華南地區(qū)不同粒數(shù)穴播方式對(duì)花生籽仁發(fā)育的影響

董永龍尉 婧張佳蕾陳婷婷曾瑞兒王鑫悅王蕾迪萬(wàn)書(shū)波*張 雷*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,廣東 廣州 510642; 2.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)中心,山東 濟(jì)南 250100)

花生是我國(guó)重要的油料和經(jīng)濟(jì)作物。我國(guó)花生平均年產(chǎn)量約1450萬(wàn)t[1],遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)際市場(chǎng)需求?；ㄉ某掷m(xù)增產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)食用油脂安全具有重要意義[2]。改進(jìn)栽培技術(shù)是提高花生產(chǎn)量的重要途徑,目前花生生產(chǎn)仍采用傳統(tǒng)的雙粒穴播栽培模式,而一穴雙株或三株之間過(guò)窄的株距易造成植株間對(duì)有限的光、熱、肥、水資源的競(jìng)爭(zhēng)[3],個(gè)體發(fā)育受限制,生育中、后期群體環(huán)境惡化,導(dǎo)致葉片過(guò)早衰老,影響花生產(chǎn)量的進(jìn)一步提高[4-5]。此外,常規(guī)雙粒穴播用種量占花生總產(chǎn)的10%左右。用種投入資金占農(nóng)資投入量的40%～50%[6]。單粒精播技術(shù)在節(jié)種20%的情況下仍能增產(chǎn)約10%[7]。在提高花生產(chǎn)量的情況下,又能減少種子用量可達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

王才斌等[8]認(rèn)為,在高產(chǎn)條件下,將一穴雙粒種植改為單粒種植可充分發(fā)揮單株生產(chǎn)力,更有利于提高單位面積產(chǎn)量。馮燁等[9]研究表明,單粒精播可充分發(fā)揮花生植株生產(chǎn)潛力,增加莢果干物質(zhì)積累。籽仁的發(fā)育狀況是影響花生單位面積產(chǎn)量的重要因素。通過(guò)研究不同種植模式與密度的籽仁發(fā)育狀況,為花生高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培提供參考。

雙?；蛉Ｑú?較單粒精播可有效減少缺苗斷壟的發(fā)生,但雙株之間過(guò)窄的株距及較大的播種密度易造成植株間競(jìng)爭(zhēng)加劇,密度是影響花生群體產(chǎn)量的關(guān)鍵因素,在保證花生高密度前提下,要減輕株間競(jìng)爭(zhēng),保證結(jié)實(shí)范圍不重疊,根系盡量不交叉。研究表明單粒精播模式下,密度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低單位面積產(chǎn)量[5]。通過(guò)研究籽仁發(fā)育狀況,探討單粒精播播種模式最適宜播種密度。

目前,有關(guān)花生不同時(shí)期籽仁脂肪含量及脂肪酸組分變化已經(jīng)進(jìn)行了研究[10-12],但針對(duì)不同播種模式與密度處理不同時(shí)期莢果和籽仁干鮮質(zhì)量變化規(guī)律的研究鮮見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此,本研究通過(guò)分析不同種植模式與密度條件下的莢果和籽仁發(fā)育動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的動(dòng)態(tài)變化,同時(shí)結(jié)合籽仁發(fā)育過(guò)程脂肪和蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行描述,探究不同種植模式和單粒精播不同密度下花生籽仁發(fā)育的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)

供試花生品種為花育22號(hào)(HY22)和花育39號(hào)(HY39),于2019年在廣東省廣州市華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研基地的高產(chǎn)田中進(jìn)行。試驗(yàn)田為地勢(shì)平坦、灌排良好、土壤肥沃的壤土高產(chǎn)田,前茬作物為紅薯。3月15日播種,7月20日收獲,全生育期125 d左右。起壟栽培,壟距85 cm,壟面寬55 cm,壟高20 cm,壟上播種兩行,壟上小行距30cm,播深4 cm。試驗(yàn)設(shè)單粒、雙粒和三粒穴播3種種植模式。單粒穴播(S1)株距8cm,每穴1粒,種植密度19617株/667m2;單粒精播(S2)株距10cm,每穴1粒,種植密度15694株/667 m2;單粒精播(S3)株距12cm,每穴1粒,種植密度13078株/667 m2。雙粒穴播(CK)穴距20cm,每穴兩粒,種植密度9808穴/667 m2;雙粒穴播(D1)穴距16cm,每穴兩粒,種植密度7847穴/667 m2。三粒穴播(T)穴距20cm,每穴三粒,種植密度7847穴/667 m2,共6種不同的處理,3次重復(fù),共18個(gè)小區(qū)。各處理施肥水平相同,肥料基施,N肥用尿素,P 肥用過(guò)磷酸鈣,K肥用硫酸鉀(氮、磷、鉀之比為12∶17∶17)。其他田間管理措施同高產(chǎn)田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 莢果、籽仁鮮質(zhì)量和干質(zhì)量動(dòng)態(tài)發(fā)育調(diào)查

