不同水分條件對東北風(fēng)沙土花生生長發(fā)育及水分利用率的影響

楊志孟, 鄒洪濤, 周子鉉, 蔡 倩, 虞 娜, 遲道才, 張玉龍

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院 農(nóng)業(yè)部東北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 土壤肥料資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室, 沈陽 110866)

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不同水分條件對東北風(fēng)沙土花生生長發(fā)育及水分利用率的影響

楊志孟, 鄒洪濤, 周子鉉, 蔡 倩, 虞 娜, 遲道才, 張玉龍

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地與環(huán)境學(xué)院 農(nóng)業(yè)部東北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 土壤肥料資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室, 沈陽 110866)

研究不同水分條件對東北風(fēng)沙土花生各生長期植株形態(tài)、生理指標(biāo)、產(chǎn)量及水分利用率的影響。采用盆栽的方式對花生各生長期的土壤水分進(jìn)行調(diào)控，對上述指標(biāo)進(jìn)行測定。結(jié)果表明，風(fēng)沙土栽培花生苗期適當(dāng)干旱對花生生長發(fā)育沒有顯著影響；花針期對水分要求明顯增高，土壤含水量為田間持水量的60%為宜；結(jié)莢期必須提供充足的水分，否則嚴(yán)重影響莢果生長，導(dǎo)致減產(chǎn)。在各組處理中全生育期土壤含水量下限控制在田間持水量60%時，水分利用率最高，達(dá)到1.53 g/kg，產(chǎn)量92.9 g/盆也達(dá)到了較高的水平，該指標(biāo)可用來指導(dǎo)東北風(fēng)沙土花生補(bǔ)水灌溉。

花生; 灌水量; 風(fēng)沙土; 水分利用率

花生抗干旱、適宜在沙土上種植，在我國是重要的油料作物[1]。而水分對花生的生長發(fā)育及產(chǎn)量影響比較大，缺水和水分充足下的產(chǎn)量能夠相差一倍以上[2-4]。相關(guān)研究表明，花生需水規(guī)律為中間多、兩頭少，且土壤水分應(yīng)該保持在田間持水量的50%～80%比較適宜，否則花生無法正常生長[5]。苗期適當(dāng)控制水分有利于花芽分化、形成壯苗和莢果發(fā)育，嚴(yán)重缺水則會影響花生生長發(fā)育，降低產(chǎn)量和品質(zhì)?；ㄉ缙谶M(jìn)行適當(dāng)干旱處理后適當(dāng)補(bǔ)充水分，植株的生理活動可迅速恢復(fù)到正常水平，不影響產(chǎn)量，卻可以減少耗水量，能夠提高花生水分利用率[6]?；ㄉ缙诟珊党潭炔煌瑢Ω瞪L的影響不同。輕度干旱能夠刺激花生根系下扎，促進(jìn)根系生長，有利于提高花生后期對干旱的抵抗力；而重度干旱，會使根系的生長受到抑制[7]?；ㄡ樒趯λ州^為敏感，此期受到水分脅迫，復(fù)水后盡管根冠生長均有恢復(fù)，但很難達(dá)到正常生長狀況。不宜用水分脅迫的方式提高水分利用率，否則造成的后果日后難以彌補(bǔ)[8]。結(jié)莢期是對水分要求比較高的時期，此時期若缺水會使花生的花期延長，下針結(jié)果期推遲12 d左右，莢果的發(fā)育速率減緩，對產(chǎn)量影響很大。飽果期是以上枝生長為主的時期，對水分的消耗減少。此期土壤水分以保持田間水量的50%～60%為宜。土壤水分若低于最大田間持水量的40%，則嚴(yán)重影響莢果的飽和度，導(dǎo)致減產(chǎn)。不同氣候和土壤水分條件下對花生生長發(fā)育影響較大，但系統(tǒng)研究水分條件對花生不同生育期生長發(fā)育的影響研究較少，本研究以風(fēng)沙土為供試土壤，通過對不同生育期水分進(jìn)行精確調(diào)控，探討不同水分條件對花生各生育期生長發(fā)育、產(chǎn)量及水分利用率的影響，以期得到最優(yōu)的水分配比組合，為花生節(jié)水灌溉制度建立提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

試驗(yàn)于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)試驗(yàn)基地遮雨棚內(nèi)進(jìn)行；供試土壤為風(fēng)沙土，采自遼寧省章古臺風(fēng)沙研究所，有機(jī)質(zhì)1.31%，全N 1.95 g/kg，全P2O50.2 g/kg，全K2O 12.96 g/kg，pH值為6.35，風(fēng)干土田間持水量15%，容重為1.35 g/cm3；供試花生品種為白沙1061；采用盆栽方式進(jìn)行，盆高40 cm，上下徑分別為28 cm，25 cm，每盆置入風(fēng)干風(fēng)沙土15 kg，每盆內(nèi)種植花生2株。

