風(fēng)沙土添加油頁巖對(duì)花生生長及產(chǎn)量的影響

關(guān) 冰，于國慶*，周曉瑩，趙 艷，李杰穎，羅祥志

風(fēng)沙地是我國重要的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)土地類型之一，特點(diǎn)是土壤結(jié)構(gòu)松散、流動(dòng)性大、養(yǎng)分瘠薄、持水能力差[1]。我國風(fēng)沙地分布區(qū)主要在半干旱區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶，遼寧省境內(nèi)集中分布于遼西北地區(qū)。干旱少雨、風(fēng)蝕沙化是該類區(qū)域特點(diǎn)，也是制約其農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。關(guān)于風(fēng)沙地改良利用研究前人已在綠肥種植[2]、防護(hù)林營造[3]、退化草地圍封恢復(fù)[4]、耕田改造[5]等方面做了大量的工作，申源源[6]等人研究發(fā)現(xiàn)添加無機(jī)礦物可以顯著改善砂質(zhì)土壤的物理性質(zhì)，提升土壤的持水能力。

油頁巖是由粉沙、淤泥和低等生物殘?bào)w腐解的有機(jī)質(zhì)沉積形成的，它含有大量的有機(jī)質(zhì)和植物生長所需的營養(yǎng)元素，油頁巖的綜合開發(fā)利用已成為當(dāng)前資源環(huán)境領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容之一，目前國內(nèi)外的研究主要是集中在有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥加工、農(nóng)業(yè)栽培基質(zhì)上[7-8]，例如，將油母頁巖制成復(fù)合有機(jī)肥用于林業(yè)或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅能促進(jìn)苗木地上部分的生長，還能促進(jìn)根系的發(fā)育[9-10]；可以增加玉米、小麥、豆類、高粱等作物產(chǎn)量[11]，還能作為栽培基質(zhì)和營養(yǎng)土的主要成分應(yīng)用于園藝花卉和設(shè)施蔬菜栽培中，此外，由于油頁巖本身具有較高的有機(jī)質(zhì)及陽離子交換量，因此，可以將其作物土壤保肥劑進(jìn)行開發(fā)利用[12]。本試驗(yàn)選用花生為載體，通過研究油頁巖不同添加量對(duì)花生產(chǎn)量及植物學(xué)特性的影響，研究油頁巖肥效作用的植物轉(zhuǎn)化效果，一方面為風(fēng)沙地改良利用探索新方法，另一方面為工業(yè)廢棄物的資源化利用提供一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為遼寧省沙地治理與利用研究所章古臺(tái)實(shí)驗(yàn)站，該區(qū)主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是干旱多風(fēng)，降雨量少且70%集中于夏季，年均溫5.1-6.1℃，年平均風(fēng)速3.7-4.6m/s，年均降水量499.7-512.2mm，無霜期154d，土壤類型為風(fēng)沙土。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤為風(fēng)沙土，油頁巖為頁巖油工業(yè)中篩選出來的低品位礦產(chǎn)資源，由撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心提供，粒徑為0-3mm，有機(jī)肥為堆腐后的牛糞。供試作物為花生，種植密度為25株/m2，行距50cm，穴距12cm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

本研究采取田間小區(qū)試驗(yàn)的方法，試驗(yàn)小區(qū)面積為16m2（4m×4m），試驗(yàn)設(shè)計(jì)油頁巖施用量5個(gè)水平，5次重復(fù)，共25個(gè)小區(qū)，小區(qū)布置采取隨機(jī)排列的方法，田間管理方法一致。低品位油頁巖（0-3mm粒徑）與牛糞按施用比例見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.4 測定項(xiàng)目與方法

花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的測定：于2018年9月26日在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)選定1m2測定花生產(chǎn)量、株數(shù)，選擇連續(xù)10株進(jìn)行室內(nèi)考種，考察主莖高，側(cè)枝長、分枝數(shù)、果實(shí)數(shù)、單雙粒數(shù)、空秕果數(shù)、單株果重等參數(shù)。

葉綠素含量的測定：于2018年7月10日，采用便攜式SPAD-502 plus葉綠素儀即時(shí)測量花生葉片的葉綠素相對(duì)含量，測定的葉片為花生頂部的第一片葉，測定部位為每片測試葉的中間部位，每個(gè)處理重復(fù)5次。

凈光合速率等參數(shù)的測定：于2018年7月24日，采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的Li-6400光合儀進(jìn)行對(duì)花生葉片進(jìn)行活體測定，測定時(shí)間選擇晴天的上午9∶30-12∶00，測定的葉片為花生頂部的第一片葉，測定部位為每片測試葉的中間部位，每個(gè)處理重復(fù)5次。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)在Microsoft Excel 2010作基本處理，獲得各項(xiàng)性狀參數(shù)后，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA）和Pearson相關(guān)性分析，Duncan法檢驗(yàn)差異顯著性水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用油頁巖對(duì)花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

施用油頁巖對(duì)花生產(chǎn)量及主莖高、側(cè)枝長有明顯促進(jìn)作用，結(jié)果見圖1-圖4。

圖1 施用油頁巖對(duì)花生產(chǎn)量的影響

圖2 施用油頁巖對(duì)花生果重的影響

圖3 施用油頁巖對(duì)花生主莖高的影響

圖4 施用油頁巖對(duì)花生側(cè)枝長的影響

隨著油頁巖施用量的增加，花生產(chǎn)量、果重、主莖高和側(cè)枝長均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，其中產(chǎn)量、果重、側(cè)枝長在處理4水平時(shí)達(dá)到最大值，分別比對(duì)照CK增加108%、50%、86.7%，主莖高在處理3水平時(shí)達(dá)最大值，比對(duì)照CK增加110%，繼續(xù)增加油頁巖用量反而對(duì)花生的產(chǎn)量、果重、主莖高和側(cè)枝長產(chǎn)生抑制作用。

