单粒精播密度对垄作夏花生生长发育和产量品质的影响

陈 雷范小玉张枫叶贺群岭刘卫星李 可吴继华

(商丘市农林科学院,河南 商丘 476000)

花生是我国重要的油料作物和经济作物[1],河南省是全国第一花生生产大省,种植面积100多万hm2,总产量450多万t,分别占全国的22%和27%。 近年来河南省粮油用地矛盾日益突出,因此节本增效是增收的关键。 花生传统双粒穴播用种量大,群体与个体矛盾突出,群体结构易于郁闭,难以进一步提升产量;单粒精播能节约用种[2]、壮个体、强群体[3],利于花生生产的高产高效[4-7]。 前人对不同种植模式[8-10]、品种[11-12]、肥料[13-14]和种植区域[15-17]下的单粒精播高产性进行了研究,发现均能取得比双粒播更高的产量,但适宜的密度各不相同。 密度过高,花生群体冠层中下部光能利用率低[18],单株吸收氮磷钾能力提升幅度小[19],生育后期叶片碳氮代谢水平较低[20];密度过低,花生个体发育充分,但不能充分利用群体效应,均难以取得高产,所以适宜的单粒精播密度必须结合种植区域特点和品种特性等因素。

本试验在单粒精播条件下设置低—中—高宽密度范围,以夏播高油酸花生商花43号为材料,研究不同密度单粒精播和双粒播处理之间叶面积指数、SPAD、干物质积累、主要生育性状、产量和品质的差异,探讨夏播花生单粒精播适宜的高产密度及高产群体生理基础,旨在为单粒精播在豫东地区的推广提供可靠的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在商丘市农林科学院双八试验基地进行。供试品种为高油酸品种商花43号,土壤类型为两合土,2018年耕层土壤含有机质12.1 g/kg,全氮83.2 mg/kg,速效氮52.4 mg/kg,速效磷25.7 mg/kg,速效钾52.5 mg/kg,交换性钙10.9 g/kg,2019年耕层土壤含有机质11.8 g/kg,全氮82.1 mg/kg,速效氮50.1 mg/kg,速效磷23.6 mg/kg,速效钾55.1 mg/kg,交换性钙12.1 g/kg。6月1日播种,播种前施硫酸钾复合肥(N 14%,P2O516%,K2O 14%)750 kg/hm2作底肥,各生长期间未追肥,不喷施化控药剂,生育期内除草3次,浇水1次,于9月22日收获。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计,重复3 次,小区长8.34 m,宽2.40 m,6行区,平均行距40 cm;采用起垄种植,垄面宽55 cm,垄面窄行距30 cm。 设单粒精播5 个密度处理:S1(9.0 万穴/hm2)、S2(13.5万穴/hm2)、S3(18.0万穴/hm2)、S4(22.5万穴/hm2)、S5(27.0 万穴/hm2)和传统双粒播CK(18.0万穴/hm2)。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生理性状测定

分别于出苗后20、40、60、80、100 d测定各性状值。 ①叶面积指数测定:利用便携式植物冠层分析仪(LP-80,美国),在天气晴朗的上午,重复3次,取平均值。 ②叶绿素SPAD值测定:利用日产SPAD-502叶绿素仪测定花生主茎的倒三功能叶。③地上部干物质量测定:每小区取样6株,将地上部茎和叶片装进网袋,放进烘箱内105℃杀青30 min,然后80℃烘干至恒质量后称质量。

1.3.2 农艺性状测定

于成熟期每小区取代表植株5穴,测定植株主茎高、侧枝长、总分枝、结果枝、单株结果数。

1.3.3 产量及主要构成因素测定

以小区为单位收获,荚果晒干后测产、考种,分别测定百果质量、百仁质量、饱果率、出仁率、单株生产力。

1.3.4 品质测定

利用近红外线品质测定仪(DA7250,瑞典波通)测定脂肪酸、蛋白质、油酸、亚油酸。

1.3.5 数据处理

采用Excel 2003 处理数据和图表绘制,用DPS v8.01 数据分析软件进行数据分析,采用LSD 进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 密度对花生叶面积指数的影响

由图1可看出,两年数据变化趋势基本一致,出苗后20～60 d,叶面积指数增加速度最快,出苗后60～80 d,叶面积指数增加速度减慢,出苗后80～100 d,叶面积指数迅速下降。 出苗后20～40 d,随着种植密度的增加,单粒精播的叶面积指数显著增加,但均显著小于CK处理;出苗后60～80 d,各处理叶面积指数继续增加,S1、S2、S3 显著小于CK,S4、S5与CK差异不显著;出苗后100 d,CK叶面积指数显著小于S4、S5,与S3差异不显著;说明S4密度以上的单粒精播群体能够形成理想的叶面积指数,并在生育后期维持更高的水平,为群体干物质积累和高产形成提供光合面积保证。