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

花生整個生育期分為苗期、花針期、結(jié)莢期和飽果期四個生育階段。采用FDR土壤水分速測儀指示土壤含水量指導(dǎo)灌水量。根據(jù)研究資料[9-10]，將花生需水關(guān)鍵期的結(jié)莢期設(shè)計(jì)了田間持水量的55%和70%兩個水分控制下限，非需水關(guān)鍵期的苗期、花針期和飽果期設(shè)計(jì)了田間持水量的50%和65%兩個水分控制下限；另設(shè)全生育期各階段供水不足(田間持水量50%)、供水中等(田間持水量60%)和供水充足(田間持水量70%)處理各1個，共7個處理，每個處理重復(fù)4次。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

1.2測定指標(biāo)與方法

采用FDR測定土壤含水量，當(dāng)達(dá)到土壤水分下限時補(bǔ)充水分，將土壤含水量保持在設(shè)計(jì)水分含量±5%的水平上，記錄補(bǔ)充水量。計(jì)算每個生長期消耗的總水量。在每一個生長期測定花生株高、葉面積，分枝數(shù)；結(jié)莢期和飽果期測定葉片相對含水量；結(jié)莢期每組處理中選取一盆測定其根系活力；收獲后測定花生根冠比，莢果數(shù)、百粒種、產(chǎn)量，計(jì)算水分利用效率。葉片相對含水量采用干重法，使用萬分之一天平測定；根系活力采用TTC法。土壤基本理化性質(zhì)測定采用常規(guī)方法。

表1　花生不同生育時期土壤含水量試驗(yàn)設(shè)計(jì)　%

2　結(jié)果與分析

2.1不同水分處理對花生植株生長狀況的影響

2.1.1不同水分處理對株高的影響圖1為各試驗(yàn)處理不同生育期花生植株高度的變化規(guī)律。從圖中可以看出，植株高度隨灌水量的增加有明顯的遞增趨勢。苗期到花針期植株高度與土壤含水量大小呈正相關(guān)關(guān)系。結(jié)莢期處理3由于土壤含水量下降，導(dǎo)致植株生長速度減緩；處理1，5土壤含水量沒有太大變化，而結(jié)莢期是花生生長最旺盛的時期，所以這兩組處理缺水愈加嚴(yán)重，植株生長速度均有下降趨勢。剩余各處理植株生長速度均有不同程度的增長。由處理1，2的對比表明，在結(jié)莢期補(bǔ)充充足的水分可以有效的減輕前期由于缺水而引起的植株矮小的現(xiàn)象。

圖1不同處理植株高度變化

圖2花針期與結(jié)莢期花生葉片面積

2.1.3不同水分處理對植株分枝數(shù)的影響收獲前測定各處理中每棵植株的分枝數(shù)，然后求均值。所得的結(jié)果如圖3所示。處理4，6，7分枝最多，1，5最少。植株的分枝數(shù)受由苗期至花針期的水分供應(yīng)情況影響較大，后期植株縱向生長比較旺盛，較少出現(xiàn)再分枝的現(xiàn)象。因此苗期結(jié)束至花針期這段時間內(nèi)不宜控水，應(yīng)當(dāng)供給比較充足的水分?；ㄉ种?shù)增多，有利于植株發(fā)育健壯，能夠增加營養(yǎng)物質(zhì)的積累。

圖3各處理花生分枝數(shù)

2.1.4不同水分處理對葉片相對含水量的影響圖4為花針期和結(jié)莢期所測得的葉片相對含水量的對比。分別取每株植株葉片10枚，稱重Wf,置于盛有蒸餾水的培養(yǎng)皿中靜置8h后稱重Wt，然后105℃條件下烘干至恒重Wd，即可得到葉片的相對含水量。

計(jì)算公式為：

式中：W——葉片相對含水量(%)；Wf——葉片鮮重(g)；Wd——葉片干重(g)；Wt——葉片飽水重(g)。

圖4花針期和結(jié)莢期葉片相對含水量

從圖4中可以看出，葉片的相對含水量是由土壤含水量呈明顯相關(guān)關(guān)系。土壤水分增加，葉片相對含水量也隨之增加。葉片的相對含水量反應(yīng)了植物當(dāng)時體內(nèi)的含水量情況，其值越高，植物生理活動越旺盛，有利于植株和果實(shí)的發(fā)育。含水量是植物水分的重要指標(biāo)，植物組織含水量不僅能夠直接影響植物的生長、氣孔狀況，光合功能及作物產(chǎn)量，而且還對果蔬品質(zhì)及種子糧食的安全貯存具有重要意義。

2.2不同水分處理與根系生長狀況的關(guān)系

試驗(yàn)于結(jié)莢期取每組處理植株根系，測定其根系活力，結(jié)果如表2所示。處理1，3，5三組由于土壤含水量較低，其根系活性受到比較嚴(yán)重的影響，尤其以5號處理最為嚴(yán)重，該組由于長期缺乏水分導(dǎo)致植株矮小，根系發(fā)育不良，生理活動微弱，僅能提供植株正常生長的基本需要。處理4，6，7三組水分充足，長勢良好，生理活動比較旺盛。前人研究表明苗期控水后復(fù)水有利于根系生長[6]，此現(xiàn)象在處理2上得到了體現(xiàn)：處理2前期缺水，而到結(jié)莢期時有所改善，從圖1可以看出，進(jìn)入結(jié)莢期后該組處理植株發(fā)育明顯加快。而表2表明，其根系生長狀況也較其他處理快。然而由于該處理作物缺水階段超過了控水上限，因此其根系并未超過水分充足的其它各處理。就總體而言，根系重量與灌水量呈正相關(guān)關(guān)系。

