花针期灌溉对花生植株生长及产量的影响

金欣欣，宋亚辉，程增书，王 瑾，李玉荣，苏 俏

(河北省农林科学院 粮油作物研究所，河北省作物遗传育种实验室，河北 石家庄 050035)

花生是我国重要的油料作物和经济作物，对于增加我国蛋白质及食用植物油的供给具有重要的作用[1]。水分是作物获得高产、优质的重要条件，干旱胁迫对花生的生长发育、产量和品质等影响较大。花生虽属于耐旱作物，但我国花生主要种植在干旱、半干旱地区，生育期内降雨偏少或季节性干旱，使得花生在不同生育阶段，常常会受到干旱胁迫的影响，从而导致花生减产，品质降低，黄曲霉毒素污染严重[2-5]。作物不同生育时期对水分的需求与敏感程度不同[6-7]。花生对水分最敏感的时期是花针期，其次结荚期，苗期和成熟期对干旱最不敏感[8-9]。万书波[10]研究表明，花生在幼苗期和荚果成熟期的需水量少，而在开花期-下针期需水量较大，从而形成“两头少，中间多”的需水趋势。在非需水关键期，对花生进行适度干旱胁迫，可以促进其根系向深层下扎，吸收利用深层土壤水分以缓解水分胁迫，减轻其对植株生长和产量的影响[11-13]。水分胁迫显著影响花生的生长发育，不同时期干旱导致花生农艺性状指标有不同程度的降低[14-15]，苗期抑制作用最大，花针期次之，结荚期较小[16]。有研究表明，花针期和结荚期干旱胁迫抑制花生的营养生长，显著降低了花生的主茎高、主茎节数、主茎绿叶数、侧枝长、分枝数和干物质总量[17-20]。苗期和饱果期干旱胁迫对花生植株生长影响相对较小，复水后对植株生长的补偿效应大，花针期和结荚期干旱对植株生长影响大，复水后补偿效应小[21]。前人通过研究不同花生品种干物质的积累状况，表明开花期-结荚初期是花生地上部干物质积累的关键时期，说明花针期为花生生长发育的需水关键期[22]。总之，多数研究结果表明，花针期灌水可促进花生植株的生长发育，利于主茎高、侧枝长、基部茎的生长与伸长，叶面积增大，干物质快速积累，产量提升，促进良好株型的形成。但是，花生花期持续时间较长，长达1～2个月，如何确定花针期具体灌溉时间，从而保证花生花量集中，荚果整齐，最终产量提升的研究却未见报道。因此，本研究在防雨旱棚条件下，以花生品种冀花19为材料，探讨花针期不同时间灌水对花生生长发育特征、干物质积累、产量的影响，旨在明确花针期灌溉具体的灌水时期，为进一步合理制定花生灌溉制度和花生节水高产高效栽培技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验设计

试验在河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站电动防雨棚水泥栽培池进行，池长3.4 m，池宽2.0 m，池深1.5 m，池与池之间采用水泥墙隔离。土壤质地为沙壤土，0～20 cm耕层土壤有机质13.60 g/kg，全氮0.90 g/kg，全磷1.90 g/kg，碱解氮75.00 mg/kg，有效磷32.10 mg/kg，有效钾107.00 mg/kg。试验采用平播种植方式，播种5行，株行距为40.0 cm×16.5 cm，密度为15万穴/hm2，双粒播种。5月23日播前整地、浇水、施肥，施肥量按照300 kg/hm2尿素，450 kg/hm2磷酸二铵，750 kg/hm2硝酸钙计算。5月27日早上播种，6月4日出全苗，6月23日(播种后27 d)开花。试验设7个灌水处理，在花生花针期的不同时期进行灌溉，分别为播种后20(20DAS)，25(25DAS)，30(30DAS)，35(35DAS)，40(40DAS)，45(45DAS)，50 d(50DAS)，对应的灌水日期分别为6月16日、6月21日、6月26日、7月1日、7月6日、7月11日、7月16日。每次灌溉0.5 m3(按照灌溉750 m3/hm2计算)，每个处理4次重复。为保障花生后期正常结荚成熟，全部处理在结荚期(播后61 d)、饱果期(播后88 d)灌溉0.5 m3。试验于10月5日收获。试验品种为河北省农林科学院粮油作物研究所自主育成高油酸花生品种冀花19号。