施用油頁巖對(duì)花生果實(shí)的影響也表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，其中果實(shí)數(shù)、雙粒數(shù)、飽果數(shù)在處理4水平時(shí)達(dá)最大值，分別比對(duì)照CK增加86%、99%、107%。還可以使花生果實(shí)的空秕率得到一定程度的降低（從18%降低至11%左右），但各處理間差異不顯著（表3）；

表3 施用油頁巖對(duì)花生果實(shí)的影響

從花生的產(chǎn)量和植株性狀指標(biāo)可以看出油頁巖與有機(jī)肥的不同配比改變了風(fēng)沙土養(yǎng)分比例結(jié)構(gòu)，氮肥效應(yīng)明顯，能有效增加風(fēng)沙土土壤肥力，本試驗(yàn)條件下，油頁巖與牛糞的按1.5∶1配施對(duì)花生的產(chǎn)量及植株生長的促進(jìn)作用最明顯。

2.2 施用油頁巖對(duì)花生葉片葉綠素含量及光合特性的影響

2.2.1 施用油頁巖對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響

由表4可知，花生葉片的葉綠素含量隨著油頁巖用量的增加而增加，處理3和處理4對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響最為顯著，SPAD值顯著大于對(duì)照和單施牛糞處理，這可能與油頁巖的有效氮含量較為豐富有關(guān)，但高用量油頁巖用量達(dá)到3kg/m2時(shí)卻降低了花生葉片的葉綠素含量，這可能與油頁巖本身的理化性質(zhì)有關(guān)，對(duì)于該方面的機(jī)理研究還有待進(jìn)一步加深。

2.2.2 施用油頁巖對(duì)花生葉片光合性能的影響

由表4可知，本試驗(yàn)中不同油頁巖施用量對(duì)花生葉片凈光合速率的影響與對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響高度相關(guān)，均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在處理4水平時(shí)達(dá)最大值，油頁巖用量繼續(xù)增加，葉片凈光合速率不再升高，說明葉片達(dá)到了光飽和水平；氣孔導(dǎo)度的變化趨勢(shì)與凈光合速率大體一致；胞間CO2濃度和葉片蒸騰速率隨著油頁巖用量的增加均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，這一變化趨勢(shì)與凈光合速率成反比。

表4 施用油頁巖對(duì)花生葉綠素含量及光合特性的影響

油頁巖在一定用量范圍內(nèi)可提高花生葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度，降低葉片的胞間CO2濃度和蒸騰速率，花生葉片的凈光合速率與氣孔導(dǎo)度成正相關(guān)，與胞間CO2濃度和蒸騰速率成負(fù)相關(guān)，從肥效角度考慮可能是由于油頁巖的施用增加了土壤的養(yǎng)分含量，尤其是促進(jìn)了有效氮積累，進(jìn)而增強(qiáng)了花生葉片的光合作用。

2.3 Pearson相關(guān)性分析

通過相關(guān)性分析可知，油頁巖施用量與花生主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量間相關(guān)性密切，詳見表4?；ㄉ漠a(chǎn)量、果實(shí)重、雙粒數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)與油頁巖施用量的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01），果實(shí)數(shù)和側(cè)枝長與油頁巖施用量的相關(guān)性達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）；另外，油頁巖的施用量與花生空秕率成負(fù)相關(guān)；這說明風(fēng)沙土施用油頁巖可以有效促進(jìn)花生產(chǎn)量的增加，其中雙粒數(shù)的增加對(duì)花生產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，還能促進(jìn)花生植株的生長，尤其是側(cè)枝長方面，還可以降低花生的空秕率。

表4 風(fēng)沙土油頁巖施用量與花生主要農(nóng)藝性質(zhì)及產(chǎn)量的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

油頁巖富含有機(jī)物，其中有機(jī)碳礦化是一個(gè)持續(xù)過程，可持續(xù)養(yǎng)分供給[8]，對(duì)氮磷鉀元素具有較強(qiáng)的吸附解吸能力[12]，可用于大量的肥料生產(chǎn)[10]，也可作為土壤有機(jī)物料直接施用[11]。在本試驗(yàn)研究中，油頁巖與有機(jī)肥配施表現(xiàn)出明顯的肥力效果，氮肥作用尤為顯著，使花生產(chǎn)量得到了顯著提高，增加了花生雙粒數(shù)，促進(jìn)了花生植株的生長，這與前人在玉米、小麥、豆類及高粱等作物上的研究結(jié)論相一致[17-18]，適量施用油頁巖還可以提高花生葉片的葉綠素含量SPAD值、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度，說明施用油頁巖能夠有效提高土壤肥力水平。

在本試驗(yàn)條件下綜合產(chǎn)量等因?yàn)榭紤]油頁巖與有機(jī)肥配施的最佳比例為1.0-1.5∶1，當(dāng)油頁巖用量達(dá)到3kg/m2時(shí)，對(duì)花生植株的生長及光合性能產(chǎn)生一定抑制作用，這可能是由于油頁巖本身pH及可溶性鹽含量較高有關(guān)。因此，在應(yīng)用油頁巖改良風(fēng)沙土實(shí)際過程中，須謹(jǐn)慎使用油頁巖，尤其是注意單位施用量，或者經(jīng)過有效處理后再行開發(fā)利用。