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      不同施肥水平下花生品種的耐瘠性及光合特性研究

      2019-01-14 03:26:30陳志德劉瑞顯劉永惠王曉軍
      花生學報 2018年3期
      關鍵詞:花針全量結(jié)莢

      陳志德,劉瑞顯,沈 一,劉永惠,沈 悅,王曉軍

      (1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所,江蘇 南京 210014; 2. 江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所,江蘇 徐州 221121)

      花生是我國重要的油料作物,在保障我國油脂供應中具有舉足輕重的作用[1],發(fā)展花生產(chǎn)業(yè)必須充分挖掘花生生產(chǎn)潛力,提高單位面積產(chǎn)量[2-3]。土壤肥力狀況是決定作物能否獲得高產(chǎn)的前提[4],施用化學肥料是改善土壤肥力狀況的重要途徑,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮不可替代的作用[5],但化學肥料的大量施用也給土壤生產(chǎn)力、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全帶來巨大壓力[6-8]。花生生產(chǎn)中也存在過量和盲目施用化肥問題,一方面需要改進施肥方式,提高肥料利用率;另一方面也亟需篩選耐貧瘠和肥料高效利用的花生品種。

      花生與施肥方式、施肥量、肥料種類等相關研究已有較多報道,周錄英等[9]研究了氮、磷、鉀肥不同用量對花生生理特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響,黃從福等[10]分析了肥料種類對花生生長發(fā)育的影響,劉佳等[11]研究表明,合理調(diào)控施氮時期是提高我國南方紅壤旱地花生產(chǎn)量和氮肥利用率的有效措施。在肥料高效利用方面也有研究報道[12-14],楊偉波等[15]以干物質(zhì)質(zhì)量為主要篩選指標,以氮素累積量、氮含量和氮利用指數(shù)為輔助篩選指標,初步篩選出花生苗期氮高效種質(zhì)6份。已有的研究大多以高產(chǎn)栽培為主要目標,關注肥料對花生生長發(fā)育特性、產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的影響,而針對花生品種耐瘠性的研究少有報道。

      本研究以3個不同類型花生品種為材料,分析其在本地區(qū)全量、半量常規(guī)施肥和不施肥條件下的生長特性、光合特性和產(chǎn)量表現(xiàn),旨為合理減少花生化肥施用量提供依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗材料

      試驗品種3個,濮花28、蘇花0537和泰花5號。濮花28系河南省濮陽市農(nóng)業(yè)科學院選育的中果型品種,蘇花0537系江蘇省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所選育的中大果型品種,泰花5號系江蘇省泰興市農(nóng)業(yè)科學研究所選育的珍珠豆型中小果品種。

      1.2 試驗地點及土壤肥力水平

      試驗于2017年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院六合基地進行,土壤為馬肝土,冬閑田,土壤(0~30 cm)有機質(zhì)10.60 g/kg、全氮0.71 g/kg、硝態(tài)氮6.49 mg/kg、銨態(tài)氮9.12 mg/kg、全磷0.42 g/kg、全鉀15.68 g/kg、速效磷26.09 mg/kg、速效鉀249.11 mg/kg。

      1.3 試驗方法和肥料處理

      裂區(qū)設計,三次重復,肥料為主區(qū),品種為副區(qū)。試驗用肥為45%的高效復合肥(N 15%-P2O515%-K2O 15%),肥料處理分不施肥(CK),半量常規(guī)施肥(0.5F,375 kg/hm2),全量常規(guī)施肥(1F,750 kg/hm2)3個處理。起壟后人工施肥。主區(qū)長16.3m,寬7.65m,副區(qū)長5.1m,寬2.55m,面積13.0m2,副區(qū)間距0.5m,每區(qū)3壟,每壟2行,壟寬0.85 m,穴距0.18 m。

      1.4 田間管理

      播種前旋耕2次后機械起壟,起壟前用5%毒死蜱顆粒劑37.5 kg/hm2拌毒土撒施防治地下害蟲。5月1日人工播種,每穴播3粒,出苗后留2苗。5月5日用960 g/L精異丙甲草胺(金都爾)乳油2250 mL/hm2兌水噴霧防控雜草,其他措施同本地區(qū)花生大面積生產(chǎn)。9月13日人工收獲。

      1.5 光合參數(shù)測定

      選晴天的9:30-11:30,用Li-6400型便攜式光合儀(LI-COR,Lincoln,USA),在花針期(6/15)、結(jié)莢期(7/20)、飽果成熟期(8/31)測定各處理主莖功能葉(倒3完全展開葉,下同)的凈光合速率(Pn),氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci),選2個重復,每小區(qū)測5株。測定時選擇紅藍光源葉室,光量子密度1500 μmol·m-2·s-1,CO2濃度380±2 μmol·m-2·s-1。

