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      不同品種花生產(chǎn)量與品質(zhì)對耕作方式的響應(yīng)特征

      2019-12-09 01:52:35劉璇許婷婷沈浦吳正鋒孫學(xué)武鄭永美于天一王才斌
      山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年9期
      關(guān)鍵詞:品質(zhì)品種產(chǎn)量

      劉璇 許婷婷 沈浦 吳正鋒 孫學(xué)武 鄭永美 于天一 王才斌

      摘要:在典型棕壤地塊開展耕作試驗,研究大花生品種(魯花11、花育22和中花24)和小花生品種(BL、花育39和日本花生)的產(chǎn)量和品質(zhì)對免耕、耕翻20 cm(以下簡稱耕翻)、耕翻20 cm+起壟8.5 cm(以下簡稱耕翻起壟)的響應(yīng)差異,探究不同耕作方式下花生產(chǎn)量與品質(zhì)特性及籽粒性狀之間的關(guān)系。結(jié)果表明,大、小花生品種對耕作方式的響應(yīng)有顯著差異,小花生對不同耕作方式的響應(yīng)不顯著,但免耕與耕翻起壟相比顯著降低大花生產(chǎn)量。耕翻起壟處理下,以大花生產(chǎn)量較高,魯花11單產(chǎn)(指666.7m2產(chǎn)量,下同)最高為366.3 kg,小花生BL各耕作方式下單產(chǎn)為148.5~170.7 kg,總體低于其它品種?;ㄉ鞍踪|(zhì)產(chǎn)量和產(chǎn)油率,同一品種不同處理在小花生之間沒有顯著差異,大花生則表現(xiàn)為耕翻起壟處理顯著高于免耕,且同一處理不同品種總體以魯花11、日本花生表現(xiàn)較高,BL最低?;ㄉ鞍踪|(zhì)含量與含油率呈極顯著負相關(guān),蛋白質(zhì)含量每增加1%,含油率下降0.67%。同一品種的花生出米率、百粒重,在三種耕作處理下除中花24、花育39外均沒有顯著差異,出米率和百粒重以大花生較高,BL最低。相關(guān)分析表明,花生單產(chǎn)與產(chǎn)油量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量呈顯著正相關(guān);與蛋白質(zhì)含量、含油率、出米率、百粒重呈曲線關(guān)系,即在花生單產(chǎn)低于300 kg時籽粒蛋白質(zhì)含量、百粒重、出米率均總體隨著產(chǎn)量增加而呈顯著增加趨勢,含油率則呈下降趨勢,超過此產(chǎn)量臨界值時均維持在一定水平或略低。

      關(guān)鍵詞:大花生;小花生;品種;耕作方式;產(chǎn)量;品質(zhì)

      中圖分類號:S565.205文獻標(biāo)識號:A文章編號:1001-4942(2019)09-0144-07

      Response Characteristics of Yield and Quality of Different Peanut Varieties to Tillage Methods

      Liu Xuan 2, Xu Tingting1*, Shen PuWu Zhengfeng

      Sun XuewuZheng Yongmei Yu TianyiWang Caibin1

      (1. Shandong Peanut Research Institute/National Peanut Engineering Technology Research Center, Qingdao 266100, China;

      2. College of Agronomy, Ludong University, Yantai 264025, China)

      Abstract In order to investigate the relationships among yield, quality and kernel traits of peanut (Arachis hypogaea L.) under different tillage treatments, the response of yield and quality indexes of big peanut varieties (Luhua 1Huayu 22 and Zhonghua 24) and small peanut varieties (BL, Huayu 39 and Japanese peanut) under no-tillage, ploughing and ploughing + ridging treatments were studied in typical brown soil. The results showed that the response of big and small peanut varieties to different tillage treatments were significantly different. The response of small peanut varieties were not significant different to different tillage treatments. Compared with ploughing+ridging treatment, no-tillage treatment significantly reduced the yield of big peanut varieties. Under the ploughing + ridging conditions,the yield of big peanut varieties were generally higher, and the yield per unit area (666.7m2, the same below) of Luhua 11 was the highest as 366.3 kg. The yield of small peanut variety BL under various tillage treatments were 148.5~170.7 kg, which were lower than that of the other varieties. There were no significant differences in protein yield and oil yield between different treatments of the same variety for small peanut, while those of big peanut varieties showed that tillage treatment (ploughing and ploughing + ridging) were significantly higher compared with no-tillage treatment. Under the same tillage treatment, Luhua 11 and Japanese peanut were higher in protein and oil yields, while BL was the lowest. The protein content of peanut was very significantly negatively correlated with oil content, and the oil content decreased by 0.67% with the increase of protein content by 1%. There was no significant difference in the kernel rate and hundred-kernel weight of the same peanut variety under tillage and no-tillage treatments except Zhonghua 24 and Huayu 39. The kernel rate and hundred-kernel weight of big peanut varieties were higher, while those of BL was the lowest. The correlation analysis showed that peanut yield was significantly positively correlated with protein and oil yields, and had curve relationships with protein content, oil content, kernel rate and hundred-kernel weight. That is to say, the protein content, kernel rate and hundred-kernel weight significantly increased with the increase of yield when peanut yield per unit area was less than 300 kg, whereas oil content decreased, but they all maintained at a certain level or slightly lower when over the critical value of peanut yield.

