花针期灌水量对花生光合特性和产量的影响

摘要：本试验以花育22（HY22）和花育25（HY25）为材料，在大田条件下采用覆膜滴灌栽培方式，于花生花针期设置O（CK）、150（W1）、300（W2）、450（W3） m3/hm2四个灌水量处理，研究不同灌水量对花生叶面积、叶绿素含量、光合特性和产量及其构成因素的影响。结果表明，随生育进程推进，不同灌水量处理两品种的叶面积指数（LAI）、叶绿素含量、叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）均呈先上升后下降趋势，W2处理整体均较高：胞间CO2浓度（Ci）呈先下降后上升趋势，W2处理较低。各灌水处理下两花生品种产量均以W2最高，分别达到4 952.00 kg/hm2和5 062.79 kg/hm2，分别较CK显著增产8.83%和10.67%。综上表明，灌水量300 m3/hm2可有效改善花生光合特性，提高光合效能，进而提高产量。

关键词：花生；花针期：灌水量；光合特性；产量

中图分类号：S565.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024） 08-0050-06

花生是我国重要的经济和油料作物，但地域性的降水量偏少且集中、季节性干旱等已成为限制花生产质量提高的主要因子。光合作用强弱是影响作物生长发育及产量高低的重要因素，水分是影响作物光合作用的主要因素之一，不同灌水量会对作物生长发育产生不同的效应。前人对土壤水分与作物光合作用间的相关关系进行了大量研究。保墒灌溉能提高作物叶片叶绿素含量、有效蒸腾和光合速率，但是过量灌水会影响作物光合作用。水分亏缺通过降低气孔导度影响光合作用，直接影响叶肉细胞的光合能力。干旱会降低花生叶片光合速率和蒸腾速率，方静研究认为，干旱胁迫会使春小麦旗叶SPAD值、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）显著降低。水分胁迫是导致小麦叶片光合功能期缩短、气孔阻力增大、净光合速率下降，致使小麦群体光合性能降低的直接原因，最终影响产量。前人也对灌水量与花生产量的相关关系进行了研究：张凤等研究认为，不同时期的淹水均显著降低花生产量，减产幅度为结荚期＞开花期＞苗期。不同时期干旱也显著降低花生产量，花针期干旱会使花生产量大幅度降低。

花生是抗旱耐瘠薄作物，对水分环境的适应能力较强，大部分种植地区依靠自然降水能满足其生长过程对水分的需求。花针期是水分需求敏感期，此时期灌水与花生生长发育密切相关，影响其光合生理特性和产量。研究花针期不同灌水量对花生光合生理特性和产量的影响，有助于明确花生花针期光合特征对水分的响应，可为掌握花生高效灌水技术和产量提高提供有力的数据支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及概况

试验在山东省花生研究所莱西试验站进行（120°12＇E，36°24＇ N）。供试材料为花育22（HY22）和花育25（HY25）两个大粒花生品种。试验地土壤基本理化性状：土壤吸湿水含量为4.87%，容重1.16 g/cm3，pH值7.4，有机质含量15.6 g/kg，全氮1.63 g/kg，全磷（P2O5）0.97 g/kg，全钾（K2O） 10.53 g/kg，水解氮85.8 mg/kg，速效磷（P2O5）43.2 mg/kg，速效钾（K2O） 107.2mg/kg。

1.2 试验设计及方法

试验采用裂区设计，灌水处理为主区，品种为副区，随机区组排列。采用垄作覆膜种植模式，1垄2行，垄面宽50 cm，垄高15 cm，垄距85 cm。双粒穴播，穴距17 cm。每小区5垄，面积42.5m2，重复3次。播种前施足底肥：腐熟有机肥45 000 kg/hm2、磷酸二铵225 kg/hm2、硫酸钾112.5 kg/hm2、过磷酸钙75 kg/hm2。于花针期（7月8日）采用膜下滴灌方式进行灌水处理，灌水量分别为150（W1）、300（W2）、450（W3） m3/hm2，以田间自然降水为对照（CK），其他管理同常规高产大田。试验于4月29日播种，9月3日收获。

1.3 测定指标及方法

于花针期（7月18日和7月29日）、饱果期（8月8日和8月20日）、成熟期（9月1日）每处理分别取4株花生的倒二、倒三完全展开叶，洗净后迅速放人液氮中密封保存，带回实验室-70℃保存，以备相关指标测定。

