覆盖地膜和水肥一体化技术对花生生长发育和产量的影响

张艳艳，李文金，康涛，张利民，李海东，陈建生，张佳蕾，张焕利

（1.泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000；2.山东省农业科学院生物技术研究中心，山东 济南 250100）

地膜覆盖能够有效减少土壤水分蒸发，可以提高土壤储水量［1］，提高雨后作物水分利用效率；使土壤保持适宜的温度、湿度，提高作物出芽率［2］；缩短作物的生育期，增加作物产量［3］等。我国花生地膜覆盖栽培自1978年引进以来，经过多年试验、研究和示范推广，形成了具有我国特色的花生地膜覆盖栽培理论和技术体系［4］。地膜覆盖可增产20%以上，是花生亩产突破千斤的关键技术，是我国花生栽培技术的新突破［5］。

近年来，随着地膜覆盖栽培技术的推广，土壤中残留地膜量越来越多，大量残膜聚集在土壤中，严重影响土壤通气性，阻碍作物根系生长发育和对水肥的吸收，导致作物减产［6］。地膜覆盖虽然短时间内在保墒增产方面具有较好的优势，但可能会降低土壤肥力，加剧水土流失［7］。另外，花生秸秆是非常优质的饲料，花生秧上的残膜严重影响动物的生长，引发疾病甚至死亡［8］。因此，探索低成本、无污染的地膜覆盖的替代技术势在必行。

据统计，目前我国农业土地平均浪费水资源10 t/hm2，农田灌溉水利用率平均仅为0.532，远低于0.7～0.8的世界先进水平［9，10］。传统的大水漫灌方式水分在输送途中和非根区浪费严重，而水肥一体化技术使水肥相融合，通过可控管道滴灌浸润作物根系，能够减少土壤的湿润深度和湿润面积，从而减少水分的下渗和蒸发，提高水分利用率，通常可节水30% ～40%；灌水均匀度可提高80%～90%［11］。以色列采用水肥一体化供水，并且使用可溶解肥料，可使75%的农用废水被回收利用，水分利用率提高50%左右，肥料利用率也得到极大提升，实现了节水、增产和优质的统一［12］。河北省农林科学院粮油作物研究所研究表明，与常规技术相比，花生水肥一体化技术表现出显著的增产效果，在减少肥料用量40%的基础上，荚果增产17.19%，籽仁增产19.02%［13］。

地膜覆盖种植技术和水肥一体化技术均有利于花生产量的提高，对于以上两种技术提高花生产量的生理机制以及增产效果的差异尚不清楚。本试验通过研究不同种植技术条件下花生主茎高和侧枝长、单株绿叶面积、光合速率、干物质积累及分配和产量的差异，以期为水肥一体化技术替代地膜覆盖种植技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2019年在泰安市农业科学研究院内基地进行。设置起垄种植（T1）、起垄种植+水肥一体化装置（T2）、起垄覆膜种植（T3）、起垄覆膜种植+水肥一体化装置4种模式（表1），随机区组排列，重复3次。小区面积26.68 m2。供试花生品种为花育25号，4月30日播种，9月20日收获。整个生长季施磷肥（P2O5）120 kg/hm2、钾肥（K2O）150 kg/hm2和氮肥（纯氮）150 kg/hm2。

表1 试验处理设置

1.2 测定项目及方法

1.2.1 农艺性状测定 分别于花生苗期、花针期、结荚期、饱果期和成熟期，取代表性植株10株，调查植株主茎高、侧枝长及叶面积。

1.2.2 干物质积累量测定 取成熟期植株5株，分为根、茎、叶片和荚果，置于105℃烘箱杀青30 min、80℃烘干至恒量，称重。

1.2.3 光合速率的测定 分别于花生苗期、花针期、结荚期、饱果期和成熟期，在晴天上午9—11时，用LI-6400光合仪（LI-COR，美国）选择受光方向较为一致的主茎倒三叶测定净光合速率（Pn）。测定条件：LED光源，PAR=1 400μmol/（m2·s），CO2浓度为360μmol/mol。

1.2.4 产量及其构成因素测定 收获时整个小区刨收。每处理取样10株，考查单株结果数。花生荚果自然风干后调查荚果产量、籽仁产量、千克果数、百果重和出仁率。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel2003和DPS软件进行数据统计分析，用SigmaPlot软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对花生主茎高和侧枝长的影响

由图1可以看出，使用水肥一体化技术（T2）、覆盖地膜（T3）及其两种技术同时使用的处理（T4）花生主茎高和侧枝长均明显高于起垄种植处理（T1）；T4和T2处理的主茎高与T3处理无明显差异；侧枝长在苗期和花针期与T3处理无明显差异，结荚期和饱果期明显高于T3处理。说明覆盖地膜和水肥一体化处理均可以促进花生主茎的生长，水肥一体化处理较地膜覆盖处理更利于促进花生侧枝的生长。

