不同种植方式对花生田间土壤微环境、生理特性及产量、品质的影响

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花生是我国重要的油料作物和经济作物,其产量和品质直接关系着我国的油脂安全。不同种植方式对花生产量和品质影响很大。本研究针对花生生产上大面积采用的种植方式(春播、麦套、夏播),共设计春播起垄覆膜、春播露地、麦田套种、麦套对照、夏直播起垄覆膜和夏直播露地6种种植方式,研究不同种植方式对大田土壤物理性状、微生物量及活性,花生生育、光合、衰老、氮代谢、产量以及主要品质性状的影响,以期明确不同种植方式对田间土壤微环境,花生生育、生理特性及产量品质的影响规律,探讨不同种植方式下生育特性和产量品质,田间微环境和产量,生理特性和产量之间的关系,从而为不同花生产区花生生产提供理论依据和技术支持。试验于2006年-2009年在山东农业大学实验站进行,供试材料小麦品种为山农664、花生品种为丰花1号,主要研究结果如下:   1不同种植方式对花生生育特性的影响   1.1不同种植方式对花生主茎高和分枝数的影响   花生不同种植方式主茎高生长符合Logistic方程,决定系数R2在0.9923-0.9958之间。花生主茎高生长的最大积累速率和平均生长速率方面,春播覆膜比春播露地花生分别提高8.33%和5.08%,夏播覆膜比夏播露地花生分别提高5.26%和3.90%。最大积累速率出现的时间早于露地花生,快速积累持续期短于露地花生,说明覆膜可促进花生主茎高生长,且春播覆膜作用大于夏播覆膜;麦套种植使花生主茎高生长的最大积累速率和平均生长速率显著降低,比麦套对照分别低38.74%和25.76%,最大积累速率出现的时间晚。麦套花生主茎高的生长速率在各种种植方式中最低,说明麦套花生明显落后于其他几种种植方式,苗期花生受到小麦影响,主茎高发育明显受到抑制,营养生长明显弱,对花生整体生长不利。   1.2不同种植方式对花生叶面积指数的影响   花生不同种植方式在生育期内叶面积指数呈先升高后降低的变化趋势,春播花生、夏播花生和麦套对照花生在结荚期达到最大值,麦套花生在饱果期达到最大值;春播花生自结荚期达到高峰值后一直保持高的叶面积指数,显著高于麦套花生和夏播花生,平均比麦套花生和夏播花生高26.12%和16.88%,这是春播花生产量高于其他种植方式的原因。整个生育期内覆膜花生比露地花生叶面积指数略高,但差异未达显著。   1.3不同种植方式对花生干物质积累的影响   不同种植方式花生干物质积累符合Logistic方程,决定系数R2在0.9529-0.9994之间。覆膜花生干物质积累最大速率和平均生长速率均大于露地花生,其中春播覆膜比春播露地分别高3.88%和3.45%,夏播覆膜比夏播露地分别高5.32%和1.79%,最大积累速率出现的时间早于露地花生,快速积累持续期短于露地花生,在进入快速持续期后,春播花生以较高的生长速率保持了较长的时期,这是春花生高产的原因之一;   1.4不同种植方式对花生荚果积累的影响   不同种植方式花生荚果积累符合Logistic方程,决定系数R2在0.9686-0.9981之间。覆膜花生荚果重最大积累速率和平均生长速率均比露地花生高。春播覆膜最大积累速率和平均生长速率分别比露地花生高5.36%和9.09%,夏播覆膜比夏播露地分别高1.72%和0%,春播覆膜的作用大于夏播覆膜;夏直播花生的最大积累速率和平均生长速率均高于春播花生和麦套花生,夏直播花生的快速积累持续期明显短于其他几种种植方式,这是产量形成的关键时期,在生产上应当加强这个时期的管理,适当晚收。本研究中麦套花生荚果积累的最大速率和平均速率均显著低于麦套对照和其他几种种植方式,这也充分说明了花生前期受小麦的影响明显,营养生长明显不足,荚果干物质积累受抑制。   2.不同种植方式对田间土壤微环境的影响   2.1不同种植方式对土壤物理性状的影响   春播覆膜显著提高花生苗期5 cm、10 cm和15 cm的地温,合理的温度有利于花生的出苗及生长。春播花生的出苗日期及以后相应的生育期比露地花生早3-5天,为春播覆膜花生高产奠定了基础;夏直播覆膜显著提高花生苗期5 cm、10 cm和15 cm的地温,但过高的温度会抑制花生生长,夏直播覆膜花生的出苗及苗期的生长迟于夏播露地花生,这是夏播覆膜对花生生长不利的一面;麦套花生苗期5 cm、10 cm和15 cm的地温显著低于麦套对照花生,花生播种后正值小麦灌浆期,对土壤水分需求量很大,造成土壤相对干旱,再加上花生出苗后受小麦遮荫的影响,最终造成麦套花生出苗晚(平均出苗时间比麦套对照晚5-10天)、出苗率低、苗势弱,易形成“高脚苗”,这是麦套花生产量不高的主要原因。   