自花生進(jìn)入開(kāi)花期,標(biāo)記剛接觸土壤的果針,分別在果針入土后17、24、31、38、45、52、59、66d挑選長(zhǎng)勢(shì)相同的雙仁果10個(gè),每次稱(chēng)量3個(gè),三次重復(fù)。之后剝開(kāi)取其中長(zhǎng)勢(shì)相同的籽仁,每次稱(chēng)量5顆,三次重復(fù)。然后自然風(fēng)干稱(chēng)質(zhì)量,每次稱(chēng)量5顆,三次重復(fù)。

1.2.2 籽仁動(dòng)態(tài)品質(zhì)測(cè)定

采用近紅外谷物分析儀(DA 7250, Botong,Sweden)測(cè)定籽仁粗脂肪、粗蛋白及油酸干基含量。

1.2.3 產(chǎn)量構(gòu)成因素測(cè)定

各處理收獲后,考察單株結(jié)果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量及出仁率。每處理隨機(jī)選擇10株測(cè)產(chǎn),并換算成單位面積產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù),IBM SPSS Statistics 24進(jìn)行相關(guān)性分析,Origin 9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種模式對(duì)花生莢果鮮質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖1可知,各處理花生莢果鮮質(zhì)量變化呈“快—慢”增長(zhǎng)的趨勢(shì)。果針入土17～66d期間,兩品種莢果鮮質(zhì)量變化趨勢(shì)基本一致。單粒精播種植模式的莢果鮮質(zhì)量明顯高于雙粒和三粒穴播。

果針入土后38d前是不同處理莢果鮮質(zhì)量積累速率差異最大的時(shí)期。果針入土31d達(dá)最大值,此后基本不變。31d前兩品種的S1,S2,S3處理莢果鮮物質(zhì)累積速率分別為0.072、0.077、0.079g/d和0.109、0.117、0.123g/d,相比CK分別快9.17%、16.48%、19.17%和4.43%、12.12%、18.21%,均達(dá)顯著水平。不同密度單粒精播的三個(gè)處理隨種植密度的增加,莢果鮮物質(zhì)積累速率減慢。果針入土66d,兩品種莢果鮮質(zhì)量S1、S2、S3分別為2.25、2.40、2.45g和3.67、3.86、3.92g,隨著種植密度的增加收獲期莢果鮮質(zhì)量下降。收獲期S2和S3莢果鮮質(zhì)量均顯著高于雙粒和三粒穴播;且HY22號(hào)的莢果鮮質(zhì)量明顯高于HY39。單粒精播在果針入土后,由于株間距離大、競(jìng)爭(zhēng)小,莢果鮮物質(zhì)動(dòng)態(tài)發(fā)育狀況明顯優(yōu)于雙粒和三粒穴播;同時(shí),播種密度的降低也有利于莢果鮮物質(zhì)累積。

2.2 不同播種模式對(duì)花生籽仁鮮質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖2可知,各處理花生籽仁鮮質(zhì)量變化呈“快—慢”增長(zhǎng)的趨勢(shì),與莢果鮮質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)基本一致。不同播種模式有明顯差異。整體上來(lái)說(shuō),單粒精播相對(duì)于雙粒和三粒穴播有明顯優(yōu)勢(shì)。

