棉花-花生輪作模式對花生干物質積累量分配及產量的影響

摘 要：【目的】研究棉花-花生輪作模式下花生干物質積累量分配規律特性。

【方法】以新疆常規連作花生為對照（CK），設置棉花-花生-棉花輪作（CPC處理）、花生-棉花-花生輪作（PCP處理）2個不同的種植模式，在花生苗期、花針期、結莢期、成熟期分別測定花生根、莖、葉和果的干鮮比、干物質積累量等指標。

【結果】花生莢果干重、葉干重與單株生物量間均呈顯著正相關?；ㄉ诿藁?花生-棉花輪作，花生-棉花-花生輪作的莖、葉、果的干鮮比及干物質積累量均顯著高于CK，其中棉花-花生-棉花輪作的百果重、百仁重和產量比CK增加21.17%、35.33%和78.02%；花生-棉花-花生輪作的百果重、百仁重、出仁率和產量比CK分別增加14.68%、6.64%、1.39%和40.54%。棉花-花生-棉花輪作百果重、百仁重均顯著高出CK和花生-棉花-花生輪作處理21.42%和35.28%、5.69%和26.08%。

【結論】輪作模式具有加快生育進程的效果，輪作可以顯著提高干物質積累量及百果重、百仁重，且有利于花生產量的提高。

關鍵詞：棉花-花生輪作；干物質積累量；產量性狀

中圖分類號：S562；S344.1"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）07-1648-09

0 引 言

【研究意義】花生是我國重要油料作物之一，在黃河流域、西北內陸地區廣泛種植［1］。不同地理區域條件演化出多種花生種植模式，其中豆科類與禾本科作物套作、間作具有協調種間互補作用，對改善土壤質地、優化生態環境具有重要作用［2-4］?！厩叭搜芯窟M展】棉花、馬鈴薯、黃瓜等作物連作將導致土壤退化、微環境失衡、作物根系活力降低，影響干物質積累量與運輸而減產［5-8］。張曉鈴等［9］研究指出，連作會降低作物自身的抵抗能力。王根全等［10］研究發現，不同種植模式土壤微生物群落結構差異較大，連作土壤病原菌較多，影響作物高產。牛倩云等［11］分析關于谷子與大豆輪作模式中指出，輪作相比較連作模式可為作物提供優質的外在環境，加速營養物質轉運與積累。不同種植模式影響花生的株高、葉面積指數、冠層結構和產量等指標，劉錦濤等［12］研究指出，充分發揮單株優勢，促進群體干物質積累是增產高效的重要途徑，合理種植有利于作物充分利用光熱資源，促進干物質積累與轉運。蒯婕等［13］在油菜干物質轉運規律的研究中指出，干物質分配率與單株產量存在極顯著相關。李猛等［14］指出，種植模式差異改變了玉米的灌漿特性，輪作漸增期玉米干物質積累的持續時間和平均灌漿速率高于常規種植模式。前人研究［15-17］指出，引入新型種植模式有利于提高復種指數，降低病害復發幾率?！颈狙芯壳腥朦c】生物量積累是衡量群體活力和產能的指標［18］，需分析花生不同種植模式下生理性狀等指標差異?！緮M解決的關鍵問題】以新疆常規連作花生為對照（CK），設置棉花-花生-棉花輪作（CPC處理）、花生-棉花-花生輪作（PCP處理）2個不同的種植模式，在花生苗期、花針期、結莢期、成熟期分別測定花生根、莖、葉和果的干鮮比、干物質積累量等指標，

為進一步優化栽培技術手段和提高作物產量提供數據支撐和科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020年5月至2022年10月在新疆農業科學院安寧渠綜合試驗場進行（43°95′N，87°46′E），屬中溫帶大陸性干旱氣候，灰漠土質，平均氣溫25.7℃；年均降雨量194 mm。播種前施1.2×104 kg/hm2農家肥及 450 kg/hm2 復合肥（N-P-K 17∶17∶17）用作底肥。氮、磷施用量采用當地最佳施肥量。供試花生品種為花育9610，棉花品種為新陸早50號。棉花、花生后期追肥田間管理與當地高產田保持一致。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗共設3個處理，分別為花生連作（CK），棉花-花生-棉花輪作（記作CPC）、花生-棉花-花生輪作（記作PCP），每個處理重復3次，隨機區組排列，每個小區面積21 m2。