1.3.1 产量性状测定

成熟期每处理取6株花生进行室内考种，统计公斤果数、百仁重和出米率。各小区选取4.5 m2长势均匀一致的区域进行实收测产，并换算每公顷的荚果产量。

1.3.2 叶面积指数测定

对5个取样时期的叶片，采用打孔称重法测定叶面积，计算叶面积指数（LAI）。

1.3.3 光合特性指标测定

分别于7月18日、8月8日和9月1日，用美国产LI- 6400光合测定系统测定花生叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间C02浓度（Ci）；用An-ron法测定叶片叶绿素含量。

1.4 数据处理与分析

利用Microsoft Excel 2010进行数据整理和作图，利用SPSS 19.0软件进行统计分析，差异显著性检验采用LSD法（α= 0.05）进行。

2 结果与分析

2.1 花针期不同灌水量对花生叶面积指数的影响

由图1可知，两品种的叶面积指数随生育进程推移均呈先上升后下降的单峰曲线变化。W1、W2处理下，HY22叶面积指数达到峰值时间均较CK提前12 d，W3处理峰值出现时间与CK一致。各取样时期W2处理下的叶面积指数均最大，平均为4.84，较CK增加40. 10%。

HY25叶面积指数的峰值在不同灌水量处理下均高于CK，峰值时叶面积指数大小为W2＞W3＞W1＞CK，其中W1、W3处理下叶面积指数峰值较CK、W2处理提前12 d。W2处理叶面积指数最大，5个取样时期平均较CK增加38.98%。

花生生长后期（8月20日后），各处理的叶面积指数均呈下降趋势。与其他处理相比，W2依然有较高的叶面积指数：W1处理可能是因为灌水量较少，叶面积指数较小，花生生长发育受影响：而W3处理可能是因为灌水量过大产生涝害，导致其叶面积指数明显小于W2处理。

2.2 花针期不同灌水量对花生叶片叶绿素含量的影响

由图2可知，两品种的叶片叶绿素含量随生育进程推移均呈先上升后下降的单峰曲线变化。各灌水处理下，HY22叶片叶绿素含量峰值均出现在8月8日，峰值大小表现为W2＞W1 ＞W3＞CK。不同灌水量处理下HY25叶片叶绿素含量峰值均高于CK，峰值大小趋势与HY22相同，但峰值出现的时间不同，CK、W1、W3处理下峰值出现在8月8日，而W2处理则出现在8月20日。

两品种叶绿素含量整体均以W2处理较高，峰值时分别较同一时期CK提高21. 48%和%24.07%。进人生育后期（8月20日后），各处理两品种叶绿素含量均开始下降，但降速不同，HY22下降迅速，HY25下降则较为缓慢，且W2处理下的叶绿素含量明显高于其他处理。

2.3 花针期不同灌水量对花生叶片光合特性的影响

2.3.1 对叶片净光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）的影响

由表1可知，叶片Pn随灌水量增加整体表现为先升后降趋势，随生育进程推移均呈先升后降趋势，并于灌水后30 d（8月8日）达到最高（HY25的W3处理除外）。同一生育时期，两品种各灌水处理的叶片Pn均高于CK（9月1日HY22的W1处理除外）。8月8日，各灌水处理下HY22叶片Pn与CK相比差异显著，分别提高54.92%、111. 30%、26. 37%，而HY25在不同生育时期与CK相比均差异显著，其中8月8日分别提高24.05%、53.66%、21.04%。

灌水处理可提高花生叶片Tr，两品种各处理叶片Tr与Pn变化基本一致，均随生育进程推移呈先升后降趋势，灌水后30 d达到最高，且该时期W2处理下两品种叶片Tr均显著高于CK，提高幅度分别为18.62%和28.45%。

8月8日，W2处理下两品种Pn、Tr较CK提高的平均值分别为82.48%、23 .54%。

2.3.2 对叶片气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）的影响

由表2可知，花针期灌水处理提高花生叶片Gs，但不同灌水量间有差异，且随生育进程推移均呈迅速升高后快速下降的变化，均在8月8日达到最高，其中W2处理下两品种叶片Gs分别为2.523、3.457 mol/（m2·s），分别为CK的1.51倍和3.11倍。叶片Ci随生育进程推移均呈先下降后上升的变化趋势。8月8日，W2处理下两品种的叶片Ci均显著低于CK，降幅分别为43.94%和28.38%。