1.2 测定项目与方法

土壤含水量：播种前和收获后均测定0～50 cm土层的土壤含水量，每10 cm 1层。利用土钻将土壤各层的土壤取出，称其湿质量，然后放入烘箱中105 ℃烘干至恒质量，计算土壤质量含水量。从第1次灌水处理开始，灌溉前均测定土壤含水量，即每5 d测定1次，至处理结束。

农艺性状：每次灌水处理前，对花生植株进行取样，并调查农艺性状。从每个池子(固定的2行)中随机选取长势一致的花生植株3穴，将根、茎、叶、果分开，测定其主茎高、侧枝长、分枝数、叶面积。叶面积采用LI-3100C(美国LI-COR)叶面积仪进行测定。测定完成后，植株各器官样品置于烘箱105 ℃杀青，75 ℃烘干至恒质量，记录干质量。

产量：对每个池子未进行破坏取样的3行进行人工收获，将荚果摘下并晒干后称质量，计算花生产量。从中称取1 kg荚果，数其果数，剥壳后称其仁质量。选取均匀100颗花生荚果，测定百果质量。花生荚果经过人工剥壳，称量果仁籽仁产量和百仁质量。

1.3 数据处理

本研究数据用SPSS 25.0进行方差分析，基于Excel 2010进行数据处理和作图分析。用F检验和最小显著差异法(LSD)进行数据间的差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同灌水处理条件下土壤含水量的变化

不同灌水处理开花期0～50 cm各土层的土壤质量含水量的变化趋势如图1所示。随着灌溉时间的推后，各处理土壤含水量逐渐降低，进行灌溉后，土壤含水量随土壤深度自上而下逐渐升高。各灌水处理整个开花期的平均土壤质量含水量在10.07%～12.41%。30DAS灌溉处理的含水量最高，即花生初花期灌溉，50DAS灌溉处理含水量最低。由图1可以看出，初花期灌溉(30DAS)，可以保证花生开花盛期(7月1日-7月16日)较高的土壤含水量(12.59%～16.59%)，而提前灌溉，或延迟灌溉，均会造成开花盛期土壤含水量的亏缺。

图1 花针期不同灌水处理土壤质量含水量的变化Fig.1 The change of soil weight moisture content for different irrigation treatments

2.2 不同灌水处理条件下花生干物质积累的变化

随着花生生育期进程的推进，花生干物质积累逐步增加(图2)。整体来看，开花期灌水越早，开花期干物质积累越高；开花期灌水越晚，受土壤干旱胁迫影响，干物质积累受阻。由图2可看出，在7月1日前灌溉，花生开花初期的短期水分亏缺使干物质积累较小，但复水后促使开花盛期干物质积累量较高；但7月1日之后灌溉，开花初期长期水分亏缺，导致开花盛期的干物质积累量较少。至7月16日，20DAS、25DAS、30DAS、35DAS的总干物质积累量无显著差异，平均33.34 g/穴，显著高于40DAS、45DAS、50DAS，平均24.75 g/穴。7月27日，除50DAS干物质量显著低外(39.52 g/穴)，其他20DAS处理至45DAS处理的总干物质质量为43.60～49.76 g/穴。

不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。图3-6同。The small letters indicated significant difference at P <0.05.The same as Fig.3-6.

