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起壟覆蓋秸稈對土壤理化性質(zhì)及花生產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

2016-12-13 09:13司賢宗毛家偉李國平
花生學(xué)報 2016年2期
關(guān)鍵詞:壟溝速效花生

司賢宗,張 翔*,毛家偉,李 亮,李國平,余 輝

(1. 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2. 正陽縣花生研究所,河南 正陽,463600)

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起壟覆蓋秸稈對土壤理化性質(zhì)及花生產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

司賢宗1,張 翔1*,毛家偉1,李 亮1,李國平1,余 輝2

(1. 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2. 正陽縣花生研究所,河南 正陽,463600)

采用大田隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,在花生起壟種植方式下,研究了秸稈覆蓋方式對土壤理化性質(zhì)及花生產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,不覆蓋秸稈的壟面和壟溝土壤溫度均最高,壟溝秸稈覆蓋、全部秸稈覆蓋顯著增加了壟溝土壤水分含量;覆蓋秸稈能不同程度地降低土壤的堿解氮、有效磷和速效鉀的含量;壟溝覆蓋秸稈對花生生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成影響較小,產(chǎn)量僅降低3.9%;秸稈覆蓋能增加花生籽粒中蛋白質(zhì)含量,提高棕櫚酸、亞油酸、花生一烯酸、木焦油酸的含量,減少粗脂肪的含量,降低油酸、硬脂酸、花生酸的含量。本試驗條件下,小麥秸稈覆蓋量為4500 kg/hm2,花生能獲得較高的莢果產(chǎn)量、蛋白質(zhì)和粗脂肪產(chǎn)量,分別為4480.95 kg/hm2、1169.5 kg/hm2和2029.9 kg/hm2。起壟種植+壟溝覆蓋秸稈方式是既能夠充分利用小麥秸稈資源,又保證花生豐產(chǎn)的合理栽培方式。

起壟耕作;秸稈覆蓋;土壤理化性狀;花生;產(chǎn)量和質(zhì)量

冬小麥—夏花生輪作是河南花生產(chǎn)區(qū)主要的種植制度,小麥?zhǔn)斋@后,秸稈處置方式分為作肥料、作飼料、作燃料、作原料、焚燒和棄置亂堆,以肥料用量最多,包括秸稈直接還田,占秸稈總量的36.6%[1],秸稈直接還田包括秸稈翻壓還田和覆蓋還田,在小麥—玉米輪作體系,已經(jīng)基本實現(xiàn)玉米秸稈翻壓還田種植小麥和小麥秸稈覆蓋還田種植玉米,秸稈翻壓還田能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、培肥土壤,對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義[2-4],但秸稈在土壤淺層不能很快腐爛,影響犁耕和旋耕作業(yè),導(dǎo)致播種質(zhì)量差,不利于下茬作物培育壯苗,易造成“黃弱苗”,甚至減產(chǎn)[5]?;ㄉ敲苤病⒛秃?、怕漬澇作物,夏直播花生生育后期降雨頻繁、降雨量大,易造成田間積水,形成漬害,花生產(chǎn)量、品質(zhì)明顯受到影響,嚴(yán)重時莢果在土壤中腐爛[6];壟作有利于花生田排水防澇,改善花生的生長環(huán)境,增加花生的產(chǎn)量[7-8]。秸稈覆蓋還田能降低耕層土壤水分的蒸發(fā)速度,從而增加耕層土壤含水量,降低土壤的溫度,增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量[9];增加土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量[10],提高土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶的活性[11]。有關(guān)秸稈覆蓋對冬小麥[12-13]、夏玉米[14-15]、馬鈴薯[16]和油菜[17]產(chǎn)量影響的報道較多,關(guān)于秸稈覆蓋對煙草[18]產(chǎn)量與質(zhì)量提高和茶葉[19]中茶多酸含量增加也有報道,而花生的生長發(fā)育過程明顯不同于一般的糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物。有關(guān)小麥秸稈覆蓋還田對花生的影響還鮮見報道。本文通過花生起壟種植模式,研究不覆蓋小麥秸稈、壟面覆蓋、壟溝覆蓋及壟面和壟溝全覆蓋小麥秸稈對土壤理化性狀及花生產(chǎn)量和質(zhì)量的影響,為小麥?zhǔn)斋@后秸稈合理處置提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年6-10月在河南省正陽縣蘭青鄉(xiāng)大余莊進(jìn)行。試驗田土壤為砂姜黑土,質(zhì)地為粘壤,地勢平坦,肥力均勻,排灌條件良好。耕層土壤基礎(chǔ)地力:有機(jī)質(zhì)15.50 g/kg,全氮1.16 g/kg,速效氮75.4 mg/kg,速效磷26.2 mg/kg,速效鉀105.5 mg/kg,pH值4.68。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理,分別是:T1 不覆蓋小麥秸稈;T2 壟面覆蓋小麥秸稈,覆蓋量為4500 kg/hm2;T3 壟溝覆蓋小麥秸稈,覆蓋量為4500 kg/hm2;T4 壟面和壟溝全覆蓋小麥秸稈,壟面和壟溝覆蓋量均為4500 kg/hm2,全覆蓋總量為9000 kg/hm2。

