劉 妍，劉兆新，何美娟，張 倩，姚 遠(yuǎn)，劉婷如，楊堅(jiān)群，甄曉宇，栗鑫鑫，楊東清，李向東

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

花生是我國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，其中一年一熟的春花生是主要的種植方式之一。由于我國(guó)花生產(chǎn)區(qū)相對(duì)集中以及土地資源的限制，常常多年連作[1]?；ㄉ遣荒瓦B作的作物，常年連作會(huì)抑制其生長(zhǎng)發(fā)育[2]、降低光合效率[3]，阻礙干物質(zhì)積累[4-5]、進(jìn)而導(dǎo)致花生產(chǎn)量與品質(zhì)下降、經(jīng)濟(jì)效益降低[6]。前人研究發(fā)現(xiàn)采用合理的栽培方式可有效促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，緩解連作障礙[7-8]。地膜覆膜可改善連作花生光合性能、氮代謝酶等生理特性，增加干物質(zhì)積累量，進(jìn)而提高莢果產(chǎn)量，改善籽仁品質(zhì)[9-12]。翻耕可改善土壤蓄水能力，增強(qiáng)土壤通透性，改善根系的生長(zhǎng)條件[13]，且增強(qiáng)土壤肥力，顯著增加莢果產(chǎn)量[14-15]。此外，油菜作綠肥[16]還田可提高水稻葉面積指數(shù)、葉綠素含量及光合速率，增加干物質(zhì)的積累。前人針對(duì)緩解花生連作障礙，穩(wěn)定花生產(chǎn)量做了相關(guān)研究，但多集中于覆膜、種植前茬作物和土壤耕作等單項(xiàng)技術(shù)，而關(guān)于覆膜條件下，結(jié)合不同栽培方式對(duì)連作花生生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)調(diào)控的研究鮮見報(bào)道。因此，本研究在大田連作花生覆膜條件下，以常規(guī)種植冬前免耕(MG)為對(duì)照，設(shè)置冬前翻耕(FG)和越冬作物壓青(YQ)2種栽培方式，研究不同栽培方式對(duì)連作花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為連作花生穩(wěn)產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究于2016-2017年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行大田試驗(yàn)。試驗(yàn)地為花生連作5年以上的田塊，土壤為砂壤土。耕層土壤肥力：有機(jī)質(zhì)含量13.98g/kg，堿解氮含量73.52mg/kg，速效磷含量49.17mg/kg，速效鉀含量68.74mg/kg。

選用大花生品種“山花108”為試驗(yàn)材料，種植密度150000穴/hm2(行距30cm，株距20cm)，每穴播兩粒。覆膜條件下，以常規(guī)種植冬前免耕(MG)為對(duì)照，設(shè)置冬前翻耕(FG)和越冬作物壓青(YQ)兩種栽培方式，小區(qū)面積50m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。YQ處理每年花生收獲后整地播種小麥作為壓青作物，于灌漿初期壓青還田，小麥秸稈粉碎后，翻耕至深層土壤以保證花生出苗質(zhì)量，小麥還田量為5.5×104kg/hm2。所有處理花生播種前基施復(fù)合肥(N-P2O5-K2O 15-15-10) 600kg/hm2。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)詳見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 植株性狀考察

2016年和2017年分別在花針期、結(jié)莢期、飽果期、收獲期取有代表性的5株植株考察植株性狀和葉面積指數(shù)。

1.2.2 葉綠素含量

在花針期、結(jié)莢期、飽果期、收獲期，選取主莖倒3葉，采用 95%乙醇避光萃取法測(cè)定[17]。

1.2.3 凈光合速率(Pn)測(cè)定

在花針期、結(jié)莢期、飽果期、收獲期選擇晴天，在上午9:00～11:00用美國(guó)產(chǎn)Li-6400型便攜式光合儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4 硝酸還原酶(NR)活性測(cè)定

參照中國(guó)科學(xué)院上海植物生理研究所和上海植物生理學(xué)會(huì)[18]的方法測(cè)定。

1.2.5 干物質(zhì)積累量的測(cè)定

在花針期、結(jié)莢期、飽果期、收獲期取5株代表性植株，將植株莖、葉、根和果分開裝袋并烘干稱重，各項(xiàng)干重相加即為植株干物質(zhì)積累量。

1.2.6 花生產(chǎn)量與品質(zhì)