1.2.2 測定指標

花生播種方式為起壟覆膜，1膜4行（30 cm+40 cm+30 cm），每穴2粒。 圖1

1.2.2.1 干鮮比

于花生苗期、花針期、結莢期、莢果成熟期，在每個小區中選取與整體長勢一致的3株花生，分解為根、莖、葉和莢果等器官，并置于烘箱中，設置105℃殺青30 min，85℃烘至恒重，稱取各器官干重，并計算干鮮比。

干鮮比=鮮重烘干后干物質重。

1.2.2.2 產量和產量構成因素

花生莢果成熟時，每個小區取6.67m2測產。測定百果重、百仁重、出仁率等產量構成因子。

1.2.2.3 函數模型

將花生干物質積累量進行Logistic 曲線擬合，方程式為y=k1+ae-bx.

式中，y為花生干物質積累生長量的統計值，x為花生生長發育時間（d），k為發育時間無限延長時的終極生長量，a、b為方程參數，e為自然對數的底數。將花生生長發育時間作為自變量，干物質的積累量作為因變量，繪制干物質積累量隨時間變化的散點圖，并與 Logistic 方程y=k1+ae-bx模型進行擬合，為確定a、b值，將方程進行線性化處理，lnk-yy=lna-bx，令y′=y′=lnk1+ae-bx，轉化為y′與x的直線方程。通過回歸分析求得b、k值及擬合優度（R2），當R2 （gt;0.7）結果顯著時，測定當y″=0和y=0時的3個干物質積累的方程拐點時間分別為t1=lna-1.317k，t2=lnak，t3=lnb+1.317k。將求得的3個發育時間關鍵節點與實際生長情況結合評價棉花-花生-棉花輪作、CK、花生-棉花-花生輪作3種模式下花生的干物質積累量和生長發育。

1.3 數據處理

采用 Excel 2010進行數據統計，采用RStudio進行單因素方差分析（ANOVA），采用 Origin Pro19.0 進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理下花生生長發育過程中各器官干鮮比的變化

研究表明，苗期棉花-花生-棉花輪作和花生-棉花-花生輪作處理，花生根、莖和葉的干鮮比顯著高于CK，兩者間未達到顯著差異水平。在花針期CK處理莖干鮮比顯著低于棉花-花生-棉花輪作和花生-棉花-花生輪作，減少了5.43%和6.03%。與花生-棉花-花生輪作相比，葉干鮮比顯著高于棉花-花生-棉花輪作和CK，分別增加了9.32%和13.00%。棉花-花生-棉花輪作處理果干鮮比顯著高于CK和花生-棉花-花生輪作，分別增加了25.21%和11.63%。在結莢期，花生-棉花-花生輪作莖干鮮比顯著高于棉花-花生-棉花輪作和CK，分別增加了6.46%，10.56%，3種種植模式均差異顯著。果的干鮮比花生-棉花-花生輪作顯著高于CK，增加了28.09%。成熟期中，CK處理葉、果干鮮比顯著低于棉花-花生-棉花輪作和花生-棉花-花生輪作，分別減少了42.37%、41.83%、29.68%和33.95%，且棉花-花生-棉花輪作和花生-棉花-花生輪作間差異不顯著。圖2

2.2 不同種植模式下花生干物質積累量及分配（圖3～4）

2.2.1 干物質積累量動態

研究表明，在花生花針期和結莢期，CK的干物質積累量顯著低于棉花-花生-棉花和花生-棉花-花生，分別減少了9.80%、21.99%、60.51%和47.82%，棉花-花生-棉花輪作和花生-棉花-花生輪作之間干物質積累量并無顯著差異，莢果成熟期CK干物質積累量顯著低于棉花-花生-棉花和花生-棉花-花生輪作，分別減少了64.87%和43.24%，且棉花-花生-棉花輪作顯著高于花生-棉花-花生輪作，增加了15.10%。