試驗各處理氮磷鉀施肥量均相同,氮磷鉀肥用量分別為N 150 kg/hm2、P5O290 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2,肥料全部作基肥施用,肥料撒施起壟后種植花生。試驗小區(qū)面積為15m2(3m×5m),隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù)。供試花生品種為豫花23,每穴種植2粒種子,播種密度為16.5萬穴/hm2。試驗于2015年6月9日整地,6月10日播種,9月25日收獲。其他田間管理按照一般豐產(chǎn)大田進(jìn)行管理。

1.3 樣品采集與分析

花生籽粒品質(zhì)分析:選取有代表性的大小一致的飽滿籽粒樣品,分別按照GB/5009.5-2010 國家標(biāo)準(zhǔn)測定含氮量,并折算成蛋白質(zhì)含量,按照GB/T14772-2008 測定粗脂肪含量;按照GB/T 17377-2008測定脂肪酸組分相對百分含量。

1.4 收獲與計產(chǎn)

花生收獲時,每處理分別取4m2的花生進(jìn)行收獲、晾曬、稱重計產(chǎn);同時每個處理采集有代表性的10株花生進(jìn)行考種,測定其株高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)、飽果數(shù)、單株果重、飽果重和百果重等。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)初步整理;用DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析;用Duncan′s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對花生不同生育期土壤理化性狀影響

在花生生長的關(guān)鍵時期對覆蓋方式的壟面和壟溝0~20cm的土壤溫度和水分進(jìn)行了測定。表1可見,花生花針期、結(jié)莢期,壟面土壤溫度均高于壟溝,不覆蓋秸稈(T1)的土壤溫度最高,其次是壟溝覆蓋秸稈(T3)處理,壟面覆蓋秸稈(T2)的較低,全部覆蓋秸稈(T4)的最低?;ㄉㄡ樒?、結(jié)莢期壟面土壤水分低于壟溝,全部覆蓋秸稈(T4)的土壤水分最大,不覆蓋秸稈(T1)的最小。

經(jīng)過改革開放四十年的發(fā)展,我國基本解決了溫飽問題,人民的生活水平日益提高,人民的美好生活需要也日益廣泛,人們不僅僅滿足于物質(zhì)生活水平的提高,而且在政治、文化、社會、生態(tài)等方面有了更高的要求。新時代,滿足人民美好生活需要成為共產(chǎn)黨人的奮斗目標(biāo)。弘揚立黨為公、忠誠為民的奉獻(xiàn)精神,要堅持以人民為中心,把人民對美好生活的向往作為奮斗目標(biāo),始終堅持全心全意為人民服務(wù)的宗旨,把實現(xiàn)和維護(hù)最廣大人民的根本利益作為全黨一切工作的出發(fā)點和立腳點,為人民提供一個物質(zhì)富足、文化繁榮、政治民主、社會公平正義、環(huán)境優(yōu)美的生活空間,更好地滿足人民日益增長的美好生活需要。