      Keywords Big peanut; Small peanut; Variety; Tillage method; Yield; Quality

      花生是我國重要油料作物之一,每年種植面積約466.7×104 hm 年產(chǎn)1 700×104 t左右,在保障我國食用油安全方面起到重要作用[ 2]。花生生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)形成過程中,受到諸多人為因素及環(huán)境因素的影響,這其中作為地下結(jié)實作物,其根莢發(fā)育受土壤緊實狀況的影響尤為顯著[3-5]。

      土壤緊實是制約花生生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的重要因素,引起的原因包括土壤質(zhì)地、氣候、機械壓實、單一耕作、單一施用化肥、干旱等[6,7],可導(dǎo)致土壤顆粒的重新排列。隨著土壤緊實度增大,根系生長受到的機械阻力變大,使得根系生長受阻。緊實度較大情況下,土壤中氧氣含量較少,根系活力也相應(yīng)降低[8,9],吸收水分和養(yǎng)分的能力減弱,供給地上部的營養(yǎng)減少,營養(yǎng)生長不足??傮w上土壤容重越大緊實脅迫越嚴重,越不利于作物地上和地下部生長[10]。作為地下結(jié)實的花生,比油菜、大豆等地上結(jié)實作物對土壤緊實的響應(yīng)更為敏感,影響花生整個生育期果針的形成、入土、莢果發(fā)育、膨大和干物質(zhì)積累,造成后期中等和較大莢果數(shù)少、體積小和干物質(zhì)積累少,小果數(shù)多等[1 12]。

      合理耕作是改善土壤緊實度的重要途徑。耕翻松土措施能夠打破土壤緊實脅迫、增加土壤通透性,使土壤蓄水保水能力增強、微生物活性提高,進而促進油料作物根系活力的提升和根系生長恢復(fù)[13-15]。起壟種植能夠疏松土壤、增加土壤透氣性、加高加厚活土層,從而增強土壤的蓄水、保肥、防旱、除澇能力,促使花生根系下扎、根系發(fā)達,增強吸收水分和養(yǎng)分的能力,增強植株抗御不良環(huán)境的能力,使植株生長健壯,從而增加作物產(chǎn)量[16]。目前普遍認為,容重適度的土壤有利于花生整個生育期果針形成和入土、莢果膨大和干物質(zhì)積累,有利于增加結(jié)果數(shù)和飽滿度,從而提高莢果和籽仁產(chǎn)量[10,117]。沈浦等[18]研究證實,深耕、淺耕等措施相比免耕,在改善花生生長發(fā)育及產(chǎn)量方面具有重要作用。但不同耕作措施(方式)在破除或減低土壤緊實對花生籽仁發(fā)育及營養(yǎng)物質(zhì)構(gòu)成等品質(zhì)方面的影響如何,不同品種花生尤其是大花生與小花生對耕作方式的響應(yīng)是否一致,還有待進一步研究。

      基于此,本研究在山東萊西市望城開展試驗,研究大花生和小花生品種的產(chǎn)量和品質(zhì)對不同耕作方式(免耕、耕翻、耕翻起壟)的響應(yīng)差異,探究不同耕作方式下花生產(chǎn)量與品質(zhì)特性及籽粒性狀之間的關(guān)系,以期為適宜于合理耕作的花生品種選育及花生田高效栽培管理提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗地與供試品種

      試驗于2018年在山東省萊西市望城鎮(zhèn)(E 120°29′,N 36°48′)進行。該地年均氣溫11.5℃,年均降雨量635.8 mm。0~20 cm耕層土壤為酸性棕壤,pH 6. 有機碳10.3 g/kg,堿解氮61.2 mg/kg,有效磷31.9 mg/kg,速效鉀121 mg/kg。

