水稻秸秆还田对后茬花生形态、生理及品质特征的影响

陈庆政 吴春玲 林秀芳 祁俊程 徐小媛 刘海东

（1. 贺州市农业科学院 广西贺州 542800；2. 广西农业科学院贺州分院 广西贺州 542813）

花生作为我国重要的油料作物和经济作物，种植面积和产量均在世界前列[1]。花生在国内主要以油用为主，因花生油具有浓郁的花生香气且营养价值丰富，富含多种人体必须氨基酸和微量元素等特点[2]，深受广大消费者喜爱。由于中国花生油需求量持续加大，进口数量逐年增加[3]，因此培育出产量高、品质好、出油率高等特点的优良花生品种一直以来都是花生育种学家追求的目标。但是优良性状特征是基因和环境互作的结果，给花生提供一个良好的生长环境就要从栽培方法着手，正所谓“良种配良方”。花生不耐连作，前人研究表明，花生连作会导致花生根系分泌有机酸，随着种植年限的增加有机酸含量积累过多会导致自身毒害作用，导致花生植株长势弱、抗逆性差[4-6]，并且花生是旱地作物，多年连作会导致田块地下害虫、病毒、有害细菌、顽固性杂草等增多，直接导致花生严重减产[7]。考虑到花生连作种种弊端，栽培学家提出花生和玉米轮作[8]、花生和冬季叶菜轮作[9]、花生与甘薯轮作[10]、花生与小麦轮作[11]等高产栽培技术，在一定程度上减轻了病、虫、草害的发生。但旱地轮作模式对于缓解花生生长逆境的作用有限。近几年花生栽培学家结合华南地区气候特点提出的春季水稻和秋季花生轮作栽培模式，能够大大降低地下害虫的危害，例如地老虎、蛴螬、结根线虫等，可降低80%～95%，青枯和茎腐等病害下降50%～60%，旱地顽固杂草下降40%～50%[12]。水稻田保水保肥效果好、花生根系根瘤菌具有固氮能力，能够降低花生生产成本[13]。刘宇庆等[14]认为，水稻秸秆还田具有培肥地力、改善水田土壤生态环境、减小土壤容重、增加阳离子交换量、提高土壤酶活性等优点。本试验在水旱轮作模式下探究水稻秸秆还田对后茬花生生长的影响，旨在为水稻和花生轮作秸秆还田高产栽培技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

参试花生选用贺州市农业科学院选育的推广面积较大的直立紧凑、珍珠豆型油用花生品种，贺油15，该品种秋植全生育期105 d左右，前茬水稻选用常规水稻品种马坝油占。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于 2021年春季在贺州市农业科学院科研基地进行，水稻于3月10日播种，7月15日收获；花生于7月28日播种，11月10日收获。试验设置2个处理，即水稻秸秆还田处理记为T，水稻秸秆不还田处理记为CK。水稻田面积为1 333.33 m2，收获前将稻田一分为二，中间起田坝。水稻机械收获时要求一半田块秸秆全部粉碎还田，另一半田块保留完整植株方便后续清理出田块。水稻收获后对水稻田进行翻耕后洇水造墒，花生播种前对田块进行破碎、平整后同步机械开沟起垄，垄面宽40 cm，垄间沟宽40 cm，垄面开3条沟，左右为种植沟，中间为肥料沟。花生每穴播2粒，每垄株行距为16 cm×30 cm。2个处理肥料施用三元缓释复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），施肥量为 525 kg/hm2（常规施肥量为750 kg/hm2），一次性施入，后期无追肥。播种、施肥完成后及时覆土、喷灌保墒，保证花生苗齐、苗壮。花生全生育期管理参照同期大田生产。

1.2.2 土壤养分测定 清除表层杂物，利用土钻在试验田块对前茬水稻收获后和后茬花生收获后进行五点取样法，取40 cm土层拿回实验室进行自然风干过筛测定养分元素。采用玻璃电极法测定土壤pH；采用重铬酸钾氧化—外加热法测定有机质含量；采用凯氏法测定土壤全氮含量；采用钼锑抗分光光度法测定土壤全磷含量；采用火焰光度法测定土壤全钾含量；采用振荡浸提—原子吸收光谱法测定土壤中交换性钙含量。