HY39和HY22在果針入土17～38 d,是籽仁鮮物質(zhì)快速積累的階段。果針入土38d之前是不同處理間籽仁鮮質(zhì)量差異最大的時(shí)期。單粒精播的籽仁鮮質(zhì)量增加速度明顯快于雙粒和三粒穴播;52d后,不同處理間籽仁鮮質(zhì)量均緩慢增加;單粒精播種植模式籽仁鮮物質(zhì)累積優(yōu)于雙粒和三粒穴播。果針入土66d,兩品種籽仁鮮質(zhì)量單粒精播(S1,S2,S3)分別比鮮質(zhì)量最低的三粒穴播(T)提高2.91%、7.06%、10.72%和16.17%、21.37%、27.73%。單粒精播種植模式不同密度處理種植密度增加,收獲期籽仁鮮質(zhì)量增加。S2和S3處理的籽仁鮮質(zhì)量最大,均顯著高于傳統(tǒng)的CK和T處理;且HY22的籽仁鮮質(zhì)量明顯高于HY39。單粒精播在果針入土后,由于植株間競(jìng)爭(zhēng)小,導(dǎo)致籽仁在前期的發(fā)育明顯高于雙粒和三粒穴播;同時(shí),播種密度的降低也有利于籽仁鮮物質(zhì)累積。

圖2 不同播種模式對(duì)花生籽仁鮮質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.2 Effect of different sowing modes on fresh mass of peanut kernel during development

2.3 不同播種模式對(duì)花生籽仁干質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖3可知,籽仁干物質(zhì)積累總體呈現(xiàn)“慢—快—慢”增長(zhǎng)的趨勢(shì)。籽仁形成初期(果針入土17d)至果針入土24d籽仁干物質(zhì)積累緩慢。果針入土24d籽仁干物質(zhì)積累迅速增加,一直持續(xù)到飽果期(果針入土52d),之后緩慢積累。

果針入土17d,不同處理之間的干物質(zhì)積累量差異較小,隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),HY39從果針入土24d開(kāi)始,不同處理的花生籽仁干物質(zhì)累積差異明顯,其中S2和S3處理均明顯優(yōu)于其他處理,而HY22在整個(gè)籽仁發(fā)育時(shí)期,其干物質(zhì)累積差異較小?？傮w上看,收獲期籽仁干物質(zhì)量最大的處理均是S2和S3處理,單粒精播種植模式下密度增加則籽仁干質(zhì)量增加,表明單粒精播下花生籽仁干物質(zhì)積累均優(yōu)于雙粒和三粒穴播,同時(shí),播種密度的降低也有利于籽仁干物質(zhì)累積。

圖3 不同播種模式對(duì)花生籽仁干質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.3 Effect of different sowing modes on dry mass of peanut kernel during development

2.4 不同播種模式對(duì)花生籽仁品質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的影響

2.4.1 不同播種模式對(duì)花生籽仁脂肪含量動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖4可知,花生籽仁脂肪含量在籽仁發(fā)育中呈“慢—快—慢”的增長(zhǎng)趨勢(shì)。單粒精播種植模式脂肪含量顯著高于雙粒和三粒穴播。果針入土24～45d,兩花生品種脂肪含量均迅速增加,HY39和HY22單粒精播種植模式S1、S2、S3處理脂肪含量分別提升11.3%、10.2%、10.1%和8.7%、9.3%、9.0%,比CK處理分別快19.95%、8.48%、7.49%和17.82%、25.39%、23.00%,均達(dá)到顯著水平;單粒精播不同密度的三個(gè)處理S2和S3脂肪含量最高,籽仁脂肪含量隨著種植密度的增加而增加。果針入土38d,HY39的增加速率明顯高于HY22,但累計(jì)速率均降低。不同處理間比較發(fā)現(xiàn),兩個(gè)品種均以S2和S3處理的籽仁脂肪含量最高,表明低密度單粒精播種植模式有利于籽仁發(fā)育過(guò)程中脂肪含量的累積。

圖4 不同播種模式對(duì)花生籽仁脂肪含量動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.4 Effect of different sowing modes on fat content in peanut kernel during development

2.4.2 不同播種模式對(duì)花生籽仁粗蛋白含量動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖5可知,花生籽仁蛋白質(zhì)含量隨著籽仁的發(fā)育呈現(xiàn)“快—慢”的減少趨勢(shì)。果針入土后的前38 d,蛋白質(zhì)含量均迅速減少。果針入土52d后,蛋白質(zhì)含量緩慢減少,HY39和HY22蛋白質(zhì)含量的變化趨勢(shì)大致相同。從不同處理上看,果針入土17d單粒精播S2和S3蛋白質(zhì)含量最多;收獲期單粒精播種植模式蛋白質(zhì)含量明顯低于傳統(tǒng)雙?；蛉Ｑú?。不同密度單粒精播S1、S2、S3蛋白質(zhì)含量分別為21.13%、20.45%、20.46%和20.63%、19.11%、18.49%,隨著密度的增加而增加。表明低密度單粒精播種植模式促進(jìn)籽仁發(fā)育過(guò)程中蛋白質(zhì)含量的下降,導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量下降。