      供試大花生品種:魯花11、花育22和中花24;小花生品種:BL、花育39和日本花生。

      1.2 試驗設(shè)計與田間管理

      試驗設(shè)置免耕、耕翻20 cm、耕翻20 cm+起壟8.5 cm共3個處理。4月27日耕作和播種。壟距40 cm,株距10 cm。666.7m2種植密度16 650穴,單粒精播,每穴一粒。小區(qū)長10 m,寬5 m,面積50 m2。隨機區(qū)組排列,重復(fù)3次。各耕作處理內(nèi)上述品種隨機排列種植。

      各處理底施750 kg/hm2氮磷鉀三元復(fù)合肥(15%-15%-15%)?;ㄉL期間免耕、耕翻、耕翻起壟3個處理田間管理一致,9月5日—10日根據(jù)各品種成熟情況進行收獲。

      1.3 樣品采集與測定

      成熟收獲期,各耕作處理和各品種花生進行取樣。取4.5 m×0.4 m樣方測產(chǎn)。隨機選取100個莢果測定出米率和百仁重?;ㄉ讶式?jīng)近紅外儀掃描后,采用傅里葉近紅外分析模型對花生含油量、蛋白質(zhì)含量進行分析[19]。土壤基礎(chǔ)理化性狀測定參照鮑士旦[20]的方法進行。其中,土壤pH值用pH計測定;有機質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測定;堿解氮含量用1 mol/L NaOH堿解、2%硼酸吸收和0.01 mol/L HCl滴定法測定;速效磷用0.5 mol/L NaHCO3提取、紫外可見分光光度法測定;速效鉀用1 mol/L乙酸銨提取、火焰光度法測定。

      1.4 統(tǒng)計分析

      采用Microsoft Excel 2007作圖,并對花生產(chǎn)量、品質(zhì)特性、籽粒性狀之間相關(guān)關(guān)系進行一元線性或曲線回歸擬合。不同品種及不同耕作方式處理間花生產(chǎn)量、品質(zhì)特性、籽粒性狀差異用SAS 8.0軟件進行差異顯著性分析(ANOVA)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同耕作方式下花生產(chǎn)量變化

      由圖1看出,魯花11大花生耕翻起壟處理的單產(chǎn)最高,為366.3 kg,小花生品種BL各耕作處理的單產(chǎn)為148.5~170.7 kg,總體低于其它花生品種。小花生品種間,免耕處理產(chǎn)量水平較高的日本花生,其耕翻和耕翻起壟處理的單產(chǎn)均高于BL和花育39。大花生品種也有類似趨勢,均以魯花11較高。免耕、耕翻和耕翻起壟三種耕作方式下,同一品種花生的產(chǎn)量有很大差異,小花生品種(BL、花育39和日本花生)產(chǎn)量對不同耕作處理的響應(yīng)不顯著,而大花生品種(魯花11、花育22和中花24)產(chǎn)量對不同耕作處理的響應(yīng)顯著(P<0.05)。中花24、魯花11、花育22耕翻起壟處理比免耕單產(chǎn)分別增加88.3%、52.2%和19.0%,耕翻處理比免耕分別增加34.9%、28.2%和4.1%。

      2.2 不同耕作方式下花生品質(zhì)特性變化

      由圖2可知,花育39、日本花生、魯花11、花育22、中花24的蛋白質(zhì)含量沒有顯著差異(27.3%~29.3%),均顯著高于BL(22.8%~23.1%)。不同耕作方式同一品種花生的蛋白質(zhì)含量沒有表現(xiàn)出顯著差異。然而,大花生品種蛋白質(zhì)產(chǎn)量對不同耕作方式的響應(yīng)則表現(xiàn)出顯著差異,為耕翻起壟﹥耕翻﹥免耕,小花生品種蛋白質(zhì)產(chǎn)量則響應(yīng)不顯著。

      與蛋白質(zhì)含量變化不同,蛋白質(zhì)含量低的BL其含油率(57.6%~59.2%)顯著高于其它花生品種(53.7%~55.7%);而同一品種的含油率在不同耕作方式下沒有表現(xiàn)出顯著差異。同一大花生品種的產(chǎn)油量顯著受不同耕作方式的影響,也表現(xiàn)為耕翻起壟﹥耕翻﹥免耕(圖3)

      由圖4看出,花生蛋白質(zhì)含量與含油率呈極顯著負相關(guān)(P<0.01),蛋白質(zhì)含量每增加1%,含油率下降0.67%。但是,蛋白質(zhì)產(chǎn)量與產(chǎn)油量兩者卻呈現(xiàn)極顯著正相關(guān),666.7m2蛋白質(zhì)產(chǎn)量每增加1.0 kg,666.7m2產(chǎn)油量將增加1.8 kg(P﹤0.01)。

