不同覆盖物对红壤旱坡地土壤环境和花生生长的影响

张天玉 邱才飞 万自成 余瑞新 刘绵庆

摘 要 以种植花生的红壤旱坡地为对象， 研究液态地膜覆盖（LFM）、塑料地膜覆盖（PFM）、稻草覆盖（SM）和无覆盖（NM）对土壤环境和花生生长效应的影响。结果表明：有覆盖物可以显著增加土壤含水量，调节土壤温度，加快花生光合作用，使花生干物质的分配更合理，且提高花生产量；不同覆盖物对土壤和花生生长等各项指标的综合效应不同，表现为稻草覆盖>塑料地膜>液态地膜>无覆盖。

关键词 覆盖物；红壤旱坡地；土壤环境；花生；生长效应

中图分类号 S565.2 文献标识码 A

Abstract The effects of liquid film mulching （LFM）， plastic film mulching （PFM）， rice straw mulching （RSM） and no mulching（NM） on soil physical and chemical properties were studied by using the red soil sloping field of peanut. The results showed that different mulch compared with the no mulch treatment could significantly increase the soil moisture， soil temperature regulation， speed up the photosynthesis of peanut， peanut dry matter distribution more reasonable and increased the yield of peanut. The comprehensive evaluation of different mulches was in the order RSM， LFM， PFM and NM.

Key words Different mulching materials；Dry sloping field of red soil；Soil environment；Peanut；Growth effect

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.004

江西花生（Arachis hypogaea Linn.）主要种植在红壤旱坡地，水分是决定花生产量的主要因素。然而，江西虽然雨量丰富，但降水时空分布不均。花生生长前期，降雨集中且雨量大，降水资源难以被旱坡地土壤充分吸收利用而流失浪费，同时过多过强的雨水冲刷，还会造成表层熟化土壤、养分和有机质的大量流失，使地力逐年下降[1-2]；花生生长后期，又常出现高温少雨天气，土壤水分损失快，频发季节性干旱，严重影响花生的结荚和产量形成[3]。因此，为实现江西花生的丰产和持续生产，需解决的关键问题是有效利用前涝后旱的降水资源。地表覆盖作为旱地农业生产中常用的抗旱增产技术，不仅可以降低土壤水分蒸发，防止土壤被风水侵蚀，缓冲土壤温度变化，有利于改善土壤结构[4-6]，还具有提高土壤酶活性，增加土壤有益生物[7-8]等特点，但因所用覆盖材料不同，地表覆盖对土壤生态环境的影响也不同，在不同旱地作物生产上的应用效果也各异[9-12]。为探讨江西省旱坡地花生生产适宜的覆盖方式，本试验通过不同覆盖物对土壤环境和花生生长的影响进行研究，以期为花生地表覆盖栽培技术的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2014年4～8月在江西省鹰潭市余江县邓家埠水稻原种场进行，试验田块为历年种植花生的红壤旱坡地，土壤基础养分状况为pH5.2，有机质13.1 g/kg 、全氮1.02 g/kg、全磷0.48 g/kg、全钾10.2 g/kg、碱解氮84 mg/kg、有效磷13.5 mg/kg、速效钾81 mg/kg。供试花生品种为赣花1号。覆盖材料分别为青州市龙宇化工有限责任公司生产的金膜神牌多功能可降解黑色液态地膜、宁波市江东华鑫塑料厂生产的8 μm厚透明塑料地膜和2013年收获的干水稻秸秆。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设4个处理，分别为：①液体地膜覆盖（LFM）；②薄膜覆盖（PFM）；③稻草覆盖（SM）；④常规栽培（NM）。其中，LFM处理用150 kg/hm2液态地膜稀释10倍用喷雾器均匀喷洒在花生行间，PFM处理在花生行间用透明塑料地膜镇压覆盖，SM处理用干稻草4 500 kg/hm2行间覆盖，NM为花生的常规栽培。试验在播种前的4月7日开沟施肥，4月10日在施肥沟边播种，播种行株距均为33.3 cm×20 cm，每穴2粒花生籽，再覆2～3 cm薄土。播种后第二天用90%乙草胺乳油750 mL/hm2表土喷雾控草。5月8日进行田间覆盖处理，各处理均重复3次，随机排列，小区面积20 m2。花生生长过程中不再施肥和中耕，其它管理措施同花生的常规栽培，8月15日收获。

