不同栽培方式对连作花生生理特性、产量及品质的影响

刘 妍，刘兆新，何美娟，张 倩，姚 远，刘婷如，杨坚群，甄晓宇，栗鑫鑫，杨东清，李向东

(山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室，山东 泰安 271018)

花生是我国重要的油料作物和经济作物，其中一年一熟的春花生是主要的种植方式之一。由于我国花生产区相对集中以及土地资源的限制，常常多年连作[1]。花生是不耐连作的作物，常年连作会抑制其生长发育[2]、降低光合效率[3]，阻碍干物质积累[4-5]、进而导致花生产量与品质下降、经济效益降低[6]。前人研究发现采用合理的栽培方式可有效促进作物的生长发育，缓解连作障碍[7-8]。地膜覆膜可改善连作花生光合性能、氮代谢酶等生理特性，增加干物质积累量，进而提高荚果产量，改善籽仁品质[9-12]。翻耕可改善土壤蓄水能力，增强土壤通透性，改善根系的生长条件[13]，且增强土壤肥力，显著增加荚果产量[14-15]。此外，油菜作绿肥[16]还田可提高水稻叶面积指数、叶绿素含量及光合速率，增加干物质的积累。前人针对缓解花生连作障碍，稳定花生产量做了相关研究，但多集中于覆膜、种植前茬作物和土壤耕作等单项技术，而关于覆膜条件下，结合不同栽培方式对连作花生生理特性、产量及品质调控的研究鲜见报道。因此，本研究在大田连作花生覆膜条件下，以常规种植冬前免耕(MG)为对照，设置冬前翻耕(FG)和越冬作物压青(YQ)2种栽培方式，研究不同栽培方式对连作花生营养生长、生理特性、产量及品质的影响，以期为连作花生稳产高效栽培提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本研究于2016-2017年在山东农业大学农学试验站进行大田试验。试验地为花生连作5年以上的田块，土壤为砂壤土。耕层土壤肥力：有机质含量13.98g/kg，碱解氮含量73.52mg/kg，速效磷含量49.17mg/kg，速效钾含量68.74mg/kg。

选用大花生品种“山花108”为试验材料，种植密度150000穴/hm2(行距30cm，株距20cm)，每穴播两粒。覆膜条件下，以常规种植冬前免耕(MG)为对照，设置冬前翻耕(FG)和越冬作物压青(YQ)两种栽培方式，小区面积50m2，随机区组设计，重复3次。YQ处理每年花生收获后整地播种小麦作为压青作物，于灌浆初期压青还田，小麦秸秆粉碎后，翻耕至深层土壤以保证花生出苗质量，小麦还田量为5.5×104kg/hm2。所有处理花生播种前基施复合肥(N-P2O5-K2O 15-15-10) 600kg/hm2。具体试验设计详见表1。

表1 试验设计

1.2 测定项目与方法

1.2.1 植株性状考察

2016年和2017年分别在花针期、结荚期、饱果期、收获期取有代表性的5株植株考察植株性状和叶面积指数。

1.2.2 叶绿素含量

在花针期、结荚期、饱果期、收获期，选取主茎倒3叶，采用 95%乙醇避光萃取法测定[17]。

1.2.3 净光合速率(Pn)测定

在花针期、结荚期、饱果期、收获期选择晴天，在上午9:00～11:00用美国产Li-6400型便携式光合仪进行测定。

1.2.4 硝酸还原酶(NR)活性测定

参照中国科学院上海植物生理研究所和上海植物生理学会[18]的方法测定。

1.2.5 干物质积累量的测定

在花针期、结荚期、饱果期、收获期取5株代表性植株，将植株茎、叶、根和果分开装袋并烘干称重，各项干重相加即为植株干物质积累量。

1.2.6 花生产量与品质

采用小区测产，小区面积6.6 m2，重复3次。另取代表性植株10株，调查单株结果数。待花生荚果晒干后调查荚果产量、千克果数和出仁率。随机选取饱满一致的籽仁进行品质指标测定。凯氏定氮法[19]测定蛋白质含量，索氏提取法[19]测定粗脂肪含量，蒽酮比色法[20]测定可溶性糖含量，气相色谱仪分析[21]脂肪酸组分。

1.3 数据处理

采用Excel 2003和SigmaPlot 10.0软件进行数据统计分析和作图，采用DPS 7.05软件利用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同栽培方式对连作花生植株性状的影响

2.1.1 花生营养生长

由表2可知，与MG处理相比，YQ和FG处理均促进了不同生育时期植株主茎和侧枝的生长，主茎高和侧枝长2年平均分别提高12.69%、9.52%和15.81%、10.18%；YQ处理花针期和结荚期的主茎高和侧枝长最高，饱果期和收获期则以FG处理最高。表明覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均可缓解连作对花生营养生长的抑制作用，且生育前期以越冬作物压青作用明显，冬前翻耕则在生育后期作用显著。

2.1.2 叶面积指数

叶面积指数可反映作物叶片的生长状况及对光能利用情况。YQ处理明显提高了连作花生不同时期叶面积指数，与MG相比，2年平均增加24.48%；FG处理显著增加结荚期和饱果期叶面积指数，2年平均增加20.52%(表2)。说明覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均可使连作花生维持较高的叶面积，为光合产物形成奠定了基础。

表2 不同栽培方式对连作花生主茎高、侧枝长及叶面积指数的影响

注：FP：花针期；PS：结荚期；PF：饱果期；HS：收获期。同一参数中标以不同字母的值表示不同处理间在p<0.05水平上差异显著, LSD 数据统计。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 不同栽培方式对连作花生生理特性的影响

