苗昊翠,侯献飞,贾东海,郭 峰,张佳蕾,李 强,李利民
(1.新疆农业科学院经济作物研究所,乌鲁木齐 830091;2.新疆农业科学院农作物品种资源研究所,乌鲁木齐 830091;3.山东农业科学院生物技术研究所,济南 250100)
【研究意义】果农间作模式是立体农业的一种, 选择合适的林木与农作物混合种植模式, 既能促进林木的生长, 又增加了经济效益[1]。果粮间作种植模式是新疆南疆地区农业生产的主要模式之一,有70%左右的粮食、棉花等大田农作物与果树间作[2],而随着树龄的增加,树冠不断扩大、郁闭度增高,已不适宜玉米等高秆作物间作生长[3]。花生植株矮小,茎蔓再生能力强、耐踩踏,更适宜林间种植。研究不同果树间作下花生生育动态及产量的影响,对提高间作下花生产量具有重要意义。【前人研究进展】目前对果树花生间作研究较少,仅见苹果-花生间作[4]、白桑-花生间作[5]、核桃-花生间作[6-9],营养体与生殖体构成的总生物产量,一般与经济产量呈正相关性[10]。【本研究切入点】以花生为研究主体的间作果树主要集中在核桃,而关于不同果树下花生生长及产量情况的研究较少。研究红枣、巴旦木2种果树下花生的开花结实特性、产量、经济系数的影响。【拟解决的关键问题】分析不同间作果树、不同花生品种的花生生长发育、干物质积累及产量的关系和果树间作条件下花生的生长发育特性,为新疆果林间作下花生种植制定配套高产栽培技术提供理论依据。
材料由山东农业科学院提供,试验地具有典型的内陆干旱气候特点,属暖温带干旱荒漠气候区。光热资源充足,光照时间长,干旱少雨,蒸发强烈,昼夜温差大,四季分明,春夏多大风、沙暴、浮尘天气。试验田统一施用有机肥3 000 kg/667m2,尿素18 kg/667m2,硫酸钾10 kg/667m2,磷酸二铵50 kg/667m2,过磷酸钙40 kg/667m2,试验采用相同的田间管理措施。表1
表1 试验相关信息
红枣-花生间作:平播一膜四行,小区面积3.2×15=48 m2,花生净面积400.2 m2;巴旦木-花生间作:平播一膜四行,小区面积3.2×10=32 m2,花生净面积466.9 m2。
试验均采用随机区组排列,3次重复(3个区组),花生膜宽125 cm,株距15 cm,播种深度5 cm,双粒播种。农艺性状调查方法参照《花生种质资源描述规范和数据标准》,每小区随机抽取10株考种。
开花量:于试验田内选取有代表性的2个花生样段,每段选5穴(10株)定位标记,始花至终花每隔2 d观察记载开花量,统计其平均单株开花总量。
干物质重:调查的花生植株分解为根、茎、叶、果针、荚果等,在烘箱中100~105℃杀青0.5 h,再80℃烘至恒重,称干重;
营养体与生殖体比例(V/R)=营养体干物质重/生殖体干物质重(根、茎、叶干物质量与果针、幼果、荚果干物质量的比值);经济系数=荚果产量/总生物体产量。
农艺性状:对不同果树(枣树、巴旦木)/花生间作下花生进行取样,测量主茎高、分枝数、侧枝长、茎粗、有效枝长、幼果数等相关性状。
成针率、结实率和饱果率为收获时,调查植株成针数(含地上地下果针、幼果、秕果、饱果和虫蚀果)、结实数(含饱、秕、虫蚀、烂果数)、饱果数,计算其单株成针率、结实率和饱果率。
计算公式如下:
成针率(%)=单株成针数/单株总花量×100%;
结实率(%)=单株结果数/单株总花量×100%;
饱果率(%)=单株饱果数/单株总花量×100%。
所得数据用SPSS19.0分析软件进行差异显著性分析(Duncan’s法),Excel软件绘表。
研究表明,红枣、巴旦木2种果树间作下花生开花的主要时间段为第10~27 d,此时开花量占全生育期开花的70%~80%;从总开花量上可以看出,枣树/花生间作较巴旦木/花生间作开花量大,枣树间作下山花9号>花育33号>花育22号>山花7号;巴旦木间作下花育33号>山花9号>山花7号>花育22号。图1