2.2 不同處理對不同生育期土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量的影響

從表2可知,隨著生育期的推移,不同處理土壤堿解氮含量均呈“高—低—高—低”的變化趨勢。與不覆蓋相比,覆蓋降低了土壤氮含量,相同生育期以全部覆蓋處理(T4)土壤堿解氮含量最低。這可能與覆蓋秸稈使土壤水分增加有關(guān)。

隨著生育期的推移,土壤中有效磷含量呈降低趨勢,但苗期與花生收獲結(jié)束后土壤有效磷差異不大。同一生育期不同處理相比,不覆蓋處理土壤有效磷含量最高,全部覆蓋處理(T4)土壤有效磷含量最低??梢?,在花生整個生育期,覆蓋秸稈能不同程度地影響耕層土壤有效磷含量。

表 1 起壟覆蓋秸稈對花生不同生育期土壤理化性狀的影響

注:各列后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著,下同。

Note: Datas followed by different small letters in the same column are significantly difference at 0.05 probability level. The same as in the following tables.

表 2 起壟覆蓋秸稈對不同花生生育期壟體土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量的影響 (mg/kg)

隨著生育期的推移,土壤速效鉀含量呈降低趨勢,同一生育期不同處理相比,苗期時不覆蓋處理土壤速效鉀含量最高,全部覆蓋處理(T4)土壤有效磷含量最低,壟面覆蓋、壟溝覆蓋處理差異不大;花針期和結(jié)莢期不覆蓋處理的土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于覆蓋處理的,但三種覆蓋處理土壤速效鉀含量相差較?。伙柟诓桓采w處理與壟溝覆蓋處理土壤速效鉀含量相當(dāng),顯著高于其他兩個處理。

2.3 不同處理對花生產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量的影響

從表3可知,不同秸稈覆蓋方式對花生產(chǎn)量有顯著的影響(P=0.0178)。與不覆蓋(T1)處理相比,壟面覆蓋(T2)和全部覆蓋(T4)處理的花生產(chǎn)量有所降低,比不覆蓋處理減產(chǎn)分別為10.0%和11.2%;而壟溝覆蓋處理與不覆蓋產(chǎn)量的花生產(chǎn)量差異不顯著,說明采用壟溝覆蓋對花生豐產(chǎn)較好。

與不覆蓋(對照)相比,壟面覆蓋、壟溝覆蓋處理的總果數(shù)、飽果數(shù)和出仁率差異不顯著,但百果重以不覆蓋處理最高,壟溝覆蓋處理與不覆蓋處理差異不顯著,壟面覆蓋、全部覆蓋處理比不覆蓋處理百果重顯著降低。可見,覆蓋方式對花生產(chǎn)量構(gòu)成因素也具有較大的影響。

2.4 不同處理對花生蛋白質(zhì)和粗脂肪的影響

從表3可知,不覆蓋秸稈(T1)的蛋白質(zhì)含量顯著低于全部覆蓋秸稈(T4),而不覆蓋秸稈處理(T1)的粗脂肪含量顯著高于全部覆蓋秸稈(T4);表明秸稈覆蓋能不同程度降低花生籽粒中蛋白質(zhì)的含量,增加花生籽粒中粗脂肪的含量,提高花生的出油率。不覆蓋秸稈(T1)的蛋白質(zhì)產(chǎn)量高于全部覆蓋秸稈(T4),但差異不顯著,而不覆蓋秸稈(T1)的粗脂肪產(chǎn)量顯著高于全部覆蓋秸稈(T4)。

