单粒精播对花生产量、光合特性及干物质积累的影响

来源:用户上传      作者:杨吉顺 齐林 李尚霞

　　 摘要：以高产大花生品种花育25号为试验材料，研究不同密度下单粒精播对花生产量、光合特性及干物质积累的影响。结果表明，单粒精播处理产量显著增加，与双粒播种相比，单粒播种处理分别增产12.6%、19.8%、13.0%、11.4%、9.9%和10.0%。百果质量、单株果数和饱果数表现出和产量基本相同的趋势。单粒精播花生单叶光合速率，群体光合速率（CAP），茎、叶和荚果干物质积累量均高于双粒播种，而群体呼吸速率（CR）表现为随着密度的增加而增加的趋势，但群体呼吸速率占群体光合速率的比例（CR/TCAP）表现为D1、D2和D3处理显著低于双粒播种，单粒精播处理间呈现出先减小后增大的趋势，D2处理最低。可见，D2处理有利于减少花生植株呼吸消耗，更有利于花生干物質的积累。
　　 关键词：花生;单粒精播;产量;光合特性;群体光合速率;群体呼吸速率;干物质积累
　　 中图分类号： S565.204  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）06-0064-04
　　花生（Arachis hypogaea L.）是我国重要的油料作物和经济作物，花生的持续增产对保障我国食用油脂安全具有重要意义[1]。目前，花生生产上仍然采用传统双粒播种为主的栽培模式，较单粒精播可有效减少缺苗断垄的发生，而同穴双株之间过窄的株距及较大的种植密度容易造成植株间竞争加剧，个体发育受到限制，生育中期、后期群体环境恶化，导致叶片过早衰老，影响花生产量的进一步提高[2-3]。另外，传统双粒播种用种量大，提高了花生的生产成本，大粒花生品种一般需要种子300～375 kg/hm2，中小粒型品种一般需要220～270 kg/hm2，全国用于做种的花生约为150万t/年，相当于全国花生总产量的10%左右，种子投入量占农资投入量的40%～50%[4]，因此，在保持花生产量稳定的条件下，减少用种量，可以实现降低成本、提高经济效益的目的。花生单粒精播是一项行之有效的节种、高产和高效的栽培技术。该技术改传统的双粒播种为单粒精播，减少穴播粒数地增加穴数，不仅节约了用种量，而且有利于实现花生的机械化操作，王才斌等研究认为，高产条件下，改双粒播种种植为单粒精播种植，可以充分发挥单株生产力，更有利于群体高产[5]。通过大田试验和生产示范证明，与传统双粒播种相比，单粒精播技术在节种20%的前提下，仍可增产10%左右，生产成本却大幅度下降[6]。冯烨等研究表明，单粒精播能够有效协调根冠比，壮个体，强群体，充分发挥花生单株生产潜力，提高花生花后活性氧代谢水平，延缓花生后期的衰老进程，增加荚果的干物质积累[7-8]。本试验在前人的基础上，采用高产大花生品种花育25号，研究了不同密度单粒精播对花生产量、光合特性及干物质积累特性的影响，并进一步探明了单粒精播种植模式的最佳种植密度，以期为更好地推广单粒精播种植模式提供理论基础。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验设计
　　 试验于2017年在山东省花生研究所莱西试验站大田内进行，供试花生品种为花育25号，土壤为沙壤土，耕层（0～20 cm）土壤养分含量见表1。
　　 试验采用大田种植方式，以双粒播种（CK）为对照，单粒精播设置180 000（D1）、195 000（D2）、210 000（D3）、225 000（D4）、240 000（D5）、255 000株/hm2 （D6）6个密度处理，3次重复，随机区组排列。田间管理同一般大田。
　　1.2 测定项目及方法