      1.6 取樣考種

      收獲前3 d,選其中的2個重復,每個重復每個小區(qū)取5株考種,測量其株高、第一對側(cè)枝長、單株分枝數(shù)、單株一次分枝數(shù)、單株結(jié)果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)和單株飽果數(shù)。小區(qū)莢果曬干后稱質(zhì)量計產(chǎn)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同施肥水平下花生品種的生長特性和耐瘠性

      由表1可知,整體而言,不同類型品種的株高、第一對側(cè)枝長、單株分枝數(shù)、單株一次分枝數(shù)、單株果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)和單株飽果數(shù)均隨施肥水平的提高而增加,尤其是單株飽果數(shù)更為明顯。不同類型品種、不同性狀對肥力水平的反應特性不盡相同,不同肥力水平下,蘇花0537株高極差10.7 cm,第一對側(cè)枝長極差19.2 cm,單株結(jié)果數(shù)極差2.0個,單株飽果數(shù)極差2.6個;濮花28依次為4.0 cm、1.8 cm、0.6個和2.1個,泰花5號分別為3.3 cm、4.3 cm、6.4個和5.6個。

      顯著性分析表明,全量常規(guī)施肥的產(chǎn)量極顯著高于半量常規(guī)施肥的產(chǎn)量,半量常規(guī)施肥又極顯著高于不施肥處理的產(chǎn)量(表2)??梢姡┓柿颗c品種產(chǎn)量密切相關,要獲得較高產(chǎn)量必須要有較高的肥力水平作基礎。蘇花0537產(chǎn)量為289.4 kg/667m2,與中果型品種濮花28的差異不顯著,但它們均顯著或極顯著高于中小果型品種泰花5號。以全量常規(guī)施肥產(chǎn)量為對照,不同施肥處理的相對產(chǎn)量為耐瘠性指標,分析品種耐瘠性,相對產(chǎn)量愈高表明其耐瘠性愈強,反之則愈弱。表3表明,半量常規(guī)施肥下濮花28和泰花5號相對產(chǎn)量分別為90.0%和89.1%,蘇花0537為84.7%;不施肥處理下,蘇花0537和泰花5號的相對產(chǎn)量83.0%左右,而濮花28為77.5%??梢姡ㄉ哂休^強的耐瘠特性,相對而言,濮花28對肥料反應較敏感,耐瘠性弱于蘇花0537和泰花5號。施肥處理與品種互作分析表明,全量常規(guī)施肥下蘇花0537產(chǎn)量為324.95 kg/667m2,極顯著高于半量施肥和不施肥處理的產(chǎn)量,但半量施肥和不施肥處理產(chǎn)量差異不顯著;泰花5號的互作表現(xiàn)與蘇花0537相似。全量常規(guī)施肥下,濮花28 的產(chǎn)量為315.54 kg/667m2,顯著高于半量常規(guī)施肥的產(chǎn)量,半量常規(guī)施肥又顯著高于不施肥處理的產(chǎn)量。考慮到本研究的試驗地本底肥力水平較高,有必要開展多年連續(xù)試驗,以期獲得更精確的結(jié)果。

      表1 不同花生品種在不同施肥水平下的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

      表2 不同施肥處理和不同品種產(chǎn)量的多重比較

      注:豎欄中不同小、大寫字母分別表示差異達0.05和0.01顯著水平,下同。

      Notes: Different small and capital letters in the vertical column denote significant at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below.

      表3 品種與施肥處理互作的多重比較及耐瘠性

      2.2 不同施肥處理下花生品種的光合特性

      2.2.1 凈光合速率

      凈光合速率(Pn)表示植物光合作用有機物累積的速率。表4可看出,不同施肥處理下其Pn大小因品種而異,其中,蘇花0537和泰花5號均以不施肥為最高,分別為17.536 μmol CO2m-2s-1

      和18.099 μmolCO2m-2s-1,而濮花28以全量常規(guī)施肥為最高,為16.284 μmolCO2m-2s-1,3個品種的Pn均以半量常規(guī)施肥為最小??梢?,Pn高低與施肥數(shù)量多少無明顯相關性。就不同生育時期看,3種施肥處理條件下,濮花28在花針期的Pn均小于結(jié)莢期,而蘇花0537和泰花5號花針期和結(jié)莢期的Pn互有大小,但差異較?。伙柟墒炱赑n明顯低于花針期和結(jié)莢期。

      2.2.2 氣孔導度

      氣孔導度(Gs)直接反映植物生理活性的強弱。表4可以看出,不同施肥處理下,蘇花0537和泰花5號的表現(xiàn)一致,均是花針期Gs高于結(jié)莢期,結(jié)莢期Gs高于飽果成熟期。濮花28在不施肥處理下以結(jié)莢期的Gs為最高,達到0.485 μmolCO2m-2s-1,全量和半量常規(guī)施肥均是花針期>結(jié)莢期>飽果成熟期。Gs和施肥水平的關系較復雜,施肥水平高的處理其Gs不一定就高,但隨著生育進程的推進,Gs逐漸降低的趨勢明顯。