表1 不同播種模式對(duì)花生產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 1 Effect of different sowing modes on yield and yield components of peanut

2.5 不同播種模式對(duì)花生產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1可知,單粒精播處理的單株結(jié)果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量和莢果產(chǎn)量均顯著高于雙粒穴播和三粒穴播,其中S2處理的單株結(jié)果數(shù)和莢果產(chǎn)量最高,比雙粒穴播(CK)和三粒穴播(T)分別提高了25.00%、33.98%和97.74%、41.61%;S2、S3單株結(jié)果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量和莢果產(chǎn)量都顯著高于S1,單粒精播種植密度增加則產(chǎn)量及其構(gòu)成因素減少,但相比較下S2的莢果產(chǎn)量則顯著高于S3。

不同品種間其變化趨勢(shì)基本一致。HY39的百果質(zhì)量和百仁質(zhì)量明顯低于HY22,這與試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到大粒和小?；ㄉ贩N的發(fā)育過(guò)程有關(guān)。說(shuō)明改雙粒或三粒穴播為單粒精播,同時(shí)要結(jié)合適宜的密度才能最大限度提高產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

花生莢果的發(fā)育過(guò)程大致可分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段為自果針入土大約一個(gè)月,在此期間莢果鮮質(zhì)量迅速增加到最大[13]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),果針下針后的前31 d,主要為莢果的果殼增大為主,鮮質(zhì)量也迅速增加,籽仁的發(fā)育稍晚于果殼,莢果形成后10 d內(nèi)為籽仁發(fā)育最快的時(shí)間,以后則以穩(wěn)定的速度增大。第二階段則是自果針入土一個(gè)月至成熟。這個(gè)階段莢果鮮質(zhì)量基本不變,主要表現(xiàn)為籽粒飽滿(mǎn),籽粒干質(zhì)量迅速增加[14]。這個(gè)階段果殼逐漸變薄[15-16],而莢果內(nèi)皮逐漸變干[17]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),果針入土31 d至成熟莢果鮮質(zhì)量基本不變,主要表現(xiàn)為籽仁充實(shí),莢果鮮質(zhì)量不再增大,籽仁干質(zhì)量迅速增加。這與禹山林等[18]的結(jié)論一致。

由此可見(jiàn),莢果形成的第一個(gè)階段(自果針入土一個(gè)月前)是關(guān)鍵時(shí)期,該時(shí)期決定花生籽仁的發(fā)育狀況,是影響最終產(chǎn)量的重要因素。本研究結(jié)果表明,不同的種植模式下,單粒精播種植模式在果針入土后,由于株間距離大、競(jìng)爭(zhēng)小,前期的莢果發(fā)育狀況顯著優(yōu)于雙?；蛉Ｑú?為之后籽仁發(fā)育建立優(yōu)勢(shì)?；ㄓ?9號(hào)和花育22號(hào)單粒精播種植模式相比于雙粒或三粒穴播對(duì)莢果和籽仁鮮質(zhì)量增加有著明顯的促進(jìn)作用。單粒精播因?yàn)榍v果發(fā)育空間充足,競(jìng)爭(zhēng)小,相比于雙?；蛉Ｑú?更有利于莢果的體積膨大以及鮮質(zhì)量增大。這與張佳蕾[19]等研究結(jié)果一致?；ㄉ讶矢晌镔|(zhì)積累的過(guò)程中總體呈現(xiàn)“慢—快—慢”增長(zhǎng)的趨勢(shì)。籽仁快速發(fā)育時(shí)期(果針入土24～52 d)由于莢果發(fā)育優(yōu)勢(shì),單粒精播種植模式籽仁快速發(fā)育時(shí)期顯著優(yōu)于雙?；蛉Ｑúァ３墒炱趩瘟＞プ讶蔛2和S3干物質(zhì)質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙?；蛉Ｑú?說(shuō)明單粒精播種植模式可以促進(jìn)籽仁干物質(zhì)積累。