2.3 不同灌水处理条件下花生叶面积、根冠比的变化

不同处理叶面积的变化趋势与干物质的积累基本一致，随灌水期的延后，花生叶面积变小，但在复水后叶面积增长较快(图3)。开花初期灌溉处理的叶面积显著高于灌溉较晚处理。7月16日，30DAS处理的叶面积最大，达2 937.46 cm2/穴，其次为35DAS、25DAS、20DAS；40DAS、45DAS、50DAS的叶面积较小，平均2 079.98 cm2/穴。

图3 花针期不同灌水处理花生叶面积的变化Fig.3 The change of leaf area of peanut for different irrigation treatments

土壤干旱会促进花生根系的生长，随着灌水时期的延后，花生根冠比逐渐增加(图4)。灌溉较晚处理的根冠比显著高于早期灌溉处理。7月16日，根冠比为0.035 7～0.047 5。40DAS、45DAS、50DAS灌溉晚，根系发育发达，根冠比无显著差异，平均为0.0469；20DAS由于灌溉较早，导致开花后期土壤干旱，根冠比较大，达到0.042 6；灌溉早的25DAS、30DAS根冠比较小，平均0.037 1。从试验结果，开花期灌溉越晚，花生植株总生物量积累量减少，但土壤干旱会促进花生根系下扎，根冠比增大。

图4 花针期不同灌水处理花生植株根冠比的变化Fig.4 The change of root shoot ratio of peanut for different irrigation treatments

2.4 不同灌水处理条件下花生农艺性状的变化

主茎高和侧枝长是花生长势优劣的重要体现。图5，6是花针期不同灌水时间花生植株主茎高和侧枝长的变化，两者与干物质的变化趋势基本一致。花生开花期越早灌溉，适宜的土壤含水量能够促进花生主茎增高，侧枝伸长。7月6日，早期灌溉处理20DAS、25DAS、30DAS的主茎高、侧枝长无显著差异，分别平均为29.62，58.94 cm，高于其他未灌溉处理(24.14，47.98 cm)。开花期，灌溉较晚的处理由于受到土壤水分胁迫时间较长，主茎较矮，侧枝较短，但灌溉复水后，主茎和侧枝迅速生长。至7月27日，45DAS、50DAS处理的平均主茎高达38.90 cm，侧枝长达83.05 cm，而20DAS处理由于开花后期受土壤干旱的影响，主茎高仅为27.40 cm，侧枝仅为57.78 cm，其他处理主茎高为33.50～36.45 cm，侧枝长为69.68～77.52 cm。各处理收获时的花生植株的各项指标如表1所示。植株干质量、果干质量分别为39.48～47.48 g/穴，26.53～40.98 g/穴，以30DAS最高，20DAS、50DAS最小；主茎高、侧枝长、分枝数在各处理之间无显著差异，平均为59.06 cm、62.72 cm、6.34个，但仍以30DAS处理主茎最高，侧枝最长。从试验结果可以看出，30DAS处理的花生长势要优于其他处理。

图5 花针期不同灌水处理花生植株主茎高的变化Fig.5 The change of main stem height of peanut for different irrigation treatments

图6 花针期不同灌水处理花生植株侧枝长的变化Fig.6 The change of lateral branch length of peanut for different irrigation treatments

表1 花针期不同灌水处理收获期主要农艺性状表现Tab.1 The main agronomic characteristics of peanut for different irrigation treatments at harvest

2.5 不同灌水处理条件下花生产量的变化

花针期不同时间灌水处理的产量为4 948.25～6 415.25 kg/hm2(表2)，平均产量为5 780.70 kg/hm2，30DAS的产量最高，其他处理比30DAS的产量低4.59%～22.87%，50DAS的产量最低。百果质量的变化为231.15～298.59 g，百仁质量93.48～112.41 g。30DAS的百仁质量和百果质量均最高，其他处理比其低10.55%～22.59%，4.92%～16.84%。果个数为540～735个/kg，果仁数为1 256～1 634个/kg，均以30DAS、35DAS、40DAS处理较少，以20DAS、25DAS处理较多。说明30DAS、35DAS、40DAS荚果较饱满，而20DAS、25DAS秕果较多。果仁质量为706.27～731.28 g/kg，30DAS和50DAS较高。出米率为70.63%～73.13%，以30DAS和50DAS处理较高。单株结果数处理间均无显著差异，平均为12.3个，以25DAS和30DAS处理较高。饱果率平均为67.29%，以30DAS、35DAS、40DAS处理较高。综合结果来看，花生开花初期灌溉的产量、百果质量、百仁质量均最高，荚果饱满，出米率高，花针期灌溉时间最晚不应晚于开花后7 d。

