黃 鵬，李援農(nóng)，谷曉博，房云杰，方 恒，徐路全

(西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

氮是花生吸收量最大的營養(yǎng)元素，對花生的形成和品質(zhì)改良起著至關(guān)重要的作用?；ㄉ嵌箍谱魑?，結(jié)瘤具有固氮作用，可達(dá)到花生生長發(fā)育所需總氮量的22.4%～80.8%。然而，固氮本身不能滿足花生氮素的需要[1,2]。增施氮肥可提高花生產(chǎn)量，改良花生品質(zhì)，但過量施用氮肥不僅會(huì)降低肥料利用率，危害農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境，也會(huì)對花生的產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此，合理控制氮肥的施用量是提高花生產(chǎn)量和氮肥利用率的重要措施。研究表明，在一定的施氮量范圍內(nèi)，花生產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，但氮肥施用量增加效率受土壤質(zhì)地和氮素水平的影響很大[3-9]。

花生生產(chǎn)有多種栽培方式，如覆蓋地膜，露地和夏季直播。花生地膜覆蓋栽培產(chǎn)量高，效益好。與露地栽培相比，覆膜栽培更有利于花生干物質(zhì)的積累，分配和轉(zhuǎn)移，有利于營養(yǎng)生長與生殖生長關(guān)系的協(xié)調(diào)。它可以顯著增加干物質(zhì)總量和花生產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

目前，國內(nèi)外學(xué)者針對花生的適宜施氮量[3-6]、覆膜的增產(chǎn)特性[10-17]分別進(jìn)行了大量的研究，但對覆膜條件下的適宜施氮量的研究很少。為確定關(guān)中地區(qū)花生覆膜的適宜性及覆膜條件下花生的適宜施氮量，本試驗(yàn)對花生覆膜條件下施氮肥的增產(chǎn)特性進(jìn)行了探討，同時(shí)研究了覆膜條件下不同的施氮量對花生產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以期為關(guān)中西部地區(qū)花生的合理種植策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)于2017年6月2日-2017年10月18日在陜西省楊凌區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)站地處北緯34°17′38″，東經(jīng)108°04′08″，海拔521 m，地勢平坦開闊，光熱資源充足，年日照時(shí)數(shù)2 527.1 h，年平均氣溫13 ℃，多年平均蒸發(fā)量1 500 mm，年平均降水量632 mm，主要集中于7-9月，且降水年內(nèi)季節(jié)分配不均，7-9月份降水占全年降水量的70%左右，地下水埋深80 m，屬于半濕潤易旱地區(qū)。試驗(yàn)站內(nèi)設(shè)有縣級自動(dòng)氣象站。試驗(yàn)田土壤質(zhì)地為壤土，其中，砂粒、粉粒和黏粒分別占25.4%、44.1%和30.5%，平均干容重為1.40 g/cm3，田間持水率和凋萎系數(shù)分別為24.0%和8.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。0～20 cm土層的土壤理化性狀為：有機(jī)質(zhì)13.20 g/kg，全氮0.93 g/kg，堿解氮76.27 mg/kg，速效磷25.38 mg/kg，速效鉀131.97 mg/kg，pH值為8.12?；ㄉ诮邓恳姳?。

表1 全生育期降水量 mm

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)花生品種為魯花12號，生物降解膜寬40 cm，厚0.008 mm，供試肥料為尿素(總氮含量46%)、氧化鉀(K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)50.0%)、過磷酸鈣(有效P2O5含量≥16.0%)。覆膜(W1)和不覆膜(W0)處理均設(shè)置6個(gè)處理，施氮量為0、60、120、180、240和300 kg/hm2，分別記為N0、N2、N4、N6、N8和N10。小區(qū)寬3.2 m、長4 m，所有小區(qū)隨機(jī)分布，每個(gè)小區(qū)兩邊設(shè)有保護(hù)行。2017年6月2日播種，于2017年6月27日覆膜，穴距15 cm，行距40 cm，采用人工穴播，每穴3粒種子。 2017年7 月由于干旱，為保證正常生長，于花針期(播種后47 d)向每小區(qū)灌水 30 mm。播前兩天施肥翻耕，磷肥90 kg/hm2，鉀肥120 kg/hm2。田間管理同一般大田。于2017年10月18日收獲。