2.2.2 干物質積累量分配特征

研究表明，不同種植模式下，花生根、莖、葉、果在苗期各個時期干物質的分配率存在差異。苗期，棉花-花生-棉花輪作種植模式葉干物質分配率相較于CK和花生-棉花-花生輪作減少10%和9%，CK和花生-棉花-花生輪作2種種植模式莖干物質分配率相同為28%。在花針期，CK和花生-棉花-花生輪作葉干物質分配率同為52%，3種種植模式下花生-棉花-花生輪作根的干物質分配率最小為5%，棉花-花生-棉花輪作根的干物質分配率最大為7%。在花生幼果，棉花-花生-棉花輪作果的干物質分配率最大為5%；CK果干物質分配率最小為2%。在結莢期，棉花-花生-棉花輪作莢果的干物質分配率最小為17%，棉花-花生-棉花輪作種植模式下的干物質分配率相較于CK和花生-棉花-花生輪作分別減少了7%、8%。在莢果成熟期，棉花-花生-棉花輪作葉的干物質分配率占比最高為27%。棉花-花生-棉花輪作和CK 2種種植模式中果的干物質的分配率同為36%。花生-棉花-花生輪作種植模式下果的干物質分配率相較于棉花-花生-棉花輪作和CK減少了2%。

2.3 花生干物質積累 Logistic 參數表現特征

研究表明，花生全生育期干物質的積累符合S型曲線。其中CK、棉花-花生-棉花輪作花生干物質積累速度平緩增加的時期分別為第0～54 d和第0～58 d，花生-棉花-花生輪作種植模式生干物質積累速度平緩增加的時期相較于CK，棉花-花生-棉花輪作縮短了4～8 d?；ㄉ?棉花-花生輪作，棉花-花生-棉花輪作花生干物質積累旺盛時期為分別第51～80 d和第59～84 d，旺盛時期分別歷時28和24 d，CK種植模式花生干物質積累旺盛時期為第55～88 d，歷時32 d，相較于CK和棉花-花生-棉花輪作延后并延長了4～8 d。CK和棉花-花生-棉花輪作最大干物質積累速度分別出現在第71和72 d，花生-棉花-花生輪作種植模式最大干物質積累速度出現在第66 d，相較于CK，棉花-花生-棉花輪作提前了5～6 d。表1，圖5

2.4 不同種植模式下對花生產量性狀的影響

研究表明，棉花-花生-棉花輪作、CK和花生-棉花-花生輪作種植模式下的花生產量不同，與產量有關的指標百果重、百仁重與出仁率差異顯著。其中，棉花-花生-棉花輪作模式下花生的產量最高，為7 421.28 kg/hm2。百果重、百仁重均顯著高出CK和花生-棉花-花生輪作處理21.42%和35.28%、5.69%和26.08%。CK模式下花生的產量最低，為4 160.42kg/hm2。3種植模式對產量的表現為花生-棉花-花生輪作gt;棉花-花生-棉花輪作gt;CK。與CK種植模式相比，棉花-花生-棉花輪作種植模式的百果重、百仁重、出仁率，產量分別增加了21.17%、35.33%、4.17%和78.38%；與CK種植模式相比，花生-棉花-花生輪作種植模式的百果重、百仁重、出仁率和產量分別增加了14.72%、6.64%、1.39%和40.54%。花生-棉花-花生輪作與棉花-花生-棉花輪作種植模式相比CK可顯著提升百果重、百仁重和出仁率等產量指標，進一步提升了產量。表2

2.5 干物質積累量與產量性狀間相關性

研究表明，根的干鮮比與產量及出仁率、百仁重、百果重和果干重呈正相關，相關系數分別為0.86、095、0.99、0.75和0.87。莖的干鮮比與產量、出仁率、百仁重、百果重和果干重呈正相關，與出仁率呈顯著正相關，關系系數分別為0.99、1.00、0.98、0.93和0.99。葉的干鮮比與莢果的干鮮比呈負相關，相關系數為0.99。圖6