　　1.2.1 干物质积累的测定 从出苗后15 d开始，每10 d取样1次，每个小区取样10株（5穴），将整株分为茎、叶和荚果3个部分，于烘箱内105 ℃杀青0.5 h，然后将温度调至80 ℃烘干并称质量。
　　1.2.2 单株叶片净光合速率 用英国产的CIRAS-Ⅱ光合测定系统进行测定。在花生花针期、结荚期与饱果期选取受光方向和生长一致的叶片于典型晴天09：00—14：00测定主茎倒3叶的净光合速率。
　　1.2.3 群体光合速率（CAP）和群体呼吸速率（CR） 群体光合速率的测定采用董树亭等的方法[9]并略有改进。于花针期、结荚期和饱果期选择晴天无云天气，光照度稳定在1 400～1 600 μmol/（m2·s），用GXH-305型红外线CO2分析仪在田间直接测定。同化箱长1.0 m，宽0.9 m，高1.0 m，箱内用风扇搅拌气体，框架外罩透明聚酯薄膜。采用闭路系统，重复3次，每次测定60 s。用遮光布罩遮光后测定群体呼吸速率。在群体结构相近的田地上，剪去与同化箱底大小相同面积地表上的植株后，测定土壤呼吸释放的CO2，测定方法同群体光合速率（CAR），以修正群体光合速率和群体呼吸速率（CR）的测定值。计算群体呼吸速率占群体总光合速率（TCAR）的比例：CR/TCAP=CR/（CR+CAP）。
　　1.2.4 测产 成熟期每个处理取中间2行，每行连续取长势良好的10穴，自然风干，用于室内考种及收获期农艺性状（单株果数、主茎高、侧枝长和分枝数）的考察，收获长势均匀具有代表性的2 m2自然晾干用于折算产量。
　　2 结果与分析
　　2.1 单粒精播对花生光合特性的影响
　　2.1.1 单粒精播对花生单株叶片净光合速率的影响 如表2所示，随着生育进程的推进，各处理单株叶片净光合速率均在饱果成熟期达到最高值。不同处理间相比，除饱果成熟期D6略低于CK外，其余各单粒播种处理均高于双粒播种，而单粒播种处理净光合速率随着种植密度的增大呈下降趋势。开花下针期时，D1～D4处理之间无显著差异，但均显著高于D5、D6与CK;结荚期与饱果成熟期则表现为D1、D2显著高于D3、D4，又显著高于D5、D6与CK，且不同处理间的差异有增大的趋势。由此可见，单粒精播对花生单株叶片净光合速率的影响在生育前期较小，生育后期单粒精播更有利于花生净光合速率维持在较高水平，从而为花生籽仁的充实提供物质基础。 　　2.1.2 单粒精播对花生群体光合速率与呼吸速率的影响 如表3所示，群体光合速率（CAP）表现为单粒精播处理均高于双粒播种，除D6处理以外均达到显著水平，而单粒精播处理之间相比较，CAP随着密度的增加而呈现先增大后减小的趋势，D2处理为最高。群体呼吸速率（CR）仅D1与D2处理低于双粒播种，其余处理均高于双粒播种，单粒精播处理的CR随着密度的增加呈逐渐增大的趋势。而CR/TCAP则表现为单粒精播D1、D2和D3处理显著低于双粒播种，单粒精播处理间呈现出先减小后增大的趋势，D2处理为最低。
　　2.2 单粒精播对花生干物质积累量的影响
　　2.2.1 单粒精播对花生叶片干物质积累量的影响 由图1可知，叶片干物质积累量随着生育進程的推进呈先增加后减小的趋势，在播种后75 d达到最高值，之后呈降低趋势，单粒精播叶片干物质积累量随着密度的增加而呈降低趋势，除生育后期D6处理略低于双粒播种以外，其余均高于双粒播种。
　　2.2.2 单粒精播对花生茎秆干物质积累量的影响 如图2所示，茎秆干物质积累量表现出与叶片干物质积累量相似的趋势，除D6处理在生育后期略低于CK之外，单粒精播处理茎秆干物质积累量均显著高于双粒播种，而单粒精播不同密度之间比较，随着密度的增加，茎秆干物质积累量呈降低的趋势。