1.3 測量指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤含水率測定

在花生播種前以及苗期、花針期、成熟期分別測量0～200 cm土層土壤含水率，所有取土方式均采用土鉆法，每隔10 cm取一個(gè)樣，用烘干法測定含水率，取土位置為小區(qū)中間行相鄰兩株花生的中間區(qū)域。含水率(質(zhì)量)計(jì)算公式為：

θ=[(Mm-Md)/(Md-M)]×100%

(1)

式中：θ為土壤質(zhì)量含水率，%；Mm為濕土和鋁盒總重，g；Md為干土和鋁盒總重，g；M為鋁盒重，g。

1.3.2 土壤貯水量

土壤貯水量計(jì)算如式：

W=10γHθ

(2)

式中：W為土壤貯水量，mm；γ為土壤容重，g/cm3；H為土層深度，cm；θ為土壤質(zhì)量含水率，%

1.3.3 生育期耗水量

作物生育期耗水量計(jì)算如式：

ET=P+I+W1-W2

(3)

式中：ET為作物耗水量，mm；P為生育期降水量，mm；W1為播前土壤貯水量，mm；W2為收獲后土壤貯水量，mm；I為生育期灌水量，mm。

水分利用效率計(jì)算如式：

WUE=Y/(10ET)

(4)

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為籽粒產(chǎn)量，kg/hm2。

1.3.4 地上部干物質(zhì)量

分別在苗期、花針期和成熟期分別在各小區(qū)取10株花生，將器官分離，分別測其鮮重，然后105 ℃殺青0.5 h，75 ℃烘干至恒重后稱重。

1.3.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

花生成熟后，各個(gè)處理的小區(qū)分別隨機(jī)取樣1 m2花生，測量其側(cè)枝數(shù)、主莖高、側(cè)枝長、分枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)、單株果重、百粒重、百仁重、實(shí)際產(chǎn)量等。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007處理數(shù)據(jù)，DPS進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，方差分析使用LSD法進(jìn)行；OriginPro8.5作圖。

2 結(jié)果分析

2.1 覆膜條件下不同施氮量對花生地上干物質(zhì)積累量的影響

不覆膜(W0)處理下，同一生育期，隨著施氮量的增加，花生干物質(zhì)累積量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢見圖1。幼苗期、開花期、結(jié)頰期N8處理的干物質(zhì)積累量最大，分別較N0處理的顯著增加48.6%、79.8%、106%，成熟期N6處理的干物質(zhì)累積量最大，較N0處理的顯著增加41.5%。

覆膜(W1)處理下，同一生育期內(nèi)，花生干物質(zhì)累積量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢見圖1。幼苗期、花針期N8處理的干物質(zhì)積累量最大，分別較N0處理的顯著增加40.3%、8.1%，結(jié)頰期和成熟期N4處理的干物質(zhì)積累量最大，分別較W0N0處理的顯著增加47.4%、40.3%。

相同的施氮量水平，花生的干物質(zhì)累積量覆膜(W1)比不覆膜(W0)處理在幼苗期、花針期、結(jié)頰期分別顯著增加20.2%～27.3%、48.2%～149.5%、7.3%～43.3%，這三個(gè)時(shí)期，覆膜(W1)比不覆膜(W0)處理有顯著差異，見表2。成熟期中N0、N2、N4處理分別顯著增加10.9%、13.9%、19.5%，N6、N8、N10處理分別顯著減少6.2%、5.5%、2.6%，覆膜(W1)比不覆膜(W0)處理也有顯著差異。

圖1 不同處理下花生成熟期的單株地上干物質(zhì)量Fig.1 The quality of dry matter in peanut mature stage under different treatments

g

2.2 覆膜條件下不同施氮量處理對花生農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

覆膜(W1)處理下，主莖高、側(cè)枝長較不覆膜(W0)處理在不同的施氮水平下增長幅度不同，見表3。主莖高在N0～N10的施氮水平下增長幅度穩(wěn)定在5.1%～8.9%，W1和W0處理存在顯著差異，且W1處理下不同的施氮水平之間也存在顯著差異。側(cè)枝長在施氮水平N0～N4下，覆膜(W1)較不覆膜處理(W0)下增長7.3%～12.3%，差異顯著，但在施氮水平N6～N10下，與不覆膜處理(W0)相差不大，不存在顯著差異。覆膜(W1)和不覆膜(W0)處理下分枝數(shù)無顯著差異，W1處理下不同的施氮水平分枝數(shù)也無顯著差異。

