起壟種植模式對花生生長發育和光合生理特性的影響

梁新波，張 晨，張冠初，戴良香，丁 紅，徐 揚，李澤倫，石書兵，張智猛

（1山東省花生研究所，山東青島 266100；2新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830000）

0 引言

花生是中國重要的油料作物和經濟作物，在保障國家食用油安全方面有重要作用[1]。花生出油率可達40%～50%，是世界上單位面積產油量最高的油料作物[2]。同時，花生富含多種人體所必需的氨基酸和微量功能營養素[3]。隨著農業政策、科技進步和種植效益的推動和發展，近年來全國花生單產持續提高[4]，是主產區農民增收的一條重要渠道[5]，對緩解中國食用油不足現象具有積極作用。

起壟覆膜栽培模式下的花生植株根系發達，葉面積指數較高，不僅減少了土壤的水分蒸發，還加快了植株的生長發育進程。與平作相比，壟作有利于灌溉和排水防澇，增加土壤的透氣性，改善花生的生長環境，同時還便于田間管理和機械化操作[6]。種植方式改變了花生生長發育的溫度、水分、空氣和光照等環境條件，對農藝生理性狀及產量的影響較大[7-8]。20世紀70年代，花生一壟雙行種植新模式出現，花生通風和透光性提高，充分發揮了邊行優勢效應，且利于花生的田間管理[9]。

目前，關于花生壟作與平作種植模式的研究較多[10-12]，但對壟作條件下不同種植行數對花生生長發育、光合特性等研究相對較少。本試驗在田間條件下，研究壟作種植方式下適宜的壟行數對花生生長發育、光合特性及產量的影響，有助于提高溫光熱資源利用效率，為花生穩產高效栽培提供理論基礎與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生品種為‘花育25號’，由山東省花生研究所提供。試驗田土壤基礎肥力狀況：耕作層有機質含量為11.70 g/kg，水解氮83.29 mg/kg，速效磷59.56 mg/kg和速效鉀93.68 g/kg。

1.2 試驗設計

試驗在山東省花生研究所試驗站進行。設置相同種植密度下4種不同壟行數種植方式（表1）。穴距均為12.5 cm，小區面積50 m2，種植密度均為20萬穴/hm2，穴播2粒，3次重復，隨機排列。5月5日播種，9月15日收獲；田間管理同大田生產。

表1 每壟行數處理

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 農藝性狀 分別于6月24日、7月15日、8月5日及8月25日采集植株樣本，每小區分別采集有代表性的連續5穴植株，考查主莖高、第一對側枝長、分枝數。將植株樣品按葉、莖、葉柄、果針、果柄、莢果等分開，于105℃殺青30 min，再于80℃烘干至恒重。

按比葉重法（干重）測定葉面積，計算葉面積指數。每處理于結莢期分別挑選長勢均勻一致的雙仁果10個，測定莢果干重動態發育狀況。成熟期按小區收獲，測定莢果干重，計算產量。

1.3.2 光合生理特性測定 分別于6月8日、6月24日、7月24日、8月19日的上午8:00—11:00，使用CIRAS-3便攜式光合作用系統（PPSYSTEMS公司，美國）測定花生功能葉（主莖倒三葉）的光合指標，包括凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間 CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)，每處理5次重復。

1.4 數據處理

采用Excel2003對實驗數據進行處理，并用IBM SPSS Statistics 23進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 起壟種植方式對花生生長發育的影響

由表2可見，壟作行數顯著影響花生主莖高、側枝長，但對分枝數無明顯影響。A1、A3處理營養生長較為旺盛，其主莖高、側枝長較A2、A4處理均有所升高。開花期和飽果期（6月24日和8月25日）的主莖高、側枝長、分枝數各壟行數處理間差異均不顯著；結莢初期（7月15日）和莢果膨大期（8月5日），A1處理的主莖高、側枝長均明顯高于其他處理，且A1、A3兩處理的主莖高、側枝長在莢果膨大期達到峰值，此時A1處理的主莖高較其他處理分別提高14.79%、4.02%、16.25%，側枝長分別提高15.86%、3.07%、25.06%。而A2、A4兩處理的主莖高、側枝長峰值滯后10天，于飽果期（8月25日）達峰值，且其主莖高、側枝長均低于A1處理的峰值。一壟1行處理增加了植株的生長空間，提高了光合利用效率，其營養生長速度加快，峰值提前到達。

表2 花生不同生育時期農藝性狀

壟作行數處理對花生旺盛生長前期株高和側枝長有顯著影響，一壟1行處理在全生育期的主莖高、側枝長均顯著高于其他處理，其中結莢初期（7月15日）和莢果膨大期（8月5日）優勢明顯。

2.2 不同種植方式對花生光合產物積累的影響

2.2.1 地上部光合產物積累 地上部生物積累量是花生生長發育動態的直觀反映，也是產量形成的物質基礎。圖1可見，花生地上部生物積累量呈先升后降的變化趨勢，高峰出現在8月5日至8月15日，其中A1、A2兩處理峰值均出現在8月5日，A3處理峰值滯后到8月15日，滯后10天，A4處理地上部光合產物積累無明顯峰值出現。峰值時，A1、A2、A3各處理地上部光合產物的積累量分別為44.01g/株、29.01g/株、59.35g/株。峰值后各處理地上部光合產物積累量降速表現不同，其中A3降幅最大為65.97%，A1次之，降幅為62.33%，A4表現極為平緩且最小。結莢期（7月15日）前，各處理光合產物積累量較小且相互間差異不明顯，A1、A4處理略高于A2、A3處理。花生生育后期，植株葉片衰老脫落，植株養分由地上部向地下部轉移，地上部干物質積累量開始下降，A1、A3處理下降迅速，但仍高于A4處理。過多的壟行數影響通風透光性，光能利用效率降低，對花生生育后期維持較高的干物質積累量影響較大。