图1 不同种植密度对叶面积指数的影响Fig.1 Effect of different planting density on leaf area index

2.2 密度对花生叶片叶绿素含量的影响

由图2可看出,两年数据变化基本一致,随花生生育进程推进,各处理花生叶片叶绿素含量呈单峰曲线变化,先升高后下降,在出苗后60 d达到最大;随种植密度增加,单粒精播叶绿素含量呈下降趋势。 在出苗后20、40 d,单粒精播叶绿素含量均大于CK,但差异不显著;出苗后60 d,单粒精播处理叶绿素含量与CK 差异进一步扩大,其中2018年S1、S2处理显著大于CK,2019年S1、S2、S3处理显著大于CK;出苗后80 d,各处理均呈下降趋势,除S5外,其余单粒精播处理与CK差异显著;出苗后100 d,各处理的叶片叶绿素含量继续呈下降趋势,单粒精播处理均显著高于CK;说明单粒精播明显增加花生叶片叶绿素含量,并在生育后期下降相对较少,有利于保持较高的花生叶片光合性能。

图2 不同种植密度对叶片SPAD 值的影响Fig.2 Effect of different planting density on the SPAD value of leaves

2.3 密度对花生地上部干物质量的影响

地上部干物质是作物产量形成的重要基础,两年数据的变化趋势基本一致,由图3-A 2018、2019年可看出,随种植密度的增加,单粒精播单株地上部干物质量呈减少趋势,随着生育期的推进,各处理干物质量呈先增加后减少的趋势,出苗后80 d达到最大;出苗后20 d,各处理间干物质量差异不显著;出苗后40～80 d,单粒精播各处理的干物质量显著大于CK,并且差异逐渐扩大;出苗后100 d,各处理干物质量均呈减少趋势,两年分别减少56.53%、58.52%、59.71%、60.21%、61.00%、67.19%和57.13%、57.64%、56.07%、56.82%、57.79%、62.57%,说明单粒精播更有利于单株地上部干物质的积累,并且在生育后期减少幅度更小。

由图3-B可看出,在出苗后20～60 d,整体上单粒精播群体地上部干物质量随密度增加而显著增加,随生育期推进各处理间差异逐渐扩大,CK群体干物质量显著大于单粒精播,说明密度是影响前中期各处理群体干物质量差异的主要因素;出苗后80 d,各处理的群体干物质量均达到生育期内最大,S1、S2、S3处理显著小于CK,S4、S5处理与CK 差异不显著;苗后100 d,各处理的群体干物质量呈减少趋势,CK 显著小于S4、S5处理,与S3处理差异不显著;说明S4密度以上的单粒精播群体能形成满足高产需求的地上部干物质量,并在生育后期保持较高的干物质量,保证了荚果产量形成时供源的充足。

图3 不同种植密度对地上部单株和群体干物质的影响Fig.3 Effect of different planting density on above ground dry matter of per plant and population

2.4 密度对花生主要农艺性状的影响

主茎高、侧枝长是花生群体最直观的形态指标,高产群体既要具有适宜的群体高度,又要防止出现徒长现象。 由表1可看出,两年数据变化趋势基本一致,随种植密度的增加,单粒精播的主茎高、侧枝长呈显著性增加,S5 处理显著低于CK处理,说明单粒精播能够明显防止花生群体出现徒长现象,低密度S1、S2下,群体主茎高、侧枝长相对较低,密度超过S3时,群体主茎高、侧枝长开始分别超过30 cm、40 cm。 单粒精播的总分枝、结果枝随密度增加而减少,S5处理显著多于CK,低中密度S1、S2、S3处理间减少显著,中高密度S3与S4、S4与S5处理间减少较小,说明单粒精播花生分枝显著多于双粒播,耐密性较好。 单粒精播的单株结果数随密度增加显著减少,S5处理显著大于CK,理论上每公顷荚果数S3、S4、S5、CK 处理间差异不显著。 表明S3密度以上单粒精播花生群体高度适宜、不徒长,群体结果数多。

表1 不同种植密度对农艺性状的影响Table 1 Effect of different planting density on agronomic characters

2.5 密度对花生主要经济性状和产量的影响

表2可看出,两年间数据变化趋势基本一致,随密度增加,整体上百果质量、百仁质量、饱果率、出仁率呈增加趋势,S4、S5处理略大于CK 处理,但差异不显著,说明单粒精播合理增加密度有利于提高花生荚果的商品性;单株生产力显著降低,主要是跟单株结果数的显著减少有密切关系;单粒精播花生产量随种植密度的增加呈先增加后下降的趋势,2018、2019 年均在22.5 万穴/hm2(S4)、27.0万穴/hm2(S5)密度处理下产量显著大于CK,分别比CK增产7.55%、2.36%和6.99%、2.97%,节约用种37.5%、25.0%;种植密度与产量呈二次曲线关系,决定系数为0.9671和0.9827,呈显著水平,根据回归方程y=-8.4287x2+431.98x+1035.9和y=-8.6287x2+428.21x+1039.2推算,单粒播种在25.63 万穴/hm2、24.81 万穴/hm2密度下,花生产量最高,分别为6570.76 kg/hm2、6351.81 kg/hm2。

