和油亚比（O/L值）。本研究发现了类似的结果，N50处理下，与IF处理相比，IRD处理降低了花生脂肪含量、油酸和油亚比；而N100处理下，IRD处理则提高了脂肪含量、油酸和油亚比，说明适宜的施氮量水平（N100）下，花针期和饱果期适度水分亏缺有利于提高花生的出油量及其储藏品质。刘辰[33]认为，增施氮肥提高了花生籽仁中脂肪的含量及油酸/亚油酸比值，有利于花生经济效益的提升及花生的储藏和加工，但同时也降低了花生的蛋白质含量，不利于籽仁蛋白质的形成。同样地，在本研究中，IRD处理下，与N0处理相比，N100处理提高了花生籽仁中的油酸含量，表明适度调亏处理下适宜的施氮量可提高花生的油酸含量。王艳莹等[13]认为，施氮量在150 kg/hm2以下时增施氮肥会提高花生蛋白质含量。然而，本研究结果表明，IRDN100和IRDN0处理的蛋白质含量无显著差异（表5），即调亏灌溉处理下100 kg/hm2施氮量对蛋白质含量无影响。因此，适时适度调亏处理下施氮量对花生蛋白质含量的影响仍需进一步研究。综上，花针期和饱果期适度调亏处理耦合100 kg/hm2施氮量可提高花生的出油量及其储藏品质。

4 结 论

1）调亏灌溉降低了花生花针期叶片光合速率和蒸腾速率，结荚期复水后，补偿效应使得调亏处理的光合速率和蒸腾速率均高于充分灌溉。调亏灌溉下施用100 kg/hm2氮肥显著提高了花针期和结荚期光合速率和蒸腾速率，说明施用氮肥弥补了水分亏缺对花生光合作用的不利影响。

2）调亏灌溉模式下100 kg/hm2施氮量处理（IRDN100）花生产量最高，较传统水氮处理（IFN100），2 a平均提高了13.4%（<0.05）。调亏灌溉模式下50 kg/hm2施氮量处理（IRDN50）花生百果质量和百仁质量均最高，同一灌溉处理下，花生百果质量和百仁质量均随施氮量的增加呈先增后减的趋势，说明过高的施氮量会降低花生百果质量和百仁质量。

与IFN100处理相比，IRDN100处理生产的花生具有相对较高的蛋白质、油脂、油酸、亚油酸含量及油亚比，即出油量和储存品质均较好。因此，IRDN100处理不仅能节水增产，还能改善花生品质，可为实现干旱半干旱地区花生田节水提质增效目标提供理论参考。

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Effects of water deficit in different growth stages coupling with nitrogen application rates on photosynthetic traits and quality of peanuts

Xia Guimin, Luo Xiulan, Nie Xiuping, Zheng Junlin※, Chi Daocai

(110866)

Regulated deficit irrigation has been ever increasingly utilized to cope with the limited irrigation water resources for better crop production. This study aimed to explore the effects of water deficit in different growth stages with the nitrogen application rates on the photosynthetic characteristics, yield, and quality of peanuts. A split-plot experimental design was conducted in the lysimeters at the Experimental Farm of College of Water Conservancy of Shenyang Agricultural University, Shenyang, China, during the 2020 and 2021 peanut growing seasons (May to October). An investigation was made on the effects of nitrogen application rates (0 (N0), 50 (N50), and 100 kg/hm2(N100)) on the photosynthetic rate, transpiration rate, yield, yield components, and quality of peanut under different levels of water deficit (full irrigation, IF, the lower limit for irrigation was 70%-75% field capacity; regulated deficit irrigation, IRD, the lower limit for irrigation at the flowering and pod filling stages was 55%-60% field capacity)). The soil moisture content was monitored at the 5-day interval during the peanut growing season. The photosynthetic rate and transpiration rate of peanut leaves were determined at the flowering and pod setting stages, respectively, using the Li-Cor 6400 portable photosynthesis measurement system. Three pieces of leaves were selected for determination each time. After harvest, the peanut yield and yield components were determined at the 14% moisture on a per-plot basis. The Near Infrared Quality Analyzer was also utilized to determine the peanut quality, including the protein, oil, oleic acid, linoleic acid content, and Oleic-Linoleic ratio (O/L). The clustering analysis was performed to identify the correlations between the different peanut quality traits under different irrigation and nitrogen treatments using the “pheatmap” package in R studio software. The results showed that the regulated deficit irrigation reduced the photosynthetic rate and transpiration rate of peanut leaves at the flowering stage, compared with the full irrigation. After rehydration at the pod setting stage, the photosynthetic rate and transpiration rate in the regulated deficit irrigation treatment was higher than those in the full irrigation due to the compensatory effect. The N100significantly increased the photosynthetic rate and transpiration rate under regulated deficit irrigation at the flowering and pod setting stages, compared with the non-nitrogen control. Consequently, the regulated deficit irrigation significantly increased the peanut yield, 100 fruit weight, and 100 kernel weight, compared with the full irrigation. The highest peanut yield was achieved in the regulated deficit irrigation coupled with the 100 kg/hm2nitrogen fertilizer treatment (IRDN100), which was 13.4% higher than that of the traditional water and nitrogen treatment (IFN100) (two-year average). The peanut produced in the IRDN100treatment presented a relatively higher protein, oil, oleic acid, linoleic acid content, and O/L, indicating better oil output and storage quality. Therefore, the IRDN100treatment can be expected to save water for the high peanut yield and quality. The finding can provide a theoretical reference for the water-saving, quality-improving, and efficiency-increasing in peanut production in arid and semi-arid areas.

irrigation;transpiration; peanut; water deficit; compensation effect; water-nitrogen coupling; photosynthetic characteristics; quality

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.009

S275.6; S565.2

A

1002-6819(2022)-21-0067-09

夏桂敏，罗秀兰，聂修平，等. 不同生育期水分亏缺耦合施氮量对花生光合特性和品质的影响[J]. 农业工程学报，2022，38(21)：67-75.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.009 http://www.tcsae.org

Xia Guimin, Luo Xiulan, Nie Xiuping, et al. Effects of water deficit in different growth stages coupling with nitrogen application rates on photosynthetic traits and quality of peanuts[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(21): 67-75. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.009 http://www.tcsae.org

2022-09-19

2022-10-30

国家自然科学基金联合基金重点项目（U21A20217）；国家自然科学基金项目（52209063）；辽宁省教育厅科学研究项目（LJKZ0695、LSNJC202003）；辽宁省博士科研启动基金项目（2021-BS-143）

夏桂敏，教授，博士生导师，研究方向为农业与生态节水理论及技术。E-mail：xiagm1229@126.com

郑俊林，博士，讲师，研究方向为水肥调控与高效利用。Email：junlinzheng@syau.edu.cn