图1 不同果树-花生间作下花生开花变化
研究表明,2种不同果树下花生的成针率多在55%以上,但结实率、饱果率较低。巴旦木/花生间作下4个花生品种虽表现出较高的开花总量,但结实率、饱果率较低,其中花育22号最低,成针率、结实率、饱果率分别为39.51%、30.86%、22.63%,均低于其他4个花生品种;红枣花生间作下,花育33号结实率、饱果率均较其他品种高,表现最佳。不同果树间作下结实率表现为B4>B3>A3>B2>A2>A4>B1>A1,巴旦木/花生间作饱果率略高于枣树/花生间作。产量为 7 500 kg/hm2水平的春花生,其饱果率为45%~65%,饱果率仅有一个高于45%,荚果饱满度差是影响间作花生高产的主要因素。图2
图2 不同果树间作下花生结实
研究表明,花生从花针期开始到饱果期,生物产量逐步增加,营养体和生殖体的干物质积累也随着发生较大的改变。从不同间作果树看,红枣-花生间作的花生根、茎、叶、幼果干重积累均较巴旦木-花生间作积累快,幼苗期不同间作果树对花生根、茎、叶、幼果干重积累差异不显著,但花针期不同间作果树下4个花生品种均表现出根、茎、叶、幼果干重差异显著(P<0.05)。从不同花生品种看,花育33号表现出不同果树间作下具有显著差异(F=30.682,P<0.05),花育22号、山花7号、山花9号不同果树间差异不显著。营养体干物质重随生育期的进展而变化,结荚期达到高峰,苗期最低。生殖体干物重积累从幼苗期到结荚期逐步增加,以结荚期为最多,变化最大的时期均出现在结荚期,此时生殖体重量不断增加,其中红枣花生间作高于巴旦木花生间作。图3~6
图3 不同果树间作下花生根干重积累
图4 不同果树间作下花生茎干重积累
图5 不同果树间作下花生叶干重积累
图6 不同果树间作下花生幼果干重积累
研究表明,V/R值2种果树间作模式下均表现出花针期>结荚期>饱果期,随着花生生育期的改变,营养生长逐步转变为生殖生长,生殖体重量逐渐增加,V/R比逐渐减小。从间作下花生营养体与生殖体比例亦可看出,红枣花生间作营养生长较巴旦木间作更优。2种果树间作下4个花生品种的经济系数均表现出红枣-花生较巴旦木-花生间作高,4个花生品种经济系数依次较巴旦木间作下提高了6.45%、16.57%、31.05%、0.29%,花生与巴旦木间作经济化种植低于红枣花生间作。图7,图8
图7 间作下花生营养体与生殖体比例
图8 不同果树间作下花生经济系数
研究表明,红枣-花生间作中花育22号(A1)表现出主茎高与花育33、山花7号、山花9号具有显著差异,花育33号侧枝长与山花7号、山花9号具有显著差异,山花9号与其他3个品种主茎高、侧枝长具有显著差异。有效枝长、结果节数、茎粗不同花生品种表现差异不显著,红枣间作下花育22号表现较好。巴旦木-花生间作中花育22号主茎高与山花7号、山花9号具有显著差异,山花7号、山花9号在6个指标中均表现出差异不显著,花育33号与花育22号主茎高、侧枝长差异不显著,但与山花7号、山花9号差异显著,巴旦木间作下花育22号、花育33号表现适宜。不同间作果树中红枣花生间作较巴旦木花生间作效果好。表2
表2 不同果树-花生间作下花生农艺性状变化
研究表明,枣树-花生间作各产量性状总体优于巴旦木-花生间作,从单株结果数来看红枣花生间作中花育22号、花育33号、山花9号单株结果数均超过40个,4个花生品种单株结果数差异不显著,而巴旦木-花生间作下花育22号单株结果数较花育33号、山花7号、山花9号差异显著单株结果数最低的仅为15个;从单株产量来看,枣树-花生间作单株产量在100 g左右,最大的花育22号为132.22 g,巴旦木花生间作下单株产量最高的花育33号为83.9 g,花育22号单株产量仅为20.2 g差异显著;从花生产量来看,巴旦木-花生间作要显著低于枣树-花生间作。表3
表3 不同果树-花生间作下花生产量性状变化