表2 不同种植密度对经济性状和产量的影响Table 2 Effect of different planting density on economic characters and yield

2.6 密度对花生籽仁品质的影响

由表3可看出,两年数据分析整体变化基本一致,整体上籽仁脂肪含量随密度增加而增加,S4显著大于S1、S2,S3、S4、S5 处理均比CK 略大,但差异不显著;蛋白质含量随密度增加而增加,2018年S5显著大于S1,2019年S3、S4、S5显著大于S1,各处理除2019年S1处理外,均与CK差异不显著;各处理油酸、亚油酸含量均与CK 差异不显著,S3、S4、S5处理的油酸含量相对较高,而亚油酸含量相对较低;各处理油亚比与CK 差异不显著,但S1、S2 处理油亚比相对较低;说明单粒精播在S3～S5种植密度范围有利于形成良好的花生籽仁品质。

表3 不同种植密度对花生籽仁品质的影响Table 3 Effect of different planting density on kernel quality of peanut

3 讨 论

花生群体形成良好的叶面积指数和峰值持续时间[21-22],提高和维持较高的叶片光合性能和群体干物质,是花生取得高产的重要指标[23]。 本试验结果表明,单粒精播有利于提高叶片叶绿素含量,出苗后60～80 d,S4、S5处理的群体叶面积指数与双粒播差异不显著,但其在出苗后100 d(饱果成熟期)下降显著小于双粒播,是因为双粒播花生群体结构生育后期相对郁闭、透光性较差,易造成中下部叶片早衰,这与冯烨[3]和刘俊华[24]研究结果一致。 出苗后80 d,花生荚果开始形成,S4、S5处理的群体地上部干物质量与双粒播差异不显著,但在出苗后100 d(饱果成熟期)显著大于双粒播,说明S4、S5处理能形成花生取得高产所需的群体干物质量,与双粒播相比,饱果成熟期消耗相对较小,说明单粒精播更利于为花生高产提供稳定的干物质量,这与杨吉顺研究的观点一致[25]。

作物群体倒伏,是限制增密的关键因素,也是造成减产的主要因素之一[26-28]。 本研究表明,单粒精播群体随种植密度增加,主茎高、侧枝长显著增加,与以往研究[6,29]趋势基本一致,但在27.0万穴/hm2密度下仍显著小于双粒播,并且地上部单株干物质显著大于双粒播,说明单粒精播花生群体耐密植,茎、枝相对粗且矮、不旺长、抗倒伏,易于获得高产并适于机械收获;本研究表明,S4、S5密度下有利于花生百果质量、百仁质量、饱果率和出仁率的提高,这是因为合理增加密度可以缩短花生的开花期,减少无效开花,控制下针和结荚数量[30-31],一定程度上协调了源和库的关系[32],进而提高饱果率、出仁率并有利于荚果大小的一致性。

种植密度对花生品质影响的观点多有不同,粱晓艳[20]研究认为不同单粒种植密度对小粒花生籽仁品质无明显影响,中低密度提高了大果花生品质,张倩[33]研究认为种植密度对夏直播花生籽仁品质影响较小,张智猛[17]研究表明盐碱地种植密度对花生品质影响不明显,黄志鹏[34]研究认为低和高密度之间的花生籽仁蛋白质、油酸、亚油酸含量差异较为明显,对脂肪影响不明显,这与设置的密度范围、种植时期和参试品种的特性都有一定关系,本研究表明,增加种植密度有利于提高花生籽仁品质,这可能与籽仁的饱满度有一定关系[20,35],S3～S5密度范围对花生籽仁品质影响不明显,并均与双粒播品质差异不显著。

4 结 论

单粒精播在合理密度下能够形成和保持较高的群体叶面积及地上部干物质,提高光合性能、群体结果数及饱果率,并获得较高的花生品质。 本试验条件下,夏播花生单粒精播的最佳密度为22.5 万穴/hm2。 根据回归方程推算,2018 年、2019年单粒精播在25.63 万穴/hm2、24.81 万穴/hm2种植密度下,产量最高分别达6570.76 kg/hm2、6351.81 kg/hm2,与对照相比,分别节种28.81%、31.08%,增产4.38%、5.28%,达到节本增收的效果。