張佳蕾 張 倩 王建國 郭 峰 唐朝輝 李新國 萬書波*

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心/山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室,山東 濟南 250100;2.海陽市農(nóng)村能源工作站,山東 海陽 265100)

花生是山東省第三大主要農(nóng)作物,2019年播種面積666.49 khm2,產(chǎn)量284.76萬t[1],出口量占全國的70%以上,花生油產(chǎn)量約占全國的35%,花生產(chǎn)業(yè)是山東省農(nóng)村經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一。山東素有“一畝花生四畝糧”的說法,主要是因為花生價格通常是糧食價格的3倍,花生種植效益也是大宗大田作物中最高的。因此相比于其他農(nóng)作物,種植戶選擇種植花生的積極性較高。但考慮政策扶持、勞動強度、市場波動、種植成本等因素,加上山東花生平均單產(chǎn)一直徘徊在4400 kg/hm2左右,導(dǎo)致花生種植比較效益并不高,這也是近幾年花生種植面積波動的主要原因。

為挖掘花生高產(chǎn)潛力,進一步提高單產(chǎn),山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生栽培與生理生態(tài)創(chuàng)新團隊開創(chuàng)性應(yīng)用競爭排斥原理,提出“單粒精播、健壯個體、優(yōu)化群體”的技術(shù)思路,變革了種植方式,解除了株間競爭對產(chǎn)量的制約效應(yīng)。經(jīng)過20余年系統(tǒng)研究和實踐,闡明了花生單粒精播增產(chǎn)機理,建立了單粒精播高產(chǎn)栽培技術(shù)體系。自2013年以來,團隊在山東莒南、平度、萊西、萊州、招遠、萊陽、寧陽、冠縣及新疆瑪納斯、石河子等多地進行了花生單粒精播超高產(chǎn)生育規(guī)律及配套技術(shù)的創(chuàng)新試驗與示范,連續(xù)3年實收單產(chǎn)莢果超過11 250 kg/hm2。分析研究超高產(chǎn)花生的籽仁發(fā)育動態(tài),對厘清超高產(chǎn)田和普通產(chǎn)田花生產(chǎn)量形成的差異性具有一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 超高產(chǎn)田概況

試驗于2019年在臨沂市莒南縣嶺泉鎮(zhèn)進行,試驗田面積2000 m2,為地勢平坦、灌溉設(shè)施齊全、排澇方便的生茬地,0～20 cm土壤理化性狀:有機質(zhì)含量14.0 g/kg,堿解氮含量79.1 mg/kg,速效磷含量51.2 mg/kg,速效鉀含量68.9 mg/kg,pH 5.6。

1.2 種植方式

冬前深耕,基施有機肥45 000 kg/hm2,復(fù)合肥(N15P15K15)1 500 kg/hm2。播前旋耕,施緩釋肥(N14P13K18)750 kg/hm2、鈣鎂磷肥750 kg/hm2和適量鋅肥、鉬肥、硼肥等微量元素做種肥。

選用大花生品種花育33號,起壟覆膜栽培,壟距80 cm,壟溝寬30 cm,壟面寬50 cm,壟高12 cm,壟上種2行,壟上小行距25 cm,播種行距離壟邊12.5 cm,播深4 cm。單粒精播,穴距10 cm,播種量247 500穴/hm2。5月1日播種,9月26日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 折干率

各時期隨機取樣10株,稱量鮮果質(zhì)量,自然風(fēng)干后再稱量干果質(zhì)量,計算折干率。

1.3.2 出仁率

各時期10株莢果風(fēng)干后,脫殼收集籽仁稱質(zhì)量,計算出仁率。

1.3.3 混合百仁質(zhì)量

從各時期混合籽仁中隨機選取100粒稱質(zhì)量。

1.3.4 蛋白質(zhì)和脂肪含量

蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法,脂肪含量測定采用索氏提取法[2]。

1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

收獲時組織專家進行測產(chǎn)驗收,隨機選取5個點,每點面積6.67 m2,刨收摘果去雜后稱質(zhì)量,按照55%折干率計算產(chǎn)量。隨機選取10 株調(diào)查單株結(jié)果情況。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用OriginPro 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 百仁質(zhì)量變化動態(tài)