1.2.3 植株形态指标测定 在花生苗期、花针期、结荚期、成熟期，每个处理采用五点取样法各取20株长势基本一致的花生植株，带回实验室测量主茎高、侧枝长、主根长、总分枝数后整株放入鼓风干燥箱，温度设置105℃杀青30 min后，调到80℃烘干至恒重后拿出称重，测定不同处理的地上部分花生植株干物重。

1.2.4 植株叶片过氧化物酶活性、丙二醛含量测定 在花生苗期、花针期、结荚期、成熟期，在晴朗的上午 9时左右每个处理摘取花生顶部完全展开叶20片及时放入冰盒中带回实验室放入-80℃冰箱冷藏备用，采用愈创木酚法测定过氧化物酶活性[15]，硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量[16]。

1.2.5 成熟期考种及品质指标测定 在成熟期将剩余的植株全部收获荚果，自然晾晒干后对荚果性状进行考察，指标包括单株果数、双仁果数、单仁果数、百果重、百仁重，计算出双仁果率、出仁率。对每个处理收获的荚果进行总体称重得出产量。每个处理选取籽粒饱满的花生籽粒，通过近红外品质分析仪器（FOSS DA7200）对花生籽粒进行品质分析，指标包括粗脂肪、蛋白质、油酸、亚油酸、花生酸、计算出油亚比。

1.2.6 数据分析 试验数据采用Office 365进行录入、整理、制表制图，采用SPSS 26.0对数据进行多重比较，最小显著差异法（LSD）在5%显著水平下进行方差分析（用小写字母表示）。

2 结果与分析

2.1 水稻秸秆还田对土壤养分的影响

表1结果表明，水稻秸秆还田能够改善土壤pH，秸秆还田处理较秸秆未还田处理提高土壤中有机质66.39%、全氮42.68%、全磷60.25%、全钾6.79%、交换钙63.75%。

表1 土壤养分状况

2.2 水稻秸秆还田对花生植株形态特征的影响

表2结果表明，苗期，除主根长T处理与CK相比较差异显著外，其余形态指标两处理间比较差异不显著；花针期，主茎高、侧枝长、地上部干物重均以 T处理显著高于 CK，主根长、总分枝数、根系干物重两处理间差异不显著；结荚期和成熟期，主茎高、侧枝长、总分枝数、地上部干物重、根系干物重 T处理显著高于 CK，而主根长T处理显著低于CK。

表2 单株花生植株形态特征及干物重

2.3 水稻秸秆还田对花生叶片过氧化物酶活性的影响

图1结果表明：苗期，两处理花生叶片过氧化物酶活性相比较差异不显著；花针期、结荚期、成熟期，叶片过氧化物酶活性均以T处理显著高于CK，后3个时期T处理过氧化物酶活性较CK分别提高了32.55%、29.09%、23.28%。

图1 花生叶片过氧化物酶活性

2.4 水稻秸秆还田对花生叶片丙二醛含量的影响

图2结果表明，苗期2个处理叶片丙二醛含量相比较差异不显著；在花针期、结荚期、成熟期均以CK显著高于T处理，分别高出41.04%、28.69%、21.02%。

图2 花生叶片丙二醛含量

2.5 水稻秸秆还田对花生成熟期产量构成因素的影响

表3结果表明，成熟期单株果数、百果重、百仁重、双仁果率、饱果率均以T处理显著高于CK，分别提高了 32.76%、10.79%、13.14%、10.80%、12.45%；T处理产量较CK提高28.36%，但差异不显著。