　　2.2.3 单粒精播对花生荚果干物质积累量的影响 如图3所示，花育25号荚果干物质积累量随着生育进程的推进而增加，而除D6处理干物质积累量在花后55 d低于双粒播种以外，单粒精播处理的荚果干物质积累量均显著高于双粒播种。单粒精播处理的荚果干物质积累量随着密度的增加而降低。
　　2.3 单粒精播对花生产量及植株农艺性状的影响
　　 如表4所示，各处理产量以双粒播种最低，以D2产量最高，而密度超过195 000株/hm2的单粒精播处理的产量随着密度的增大而呈减小的趋势。与双粒播种相比，单粒精播分别增产12.6%、197%、13.0%、11.3%、9.8%和10.1%。百果质量、单株果数和百仁质量表现出和产量基本相同的趋势。主茎高表现为D4、D5与D6显著高于其他处理，三者之间无显著差异;侧枝长表现为D1、D2显著高于其他处理，单粒精播处理之间的侧枝长随着密度的增加而减短;分枝数与侧枝长表现出相似的趋势，单粒精播处理均多于双粒播种。
　　3 讨论
　　 光合作用是产量形成的基础，作物干物质90%以上来源于光合作用。许多研究认为，作物生长发育过程中光合生理特性与其籽粒产量关系密切[10]。本研究表明，单粒精播可有效提高花生倒3叶净光合速率，尤其有利于花生生育后期的净光合速率维持在较高的水平，从而有利于花生光合产物的形成，为花生产量的提高提供物质基础。作物的生产是一个种群的过程，而非个体表现[11]，群体光合速率能准确地描述单位土地面积上的光合能力，而且综合了基因型效应、叶片形态、冠层结构等[12];作物产量与群体光合速率的关系较单叶光合速率更为紧密[13]。本研究表明，花生单粒精播处理群体光合速率（CAP）均高于双粒播种，单粒精播不同密度之间表现为先增大后减小的趋势，D2处理最高，可见单粒精播有利于花生群体光合速率的提高，而密度过大会造成群体内通风透光性较差，不利于花生群体发育。而群体呼吸速率（CR）仅D1与D2处理低于双粒播种，其余处理均高于双粒播种，单粒精播处理CR随着密度的增加呈逐渐增大的趋势;而群体呼吸速率占群体总光合速率的比例（CR/TCAP）则表现为单粒精播D1、D2和D3处理显著低于双粒播种，单粒精播处理间呈现出先减小后增大的趋势，D2处理最低，由此可见，单粒精播有利于降低花生群体呼吸消耗，从而促使更多的光合产物用于荚果的干物质积累，为花生高产提供前提。
　　 干物质是荚果形成的基础，同一品种在同一生态条件下的生育时间往往相对稳定，产量主要取决于干物质的积累速率[14-15]。本研究表明，单粒精播有利于花生植株茎秆、叶片和荚果的干物质积累，为花生产量的提高提供物质基础。
　　 单位面积作物高产主要靠增加群体密度，而高密度条件下群体与个体矛盾更加突出。密植群体形成高产的关键在于构建合理的群体结构[16]。虽然单粒精播花生单位面积植株数量有所降低，但个体发育较好，充分发挥了单株增产潜力[17]，单位面积果数显著高于双粒穴播。孙彦浩等认为，花生要进一步获得高产，应在增加群体果数的同时，提高双仁果率和饱果率[18]。本研究表明，单粒精播能显著增加荚果产量，其中D2处理增产效果最佳，与对照相比增产达19.7%，增产的原因主要是增加了单株结果数从而增加了群体果数。
　　4 结论
　　 作物的生产是一个种群的过程，而非个体表现，要获得高产稳产，就必须使个体、群体和环境相协调达到最优化[19]。赵双进等认为，作物群体产量最高时，其单株在田间的分布应该处于最佳状态[20]。以上结果表明，单粒精播技术可促进花生植株个体发育，充分发挥花生个体潜力，使花生群体与个体得到协调发展，促进花生产量的提高。在本试验条件下，花育25号以单粒精播 195 000株/hm2 密度为最佳种植方式。
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