表2 收获期不同灌水处理花生产量及产量构成Tab.2 The yield characteristics of peanut for different irrigation treatments at harvest

3 讨论与结论

适宜的土壤水分是作物良好生长的重要基础，土壤水分含量的高低直接影响作物根系的分布、数量及根系的生长量，进而会影响作物冠层的生长发育、产量以及品质等[3-5]。花针期是花生对水分反应的敏感期，也是花生需水的临界值，此期土壤水分亏缺影响光合作用中相关酶的活性，进而影响光合物质的合成和运输[8]。花针期是花生植株营养生长最为旺盛的时期，此阶段花生进入开花盛期，形成果针后下扎进入土壤形成幼果，转入生殖生长时期，因此是花生对水分需要最多的阶段。有研究结果表明，花针期和结荚期土壤含水量为田间持水量的60%为宜，否则严重影响荚果生长，导致减产[7]。本研究结果表明，随着开花期灌溉时间的推迟，土壤含水量逐渐降低，灌溉后，土壤含水量呈先升高后降低的趋势。在初花期灌溉(30DAS)，可以维持花生开花盛期的土壤含水量在12.59%～16.59%，而提前灌溉，或延迟灌溉，均会造成开花盛期土壤含水量的亏缺。

水分胁迫对花生生长有抑制作用，显著影响花生的农艺性状、干物质积累及最终产量的形成。干物质的积累是作物产量形成的保证，灌水可以促进作物的生长发育，适宜的灌水量及灌水时期能够改善作物的生长发育状况，促进作物产量的提高。不同时期干旱均使这些指标有不同程度的降低，复水后，可快速恢复生长，补偿水分胁迫期间造成的损失，苗期的补偿效应大，花针期和结荚期补偿效应小[16，21]。花针期干旱对产量的影响最大，主要与花期的长短和成针的多少有关[18]。花针期土壤水分不足，造成花量少，花期短，无效花增多，最终产量受损。保证开花盛期适宜的土壤含水量，促使花生开花集中，无效花少，成针率高，产量提升。本研究结果显示，花生开花期越早灌溉，适宜的土壤含水量能够促进花生主茎增高，侧枝伸长，叶面积增大，干物质积累量高。灌溉较晚的处理由于受到土壤水分胁迫时间较长，花生主茎较矮，侧枝较短，干物质积累量较少。但灌溉复水后，主茎、侧枝迅速生长，干物质积累迅速增长。收获时，主茎高、侧枝长、分枝数在各处理之间无显著差异，但30DAS处理主茎最高，侧枝最长，植株干质量和果干质量最高。本试验以30DAS处理的产量最高(6 415.25 kg/hm2)，其他处理比30DAS的产量低4.59%～22.87%；30DAS的百仁质量和百果质量均最高，其他处理比其低10.55%～22.59%，4.92%～16.84%。果个数和仁数均以30DAS、35DAS、40DAS处理较少，说明荚果较饱满。单株结果数平均为12.3个，以25DAS和30DAS处理较高。总之，花生开花初期灌溉的产量、百果质量、百仁质量均最高，荚果饱满，出米率高。

综上所述，花生开花期灌溉的最佳灌溉时间是开花初期，初花期灌溉可以保证开花盛期较高的土壤含水量，有利于花生叶面积的增大和干物质的积累。开花盛期适宜的土壤含水量使花生花量集中，单株结果数多，荚果整齐饱满，百果质量和百仁质量高，产量增加。开花期灌溉最好不要早于开花前7 d，不要晚于开花后7 d，提前或延迟灌溉，均会造成开花盛期土壤含水量的亏缺，影响最终产量的形成。