表3 不同處理對花生農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響Tab.3 The effects of different treatments on peanut agronomic traits and yield

相同的施氮水平，花生覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理表現(xiàn)出百果重大，百仁重大的高產(chǎn)性狀。覆膜對花生百果重、百仁重的影響顯著，百果重較不覆膜最大增幅達(dá)11.8%，百仁重較不覆膜最大增幅達(dá)8%，W1和W0處理在百果重和百仁重上存在顯著差異，見表3。相同的施氮水平，W1較W0處理產(chǎn)量增產(chǎn)顯著，增產(chǎn)幅度為17.3%～21.9%。施氮水平為N6，W1較W0處理增產(chǎn)最大，達(dá)到21.9%；施氮水平為N2，增產(chǎn)最小，為17.3%。W1處理不同的施氮水平，N0、N2、N4、N6、N8的產(chǎn)量均存在顯著性差異，N0和N10不存在顯著性差異，見圖2。

圖2 不同施氮處理下的產(chǎn)量Fig.2 Yield under different nitrogen treatment

2.3 覆膜條件下不同施氮量對花生的耗水量、水分利用效率的影響

覆膜(W1)處理下，耗水量、水分利用效率變化趨勢一致，均隨施氮量的增加先增加后降低，見圖3、圖4。施氮水平N6，其耗水量最多；施氮水平N4，其水分利用效率最高，較W1N0處理下顯著提高25.5%。施氮水平N0和N10比較，N2和N8比較，N4和N6比較，兩者水分利用效率基本一樣，差異不顯著。施氮水平N0、N2和N4比較，N6、N8和N10比較，三者水分利用效率差異顯著。

圖3 不同施氮處理下水分利用效率的變化Fig.3 The change of water utilization efficiency under different nitrogen treatment

圖4 不同施氮處理下的耗水量Fig.4 The water consumption under different nitrogen treatment

相同的施氮水平，覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理的耗水量差異性顯著，見圖3。施氮水平N0～N6，覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理耗水量的增加隨著施氮量的增加而增加；施氮水平N6～N10，耗水量的增加略微下降，保持在9.4～10.81 mm之間；施氮水平N6，W1N6的耗水量較W0N6增加最大，為10.81 mm。同時(shí)，覆膜(W1)較不覆膜(W0)處理的水分利用效率差異顯著，見圖4。W1較W0處理的水分利用效率提高幅度為16.1%～22.9%；施氮水平N4時(shí)，W1N4較W0N4處理水分利用效率提高幅度最大，達(dá)到22.9%。

覆膜(W1)處理下，花生耗水量有增加且差異顯著，見圖3、圖4。同時(shí)，花生覆膜對其水分利用效率隨著施氮量的增加先增加而后降低，說明施氮量過高反而會(huì)降低花生的水分利用效率，覆膜對花生的水分利用效率也有顯著影響。

表4 不同處理下對花生的耗水量、水分利用效率的影響Tab.4 Effects of different treatments on water consumption and water use efficiency of peanut

3 討 論

3.1 花生產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀

花生的產(chǎn)量與整株及莢果干物質(zhì)積累密切相關(guān)，積累的速率和形成周期是產(chǎn)量的關(guān)鍵[18,19]。甄志高[30]等研究認(rèn)為，與露地栽培相比，覆膜處理能促進(jìn)花生的生育進(jìn)程，使覆膜花生整個(gè)生育期干物質(zhì)積累始終處于較高水平，對光合產(chǎn)物的形成和干物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)移有著積極的作用。本研究也表明，覆膜對花生的生育期的干物質(zhì)積累確實(shí)存在明顯的促進(jìn)作用，這可能是因?yàn)楦材び欣谠鰷乇?，減少不必要的水分蒸發(fā)，從而有利于花生對水分、養(yǎng)分和陽光的吸收。馬登超[25]等研究表明，與露地栽培相比，覆膜栽培花生產(chǎn)量增加25.22%，同時(shí)單株結(jié)果數(shù)、百果重、百仁重和收獲指數(shù)均有增加，但百果重增加最為顯著。本研究表明覆膜對花生的產(chǎn)量確實(shí)存在明顯的增產(chǎn)作用，增產(chǎn)幅度為17.3%～24.8%，對百果重的增加影響顯著，對百仁重有影響，但增加不顯著。同時(shí)，覆膜對花生的主莖和側(cè)枝有促進(jìn)作用，對分枝數(shù)幾乎沒有影響。這說明覆膜主要是增加花生的百果重從而增加花生的產(chǎn)量。