      2.3 不同耕作方式下花生籽粒特性變化

      同一耕作處理不同花生品種之間,出米率均表現(xiàn)為花育39、魯花11、中花24、花育22較高(67.0%~74.7%),日本花生其次(61.3%~66.4%),BL顯著低于其它花生品種(46.3%~52.1%)。耕作方式對不同花生品種出米率影響總體較小,除了耕作處理花育39和中花24出米率顯著低于耕作起壟處理外,其它品種不同處理之間均沒有顯著差異(圖5)。

      同一耕作處理不同品種花生的百仁重總體表現(xiàn)為花育22耕翻處理和中花24耕翻起壟處理較高(104.8、109.7 g),日本花生、魯花11其次(93.1~99.6 g),花育39再次(61.2~68.7 g),BL最低(41.6~42.9 g)。不同耕作方式顯著影響中花24的百粒重,表現(xiàn)為耕作起壟﹥耕作﹥免耕,而其它品種不同耕作處理之間均沒有顯著差異(圖5)。

      相關(guān)分析表明,花生百粒重與出米率為極顯著正相關(guān),出米率每增加1.0%,百粒重可增加1.7 g(圖6)。

      2.4 花生產(chǎn)量與品質(zhì)特性及籽粒性狀的關(guān)系

      由圖7可見,花生產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量關(guān)系表現(xiàn)為,單量低于300 kg時,兩者顯著正相關(guān);單產(chǎn)超過300 kg時,蛋白質(zhì)持平在28%左右或略有下降。從大、小花生品種來看,大花生蛋白質(zhì)含量總體保持平穩(wěn),隨產(chǎn)量增加沒有顯著變化,小花生隨產(chǎn)量增加蛋白質(zhì)含量呈明顯增加趨勢?;ㄉa(chǎn)量與含油率也呈曲線關(guān)系,單產(chǎn)低于280 kg時,含油率隨之下降,而后維持在55%左右。小花生品種含油率隨產(chǎn)量呈下降趨勢,大花生品種含油率總體保持平穩(wěn)。花生產(chǎn)量與蛋白質(zhì)產(chǎn)量、產(chǎn)油量均呈極顯著正相關(guān)(P﹤0.01),花生單產(chǎn)每增加100 kg,同面積蛋白質(zhì)產(chǎn)量、產(chǎn)油量分別增加20 kg和37 kg。

      由圖8看出,花生產(chǎn)量與出米率、百粒重均呈上拋物線關(guān)系?;ㄉ鷨萎a(chǎn)低于300 kg時,隨著產(chǎn)量增加,花生出米率和百粒重呈顯著增加趨勢,之后出米率維持在68%左右或略有下降,百粒重維持在95 g左右或略有下降。

      3 討論

      耕作措施是影響花生產(chǎn)量和品質(zhì)的重要外在因素,適宜的耕作管理方式有助于消除土壤緊實脅迫,維持良好的土壤松緊環(huán)境,從而提高花生產(chǎn)量及品質(zhì)狀況[2 22]。不同品種花生產(chǎn)量及品質(zhì)狀況對田間管理措施的響應(yīng)存在一定的差異。司賢宗等[23]發(fā)現(xiàn)耕作方式及秸稈覆蓋對蛋白質(zhì)和粗脂肪含量沒有顯著影響,而不同品種間蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量差異顯著,其中遠雜9307的蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量均高于遠雜6。不同花生品種粗脂肪及蛋白質(zhì)含量在不同肥料運籌等管理方式下也存在顯著差異[24]。本研究證實不同品種花生(大花生與小花生)對耕作方式的響應(yīng)有顯著差異,這可能與大、小花生對土壤緊實脅迫的敏感程度有關(guān),大花生品種更易受到土壤緊實脅迫的抑制作用,造成減產(chǎn)。