有研究表明,花生始花期为播种后25~35 d左右,花生单株日开花量呈单峰曲线,花生单株日开花量先升高后降低,峰值出现在开花后15~30 d左右,花期持续时间为35~60 d左右[11]。试验结果显示,不同果树间作下花生主要开花时间在第10~27 d,总持续时间63 d。这与前人研究基本一致。2种间作果树下,4个花生品种间开花量基本相近,山花9号、花育33在2种果树下均开花量较多,枣树间作较巴旦木间作花生总开花量多,这对后期果针及荚果的形成奠定了基础。贾继坤、万书波等[12-13]试验观察认为,在影响花生开花、结果的诸因素中温度是主导因素,其他因素则是伴随温度而起作用,研究中巴旦木果树树体高大,遮阴后林间温度较低,光照强度不足,可能是造成花生开花量较红枣开花量低的主要因素。
花生高产必须力争果多果饱。结实率和饱果率的高低,与苗期花芽分化节位和数量密切相关。研究表明,不同果树间作下花生结实率、饱果率均较低,巴旦木间作下花生虽然开花量较低,但结实率、饱果率与红枣花生间作无显著差异,枣树间作下山花7号结实率较高,巴旦木间作下山花9号结实率较高,结合农艺性状及产量指标可以看出,巴旦木间作下花生饱果率较低,荚果饱满度差。
营养生长是作物转向生殖生长的必要准备。没有一定的营养生长期,通常不会开始生殖生长。因此,营养生长期生长的优劣,直接影响到生殖生长,最后影响到作物产量的高低[14]。研究表明,红枣间作较巴旦木间作花生根、茎、叶干重积累更快,幼苗期2种间作果树下花生营养生长表现一致,这时果树处于萌芽展叶期对花生生长影响较小,随着果树的生长,花生花针期枣树间作花生营养生长显著高于巴旦木间作,至结荚期营养生长部分基本趋于一致,这主要是因为巴旦木树体较红枣高大,遮阴强,间作下花生营养生长较慢,这对营养生长转向生殖生长起到一定的阻碍作用,这与红枣间作花生产量高于巴旦木间作表现一致。
干物质积累量与花生产量呈正相关,在相同的生态条件下,同一品种的生育期是相对稳定的,干物质积累量是决定花生高产的关键[15-16]。研究表明,营养体干物质重(根、茎、叶)随生育期的进展而变化,结荚期达到高峰V/R值最小,苗期V/R值最大。生殖体干物重积累从幼苗期到结荚期逐步增加,以结荚期最多,V/R值2种果树间作模式下均表现出花针期>结荚期>饱果期,变化最大的时期均出现在结荚期,此时生殖体重量不断增加,经济系数易表现出红枣-花生较巴旦木-花生间作高。花生与枣树间作比巴旦木间作更能取得较高的产量。
花生植株性状可以直观的反映花生的发育状况,主茎高、侧枝长、分枝数和主茎绿叶数是易观测的性状指标[17]。研究表明,巴旦木花生间作下,主茎高、侧枝长、总分枝数、有效枝长、结果节数、茎粗6项农艺性状均较红枣花生间作低,这主要与巴旦木树体高大遮阴度强有关,红枣花生间作较巴旦木花生间作更适宜花生生长。同一果树间作下,不同花生品种间的主茎高、侧枝长差异显著,但有效枝长、结果节数、茎粗不同花生品种表现差异不显著,试验表明,花育22号、花育33号花生品种的主茎高、侧枝长较山花7号、山花9号更强壮,因而在果树间作下,2个花生品种的产量较高。
花生是喜光作物,在间作条件下,花生受到高秆作物的荫蔽较重,影响花生的形态、产量和品质[18]。单株果数和果重是影响花生产量高低的2个重要因素。孟维伟研究指出在带状间作条件下,花生受到玉米遮荫效果影响,抑制了花生的正常生长,导致单株果数和出仁率降低,荚果充实度降低,产量进而减少[19]。研究与前人研究基本一致。红枣花生间作下花生单株结果数较巴旦木花生间作高出2倍,单株产量枣树花生间作不同花生品种均较巴旦木花生间作高,最低单株产量仅为20.2 g,巴旦木间作产量显著低于红枣花生间作,这主要是由于巴旦木树体高大,郁闭度高,对花生的荚果形成及果实膨大都造成了较大的影响,导致饱果少产量低。
在不同果树间作下,红枣花生适宜间作品种为花育22号,巴旦木花生间作适宜品种为花育22号、花育33号。不同果树中红枣更适宜与花生间作,对花生产量影响较小。