2.4 花针期不同灌水量对花生产量及其构成因素的影响

由表3可知，花针期不同灌水量对不同花生品种荚果产量的影响不同，除W3处理与CK无显著差异外，其余灌水处理均显著提高荚果产量，且均以W2处理的最高，HY22、HY25产量分别为4 952. 00、5 062. 79 kg/hm2，较CK分别提高8.83%、10.67%。

花针期灌水处理均显著降低两品种的公斤果数，W1、W2、W3处理下HY22的降低幅度分别为9.69%、16. 94%、10. 83%，HY25的降低幅度分别为16.32%、18.25%、10.82%。

与CK相比，W2处理均明显增加两品种的百仁重和出米率，HY22的增加幅度分别为11.20%和5. 83%，HY25的增加幅度分别为22. 85%和5.23%。

3 讨论与结论

光合作用是作物生长发育与物质形成的基础，光合作用强弱是决定作物产量高低的重要因素。通过灌水可以调整土壤耕层的理化性质，从而使土壤环境得以改善，促进作物生长发育而形成良好的群体结构，增加光合面积，增强植株光合能力。叶绿素是植物进行光合作用的基础，其含量是研究作物生长特性、生理变化及作物氮素代谢的重要指标。水分不足会引起叶片中叶绿体色素的降解，在轻度缺水条件下，叶片叶绿素含量会略有上升，从而补偿因为干旱胁迫而造成的光合能力下降，但在中度和严重缺水条件下叶片叶绿素含量则迅速下降。土壤相对含水量保持在相对较高水平时，不充足灌水处理反而提高花生光合能力，这说明灌水并非越多越好。本研究结果得出，W1、W3处理花生叶片叶绿素含量整体低于W2处理，这与前人研究结论一致；进人生育后期（8月20日后），各处理两品种的叶片叶绿素含量均开始下降，但下降速度不同，各灌水处理整体高于CK，且W2处理的含量较高。两品种叶绿素含量降速上，HY22下降迅速，而HY25下降则较为缓慢，说明W2处理不仅能够促进HY25叶片发育，更能延缓其衰老，使花生功能叶在全生育期内均保持较高的叶绿素含量，进而提高叶片光合效率。

LAI表征作物光合面积大小，其值越大作物的光合性能越好，能够直接反映作物群体的光合生产能力，与最终的群体产量密切相关。随着灌水量增加，作物叶面积指数和水分利用效率均出现不同程度的增加，且灌水可以使叶片叶绿素含量在较长时间内保持在较高水平，从而使叶片的光合作用时间延长，光合速率也明显提高，进而增加光合产物积累，对作物产量有明显促进作用。本研究结果表明，W2处理下两花生品种的LAI均明显高于其他处理，叶片叶绿素含量整体表现为W2处理较高；随灌水量增加，两花生品种的叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）均呈先升后降趋势，而胞间CO，浓度（Ci）整体表现为先下降后上升趋势。可见花针期灌水能够延缓花生植株衰老，增大群体叶面积指数，增强叶片光合效率。其中，W2处理下两品种叶片Pn、Tr、Gs峰值较同一时期CK增加的平均值分别为82.48%、23.54%、130.98%。

灌水量不足或过量都会降低花生产量。李瀚在花生定额灌溉研究中发现，与最适灌溉量相比，灌溉不足或过量，花生均出现不同程度的减产。花针期是水分需求敏感期，花针期干旱时花生减产幅度显著。本试验条件下，与W2处理相比，两花生品种在W1、W3处理下产量均较低。W1处理产量低可能是因为灌水量不足抑制花生生长发育，导致产量下降，而W3处理产量较低可能是因为灌水量大造成涝害，不利于花生产量的形成。灌水量不足或过量都导致花生产量降低，这与前人的研究结果一致。

综上可知，花针期300 m3/hm2的灌水量可明显增加花生叶面积指数和叶片叶绿素含量，光合效率显著增强，进而提高产量，还可有效节约水资源，达到节水高效栽培目的。

基金项目：山东省花生产业技术体系项目（SDAIT-04-15，SDAIT-04-05）