周錄英[29]等研究表明，施氮量處于0～450 kg/hm2時(shí)，花生莢果的產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈增加趨勢，施氮量為450 kg/hm2，莢果產(chǎn)量最大。張翔[28]等研究認(rèn)為，施氮量在0～150 kg/hm2時(shí)，“魯花12號”獲得最高莢果產(chǎn)量的施氮量為112.5 kg/hm2。本試驗(yàn)研究表明，隨著施氮量的增加，花生產(chǎn)量隨著施氮量的增加先增加后減少，在施氮量為120 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最大，與張翔研究基本一致，與周錄英研究不一致的原因可能是因?yàn)橥寥馈⒒ㄉ贩N不同等因素。低量施氮和高量施氮均會(huì)造成花生植株?duì)I養(yǎng)生長過剩，對花生增產(chǎn)的效果影響不大。施用氮肥對花生的百果重沒有顯著的影響，但對百仁重有顯著的影響。這表明，氮肥主要是通過增加百仁重來達(dá)到增產(chǎn)的效果。同時(shí)，花生氮肥用量受多個(gè)因素的影響，其中土壤肥力差異是影響氮肥用量的重要因素之一。本實(shí)驗(yàn)探究的花生適宜的氮肥量與前人研究不一樣，可能是因?yàn)殛P(guān)中地區(qū)壤土的土壤肥力差異。

3.2 耗水量和水分利用效率

楊傳婷[22,23]等研究認(rèn)為覆膜在自然條件下之所以能夠獲得高的水分利用效率，是因?yàn)槟軌蚋玫乩媒邓@得較高的莢果產(chǎn)量。郭媛[30]等研究表明，產(chǎn)量和耗水量共同決定了水分利用效率的高低，通過減少水分無效損失和提高產(chǎn)量都能提高水分利用效率。本研究中，通過對收獲后的貯水量與耗水量進(jìn)行分析，覆膜通過對降水量的利用和減少土壤水分的蒸發(fā)來增加花生的耗水量。同時(shí)，覆膜通過對花生的增產(chǎn)來提高水分利用效率，提高幅度為16.1%～22.9%，這與楊傳婷和郭媛等研究一致。

段文學(xué)[24]等研究結(jié)果表明，施氮可促進(jìn)旱地小麥對土壤水分的消耗，同時(shí)在施氮量不超過150 kg/hm2時(shí)增加施氮量，有利于小麥水分利用效率的提高；施氮量增加到180 kg/hm2,籽粒水分利用效率無顯著變化，施氮量繼續(xù)增加到210 kg/hm2,水分利用效率、顯著降低。本研究中，在0～120 kg/hm2的施氮量下，水分利用效率隨施氮量的增加而增大，在160～300 kg/hm2的施氮量下，水分利用效率隨施氮量的增加而降低。覆膜條件下施氮量為120 kg/hm2時(shí)，水分利用效率最大。適量施氮能顯著提高花生的水分效率，但是過量施氮和不足施氮，對花生的水分利用效率卻大幅降低。

4 結(jié) 論

(1)在施氮量不超過12 0kg/hm2時(shí)增加施氮量,有利于花生產(chǎn)量和水分利用效率的提高；施氮量增加到180～300 kg/hm2, 相比較施氮量為120 kg/hm2的處理，花生產(chǎn)量和水分利用效率明顯降低。本試驗(yàn)條件下，施氮量為120 kg/hm2是兼顧產(chǎn)量和水分利用效率的適宜施氮量，此時(shí)增產(chǎn)幅度達(dá)到24.3%。

(2)覆膜能提高花生的產(chǎn)量和水分利用效率，在不同的施氮水平下，顯著提高花生的產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度為17.3%～24.8%。

(3)充分考慮覆膜、施氮以及二者的交互作用對花生的生長指標(biāo)、產(chǎn)量和水分利用效率等的影響，在關(guān)中地區(qū)覆膜花生栽培模式下，施氮量為 120 kg/hm2最為適宜，即本實(shí)驗(yàn)中W1N4處理，其相比較于W0N0處理?xiàng)l件下，產(chǎn)量和水分利用效率提高最大，分別為47.2%和47.8%。