3 討 論

3.1 不同種植模式下花生干物質積累及分配

干鮮比反映花生植株干物質的積累程度及利用價值，可以用于反映花生干物質積累的情況［19］。干物質積累與花生莢果產量形成有密切關系［20，21］，并且作物產量實質上是通過光合作用直接或間接形成的，取決于光合作用的積累與分配［22］。試驗研究表明，3種種植模式下，花生在不同的生育時期總干物質量差異顯著。棉花-花生-棉花輪作和花生-棉花-花生輪作均提高了干物質積累量和積累速度。其中，棉花-花生-棉花輪作的干物質積累量最高，3種種植模式的干物質積累總量依次為花生-棉花-花生輪作gt;棉花-花生-棉花輪作gt;CK。在花針期，3種種植模式干物質積累速度表現為花生-棉花-花生輪作gt;棉花-花生-棉花輪作gt; CK。結莢期積累速度表現為棉花-花生-棉花輪作gt;花生-棉花-花生輪作gt;CK。花生-棉花-花生輪作、棉花-花生-棉花輪作2種模式較花生CK干物質積累速率快。

在花生栽培上，前期要促進根葉的生長，中期要擴大綠葉面積，并促進光合產物合理地向莢果轉移［23］。研究結果表明，棉花-花生-棉花輪作、CK、花生-棉花-花生輪作在結莢期莢果干物質積累量分別為8.13、7.23和11.07g/株，干物質積累表現為花生-棉花-花生輪作gt;棉花-花生-棉花輪作gt;CK，在莢果成熟期，莢果干物質積累量分別為19.23、12.33和15.9g/株，干物質積累表現為棉花-花生-棉花輪作gt;花生-棉花-花生輪作gt;CK，得出棉花-花生-棉花輪作、花生-棉花-花生輪作種植模式相比CK可以優化干物質的分配及轉運規律。

3.2 花生干物質生產 Logistic 參數表現特征

多年連作田影響花生個體生長發育，引起植株矮小，且隨著連作年限增加影響加重［24］。研究中，與棉花-花生-棉花輪作、花生-棉花-花生輪作種植模式相比，CK種植的干物質積累時期延后了3～9 d，在CK種植模式下的花生生長發育相對滯后。而花生在棉花-花生-棉花輪作、花生-棉花-花生輪作模式的生長發育進程更快，該2種模式有效緩解了花生生長發育緩慢的問題，與模擬小麥［25］、油菜［26］、水稻［27］等作物輪作緩解花生連作障礙的效果一致，均能顯著促進花生生長發育。

在莢果成熟期，花生在棉花-花生-棉花輪作、花生-棉花-花生輪作和CK莢果成熟期的干物質積累量分別為53.41、46.40、34.40g/株，棉花-花生-棉花輪作、花生-棉花-花生輪作種植處理顯著提高花生整個生育期的干物質積累量。棉花-花生-棉花輪作，花生-棉花-花生輪作有效加快了花生的生長發育進程并提高了花生干物質積累量。

3.3 不同種植模式下花生干物質積累與產量及產量結構特性

作物生產力與干物質積累量及分配到莢果中的有效干物質緊密相關，是作物高產的重要因素。研究發現，莖的干鮮比與產量，出仁率、百仁重、百果重、果干重呈現正相關，其中與出仁率呈顯著正相關關系?；ㄉ仓旮o生長越健壯和茂盛，越有利于增加花生營養器官干物質的積累量及莢果生長和產量形成。

4 結 論

4.1

與CK模式相比，棉花-花生-棉花和花生-棉花-花生輪作2種輪作種植模式下的花生的根、莖、葉、莢果的干鮮比增加，輪作種植促進花生植株的生長發育和干物質的積累。

4.2

花生-棉花-花生輪作、棉花-花生-棉花輪作可促進花生干物質積累量與分配，其中棉花-花生-棉花輪作處理下花生干物質積累量迅速，且莢果干物質積累速度最快，積累量最多。棉花-花生-棉花輪作產量為7 421.28 kg/hm2，百果重、百仁重均顯著高出CK和花生-棉花-花生輪作處理21.42%和35.28%、5.69%和26.08%。