1.2.2 测定项目及方法 花生生长量测定：在花生的苗期、始花期、盛花期、结荚期和成熟期每小区取代表性植株5株，分别用称重法测定其根干量、荚果干重、茎叶干重及根冠比。

土壤温、湿度测定：在花生的盛花期、结荚期和成熟期分别用英国产WET-2土壤三参数仪测定各小区的含水量和土壤温度。

花生光合生理指标测定：在花生的盛花期、结荚期和成熟期，用SPAD-502型叶绿素仪（日本生产）测定叶绿素含量；在花生的结荚期和成熟期，用LI-6400XT便携式光合作用测量系统（美国生产）测定花生主茎倒二叶的光合速率和蒸腾速率。

花生根瘤量测定：在花生的盛花期、结荚期和成熟期，每小区取花生植株5株，分别测定根瘤数和根瘤重。

测产量及考种：成熟期分小区分实测花生荚果产量，并每小区选取5株花生植株考察单株分枝数、残留绿叶数、荚果数、结果率、百果重和百仁重等经济和产量性状。

1.3 数据处理

利用Microsoft Excel 2003整理数据并作图，DPS 7.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖处理对花生生长期土壤温湿度的影响

不同覆盖物对花生生长期土壤温湿度的影响不同，特别是表层土的影响较大。由图1可以看出，在稻草覆盖盛花期、结荚期和成熟期的土壤含水量变化最小，液态地膜覆盖对土壤含水量也有较好的保持，特别是结荚期和成熟期的保水效果较好，塑料地膜覆则随着生育期的延后其土壤含水量逐渐降低，至成熟期，土壤含水量显著低于稻草覆盖和液态地膜覆盖，无覆盖在各个时期的土壤含水量在各处理中均显著低于其它覆盖处理，从3个时期土壤的平均含水量来看，4个处理的土壤含水量依次为稻草覆盖>塑料地膜>液态地膜>无覆盖，3个覆盖处理分别较无覆盖增加31.41%、23.79%和21.83%。

由图2可知，在花生的盛花期、结荚期和成熟期表层土壤的温度差异较大，其中，在盛花期表层土壤温度最高的为液态地膜，稻草覆盖最低，在结荚期无覆盖处理较其它覆盖处理的土壤温度有显著的增加，到成熟期则以塑料薄膜覆盖的土壤温度最高，而稻草覆盖在各个时期的土壤温度均最低，且温度变幅最小，从3个时期土壤的平均温度来看，4个处理的土温依次为液态地膜>无覆盖>塑料地膜>稻草覆盖。

2.2 不同覆盖处理对花生光合生理的影响

不同覆盖物对花生的光合速率和蒸腾速率均有较大的影响。由图3可知，覆盖处理的光合速率在结荚期和成熟期均较无覆盖处理大，其中稻草覆盖在2个时期的光合速率均最大，分别较无覆盖处理增加10.49%和20.42%，均达显著水平，液态地膜和塑料薄膜覆盖在结荚期的光合速率显著高于无覆盖处理，但在成熟期无显著性差异。

由图4可知，覆盖处理的花生叶片蒸腾速率在结荚期和成熟期均高于无覆盖处理，其中稻草覆盖处理的蒸腾速率在2个时期均最高，较无覆盖处理分别增加7.41%和28.89%，均达到极显著水平，而液态地膜和塑料薄膜在结荚期较无覆盖处理也分别达到5.87%和3.52%，前者达极显著水平，后者达显著水平，在成熟期则与无覆盖处理的差异不显著。

2.3 不同覆盖处理对花生干物质积累与分配的影响

由图5可知，不同覆盖物对花生干物质的积累和分配具有较大的影响。覆盖在各个生育期均可以提高花生干物质量的积累，但不同覆盖处理对花生各时期干物质量和不同时段干物质积累速度的影响不同，其中盛花期干物质量最大的为液态地膜覆盖，较无覆盖增加8.45%，其次为稻草覆盖和塑料薄膜覆盖，结荚期和成熟期均以稻草覆盖最大，较对照分别增加27.10%和31.09%。从不同生育时段的积累速度来开，在出苗到盛花期和结荚到成熟期积累速率最快的均为液态地膜，较无覆盖处理分别增加8.61%和165.55%，其次为稻草覆盖，分别增加7.04%和80.89%，而盛花期到结荚期的干物质积累最快的则为稻草覆盖，其次为塑料地膜，分别较无覆盖增加32.82%和13.39%。