超高產(chǎn)花生籽仁干物質(zhì)積累呈現(xiàn)慢—快—慢的趨勢,播種后86 d 之前籽仁中干物質(zhì)積累較慢,混合百仁質(zhì)量增加較緩慢,播種后86～138 d籽仁干物質(zhì)積累迅速,播種后138 d之后百仁質(zhì)量增加較小。從百仁質(zhì)量的單日增長量來看,播種后138～148 d每日增長最小,平均為0.39 g/d,而其他時期的百仁質(zhì)量日增長量均較大,增長量最高峰出現(xiàn)在播種后86～95d,平均為1.81 g/d,播種后86～129 d之間,混合百仁質(zhì)量的日增長量均超過1.00 g/d (圖1)。

圖1 百仁質(zhì)量變化動態(tài)和日增長率Fig.1 Dynamic change of 100 kernel mass and daily growth rate

2.2 莢果折干率變化動態(tài)

超高產(chǎn)花生折干率變化呈慢—快—慢—快的趨勢,播種后86d增加較慢,播種后86～112 d增加較快,從播種后112～143 d增加趨緩,生育期最后5 d又有一個增加過程(圖2)。超高產(chǎn)花生折干率在播種后129 d時開始超過50%,到收獲時折干率達到56.0%。從折干率日增長量變化來看,播種后95～104 d間折干率日增長量最大,為1.19 %/d,播種后129～143 d間折干率日增長量最小,平均為0.13 %/d,播種后143～148 d折干率日增長量為0.60 %/d。

圖2 折干率變化動態(tài)和日增長率Fig.2 Dynamic change of drying rate and daily growth rate

2.3 出仁率變化動態(tài)

超高產(chǎn)花生出仁率隨生育期的推進呈先快后慢的變化趨勢,出仁率在播種后112 d之前增加較快,到播種后112 d時達到65.0%,之后增加較緩慢,收獲時達到最大值72.2%(圖3)。從出仁率日增長量來看,播種后112 d之前出仁率日增長量均較高,超過0.80 %/d,最大值出現(xiàn)在播種后95～104 d間,為1.07 %/d。出仁率日增長量最低值出現(xiàn)在播種后129～138 d,為0.10 %/d。播種后138～148 d的出仁率日增長量平均為0.25%/d。說明超高產(chǎn)花生的出仁率與折干率變化趨勢基本一致,在收獲期之前有一個迅速脫水的過程,此時期折干率和出仁率的日增長量均有一定程度的提高,對產(chǎn)量貢獻較大,是超高產(chǎn)創(chuàng)建較關(guān)鍵的時期,因此超高產(chǎn)花生不能提前收獲。

圖3 出仁率變化動態(tài)和日增長率Fig.3 Dynamic change of kernel rateand daily growth rate

2.4 籽仁蛋白質(zhì)和脂肪含量變化

圖4可知,超高產(chǎn)花生籽仁蛋白質(zhì)和脂肪含量增加呈先快后慢的變化趨勢,區(qū)別在于蛋白質(zhì)積累較早,到籽仁發(fā)育后期增加較緩慢,而脂肪在籽仁發(fā)育前期積累較慢,籽仁發(fā)育中后期積累較快。播種后81 d,籽仁蛋白質(zhì)和脂肪含量分別為16.32%、7.41%,但到播種后86 d,脂肪含量達到25.52%,明顯高于此期的蛋白質(zhì)含量19.53%。蛋白質(zhì)含量在播種后138 d增長不明顯,最后10 d僅增加了0.3個百分點,而脂肪含量在此期仍有較大幅度增加,生育期最后10 d增加了1.4個百分點,最后5 d增加了0.8個百分點。說明超高產(chǎn)花生盡量延長收獲期對脂肪的積累意義更大。