4.3

與CK比較棉花-花生-棉花輪作、花生-棉花-花生輪作的花生百果重、百仁重、出仁率均有顯著提高，花生產量亦增加。Logistics擬合方程拐點輪作種植比連作種植提早3～9 d，輪作提升了花生植株的生長速度。

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Effect of cotton-peanut crop rotation pattern on the distribution

of dry matter accumulation and yield of peanut

GAO Jun1，HOU Xianfei1，MIAO Haocui1，JIA Donghai1，GU Yuanguo1，

WANGH Tianling1，HNU Yi1，CHENG Xiaolu2，LI Qiang1

（1.College of f Biological and Geographical Sciences， Ili Normal University， Yining Xinjiang 835000， China;2." Institute of Agricultural Economics and S amp; T Information， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi 830091， China）

Abstract：【Objective】 To characterize the dry matter accumulation and distribution pattern of peanut under the cotton peanut rotation pattern.

【Methods】" Using the conventional continuous peanut in Xinjiang as control （CK）， we set up two different cropping patterns， namely， cotton - peanut - cotton rotation （CPC） and peanut - cotton - peanut rotation （PCP）， and measured the dry and fresh ratios of peanut roots， stems， leaves and fruits as well as the amount of dry matter accumulated at the seedling stage， the needle stage， the podding stage and the maturity stage， respectively.

【Results】 There was a significant positive correlation between the dry weight of peanut pods and fruits， the dry weight of leaves and the biomass of a single plant. The dry-to-fresh ratio and dry matter accumulation of stems， leaves and fruits of cotton - peanut - cotton rotation and peanut - cotton - peanut rotation were significantly higher than those of CK during the whole life span of peanut， in which the weight of 100 fruits， 100 kernels and yield of cotton - peanut - cotton rotation increased by 21.17%， 35.33% and 78.02%， respectively compared with CK; and the weight of 100 fruits， 100 kernels， kernel yield and yield of peanut - cotton - peanut rotation increased by 14.68%， 6.64%， 1.39% and 40.54%， respectively compared with those of CK. The 100-fruit weight and 100-kernel weight of cotton - peanut - cotton rotation were significantly higher than those of CK and peanut - cotton - peanut rotation treatments by 21.42% and 35.28%， 5.69% and 26.08%， respectively.

【Conclusion】" It was clearly seen that crop rotation mode achieved the effect of accelerating the fertility process. Crop rotation can significantly increase dry matter accumulation and 100-fruit and 100-kernel weights and is favorable to the improvement of peanut yield.

Key words：cotton-peanut rotation; dry matter accumulation; yield traits

Fund projects：National Key Ramp; D Program Project \"Research， Construction and Application of Green， High Quality， Productive and Efficient Smart Production System for Peanut\" （2022YFD1000105）; National Peanut Industry Technology System （CARS-13）; Oilseed Industry Technology System of Xinjiang Uygur Autonomous Region

Correspondence author：CHEN Xiaolu（1981-）， male， associate professor， Ph.D.，" research direction： breeding and cultivation of oilseed crops and total and control of pests，（E-mail）cxl8109@163.com

LI Qiang （1980-）， male， from Xinjiang， researcher， Ph.D.， research direction： oilseed crop breeding and cultivation， （E-mail）56631189@qq.com

收稿日期（Received）：

2023-11-10

基金項目：

國家重點研發計劃項目“花生綠色優質豐產高效智慧生產體系研建和應用”（2022YFD1000105）；國家花生產業技術體系（CARS-13）；新疆維吾爾自治區油料產業技術體系

作者簡介：

高君（1996-），女，山東濟南人，碩士研究生，研究方向為花生栽培與育種，（E-mail）2287455311@qq.com

通訊作者：

陳曉露（1981-），男，副教授，博士，研究方向為油料作物育種栽培及有害生物防控，（E-mail）cxl8109@163.com

李強（1980-），男，新疆人，研究員，博士，碩士生導師，研究方向為油料作物育種與栽培，（E-mail）56631189@qq.com