圖1 壟作覆膜種植方式對花生地上部生物積累量的影響

2.2.2 莢果發育 圖2可見，隨生育期推進，莢果干重呈逐漸上升的變化趨勢，結莢期（7月25日）后莢果干重增速加快，A4處理增速顯著低于其他處理，A2處理在8月15日前其增長速率低于A1、A3處理；至8月25日，A1、A2、A3處理的莢果干重顯著高于A4處理，其中A2處理莢果干重最高，較A1、A3、A4處理分別提高8.04%、13.93%、79.84%。表明一壟4行種植方式顯著降低了花生單株莢果干重，進而造成花生產量較低。

圖2 壟作覆膜種植方式對花生莢果干重的影響

2.3 葉面積指數

葉面積指數(LAI)既是判斷作物冠層結構和作物長勢的重要參數，也是決定植被生物量與產量的關鍵因子。隨著葉面積指數增加，花生光合面積增加，有益于干物質積累[13-15]。由圖3可知，隨時間推移葉面積指數呈先升后降的“單峰曲線”變化趨勢，A4處理于7月25日最先達到峰值，A2、A1處理均于8月5日達峰值，A1處理峰值出現的時間推遲至8月15日。各處理峰值出現時間與壟行數呈負相關；峰值時A1處理LAI最高，為2.31，其峰值較其他處理分別提高了28.33%、38.32%、62.68%。同一時期不同處理LAI間存在顯著差異，自7月5日開始，A1處理均顯著高于其他處理；在8月5日之后（花生生育后期），隨著壟行數的增加，葉面積指數呈逐漸下降的趨勢，在8月5日至8月15日（膨大期）最為明顯。

圖3 不同壟作覆膜種植方式下花生不同生育時期葉面積指數的變化

2.4 起壟種植方式對花生光合速率變化的影響

由表3可見，隨著時間的推移，花生植株的Pn呈先上升后下降的變化趨勢，A1、A2、A3均于6月24日達峰值，A2處理的峰值出現在7月24日，滯后30天，A1和A2處理的Pn均顯著高于其他處理。在7月24日（結莢期），A2處理凈光合速率顯著高于其他處理，較A1、A3、A4處理分別提高11.24%、30.67%、14.94%；花生植株的Gs、Ci呈“S”型曲線的變化趨勢，峰值均出現在7月24日，且A3、A4處理顯著高于A1、A2處理。花生各時期的Tr變化不大。在花生生育期內，A1、A2處理光合效率均高于A3、A4處理。

表3 不同種植方式的花生氣體交換參數變化

2.5 起壟種植方式對花生產量的影響

由表4可以看出，A1、A2、A3處理的花生產量均顯著高于A4處理，但A1、A2、A3處理間未達顯著水平，且A2處理產量最高，為5750.29 kg/hm2。較其他處理分別增產7.65%、5.61%、24.52%。

表4 不同種植方式對花生產量的影響

3 討論與結論

以往研究表明，花生壟作能增加土壤的通透性，改善花生的生長環境，促進根系發育，花增產5.7%～17.7%[16-18]。起壟種植加高加厚了活土層，增強了土壤的蓄水、保肥、防旱、除澇能力，花生冠層通風透光，晝夜溫差大，植株生長更加健壯[19-20]。與平作相比，壟作的耕層土壤溫度、鹽分和pH較高，而耕層土壤水分和容重則較低[21]。起壟種植方式能夠有效改善花生生長發育的條件，增加收獲株數、單果重、百仁重和出仁率，提高飽果率，發揮其最大生產潛力，有利于提高產量，改善品質[22]。

一壟2行種植模式充分發揮了邊際效應[23]；與一壟1行比，擴大了壟體，使花生產量增加[24]；另外，一壟2行提高了壟面覆膜效率，降低了勞動成本，提高了機械化適應水平[25]。一壟1行種植模式下植株的營養生長得以提高，此種植模式下的Pn峰值有所提高，促進了植株的營養生長，主莖高、側枝長、葉面積指數的峰值均高于其他處理，但此種植模式下，植株營養生長時間縮短，生育后期地上部干重下降速率加快，不利于光合產物向地下部運輸與轉移，影響莢果發育，且降低了土地利用率，增加了勞動成本，不利于農業機械化的進行[25]。一壟3行種植模式充分發揮了大壟的邊際效應，增加了邊壟花生產量，但與一壟2行栽培技術相比，一壟3行種植模式對整地要求較高，中間一行莢果品質下降；另外，傳統的機械不配套，需改裝或更換相配套的播種覆膜機具[26]。一壟4行條件下，花生長勢較弱，導致單株莢果干重較低，產量不足。

綜上所述，在本實驗條件下，壟行數顯著影響花生的主莖高、側枝長、莢果干重、光合效率及產量。一壟2行種植模式下，花生的主莖高、側枝長持續增長，于8月25日達到峰值，延長了花生營養生長時間，花生的Pn峰值延遲到達，增加光合產物的積累時間，提高了單株莢果重，充分發揮了邊際效用，花生的產量提高5.61%～24.52%，在確保花生增產穩產的同時，提高了土地利用效率，降低了勞動成本，促進了花生產業的持續高效發展。