不同轮作模式对花生生长及产量的影响

沈悦　刘永惠　梁满　陈志德　沈一

摘要 轮作是缓解连作障碍和粮油争地矛盾的重要栽培方式，对于花生生产面积的扩大及可持续发展具有重要意义。本研究采用4种不同的轮作方式，连续4年观测了花生的农艺性状、产量性状、土壤肥力等指标，发现采用轮作模式可以一定程度上缓解花生连年种植带来的连作障碍：连作春花生第4年有18.13%的干物质量和15.56%的产量衰退，但轮作处理中花生农艺、产量性状基本稳定；土壤硝态氮、速效钾含量在轮作处理中都有较为显著的提升。虽然春花生生育期较长、在活动积温上更具优势，但轮作模式能获得更加稳定、可持续的产量。本研究对于优化和推广粮油轮作栽培提供了参考。

关键词 花生；轮作模式；农艺性状；产量

中图分类号 S565.2   文献标识号 A

文章编号 1007-7731（2023）08-0034-05

Effects of Different Rotation Patterns on the Growth and Production of Peanut

SHEN Yue   LIU Yonghui   LIANG Man   CHEN Zhide   SHEN Yi*

（Institute of Industrial Crops， Jiangsu Academy of Agricultural Sciencess， Nanjing Jiangsu 210014）

Abstract Crop rotation is an important cultivation method to alleviate the obstacles of continuous cropping and the contradiction between grain and oil production， which is of great significance for the expansion and sustainable development of peanut production. In this study， four different rotation modes were selected， and the agronomic characters， yield characters， soil fertility and other indicators of peanut were observed for four consecutive years. It was found that the appropriate rotation mode can alleviate the obstacles caused by continuous planting of peanut. In the fourth year of continuous cropping of spring sowing peanuts， 18.13% of the dry matter quality and 15.56% of the yield declined， but the agronomic and yield traits of peanut were basically stable in the rotation treatment. In addition， the contents of soil nitrate nitrogen and available potassium have been significantly improved in the rotation treatment. Although spring sowing peanut has longer growth period and more advantages in active accumulated temperature， the rotation system can obtain more stable and sustainable output. This study provides a reference for optimizing and popularizing peanut rotation cultivation.

Keywords peanut; rotation system; agronomic trait; yield trait

輪作是指在一定年限内、同一块地上有顺序地轮换种植不同作物，或者采用不同复种方式的种植方式。我国早在西周及春秋时期就有休耕、轮作的种植模式，强调用地与养地相结合[1]。当前，我国农业生产面临耕地资源透支和连作障碍等问题，如何促进耕地地力的有效恢复并加以高效利用，是保护耕地和保障粮食安全的重要内容，而探索和实行新时代高质量的轮作休耕模式是必然选择之一[2]。

作物连作障碍现象比较普遍，通常认为与植物化感物质的自毒、土壤理化特性的恶化、土壤单类养分的缺失、土壤微生物群落的失衡等因素相关[2]。轮作能调节和改善耕作层的物理状况，不同作物之间的养分吸收，优化土壤理化结构和养分含量[3]；同时能打破单一物种特有的病原菌周期、保持根系微生物的生物量和多样性，为植物生长构建健康的微生物环境[4]。

花生（Arachis hypogaea L.）是我国重要的油料和经济作物，播种总面积470 万hm2以上，总产近1 800 万t，是我国植物食用油安全供给的重要保障，也通过不同加工方式丰富了各类消费市场。近年来，我国花生单产常年在3.7～3.8 t/hm2，除高产品种选育外，连作也是制约我国花生持续增产的一项不可忽视的因素[5]。

花生是典型的不耐重茬作物，常年连作易造成病原真菌在根表的定殖，从而抑制了有益细菌的生长，造成土传病害加剧、产量受到严重影响[6-7]；适当的轮作能提高假单胞菌、白地霉等有益菌的生长，减轻花生的病害、提高荚果产量[8]。花生有较多轮作模式的研究报道，例如，花生-甘薯的轮作模式能使花生干物质积累量增加，荚果产量提高14.4%[9]；油菜-花生轮作较花生单作单位净现值碳排放和氮排放分别降低19.6%和30.8%，可实现高产高效与低碳氮排放的协同效益[10]；水旱轮作更有利于对花生果腐病、叶斑病和蛴螬的防控，花生产量结构明显优化，根瘤菌数量显著提高[11-12]。但现有研究报道大多是基于一年处理的数据分析，很少有连续多年的跟踪及分析。为此，本研究从农艺性状、干物质量、产量和土壤NPK含量等方面，详细研究了4个连续自然年度内4种不同的轮作方式对花生生长及产量的影响，以期对区域内粮油轮作栽培的优化和推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试花生品种为中花16，小麦、玉米品种为本院粮食作物研究所提供的宁麦21和苏玉20。