从图6可以看出，花生产量除受干物质积累的影响外，还受分配的影响。在盛花期各处理根茎叶的分配比例差异较小，到结荚期，各覆盖处理的比例发生差异，其中稻草覆盖的荚果的比例最高，塑料薄膜的叶片干重比例最大而液态地膜的茎干重比例最大，到成熟期，以无覆盖处理的荚果干重比例最大，叶片所占比例最低，稻草覆盖则相反，说明在后期无覆盖处理的叶片在后期过快的衰亡，而稻草覆盖可减缓花生后期茎叶的衰老，使干物质在各个器官的分配更佳，从而有利于产量的形成。

2.4 不同覆盖处理对花生根瘤生长的影响

花生单株根瘤数的多少和单个根瘤的大小对植株固氮能力有较大的影响，进而影响花生氮素利用。从图7可以看出，单株根瘤数最多的为液态地膜，盛花期、结荚期和成熟期分别是无覆盖的1.87、2.12和2.11倍，其次为稻草覆盖，分别为无覆盖的1.58、1.40和1.96倍，塑料薄膜的增长最小，分别是无覆盖的1.15、1.19和1.41倍。单个根瘤的大小在盛花期和结荚期均以液态地膜的最大，分别较无覆盖增加75.00%和82.63%，成熟期则以稻草覆盖的根瘤最大，单个根瘤重较无覆盖处理增加148.81%。

2.5 不同覆盖处理对花生产量及其形成因子的影响

由表1可知，覆盖对花生的产量形成有较大的影响。其中产量最高的为稻草覆盖，较无覆盖处理增加760.50 kg/hm2，增加幅度达27.00%，其次为液态地膜和塑料薄膜，分别较无覆盖处理增产20.18%和8.70%，而且稻草覆盖和液态地膜覆盖较无覆盖处理的增产均达显著水平。分枝数和残留的绿叶数反映了花生植株生长的前期和后期的状态，结果均表现为液态地膜>稻草覆盖>塑料薄膜覆盖，其中分枝数较无覆盖分别增加13.33%、10.00%和6.67%，而残留绿叶数则分别增加35.34%、28.16%和20.43%。从产量形成的因子来看，覆盖处理的每穴荚果数、饱果率和百果重及百仁重均高于无覆盖处理，且除百果重稻草覆盖略低于液态地膜外，其它均表现为稻草覆盖>液态地膜>塑料薄膜覆盖。

3 讨论与结论

3种覆盖材料在红壤旱坡地上均可以有效的影响土壤温水环境，其中稻草覆盖处理的土壤含水量在花生不同生育期间变幅最小，且各生育期的土壤平均含水量最大，表现出较好的截水保水作用，但其土壤温度在花生各个生育时期则最小，可能是含水量较高，土壤比热增加，加上稻草覆盖的阻隔和荫蔽作用，降低了外界温度对土壤的影响，土壤升温较慢且温度变幅较小。而塑料地膜对土壤水分也具有较好的保持作用，同时地膜的增温效果也较明显，但由于地膜的阻断，降雨入渗土壤的量较少，特别是在坡地上，严重的阻碍了降水的利用；液态地膜对土壤的升温作用最强，对花生前期的土温升高具有较好的效果，但其阻隔效果较差，土壤含水量变化幅度受外界影响较大，保水效果较差。这与王敏、蔡太义等[10，13]在渭北旱塬区春玉米上的研究结果基本一致。

土壤温湿度变化会改变植物叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和水分利用效率等，影响植物干物质的生产和分配[14-18]，同时还会对豆科作物的结瘤和根瘤的固氮效率产生影响[19-23]。在花生生长期各种覆盖物均具有促进花生根瘤的生长，减缓后期叶片衰亡进程，增强叶片的光合速率和蒸腾速率，光合生产量增加，使干物质分配更加合理，最终提高花生产量。特别是稻草覆盖对花生生育后期光合作用较无覆盖有显著的提高，可能是花生生育后期，土壤温度较高，土壤含水量成了花生生长的限制因子，稻草覆盖较其他处理可保持较高的土壤含水量和较适宜的土壤温度，有利于保持花生生长后期叶片的活力，使花生后期干物质积累量增加，并使干物质向植株不同部位的分配更加合理，并最终表现出较好的增产效果。

综上所述，各覆盖物对土壤和花生生产作用效果综合表现为稻草覆盖>液态地膜>塑料薄膜覆盖。本研究结果认为稻草覆盖较其它的覆盖物更有利于旱坡地花生的生产，在生产上可进行推广和应用。

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