采用小區(qū)測(cè)產(chǎn)，小區(qū)面積6.6 m2，重復(fù)3次。另取代表性植株10株，調(diào)查單株結(jié)果數(shù)。待花生莢果曬干后調(diào)查莢果產(chǎn)量、千克果數(shù)和出仁率。隨機(jī)選取飽滿一致的籽仁進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。凱氏定氮法[19]測(cè)定蛋白質(zhì)含量，索氏提取法[19]測(cè)定粗脂肪含量，蒽酮比色法[20]測(cè)定可溶性糖含量，氣相色譜儀分析[21]脂肪酸組分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SigmaPlot 10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖，采用DPS 7.05軟件利用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式對(duì)連作花生植株性狀的影響

2.1.1 花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)

由表2可知，與MG處理相比，YQ和FG處理均促進(jìn)了不同生育時(shí)期植株主莖和側(cè)枝的生長(zhǎng)，主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)2年平均分別提高12.69%、9.52%和15.81%、10.18%；YQ處理花針期和結(jié)莢期的主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)最高，飽果期和收獲期則以FG處理最高。表明覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均可緩解連作對(duì)花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的抑制作用，且生育前期以越冬作物壓青作用明顯，冬前翻耕則在生育后期作用顯著。

2.1.2 葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)可反映作物葉片的生長(zhǎng)狀況及對(duì)光能利用情況。YQ處理明顯提高了連作花生不同時(shí)期葉面積指數(shù)，與MG相比，2年平均增加24.48%；FG處理顯著增加結(jié)莢期和飽果期葉面積指數(shù)，2年平均增加20.52%(表2)。說明覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均可使連作花生維持較高的葉面積，為光合產(chǎn)物形成奠定了基礎(chǔ)。

表2 不同栽培方式對(duì)連作花生主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)及葉面積指數(shù)的影響

注：FP：花針期；PS：結(jié)莢期；PF：飽果期；HS：收獲期。同一參數(shù)中標(biāo)以不同字母的值表示不同處理間在p<0.05水平上差異顯著, LSD 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。下同。

Note: FP: Flowering-pegging stage; PS: Pod-setting stage; PF: Pod-filling stage; HS: Harvest stage. Values within a column followed by different letters are significantly different atp<0.05, on the basic of LSD test. The same below.

2.2 不同栽培方式對(duì)連作花生生理特性的影響

2.2.1 葉片凈光合速率及葉綠素含量

花針期各處理凈光合速率和葉綠素含量無顯著差異(表3)。與MG處理相比，YQ和FG處理顯著提高了結(jié)莢期和收獲期葉片的凈光合速率和葉綠素含量，2年分別提高17.78%、9.51%和20.59%、9.18%。說明覆膜條件下，越冬作物壓青、冬前翻耕較冬前免耕可提高連作花生中后期的葉片凈光合速率和葉綠素含量，越冬作物壓青效果好于冬前翻耕。

表3 不同栽培方式對(duì)連作花生葉片凈光合速率和葉綠素含量的影響

2.2.2 硝酸還原酶活性

硝酸還原酶是高等植物氮素同化的限速酶，可反映作物體內(nèi)的氮代謝情況。由表4可知，整個(gè)生育期，功能葉NR活性均表現(xiàn)為YQ>FG>MG。說明覆膜條件下，越冬作物壓青、冬前翻耕處理均可促進(jìn)連作花生氮素代謝，改善植株氮素營(yíng)養(yǎng)。

2.2.3 干物質(zhì)積累量

花針期各處理干物質(zhì)量無顯著差異(表5)。與MG相比，YQ和FG顯著增加了植株結(jié)莢到收獲期的干物質(zhì)積累量，2年分別增加13.84%、7.29%。說明覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均有利于連作花生中后期干物質(zhì)積累量，越冬作物壓青效果好于冬前翻耕。

2.3 不同栽培方式對(duì)連作花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

栽培方式對(duì)連作花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素影響顯著(表6)。莢果產(chǎn)量和籽仁產(chǎn)量?jī)赡昃憩F(xiàn)為YQ>FG>MG。與MG處理相比，YQ和FG處理莢果產(chǎn)量2年平均增加14.83%和8.30%，籽仁產(chǎn)量2年平均增加16.21%和5.22%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，其增產(chǎn)原因主要是增加花生的單株結(jié)果數(shù)和出仁率，降低千克果數(shù)(增加果重)。

表4 不同栽培方式對(duì)連作花生葉片硝酸還原酶活性的影響 (μg·g-1·h-1 FW)

表5 不同栽培方式對(duì)連作花生干物質(zhì)積累量的影響 (g/Plant)