图1 不同处理对花生主茎高和侧枝长的影响

2.2 不同处理对花生单株绿叶面积的影响

由图2看出，苗期各处理间花生单株绿叶面积无明显差异；花针期、结荚期、饱果期和成熟期T2、T3和T4处理花生单株绿叶面积明显高于T1处理，且三者之间无明显差异。说明水肥一体化处理和覆盖地膜处理均有利于花生单株绿叶面积维持较高水平。

图2 不同处理对花生不同生育期单株绿叶面积的影响

2.3 不同处理对花生叶片光合速率的影响

由图3看出，苗期和花针期，T3和T4处理的光合速率明显高于T2处理，结荚期和饱果期T2和T4处理光合速率与T3处理无明显差异，均明显高于T1处理；成熟期与苗期趋势基本一致。说明地膜覆盖可以促进花生各生长期的光合作用，水肥一体化可以促进结荚期和饱果期的光合作用，利于产量的提高。

2.4 不同处理对花生单株干物质积累与分配的影响

由表2看出，干物质总积累量各处理间表现为T4＞T3、T2＞T1；根干物质积累量及其分配比例均为T4、T3、T2＞T1；茎干物质积累量及其分配比例均为T4＞T3＞T2＞T1；叶片干物质积累量为T4、T3＞T2＞T1，其占全株干物质的分配比例为T3、T1、T4＞T2；荚果干物质积累量为T4、T3、T2＞T1，其占全株干物质的分配比例为T2＞T1、T3＞T4。以上结果表明，覆盖地膜和水肥一体化技术同时使用（T4）有利于提高干物质总积累量，地膜覆盖处理有利于提高根、叶片和荚果干物质积累量，而水肥一体化处理有利于提高根和荚果干物质积累量及其占比。

表2 不同处理对花生单株干物质积累与分配的影响

2.5 不同处理对花生荚果产量及其构成因素的影响

由表3可以看出，T4处理花生荚果产量和籽仁产量最高，T2和T3次之，T1最低；T2处理花生的百果重和出仁率显著高于其他处理；T3和T4处理的单株结果数较高，显著高于其他处理。说明水肥一体化处理可以通过提高百果重和出仁率增加产量；地膜覆盖处理可以通过提高单株结果数增加产量。

表3 不同处理对花生产量及其构成因素的影响

3 讨论与结论

本试验结果表明，使用地膜覆盖和水肥一体化技术均可以促进花生植株营养生长，主茎高和侧枝长均显著高于普通起垄种植的处理，两者比较，水肥一体化处理对侧枝的伸长更有利。

两种技术的使用均促进了单株绿叶面积维持较高水平，而地膜覆盖有利于促进花生各生育期的光合作用，水肥一体化可以促进结荚期和饱果期的光合作用。地膜覆盖的T3处理根、茎和叶片干物质积累量较高，水肥一体化的T2处理荚果干物质积累量占比最高，为增产奠定了物质基础。

水肥一体化处理的荚果和籽仁产量略高于地膜覆盖处理，两者之间差异不显著；前者百果重和出仁率最高，而后者单株结果数较高，说明两种处理是通过影响不同的产量构成因素而增加花生荚果产量和籽仁产量的。

在众多农艺措施中，地膜覆盖是保持最佳土壤水热条件、降低蒸腾提高水分利用效率及获得高产的有效措施之一［14］。然而有研究表明，地膜残留使作物春耕播种发芽后，难以及时吸取到充足的养分，最大可降低作物11.2% 的出苗率［15，16］。张建军等［17］研究残膜对玉米生育影响的结果表明，当地膜残留量达到67.5 kg/hm2以上时，玉米地土壤密度可降低11.7%，水分运移速度减小，玉米产量降低4.8% ～11.3%。残膜还会对土壤水分的上移和下移渗透产生显著影响，并且对下移的影响更大［18］。因此，从减少地膜残留、保护土壤环境和可持续发展的角度考虑，可以使用水肥一体化技术替代地膜覆盖的增产效果。

水肥一体化技术优势明显。有研究表明，水肥一体化技术可使水利用率提高40% ～60%；肥料利用率提高30% ～50%，农作物增产20%以上，水产比提高80%以上，农药化肥使用量减少30%以上，对提高肥料的利用率和保护环境有重要作用［19，20］。陈昱利等［21］研究发现，水肥一体化技术对马铃薯块茎膨大和淀粉积累具有促进作用，有利于提高马铃薯单薯重。有研究表明，水肥一体化技术可以延长马铃薯的全生育期天数，通过延长淀粉积累期，进而提高马铃薯块茎产量，增大马铃薯商品薯率［22］。水肥一体化技术还可以解决花生生长后期追肥不便的问题，延缓花生因缺肥而早衰，从而提高花生荚果产量。

在水肥一体化技术条件下，通过探索其他措施的使用，提高不覆地膜种植条件下的地温，更大程度地提高花生增产幅度，是实现地膜替代、减少地膜残留、减轻环境污染、农业可持续发展的重要研究方向。