表2　植物根系生長狀況指標(biāo)

注：小寫字母代表p<0.05差異，下同。

2.3不同水分處理與產(chǎn)量和水分利用率的關(guān)系

花生的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最少的為處理5，產(chǎn)量僅為55.6 g/盆；其次為處理1，3，產(chǎn)量也較其他處理明顯減少，值得注意的是處理3，除結(jié)莢期外，該處理的土壤含水量一直保持在65%以上，水分充足，僅結(jié)莢期降至55%，其地上部分生長狀況良好，與處理4差別不大，但是其產(chǎn)量僅為70.1 g/盆，較4相差了近三分之一，由此我們可以看出結(jié)莢期是果實(shí)發(fā)育的關(guān)鍵時期，必須提供充足的水分供應(yīng)；處理4，6，7產(chǎn)量最大，均達(dá)到了90 g/盆。一般為灌水量越多，花生籽粒越飽滿。說明水分對果實(shí)發(fā)育的作用至關(guān)重要。

花生耗水量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之間數(shù)學(xué)相關(guān)關(guān)系類似二次多項(xiàng)式拋物線函數(shù)，二者的相關(guān)方程為：

Y=-0.037x2+5.62x-116.603,(R2=0.978，顯著相關(guān))花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量隨著耗水量的增加先增加后減少。

水分的利用率，即單位灌水量所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。處理1至4中，水分充足的處理2，3，4，水分利用率明顯高于處理1。而全生育期固定含水量的處理5，6，7，則有隨著土壤含水量的增加而水分利用率先增加后減少的趨勢。其中處理6的水分利用率為本試驗(yàn)中最高(表3)。

表3　產(chǎn)量與水分利用率

3　結(jié) 論

(1) 灌水量的大小對植株發(fā)育有著重要影響，前期適當(dāng)控水，后期補(bǔ)水，對于植株的發(fā)育影響不大，通過此方法達(dá)到一定的節(jié)水效果。但控水的時期應(yīng)該把握準(zhǔn)確，苗期控水一段時間后應(yīng)在花針期之前復(fù)水，否則會影響到植株的分枝和開花下針數(shù)；花針期需水量不大，水分應(yīng)該保持適中，干旱會使莢果數(shù)減少，導(dǎo)致減產(chǎn)；結(jié)莢期必須供給充足的水分，否則莢果發(fā)育不良，產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。

(2) 全生育期土壤水分下限控制在田間持水量的60%，花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為92.9 g/盆，水分利用率為1.53 g/kg均高于其他處理，可用來指導(dǎo)東北風(fēng)沙土花生栽培補(bǔ)水灌溉指標(biāo)。

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Effect of Different Irrigation Water on Peanut Growth and Water Use Efficiency in the Aeolian Sandy Soil of the Northeast

YANG Zhimeng, ZOU Hongtao, ZHOU Zixuan, CAI Qian, YU Na, CHI Daocai, ZHANG Yulong

(Soil And Environment College, Key Laboratory of the Ministry of Aagriculture in theNortheastonCultivatedLandConservation,NationalEngineeringLaboratoryforEfficientUtilizationofSoilandFertilizerResources,ShenyangAgricultureUniversity,Shenyang110866,China)

We examined the effect of different irrigation water on peanut plant morphology, physiological index, yield and water use efficiency in the all growth period in the aeolian sandy soil of the northeast. The peanut was planted in pot, the irrigation was controlled in all growth period, and the above indicators were measured. The result showed that appropriate drought had little influence on growth of peanut at seeding stage; the demand of water increased obviously at the flowering stage, appropriate soil water content is 60% of field capacity; there must be enough water in the pod stage, or the pod wouldn′t grow well, leading to yield reduction. When soil water content is 60% of field capacity during the whole growth period in all the treatments, the water use efficiency is the highest, which was 1.53 g/kg, and the yield was 92.9 g/pot, and was higher than almost of the others. The index can be the guidance of peanut irrigation scheme in the aeolian sandy soil of the northeast.

peanut; irrigation water; aeolian sandy soil; water use efficiency.

2014-06-03

2014-09-10

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(xiàng)目(201303125);國家科技支撐計(jì)劃子課題(2012BAD05B01,2011BAD09B02);國家973項(xiàng)目子課題(2011CB100502);遼寧省科技農(nóng)業(yè)攻關(guān)重大項(xiàng)目(2011213001)

楊志孟(1989—),男,山東省招遠(yuǎn)市人，在讀碩士研究生,從事土壤改良與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究。E-mail:yz__m@163.com

鄒洪濤(1975—)，男，遼寧營口人，博士，教授，從事旱作農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究。E-mail:zouhongtao2001@163.com

S274; S565.2

A

1005-3409(2015)04-0052-04