1.2 试验设计及方法

试验于2017—2020年在江苏省农科院六合试验基地进行。随机区组设计，3次重复，小区长16 m、宽4.25 m。具体处理设置见表1。春、夏花生种植前，用45%高效复合肥（15-15-15）600 kg/hm2作基肥，起垄种植，垄距0.85 m，每小区5垄，每垄种2行，每穴播2粒，穴距20 cm，种植密度约1.2万穴/hm2。花生种子用60%吡虫啉FS+40%萎锈·福美双进行包衣后播种；播后苗前用禾耐斯（乙草胺）900 kg/hm2对水喷雾控制杂草，此后视杂草情况进行人工拔除；后期用20%花生超生宝600 g/hm2兑水喷施进行化控。

玉米用45%高效复合肥（15-15-15）300 kg/hm2作基肥，起垄种植，垄距0.85 m，每垄种1行，每穴播种2粒定苗留1株，穴距25 cm，种植密度约6 万株/hm2，拔节期另施45%高效复合肥（15-15-15）300 kg/hm2，其余按照当地大面积生产要求进行管理。

为使各处理外施肥料一致，花生、玉米收获后，统一加施45%高效复合肥（15-15-15）300 kg/hm2，冬天按处理栽种小麦或闲置。小麦于10月底至11月上旬进行撒播，种子用量225 kg/hm2，其余按照当地大面积生产要求进行管理。

花生收获前，每个小区选5穴（10株）进行考种，考察性状包括株高、侧枝长、主茎绿叶数等农艺性状及单株果数；荚果晒干后测定百果重和百仁重，计算出仁率；按小区收获后称重统计及折算亩产。花生成熟期取样后105 ℃杀青30 min，80 ℃烘至恒质量，测定茎、叶、果柄等不同组织的生物干物质量。小麦播种或冬闲前取各处理土壤样进行NPK测定。

1.3 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 轮作模式对花生生育期的影响

利用2017—2020年试验站点的气象数据，采用方差分析法分析春、夏花生全生育期对气候变化的响应规律（表2）。结果表明，春花生全生育期（127.50±4.04） d，活动积温（3 396.00±148.97） ℃；夏花生全生育期（122.67±2.08） d，活动积温（3 241.67±110.43） ℃。相比之下，春花生生育期较长，活动积温与夏花生相比有一定优势。

2.2 轮作模式对花生农艺性状的影响

不同处理中春、夏花生主要农艺性状见图1。由图1可知，由于生育期和积温的不同，春花生总体营养生长比夏花生充分，如主茎高（42.45 cm/41.51 cm），侧枝长（51.10 cm/49.11 cm）和主茎绿叶数（27.58/25.63）。

具体分析，春花生连作处理中，第2年农艺性状基本保持稳定，第3年有所衰退，第4年更是极显著衰退，主茎高和侧枝长与前3年平均相比分别下降12.01%和16.43%。轮作处理中，B处理营养生长相对较好，侧枝长及主茎绿叶数与第1年春花生基本相当；C、D处理中3个农艺性状指标都为第1年春花生的87.83%以上，且基本能在年度间保持稳定。

2.3 轮作模式对花生干物质积累的影响

花生干物质积累结果见表3。从表3可以看出，春花生连作第2、3年干物质量基本保持恒定，但第4年总干物质积累显著减少，比前3年平均减少18.13%，主要原因为籽仁干重的减少，果壳+籽仁的干重占比更是下降到70%以下；当然，除去第4年数据之外，春花生单株总生物量（49.75 g）与夏花生（44.78 g）相比，还是有显著优势。轮作处理中，B处理的干物质量较为突出，基本与第1年春花生相当；C、D处理中植株干物质量都为第1年春花生的88.12%以上，也能在年度间保持稳定。总体上，夏花生果殼+籽仁的干物质重量占比比春花生高约2%（74.38%、76.20%），较短的生育期可能更利于促进花生生殖生长。

2.4 轮作模式对土壤肥力的影响

本研究于2018—2020年小麦播种或冬闲前，连续3年测定了花生连作和轮作中的土壤NPK含量（表4）。硝态氮是旱地作物利用外源氮的主要形式，在施肥相同、轮作处理多种一季小麦的前提下，轮作仍能提高土壤中硝态氮含量近4倍（34.83 mg/kg、9.10 mg/kg），硝态氮也有不同程度的提升，证实适宜的轮作模式对土壤NPK含量和组成有较大的影响，能在一定程度上提高花生对肥料的有效利用。