表3 花生成熟期产量构成因素分析

2.6 水稻秸秆还田对花生成熟籽粒品质的影响

图3结果表明，T处理的粗脂肪含量、油酸含量显著高于 CK，分别提高 7.35%、7.37%；T处理蛋白质含量、亚油酸含量显著低于CK，分别降低8.28%、5.48%；花生酸、油亚比两处理间比较差异不显著。

图3 成熟籽粒品质

3 讨论与结论

秸秆是农业生产上的副产品，其营养元素丰富，是很好的有机物料[17]。以前，农民为了农事操作方便，作物秸秆经常是通过焚烧处理，这不仅污染空气，而且造成了养分的浪费，由此，栽培学家提出秸秆粉碎还田理论。本研究中，秸秆还田处理较未还田处理显著改善了土壤理化性质，土壤pH、土壤有机质、全氮、全磷、交换钙等养分指标大幅提高，这与刘宇庆等[14]研究结果一致。土壤养分状况提高，可以为作物后期生长提供更加充足的养分，从而有利于营养生长与生殖生长，最终提高产量。石丽红等[18]研究表明，采取水稻秸秆还田配施化肥显著提高大麦植株叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，显著降低了丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量。萨如拉等[19]认为，旋耕和深翻玉米秸秆还田配施腐熟剂处理显著降低连作玉米叶片丙二醛（MDA）活性。本研究结果与前人结果一致，表现为叶片过氧化物酶（POD）活性增强，丙二醛含量降低，这说明水稻秸秆还田能提高花生叶片生理活性叶片抗氧化能力和降低过氧化产物的形成。前人大量研究表明，前茬作物秸秆粉碎还田翻耕腐熟有利于后茬作物生长及产量与品质的提高。罗盛[20]研究表明，玉米秸秆还田结合深松处理效果最好，能够显著增加后茬花生主茎高、侧枝长和植物营养器官干物质质量。张鹤等[21]发现，玉米秸秆还田配套深松处理下的单株饱果数、百果质量、百仁质量和荚果产量均显著增加。高波等[22]研究表明，小麦秸秆还田可显著提高花生籽仁的粗脂肪、蛋氨酸、苯丙氨酸含量和双仁果率、单果质量，对提高产量有一定作用。本研究中水稻秸秆还田处理植株形态指标明显优于未还田处理，且能够显著增加单株果数、百果重、百仁重、饱果率、粗脂肪、油酸含量，结合土壤养分结果分析，秸秆还田能够提高土壤氮元素和钙元素含量，保证了荚果膨大和籽仁饱满，这是花生增产的前提条件。破除花生连作障碍的有效方式之一是改变连作模式为轮作模式，轮作作物最好选用2种不同科属作物。目前大多是玉米、小麦等旱旱轮作秸秆还田或者双季水稻秸秆还田研究，从南方种植特点和打破花生连作障碍出发，研究水旱轮作模式下水稻秸秆还田对后茬花生的影响较少。相较旱旱轮作，水旱轮作对于花生土传病、虫害有很好的阻隔作用。此外，也有研究表明，水旱轮作结合秸秆还田栽培措施可以降低花生根系有机酸积累，减轻自身毒害作用，缓解连作障碍，有利于花生生长。

本研究表明，水稻秸秆还田能够显著提高花针期、结荚期、成熟期的株高、侧枝长和地上部分干物重，显著降低主根长度；除苗期外，显著提高水稻叶片过氧化物酶活性和显著降低丙二醛含量，显著提高单株果数、百果重、百仁重、双仁果率、饱果率，提高了花生产量，显著提高粗脂肪和油酸含量，显著降低蛋白质和亚油酸含量，但对于花生酸、油亚比影响不大。秸秆还田提高了土壤 pH值，土壤有机质、全氮、全磷、全钾和交换钙含量。水旱轮作模式下前茬水稻秸秆还田改善土壤养分状况，不但有利于后茬花生形成良好的形态特征，还有利于提高后茬花生叶片抗氧化能力，进一步增强花生的抗逆性，为后期荚果产量和籽粒品质的提高打下基础。因此，水稻和花生轮作前茬水稻秸秆还田处理值得推广应用。