      花生高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)協(xié)同是栽培研究的熱點問題,產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系往往較為復(fù)雜。從產(chǎn)出總量角度看,花生產(chǎn)量的增加往往伴隨著一些營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)出量的增加,本研究發(fā)現(xiàn)花生蛋白質(zhì)產(chǎn)量、產(chǎn)油量均與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。從花生品質(zhì)指標(biāo)含量角度看,它們也受到耕作方式的顯著影響,這可能是耕作方式可以改變土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分吸收狀況的結(jié)果?;ㄉa(chǎn)量增加,相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量與含油率并非呈線性增加或下降關(guān)系,而呈現(xiàn)曲線性變化。張佳蕾[25]發(fā)現(xiàn)不同品質(zhì)類型花生產(chǎn)量和品質(zhì)差異較大,產(chǎn)量與品質(zhì)之間及不同品質(zhì)之間存在明顯負相關(guān)。于樹濤等[26]從產(chǎn)量與品質(zhì)性狀的關(guān)聯(lián)性角度分析認為,產(chǎn)量與含油率的關(guān)聯(lián)系數(shù)大于與粗蛋白的關(guān)聯(lián)系數(shù),產(chǎn)量與粗蛋白正相關(guān)不顯著,與粗脂肪顯著負相關(guān)。本研究中,花生產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)時,蛋白質(zhì)含量隨之呈顯著增加趨勢,隨后,花生蛋白質(zhì)含量維持在一定水平不在繼續(xù)增加,而產(chǎn)量與含油率的關(guān)系與之相反。然而,蘇秋芹[27]發(fā)現(xiàn)3個株型花生的蛋白質(zhì)含量與單株生產(chǎn)力間均呈顯著或極顯著正相關(guān),說明普通型花生高蛋白和高產(chǎn)的結(jié)合是有可能的。此外,有研究證實百果重、百仁重和出仁率與籽仁產(chǎn)量呈正相關(guān),其中出仁率與籽仁產(chǎn)量顯著正相關(guān)[28]。也有研究者認為,出米率與花生產(chǎn)量的關(guān)系較弱[29]。本研究中,花生產(chǎn)量與出米率、百粒重均呈上拋物線關(guān)系,以單產(chǎn)300 kg為臨界值,超過此值出米率和百粒重均維持在一定水平或略低。

      一般而言,花生蛋白質(zhì)與含油量呈負相關(guān)關(guān)系,蛋白質(zhì)增加則含油率下降,這有助于根據(jù)市場的需要選育高蛋白(營養(yǎng)型)和高脂肪(油用型)花生專用型品種[25, 30]。且花生蛋白質(zhì)的提高潛力大于含油率,從而花生品質(zhì)育種可在不降低當(dāng)前含油率的基礎(chǔ)上以豐產(chǎn)和高蛋白質(zhì)為主要目標(biāo)更為有效[31]。本研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量與含油率之間呈顯著負相關(guān),量化關(guān)系表明蛋白質(zhì)含量每增加1%,含油率下降0.67%。也有研究證實株型是影響花生蛋白質(zhì)和含油量關(guān)系的主要因素,半蔓型和匍匐型花生蛋白質(zhì)含量與含油率之間呈負相關(guān),而直立型花生蛋白質(zhì)含量與含油率之間呈正相關(guān)關(guān)系[27]。還有觀點認為蛋白質(zhì)與含油率沒有顯著關(guān)系[32]。事實上,國內(nèi)外研究雖然對花生籽仁中油脂和蛋白質(zhì)的積累特征規(guī)律有一定的了解,但還缺乏對油脂和蛋白質(zhì)的合成機理及酶學(xué)機制、油脂中的油脂酸組分和蛋白質(zhì)中的氨基酸成分的形成機制等方面的深入研究,有待于下一步強化。

      4 結(jié)論

      典型棕壤花生田土壤耕翻和耕翻起壟有利于促進大花生品種的產(chǎn)量及蛋白質(zhì)產(chǎn)量和產(chǎn)油量的增加,而對小花生品種影響不顯著。在花生單產(chǎn)低于300 kg時,花生籽粒蛋白質(zhì)含量、百粒重、出米率均總體隨著產(chǎn)量增加呈顯著增加趨勢,而含油率呈下降趨勢,超過此產(chǎn)量臨界值時,各品質(zhì)性狀、籽粒性狀指標(biāo)均維持在一定水平或略低。花生含油率與蛋白質(zhì)含量呈顯著負相關(guān),蛋白質(zhì)含量每增加1%,含油率下降0.67%。

      參 考 文 獻:

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      收稿日期:2019-05-06

      基金項目:國家重點研發(fā)計劃項目(2018YFD0201000);農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗示范項目(101821301064072003);山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項目(CXGC2018B05)

      作者簡介: 劉璇(1998—),女,在讀本科生,從事花生栽培與耕作學(xué)研究。E-mail:1756206481@qq.com

      許婷婷(1979—),女,助理研究員,主要從事花生栽培研究與管理。E-mail:ttxinyi2006@163.com

      *同為第一作者。

      通訊作者:王才斌(1960—),男,研究員,主要從事花生栽培與耕作學(xué)研究。E-mail: caibinw@126.com

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