圖4 籽仁蛋白質(zhì)和脂肪含量變化Fig.4 The changes of protein and fat content in kernel

2.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

經(jīng)專家組測產(chǎn)驗收,6.67 m2小區(qū)平均實收株數(shù)153株,平均鮮果質(zhì)量14.10 kg/6.67m2,按55%折干率計算,平均干果質(zhì)量7.76 kg/6.67m2,換算該超高產(chǎn)地塊平均莢果產(chǎn)量11 634 kg/hm2,平均實收株數(shù)229 500株/hm2。產(chǎn)量構(gòu)成分析,單株果質(zhì)量50.7 g,單株結(jié)果數(shù)平均20.3個,其中單株飽果數(shù)平均15.0個、單株秕果數(shù)平均3.7個、單株幼果數(shù)平均1.6個、單株單仁果數(shù)平均3.5個。可見,超高產(chǎn)花生要在保證足夠群體密度的同時,最大限度發(fā)揮單株生產(chǎn)潛力,提高單株結(jié)果數(shù)和飽果率。

3 討論與結(jié)論

花生莢果的發(fā)育過程大致可分為兩個階段。第一個階段為自果針入土大約一個月,在此期間莢果鮮質(zhì)量迅速增加到最大。第二階段則是自果針入土一個月至成熟,這個階段莢果鮮質(zhì)量基本不變,主要表現(xiàn)為籽粒充實,籽粒干質(zhì)量迅速增加[3],果殼逐漸變薄,莢果內(nèi)皮逐漸變干[4]。正常生長條件下,花生莢果干物質(zhì)積累和籽仁干物質(zhì)積累均呈慢—快—慢的趨勢,莢果形成初期(播種后75 d)至莢后10 d (播種后85 d)干物質(zhì)積累緩慢,播種85 d后干物質(zhì)積累量迅速增加,一直持續(xù)到飽果期(播種后115 d);莢果干物質(zhì)積累最大增長日為播種后99 d左右,而籽仁干物質(zhì)積累最大增長日為播種后103 d左右[5-7]。也有研究報道,部分花生品種成熟后籽仁干物質(zhì)質(zhì)量呈緩慢下降趨勢[8]。本試驗在超高產(chǎn)條件下,籽仁干物質(zhì)積累也表現(xiàn)出慢—快—慢的變化趨勢,播種后86～129 d之間,混合百仁日質(zhì)量的增長量較快,均超過1.00 g/d,干物質(zhì)積累最高峰在播種后86～95 d,百仁質(zhì)量的日增長量平均為1.81 g/d。同樣的,折干率呈現(xiàn)相似的慢—快—慢的變化趨勢,播種后86 d增加較慢,播種后86～112 d之間增加較快,自播種后112 d之后增加又趨緩。

花生籽仁含蛋白質(zhì)24%～36%,比禾谷類種子高一倍以上,是目前被廣泛利用的食用植物蛋白,也是重要的地域性食用植物油資源[9]。對花生籽仁發(fā)育過程中蛋白質(zhì)的積累研究,因所采用的品種或類型不同導(dǎo)致蛋白質(zhì)積累的起始時間難以比較。一般認為,花生籽仁蛋白質(zhì)的積累開始于胚組織分化期,成熟前期和中期蛋白質(zhì)積累迅速提高,到生理成熟時期達到最大值[10-11]。花生籽仁發(fā)育過程中脂肪總量呈上升趨勢,特別是開花后15～30 d,脂肪含量急劇增加,開花后30～60 d 增加相對緩慢,但直到籽仁發(fā)育飽滿成熟(開花后75 d)脂肪酸總量仍繼續(xù)升高[12]。

本試驗中蛋白質(zhì)積累較早,到籽仁發(fā)育后期增加較緩慢,而脂肪在籽仁發(fā)育前期積累較慢,籽仁發(fā)育中后期積累較快。收獲時籽仁蛋白質(zhì)含量為26.41%,比收獲前10 d僅提高了0.3個百分點,而脂肪含量為51.13%,比收獲前10 d增加了1.4個百分點。由此說明,超高產(chǎn)花生適當(dāng)延遲收獲期對產(chǎn)量提高和品質(zhì)改善均有重要意義,目前實收最高產(chǎn)為2015年在平度創(chuàng)造的11 739 kg/hm2,按照本試驗結(jié)果推算,達到12 000 kg/hm2的目標僅需延遲收獲5～6 d。