籽仁脂肪含量變化過(guò)程基本可以劃分為初始積累、快速積累和穩(wěn)定積累三個(gè)階段,脂肪積累主要集中在前兩個(gè)階段[20]。李寶龍等[21]研究也表明,隨著花生籽仁的發(fā)育成熟,脂肪酸總量在不斷持續(xù)增加,越是發(fā)育飽滿(mǎn)的籽仁,脂肪酸含量越高。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),隨著籽仁不斷成熟,粗脂肪含量總體呈現(xiàn)“慢—快—慢”的增長(zhǎng)趨勢(shì),與前人研究結(jié)果一致。蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)“快—慢”的減少趨勢(shì)?；ㄉ讶实牡鞍踪|(zhì)含量和粗脂肪含量呈負(fù)相關(guān)。單粒精播脂肪含量顯著高于雙?；蛉Ｑú?而蛋白質(zhì)含量顯著低于雙粒或三粒穴播。說(shuō)明單粒精播種植模式在籽仁發(fā)育過(guò)程中對(duì)脂肪積累有促進(jìn)作用,而對(duì)蛋白質(zhì)積累有抑制作用,種植密度越低越顯著。一些研究者認(rèn)為種植模式和密度對(duì)花生仁的蛋白質(zhì)和脂肪含量沒(méi)有顯著影響[22-23],與本研究結(jié)果不同,這可能與試驗(yàn)中設(shè)定的不同品種和不同密度范圍有關(guān),種植密度對(duì)花生品質(zhì)影響的機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。

種植密度的差異會(huì)影響植物對(duì)自然資源如光照、溫度等的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度,最終影響生產(chǎn)力,密度決定個(gè)體對(duì)地下水肥資源和生長(zhǎng)空間的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度,進(jìn)而影響各器官的形態(tài)結(jié)構(gòu),高密度使個(gè)體空間變小,光合能力降低[24-25]。本試驗(yàn)對(duì)單粒精播模式下密度對(duì)花生莢果發(fā)育、籽仁發(fā)育、品質(zhì)變化因素進(jìn)行綜合分析,結(jié)果表明在一定密度范圍內(nèi),莢果的鮮質(zhì)量、籽仁的鮮干質(zhì)量、脂肪含量均隨密度的增加而降低,且在高密度下籽仁的發(fā)育會(huì)受到抑制。種植密度過(guò)高會(huì)抑制籽仁發(fā)育,而密度過(guò)低則減少其單位面積株數(shù),導(dǎo)致降低單位面積產(chǎn)量。因此,研究發(fā)現(xiàn),單粒精播播種模式下中密度不但可以促進(jìn)籽仁發(fā)育,同時(shí)可以增加單位面積株數(shù),進(jìn)而提高產(chǎn)量。

花生單位面積產(chǎn)量由種植密度、單株結(jié)果數(shù)、和果質(zhì)量三個(gè)因素構(gòu)成[26]。莢果和籽仁的發(fā)育狀況很大程度決定莢果飽滿(mǎn)率和果質(zhì)量。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),從莢果產(chǎn)量分析,花育39號(hào)和花育22號(hào)各處理間均表現(xiàn)為中密度單粒精播處理花生產(chǎn)量最高,這與梁曉艷等[27]研究結(jié)果一致。原因在于合理的播種模式及適宜的種植密度充分發(fā)揮了花生的單株生產(chǎn)力,充分發(fā)揮了莢果和籽仁的發(fā)育潛能,最適的栽培密度能夠顯著提高花生的產(chǎn)量[28]。本試驗(yàn)研究表明單粒精播的條件下的百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量和出仁率均顯著高于雙粒穴播和三粒穴播。因?yàn)閱瘟＞ヌ幚硐?籽仁發(fā)育動(dòng)態(tài)狀況優(yōu)于雙粒或三粒穴播,導(dǎo)致單粒精播籽仁的干物質(zhì)量和品質(zhì)含量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙?；蛉Ｑú?進(jìn)而百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量和出仁率均顯著高于雙粒穴播和三粒穴播。

綜上所述,在華南地區(qū)單粒精播下花生在莢果發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量都顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的雙粒穴播和三粒穴播,其最合適的單粒精播種植密度為每667m2播種15694穴,即株距為10cm的單粒精播模式。采取適宜密度的單粒精播栽培模式,在一定程度上可以改善花生品質(zhì)和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素,創(chuàng)新了花生的播種模式,這是一項(xiàng)提高花生經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)用技術(shù),為花生產(chǎn)業(yè)節(jié)約成本和增效技術(shù)的研究提供了理論依據(jù)。