2.5 轮作模式对花生产量性状的影响

不同模式花生的产量性状见表5。由表5可知，春花生的单株结果数略优于夏花生（23.73、22.36），春花生的平均单产达4 546.95 kg/hm2，而夏花生为3 934.35 kg/hm2，达到了显著水平。但连作处理中，第4年出现较为严重的产量衰退，单株结果数下降至19.60个，单产也仅为3 973.35 kg/hm2，比前3年均产降低15.56%，与农艺性状、干物质积累的衰退吻合。

不同的轮作处理中，花生的产量较为稳定，如大面积生产中常用的冬小麦-夏花生逐年轮作模式（处理C），夏花生单产稳定在3 900 kg/hm2左右；处理B第3年的春花生仍然达到4 645.20 kg/hm2，与处理A相比，基本未受连作影响。

3 讨论

花生连作障碍主要机理有作物化感的自毒作用、土壤酶活的改变、土壤微生物群落的失衡及土壤养分的失衡[6]，采取适宜的轮间套作模式、施用微生物制剂、施用有机肥和花生专用肥、改进土壤耕翻技术等都可以一定程度上缓解花生连作障碍。其中，轮作模式最为经济有效、农民较易采用。花生在各地有不同的轮作模式，基于大面积生产和耕地使用的客观情况，黄淮海产区大面积推行花生-小麦的周年轮作制度，以解决粮油争地矛盾。

花生不同生态类型品种的生育期及所需积温有显著的差异，珍珠豆型品种生育期126～127 d，所需总积温（3 147.12±263.16） ℃，相比较来说，夏花生生育期较短、积温较少，差异主要集中在播种至始花期及饱果成熟期，造成最后产量与春花生相比有一定的差距。虽然夏花生产量形成期较短，但只要保持后期叶片正常光合作用，夏花生干物质向荚果分配的比率更高[5]。我们也发现夏花生果壳+籽仁的干物质重量占比春花生高约2%，可能是基于这个原因。

春花生虽然产量高，但其播种较早，不适宜与小麦、油菜等冬季作物进行轮作，而连年种植春花生易产生严重的连作障碍。有研究指出，花生连作5年，主茎高度最低降低12.5%，荚果产量降低33.5%，土壤和根际的真菌数量显著增加，细菌和放线菌数量显著减少[13]。本次研究中也发现，春花生连作到第4年，花生不同农艺性状和产量都有不同程度的下降，如主茎高（12.01%）、侧枝长（16.43%）、单株结果数（21.19%）、百果重（5.41%）和折合单产（15.56%）。相反，B处理2年3熟的“春花生—冬小麦—夏玉米—春花生”模式，及不同的夏花生轮作处理中，花生都有相对稳定的农艺和产量表现。另外，笔者于2016—2020年也针对逐年春花生种植和花生—小麦周年轮作2种种植模式，进行了叶斑病、网斑病、锈病等主要病害消长规律的调查，发现各种病害在轮作模式下都有不同程度的减轻，这对于轮作模式中花生的稳产也起到了重要作用。

普遍认为，花生与禾本科作物轮作可以充分利用地力，如小麦根系只能吸收易溶性磷化物，而花生对土壤中难溶性磷化物的利用率较高；花生对氮素吸收量较少，适于供给禾本科作物利用。花生根瘤菌还能固定约225 kg/hm2的氮素，其中约67.5 kg/hm2可遗留于土壤中[5]。本研究中我们也发现，采取适当的轮作措施后，土壤硝态氮、速效钾都有较大程度的提高，证实轮作模式对土壤养分的有益作用。

研究中表明，花生与木薯[14]、花生与玉米[15]的间作体系中，花生根际土壤的微生物种群会受到相邻作物的影响，继而促进土壤有效养分的积累和乙烯等植物激素的合成，达到2种间作作物互促生长的效果。逐年跟踪和分析不同的轮作模式中花生土壤菌群的组成和动态变化，研究其对花生生长和发育的影响机理，也能为花生轮作生产模式的应用和推广提供更完整的数据支撑。

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（责编：张宏民）

基金项目 国家花生产业技术体系（CARS-13）；江苏现代农业（特粮特经）产业技术体系项目（JATS[2022]339）。

作者简介 沈悦（1986—），女，江苏无锡人，博士，助理研究员。研究方向：花生栽培和分子。

收稿日期 2022-11-26