      2.2.3 胞間CO2濃度

      胞間CO2濃度(Ci)反映作物光合作用CO2剩余量。表4可看出,不同施肥處理下,濮花28、蘇花0537和泰花5號在花針期的Ci均以0.5F處理為最高,分別為248.379 μmolCO2/mol、268.181 μmolCO2/mol和259.880μmolCO2/mol,不施肥處理最低;結(jié)莢期Ci均以0.5F處理為最低,飽果成熟期Ci均以1F處理為最高??傮w上,花針期的Ci高于結(jié)莢期和飽果成熟期,結(jié)莢期和飽果成熟期Ci差異較小。

      2.2.4 蒸騰速率

      蒸騰速率(Tr)指植物在一定時間內(nèi)單位葉面積蒸騰的水量。表4可看出,不同施肥處理下,3個品種Tr大小均表現(xiàn)為花針期>結(jié)莢期>飽果成熟期,其中,花針期和結(jié)莢期的Tr差異較小,其極差變幅在0.504~2.801 mmolH2Om-2s-1之間,飽果成熟期的Tr明顯低于花針期和結(jié)莢期。進一步分析表明,花針期品種的Tr以不施肥處理為最高,結(jié)莢期也是如此,而飽果成熟期表現(xiàn)不一,泰花5號以不施肥處理為最高,濮花28和蘇花0537均以全量常規(guī)施肥為最高。

      3 討 論

      3.1 施肥水平與產(chǎn)量

      花生屬豆科植物,可與根瘤菌形成共生固氮關系,但生物固氮量僅占花生對氮素需求的50%~60%,還需從土壤中吸收氮源才能滿足生長需求[16-17],合理施氮可有效調(diào)控花生根系和根瘤性狀,促進根系生長和根瘤發(fā)育[18]。周錄英等[9]研究表明,與不施肥相比,單獨施用不同量的氮、磷、鉀肥均可顯著提高花生莢果產(chǎn)量,鉀肥增產(chǎn)作用大于氮肥和磷肥;氮肥以高量施肥,磷、鉀肥以中量施肥的增產(chǎn)效果最好。不同施肥條件下花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異較大,高量有機無機肥料配施的產(chǎn)量顯著高于其他處理,低量有機無機肥料配施與不施肥處理產(chǎn)量差異不顯著[19]。本研究表明,施肥量與品種產(chǎn)量密切相關,花生高產(chǎn)的前提是較高的肥力水平,而單株飽果數(shù)的增加可能是花生產(chǎn)量提升的主要因素。不施肥和全量常規(guī)施肥條件下,產(chǎn)量高低依次為蘇花0537>濮花28>泰花5號,半量常規(guī)施肥條件下,產(chǎn)量高低次序為濮花28>蘇花0537>泰花5號,表明不同品種對肥料的響應特性不同。此外,花生高產(chǎn)栽培和優(yōu)質(zhì)栽培的施肥需求并不一致,高產(chǎn)栽培應采取氮足量、磷和鉀中量的施肥策略,而油用目的栽培應采取氮足量、磷少量、鉀少量的施肥策略[9]。因此,花生品種、施肥水平與莢果產(chǎn)量之間的關系應結(jié)合栽培目的綜合考慮。

      本研究表明,半量常規(guī)施肥條件下,不同花生品種的產(chǎn)量達到全量常規(guī)施肥處理的85%~90%;不施肥處理下,不同花生品種產(chǎn)量可達全量常規(guī)施肥的77%~83%,驗證了花生良好耐瘠性的特點。但本研究僅是1年結(jié)果,且試驗地本底肥力水平較高,品種耐瘠性評價仍需多年試驗加以驗證。

      3.2 施肥水平與光合特性

      光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎,環(huán)境條件與農(nóng)藝措施通過改變?nèi)~片光合性能而影響光合產(chǎn)物合成、運轉(zhuǎn)、積累和分配,最終影響作物產(chǎn)量[20-23],具有較高光合速率是作物獲得高產(chǎn)的前提[24]。本研究表明,不同施肥處理下,花生品種花針期和結(jié)莢期的Pn互有高低,但差異較小,飽果成熟期Pn明顯低于前2個時期;不同品種間Pn也有差異。從施肥水平、Pn和產(chǎn)量水平看,施肥水平高的處理,其Pn不一定高,Pn高的處理其產(chǎn)量也不一定高。施肥水平高的處理其Gs不一定就高,但隨生育進程的推進,Gs降低的趨勢明顯,表明Gs與花生生育期的關聯(lián)性。Ci和Tr與施肥水平相關性不明顯,且花針期、結(jié)莢期和飽果成熟期的Ci和Tr變化趨勢與Gs相似。因此,與Pn表現(xiàn)相似,施肥水平高的處理,其Gs、Ci和Tr不一定高,表明肥力水平與這些光合指標關系的不確定性。

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