表6 不同栽培方式對(duì)連作花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.4 不同栽培方式對(duì)連作花生籽仁品質(zhì)的影響

覆膜條件下，與冬前免耕相比，越冬作物壓青和冬前翻耕均顯著增加了籽仁粗脂肪和蛋白質(zhì)含量，降低可溶性糖含量(表7)，說明越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕可促進(jìn)糖向脂肪和蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而提高蛋白質(zhì)和脂肪含量?；ㄉ讶蔕/L比值兩年均表現(xiàn)為YQ>FG>MG?？梢?，覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均可改善連作花生籽仁品質(zhì)。

表7 不同栽培方式對(duì)連作花生籽仁品質(zhì)性狀的影響

3 討 論

良好的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)是花生獲得高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，但多年連作會(huì)阻礙花生主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)的生長(zhǎng)，導(dǎo)致植株矮小、發(fā)育緩慢[22]。前人研究發(fā)現(xiàn)采用單一的栽培方式如覆膜[23]、施肥[24]以及翻耕[25]均能顯著提高花生主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，利于植株干物質(zhì)的積累。此外，唐志軍等[26]研究發(fā)現(xiàn)油菜壓青能促進(jìn)甘蔗營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，增加有效莖數(shù)。本研究結(jié)果表明，覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均有利于連作花生主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)的生長(zhǎng)，緩解連作花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)不良的問題。

植株葉面積指數(shù)的變化動(dòng)態(tài)是葉片生長(zhǎng)發(fā)育的直接反映，葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，兩者大小能夠反映植株光合生產(chǎn)能力，也是影響作物產(chǎn)量的重要因素?；ㄉ后w理想的葉面積發(fā)展動(dòng)態(tài)應(yīng)為前期葉面積指數(shù)上升較快，峰值適宜且后期下降緩慢[27]。但多年連作顯著降低花生葉面積指數(shù)以及功能葉葉綠素含量，促使葉片早衰，降低光合效率[28]。前人研究表明，單一地膜覆蓋和秸稈還田均可提升花生的葉面積指數(shù)以及功能葉片的葉綠素含量和凈光合速率，改善花生的光合性能[29]。此外，羅華元等[30]研究表明煙田翻壓綠肥可提高煙葉葉綠素含量及光合效率，進(jìn)而增加煙草產(chǎn)量與品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均可不同程度提高連作花生葉面積指數(shù)、功能葉片葉綠素含量及凈光合速率，進(jìn)而改善花生的光合特性，增加光合產(chǎn)物的合成與積累，為花生高產(chǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。其中花生覆膜結(jié)合越冬作物壓青效果最好，可不同程度提高連作花生功能葉硝酸還原酶的活性，促進(jìn)花生氮素代謝，改善氮素營(yíng)養(yǎng)。

栽培的主要目的是提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)，但連作會(huì)導(dǎo)致花生單株結(jié)果數(shù)減少，出仁率、產(chǎn)量下降[31]。同時(shí)連作易導(dǎo)致花生籽仁可溶性糖、油脂、蛋白質(zhì)和脂肪酸等成分比例失調(diào)，降低花生品質(zhì)[32]。馬登超等[33]研究發(fā)現(xiàn)，單一覆膜處理可顯著提高花生單株結(jié)果數(shù)和出仁率，進(jìn)而增加莢果產(chǎn)量，有效改善花生品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，覆膜結(jié)合越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕均可顯著提高花生莢果產(chǎn)量與籽仁產(chǎn)量。與MG相比，YQ和FG的莢果產(chǎn)量2年平均增加14.83%和8.30%，籽仁產(chǎn)量2年平均增加16.21%和5.22%，以覆膜結(jié)合越冬作物壓青增產(chǎn)幅度最大。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，產(chǎn)量增加的原因主要是提高花生單株結(jié)果數(shù)、出仁率和果重。此外，覆膜條件下，越冬作物壓青和冬前翻耕較冬前免耕處理均顯著增加籽仁粗脂肪和蛋白質(zhì)含量，降低可溶性糖含量，說明這兩種栽培方式可促進(jìn)糖向脂肪和蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化，改善花生品質(zhì)。本試驗(yàn)條件下，綜合比較栽培方式對(duì)連作花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的調(diào)控可以看出，花生覆膜結(jié)合越冬作物壓青和冬前翻耕均可緩解春花生連作障礙，其中以覆膜結(jié)合越冬作物壓青效果最好。