2.2不同种植方式对土壤微生物量及活性的影响   花生不同种植方式对土壤微生物量及活性有显著影响。与覆膜栽培相比,露地栽培会提高土壤微生物量碳、土壤呼吸,降低活跃微生物量,在花生生长旺盛期可能造成土壤微生物同花生竞争有效养分,不利于土壤养分转化和花生生长,而覆膜在调控养分的同时满足花生生长的养分需求,对花生生长发育有利。   2.3不同种植方式对土壤细菌、真菌及放线菌数的影响   不同种植方式下,花生土壤的细菌数、真菌数和放线菌数受花生生育期影响显著。覆膜显著提高了0-10 cm的土壤细菌数和放线菌数,放线菌数的提高有利于脲酶活性和碱性磷酸酶活性的提高,促进土壤养分的转化,有利于花生对土壤养分的吸收;覆膜提高了结荚期的B/F值,降低了土壤的真菌数,高的B/F值,有利于土壤质量的提高,为花生生长提供充足的养分;麦套花生可显著提高0-10 cm土壤的细菌数、真菌数和放线菌数,显著降低土壤的B/F值,土壤真菌可以显著抑制碱性磷酸酶活性,从而导致花生连作障碍,影响花生地上和地下部生长。10-20 cm土层的细菌数、真菌数和放线菌数规律和0-10 cm土层的规律相似,只是差异变小,说明不同种植方式对土壤表层的微生物影响较大。   3不同种植方式对花生生理特性的影响   3.1不同种植方式对花生光合特性的影响   在花生生育期内,花生叶片的光合速率呈单峰曲线,在饱果期前,春播覆膜显著提高了花生叶片的叶绿素a含量和叶绿素a+b含量,提高叶片的实际光化学效率和最大光化学效率,提高了生育期内叶片的光合速率,使花生积累了足够的有机养分,为最终产量的提高打下基础;但生育后期,春播覆膜花生叶片光合能力下降较快,表现出早衰现象;   3.2不同种植方式对花生衰老特性的影响   覆膜显著提高了花生根系活力,夏播覆膜前期作用大于后期,麦套花生显著降低了花生的根系活力;但从衰老酶的数据来看,在饱果期后露地花生提高了叶片和根系的SOD、POD和CAT活性,而覆膜花生降低了生育后期的衰老相关酶活性。说明,露地栽培花生有利于延缓后期叶片衰老,而地膜覆盖栽培后期有明显早衰现象,这可能与覆膜花生生育进程较快有关;麦套花生到饱果期时提高了SOD、POD和CAT的活性,降低了MDA的含量,同样有延缓衰老的作用,但主要原因是麦套花生整个生育期发育延迟所致。   3.3不同种植方式对花生氮代谢的影响   不同种植方式对花生的NR和固氮酶影响较大,在结荚前期花生NR活性较高,结荚后固氮酶活性较高,说明花生前期以吸收利用土壤和肥料氮为主,结荚后以根瘤固氮为主;露地花生和麦套对照花生提高了NR活性,促进了花生对土壤氮素的利用,覆膜提高了固氮酶活性,有利于花生固定更多的氮素;从固氮酶和NR关系来看,固氮酶与NR是一对拮抗酶,而且固氮酶活性随土壤氮含量和施氮量的增加而降低,在生产中应合理施用氮肥协调好固氮酶与NR之间的关系。在生育后期,覆膜和麦套花生提高花生叶片和根系的GS、GOGAT及GDH活性,有利于氮素的转化,促进花生籽仁蛋白质的积累,这可能是麦套花生籽仁蛋白质含量较高的原因之一。   4不同种植方式对花生产量及品质的影响   4.1不同种植方式对花生品质的影响   覆膜栽培可提高籽仁粗脂肪、粗蛋白质、棕榈酸、花生酸含量及O/L值,显著提高硬脂酸、油酸含量,降低山俞酸、廿四烷酸含量,显著降低亚油酸、籽仁可溶性糖和蔗糖含量,有利于花生品质改善及货架寿命延长。麦田套种可增加花生脂肪及蛋白质积累,提高其人体必需氨基酸含量。   在花生籽仁脂肪含量积累方面,夏直播覆膜前期影响作用较大,后期逐渐减小,随播期拖后,籽仁脂肪含量降低。蛋白质含量积累方面,春播覆膜作用大于夏播覆膜,夏播覆膜作用前期较小,后期较大。蛋白质组分方面,春播覆膜可提高赖氨酸、苏氨酸含量,降低蛋氨酸含量。麦套栽培可显著提高籽仁蛋白质积累,蛋白质组分中赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸含量提高。另外,麦套栽培对花生脂肪含量前期影响较小,后期逐渐增大,对O/L值影响较大。   4.2不同种植方式对花生产量及其构成因素的影响   不同种植方式对花生产量影响差异显著,春播覆膜种植荚果产量最高,其次是麦套露地和春播露地种植,麦田套种种植最低。花生春播覆膜种植的荚果产量比春播露地种植增产达22.8%,而夏播覆膜种植的荚果产量比夏播露地种植增产仅4.8%,表明春花生覆膜种植增产作用明显,夏花生覆膜种植增产作用不显著。   综合产量的研究结果,在一年一熟的花生产区应推广地膜覆盖栽培;麦油两熟花生产区,可以改麦田套种花生为收麦后直播花生,直播花生也可以不盖地膜,以便于实现花生机械化种植,降低生产成本,提高花生种植效益。
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