覆蓋地膜和水肥一體化技術對花生生長發(fā)育和產量的影響

張艷艷，李文金，康濤，張利民，李海東，陳建生，張佳蕾，張煥利

（1.泰安市農業(yè)科學研究院，山東 泰安 271000；2.山東省農業(yè)科學院生物技術研究中心，山東 濟南 250100）

地膜覆蓋能夠有效減少土壤水分蒸發(fā)，可以提高土壤儲水量［1］，提高雨后作物水分利用效率；使土壤保持適宜的溫度、濕度，提高作物出芽率［2］；縮短作物的生育期，增加作物產量［3］等。我國花生地膜覆蓋栽培自1978年引進以來，經過多年試驗、研究和示范推廣，形成了具有我國特色的花生地膜覆蓋栽培理論和技術體系［4］。地膜覆蓋可增產20%以上，是花生畝產突破千斤的關鍵技術，是我國花生栽培技術的新突破［5］。

近年來，隨著地膜覆蓋栽培技術的推廣，土壤中殘留地膜量越來越多，大量殘膜聚集在土壤中，嚴重影響土壤通氣性，阻礙作物根系生長發(fā)育和對水肥的吸收，導致作物減產［6］。地膜覆蓋雖然短時間內在保墑增產方面具有較好的優(yōu)勢，但可能會降低土壤肥力，加劇水土流失［7］。另外，花生秸稈是非常優(yōu)質的飼料，花生秧上的殘膜嚴重影響動物的生長，引發(fā)疾病甚至死亡［8］。因此，探索低成本、無污染的地膜覆蓋的替代技術勢在必行。

據(jù)統(tǒng)計，目前我國農業(yè)土地平均浪費水資源10 t/hm2，農田灌溉水利用率平均僅為0.532，遠低于0.7～0.8的世界先進水平［9，10］。傳統(tǒng)的大水漫灌方式水分在輸送途中和非根區(qū)浪費嚴重，而水肥一體化技術使水肥相融合，通過可控管道滴灌浸潤作物根系，能夠減少土壤的濕潤深度和濕潤面積，從而減少水分的下滲和蒸發(fā)，提高水分利用率，通?？晒?jié)水30% ～40%；灌水均勻度可提高80%～90%［11］。以色列采用水肥一體化供水，并且使用可溶解肥料，可使75%的農用廢水被回收利用，水分利用率提高50%左右，肥料利用率也得到極大提升，實現(xiàn)了節(jié)水、增產和優(yōu)質的統(tǒng)一［12］。河北省農林科學院糧油作物研究所研究表明，與常規(guī)技術相比，花生水肥一體化技術表現(xiàn)出顯著的增產效果，在減少肥料用量40%的基礎上，莢果增產17.19%，籽仁增產19.02%［13］。

地膜覆蓋種植技術和水肥一體化技術均有利于花生產量的提高，對于以上兩種技術提高花生產量的生理機制以及增產效果的差異尚不清楚。本試驗通過研究不同種植技術條件下花生主莖高和側枝長、單株綠葉面積、光合速率、干物質積累及分配和產量的差異，以期為水肥一體化技術替代地膜覆蓋種植技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2019年在泰安市農業(yè)科學研究院內基地進行。設置起壟種植（T1）、起壟種植+水肥一體化裝置（T2）、起壟覆膜種植（T3）、起壟覆膜種植+水肥一體化裝置4種模式（表1），隨機區(qū)組排列，重復3次。小區(qū)面積26.68 m2。供試花生品種為花育25號，4月30日播種，9月20日收獲。整個生長季施磷肥（P2O5）120 kg/hm2、鉀肥（K2O）150 kg/hm2和氮肥（純氮）150 kg/hm2。

表1 試驗處理設置

1.2 測定項目及方法

1.2.1 農藝性狀測定 分別于花生苗期、花針期、結莢期、飽果期和成熟期，取代表性植株10株，調查植株主莖高、側枝長及葉面積。

1.2.2 干物質積累量測定 取成熟期植株5株，分為根、莖、葉片和莢果，置于105℃烘箱殺青30 min、80℃烘干至恒量，稱重。

1.2.3 光合速率的測定 分別于花生苗期、花針期、結莢期、飽果期和成熟期，在晴天上午9—11時，用LI-6400光合儀（LI-COR，美國）選擇受光方向較為一致的主莖倒三葉測定凈光合速率（Pn）。測定條件：LED光源，PAR=1 400μmol/（m2·s），CO2濃度為360μmol/mol。

1.2.4 產量及其構成因素測定 收獲時整個小區(qū)刨收。每處理取樣10株，考查單株結果數(shù)?；ㄉv果自然風干后調查莢果產量、籽仁產量、千克果數(shù)、百果重和出仁率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel2003和DPS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用SigmaPlot軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對花生主莖高和側枝長的影響

由圖1可以看出，使用水肥一體化技術（T2）、覆蓋地膜（T3）及其兩種技術同時使用的處理（T4）花生主莖高和側枝長均明顯高于起壟種植處理（T1）；T4和T2處理的主莖高與T3處理無明顯差異；側枝長在苗期和花針期與T3處理無明顯差異，結莢期和飽果期明顯高于T3處理。說明覆蓋地膜和水肥一體化處理均可以促進花生主莖的生長，水肥一體化處理較地膜覆蓋處理更利于促進花生側枝的生長。