2.5 不同處理對花生脂肪酸組分含量的影響

表4可見,不覆蓋秸稈(T1)籽粒中的油酸、硬脂酸、花生酸等脂肪酸組分含量顯著高于全部覆蓋秸稈(T4),棕櫚酸、亞油酸、花生一烯酸、木焦油酸等脂肪酸組分含量顯著低于全部覆蓋秸稈(T4),山崳酸含量低于全部覆蓋秸稈(T4)但差異不顯著。表明秸稈覆蓋能提高棕櫚酸、亞油酸、花生一烯酸、木焦油酸的含量,降低油酸、硬脂酸、花生酸的含量。

表 3 起壟覆蓋秸稈對花生產(chǎn)量性狀及品質(zhì)的影響

表 4 起壟覆蓋秸稈對花生脂肪酸組分含量的影響

注:花生脂肪酸組分含量為相對百分含量。

Note: Content of peanut fatty acid composition is relative percentage.

3 討 論

秸稈覆蓋能降低耕層土壤水分的蒸發(fā)速度,增加耕層土壤含水量,降低土壤的溫度[9,21]。本研究表明,與不覆蓋小麥秸稈相比,花生起壟種植覆蓋小麥秸稈能降低壟面和壟溝的土壤溫度,整個花生生育期,壟面的土壤溫度高于壟溝的溫度;覆蓋小麥秸稈均能增加壟面和壟溝的土壤水分,且壟面的土壤水分低于壟溝的。因此,小麥秸稈覆蓋能降低土壤的溫度,這不利于花生的生長,而小麥秸稈覆蓋提高土壤水分含量,在花生前期土壤干旱時有利于花生生長。曹繼華[22]等、卜玉山[10]等研究表明,免耕秸稈覆蓋能明顯提升土壤全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分以及有機(jī)質(zhì)含量。本研究認(rèn)為起壟覆蓋小麥秸稈降低了花生不同生育期耕層土壤堿解氮、有效磷速效鉀和有效鋅的含量,這與曹繼華等[22]、卜玉山[10]等的研究結(jié)果恰恰相反,這可能是耕作方式不同引起的,還有待于進(jìn)一步研究。

祝新建等[14]研究認(rèn)為,秸稈覆蓋增加冬小麥、夏玉米的產(chǎn)量,增幅分別為8.7%、8.9%。馬鈴薯產(chǎn)量增幅為33%~77%[16]。而李月興等[23]在寒帶風(fēng)沙土上的研究表明,秸稈覆蓋耕層土壤白天降溫,晚上增溫;玉米拔節(jié)前降溫, 拔節(jié)后增溫,前期降溫影響大于后期增溫影響,秸稈覆蓋處理對玉米生長有不利影響。鄭憲濱等[18]研究認(rèn)為,秸稈覆蓋的烤煙煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好。本研究表明,與不覆蓋小麥秸稈相比,壟溝覆蓋小麥秸稈的花生產(chǎn)量降低的最小,其次是壟面覆蓋小麥秸稈的,壟面和壟溝覆蓋小麥秸稈的花生產(chǎn)量降低幅度最大,降低幅度為3.89%、10.02%、11.19%。秸稈覆蓋能提高花生籽粒中棕櫚酸、亞油酸、花生一烯酸、木焦油酸的含量。

4 結(jié) 論

同一秸稈覆蓋方式下,壟面的土壤溫度高于壟溝的,而壟面的水分含量則低于壟溝的,但壟溝與壟面差異不顯著。不同秸稈覆蓋方式下,均以不覆蓋秸稈的壟面和壟溝土壤溫度最高,與三種秸稈覆蓋方式相比,壟面溫度差異不顯著,但壟溝溫度差異顯著;秸稈覆蓋對壟面土壤水分影響差異不顯著,但秸稈覆蓋使壟溝土壤水分增加,尤其是壟溝秸稈覆蓋、全部秸稈覆蓋比不覆蓋秸稈顯著提高了壟溝土壤水分含量。不覆蓋秸稈的土壤中的堿解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量均最高,全部覆蓋秸稈的土壤中堿解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量均最低;覆蓋秸稈能不同程度降低土壤的堿解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量。