2.2.1 叶片净光合速率及叶绿素含量

花针期各处理净光合速率和叶绿素含量无显著差异(表3)。与MG处理相比，YQ和FG处理显著提高了结荚期和收获期叶片的净光合速率和叶绿素含量，2年分别提高17.78%、9.51%和20.59%、9.18%。说明覆膜条件下，越冬作物压青、冬前翻耕较冬前免耕可提高连作花生中后期的叶片净光合速率和叶绿素含量，越冬作物压青效果好于冬前翻耕。

表3 不同栽培方式对连作花生叶片净光合速率和叶绿素含量的影响

2.2.2 硝酸还原酶活性

硝酸还原酶是高等植物氮素同化的限速酶，可反映作物体内的氮代谢情况。由表4可知，整个生育期，功能叶NR活性均表现为YQ>FG>MG。说明覆膜条件下，越冬作物压青、冬前翻耕处理均可促进连作花生氮素代谢，改善植株氮素营养。

2.2.3 干物质积累量

花针期各处理干物质量无显著差异(表5)。与MG相比，YQ和FG显著增加了植株结荚到收获期的干物质积累量，2年分别增加13.84%、7.29%。说明覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均有利于连作花生中后期干物质积累量，越冬作物压青效果好于冬前翻耕。

2.3 不同栽培方式对连作花生产量及产量构成因素的影响

栽培方式对连作花生产量及产量构成因素影响显著(表6)。荚果产量和籽仁产量两年均表现为YQ>FG>MG。与MG处理相比，YQ和FG处理荚果产量2年平均增加14.83%和8.30%，籽仁产量2年平均增加16.21%和5.22%。从产量构成因素看，其增产原因主要是增加花生的单株结果数和出仁率，降低千克果数(增加果重)。

表4 不同栽培方式对连作花生叶片硝酸还原酶活性的影响 (μg·g-1·h-1 FW)

表5 不同栽培方式对连作花生干物质积累量的影响 (g/Plant)

表6 不同栽培方式对连作花生产量及产量构成因素的影响

2.4 不同栽培方式对连作花生籽仁品质的影响

覆膜条件下，与冬前免耕相比，越冬作物压青和冬前翻耕均显著增加了籽仁粗脂肪和蛋白质含量，降低可溶性糖含量(表7)，说明越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕可促进糖向脂肪和蛋白质的转化，从而提高蛋白质和脂肪含量。花生籽仁O/L比值两年均表现为YQ>FG>MG。可见，覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均可改善连作花生籽仁品质。

表7 不同栽培方式对连作花生籽仁品质性状的影响

3 讨 论

良好的营养生长是花生获得高产的重要基础，但多年连作会阻碍花生主茎高和侧枝长的生长，导致植株矮小、发育缓慢[22]。前人研究发现采用单一的栽培方式如覆膜[23]、施肥[24]以及翻耕[25]均能显著提高花生主茎高和侧枝长，促进营养生长，利于植株干物质的积累。此外，唐志军等[26]研究发现油菜压青能促进甘蔗营养生长，增加有效茎数。本研究结果表明，覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均有利于连作花生主茎高和侧枝长的生长，缓解连作花生营养生长不良的问题。

植株叶面积指数的变化动态是叶片生长发育的直接反映，叶绿素是植物进行光合作用的物质基础，两者大小能够反映植株光合生产能力，也是影响作物产量的重要因素。花生群体理想的叶面积发展动态应为前期叶面积指数上升较快，峰值适宜且后期下降缓慢[27]。但多年连作显著降低花生叶面积指数以及功能叶叶绿素含量，促使叶片早衰，降低光合效率[28]。前人研究表明，单一地膜覆盖和秸秆还田均可提升花生的叶面积指数以及功能叶片的叶绿素含量和净光合速率，改善花生的光合性能[29]。此外，罗华元等[30]研究表明烟田翻压绿肥可提高烟叶叶绿素含量及光合效率，进而增加烟草产量与品质。本研究结果表明，覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均可不同程度提高连作花生叶面积指数、功能叶片叶绿素含量及净光合速率，进而改善花生的光合特性，增加光合产物的合成与积累，为花生高产奠定了物质基础。其中花生覆膜结合越冬作物压青效果最好，可不同程度提高连作花生功能叶硝酸还原酶的活性，促进花生氮素代谢，改善氮素营养。

栽培的主要目的是提高作物产量与品质，但连作会导致花生单株结果数减少，出仁率、产量下降[31]。同时连作易导致花生籽仁可溶性糖、油脂、蛋白质和脂肪酸等成分比例失调，降低花生品质[32]。马登超等[33]研究发现，单一覆膜处理可显著提高花生单株结果数和出仁率，进而增加荚果产量，有效改善花生品质。本研究发现，覆膜结合越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕均可显著提高花生荚果产量与籽仁产量。与MG相比，YQ和FG的荚果产量2年平均增加14.83%和8.30%，籽仁产量2年平均增加16.21%和5.22%，以覆膜结合越冬作物压青增产幅度最大。从产量构成因素看，产量增加的原因主要是提高花生单株结果数、出仁率和果重。此外，覆膜条件下，越冬作物压青和冬前翻耕较冬前免耕处理均显著增加籽仁粗脂肪和蛋白质含量，降低可溶性糖含量，说明这两种栽培方式可促进糖向脂肪和蛋白质的转化，改善花生品质。本试验条件下，综合比较栽培方式对连作花生营养生长、生理特性、产量及品质的调控可以看出，花生覆膜结合越冬作物压青和冬前翻耕均可缓解春花生连作障碍，其中以覆膜结合越冬作物压青效果最好。