圖1 不同處理對花生主莖高和側枝長的影響

2.2 不同處理對花生單株綠葉面積的影響

由圖2看出，苗期各處理間花生單株綠葉面積無明顯差異；花針期、結莢期、飽果期和成熟期T2、T3和T4處理花生單株綠葉面積明顯高于T1處理，且三者之間無明顯差異。說明水肥一體化處理和覆蓋地膜處理均有利于花生單株綠葉面積維持較高水平。

圖2 不同處理對花生不同生育期單株綠葉面積的影響

2.3 不同處理對花生葉片光合速率的影響

由圖3看出，苗期和花針期，T3和T4處理的光合速率明顯高于T2處理，結莢期和飽果期T2和T4處理光合速率與T3處理無明顯差異，均明顯高于T1處理；成熟期與苗期趨勢基本一致。說明地膜覆蓋可以促進花生各生長期的光合作用，水肥一體化可以促進結莢期和飽果期的光合作用，利于產量的提高。

2.4 不同處理對花生單株干物質積累與分配的影響

由表2看出，干物質總積累量各處理間表現(xiàn)為T4＞T3、T2＞T1；根干物質積累量及其分配比例均為T4、T3、T2＞T1；莖干物質積累量及其分配比例均為T4＞T3＞T2＞T1；葉片干物質積累量為T4、T3＞T2＞T1，其占全株干物質的分配比例為T3、T1、T4＞T2；莢果干物質積累量為T4、T3、T2＞T1，其占全株干物質的分配比例為T2＞T1、T3＞T4。以上結果表明，覆蓋地膜和水肥一體化技術同時使用（T4）有利于提高干物質總積累量，地膜覆蓋處理有利于提高根、葉片和莢果干物質積累量，而水肥一體化處理有利于提高根和莢果干物質積累量及其占比。

表2 不同處理對花生單株干物質積累與分配的影響

2.5 不同處理對花生莢果產量及其構成因素的影響

由表3可以看出，T4處理花生莢果產量和籽仁產量最高，T2和T3次之，T1最低；T2處理花生的百果重和出仁率顯著高于其他處理；T3和T4處理的單株結果數(shù)較高，顯著高于其他處理。說明水肥一體化處理可以通過提高百果重和出仁率增加產量；地膜覆蓋處理可以通過提高單株結果數(shù)增加產量。

表3 不同處理對花生產量及其構成因素的影響

3 討論與結論

本試驗結果表明，使用地膜覆蓋和水肥一體化技術均可以促進花生植株營養(yǎng)生長，主莖高和側枝長均顯著高于普通起壟種植的處理，兩者比較，水肥一體化處理對側枝的伸長更有利。

兩種技術的使用均促進了單株綠葉面積維持較高水平，而地膜覆蓋有利于促進花生各生育期的光合作用，水肥一體化可以促進結莢期和飽果期的光合作用。地膜覆蓋的T3處理根、莖和葉片干物質積累量較高，水肥一體化的T2處理莢果干物質積累量占比最高，為增產奠定了物質基礎。

水肥一體化處理的莢果和籽仁產量略高于地膜覆蓋處理，兩者之間差異不顯著；前者百果重和出仁率最高，而后者單株結果數(shù)較高，說明兩種處理是通過影響不同的產量構成因素而增加花生莢果產量和籽仁產量的。

在眾多農藝措施中，地膜覆蓋是保持最佳土壤水熱條件、降低蒸騰提高水分利用效率及獲得高產的有效措施之一［14］。然而有研究表明，地膜殘留使作物春耕播種發(fā)芽后，難以及時吸取到充足的養(yǎng)分，最大可降低作物11.2% 的出苗率［15，16］。張建軍等［17］研究殘膜對玉米生育影響的結果表明，當?shù)啬埩袅窟_到67.5 kg/hm2以上時，玉米地土壤密度可降低11.7%，水分運移速度減小，玉米產量降低4.8% ～11.3%。殘膜還會對土壤水分的上移和下移滲透產生顯著影響，并且對下移的影響更大［18］。因此，從減少地膜殘留、保護土壤環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，可以使用水肥一體化技術替代地膜覆蓋的增產效果。

水肥一體化技術優(yōu)勢明顯。有研究表明，水肥一體化技術可使水利用率提高40% ～60%；肥料利用率提高30% ～50%，農作物增產20%以上，水產比提高80%以上，農藥化肥使用量減少30%以上，對提高肥料的利用率和保護環(huán)境有重要作用［19，20］。陳昱利等［21］研究發(fā)現(xiàn)，水肥一體化技術對馬鈴薯塊莖膨大和淀粉積累具有促進作用，有利于提高馬鈴薯單薯重。有研究表明，水肥一體化技術可以延長馬鈴薯的全生育期天數(shù)，通過延長淀粉積累期，進而提高馬鈴薯塊莖產量，增大馬鈴薯商品薯率［22］。水肥一體化技術還可以解決花生生長后期追肥不便的問題，延緩花生因缺肥而早衰，從而提高花生莢果產量。

在水肥一體化技術條件下，通過探索其他措施的使用，提高不覆地膜種植條件下的地溫，更大程度地提高花生增產幅度，是實現(xiàn)地膜替代、減少地膜殘留、減輕環(huán)境污染、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向。