與不覆蓋秸稈相比,采用小麥秸稈覆蓋對花生生長發(fā)育影響較大,壟面秸稈覆蓋和壟溝、壟面全部秸稈覆蓋使花生生長差于不覆蓋秸稈的,而壟溝秸稈覆蓋對花生生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成影響不大,基本與不覆蓋秸稈的相當(dāng);秸稈覆蓋能增加花生籽粒中蛋白質(zhì)的含量,降低粗脂肪的含量;秸稈覆蓋能提高花生籽粒中棕櫚酸、亞油酸、花生一烯酸、木焦油酸的含量,同時減少油酸、硬脂酸、花生酸的含量。

本試驗條件下,在小麥—花生種植體系下,采用花生起壟種植模式,壟溝覆蓋秸稈,小麥秸稈覆蓋量為4500 kg/hm2,花生能獲得較高的莢果產(chǎn)量、蛋白質(zhì)和粗脂肪產(chǎn)量,分別為4480.95 kg/hm2、1169.5 kg/hm2和2029.9 kg/hm2。因此,起壟種植+壟溝覆蓋秸稈方式是既能夠充分利用小麥秸稈資源,又保證花生豐產(chǎn)的合理栽培方式。

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Effects of Ridge Tillage and Straw Mulching on Soil Physicochemical Properties and Peanut Yield-Quality

SI Xian-zong1, ZHANG Xiang1*, MAO Jia-wei1, LI Liang1, LI Guo-ping1, YU Hui2

(1.InstituteofPlantNutrition,ResourceandEnvironment,HenanAcademyofAgri.Sci.,Zhengzhou450002,China; 2.ZhengyangInstituteofPeanut,Zhengyang463600,China)

Effects of straw mulching on soil physicochemical properties and peanut yield-quality were studied through field experiment with randomized block design and in ridge tillage planted peanut. The results indicated: 1) The soil temperature of ridge and furrow were both the highest with no straw mulching; 2) Straw mulching in furrow, as well as straw mulching both in ridge and furrow could significantly increased soil water content in furrow; 3) Mulching straw reduced content of alkali-hydrolyzale nitrogen, available phosphorus and available potassium in ridge soil in different levels; 4) Straw mulching in furrow had little effect on growth and yield component of peanut, as the yield only reduced by 3.9%; 5) Straw mulching could increase protein content in peanut kernels, raise palmitic acid content, linoleic acid content, arachidonic acid content, tetracosanoic acid content, decrease crude fat content, reduce oleic acid content , stearic acid content, arachidic acid content. Under this experimental condition, wheat straw mulching rate was 4500 kg/hm2, peanuts could obtain comparatively higher yield of pod as 4480.95 kg/hm2, yield of protein as 1169.5 kg/hm2and yield of crude fat as 2029.9 kg/hm2, respectively. Method of ridge planting mixing with furrow straw mulching is a reasonable way to make full use of wheat straw resource and to ensure the high yield of peanut.

ridge tillage; straw mulching; soil physicochemical properties; peanut; yield-quality

10.14001/j.issn.1002-4093.2016.02.007

2016-04-21

河南省花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系耕作栽培崗位(S2012-05-G02);河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新專項基金;河南省重大科技攻關(guān)項目(122101110600)

司賢宗(1975-),男,河南夏邑人,河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所助理研究員,博士,主要從事經(jīng)濟(jì)作物施肥研究。E-mail: sixianzong@163.com

*通訊作者:張翔(1967-),男,研究員,主要從事植物營養(yǎng)與施肥技術(shù)研究。E-mail: zxtf203@163.com

S565.2048

A

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