水稻秸稈還田對后茬花生形態(tài)、生理及品質(zhì)特征的影響

陳慶政 吳春玲 林秀芳 祁俊程 徐小媛 劉海東

（1. 賀州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 廣西賀州 542800；2. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院賀州分院 廣西賀州 542813）

花生作為我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，種植面積和產(chǎn)量均在世界前列[1]。花生在國內(nèi)主要以油用為主，因花生油具有濃郁的花生香氣且營養(yǎng)價值豐富，富含多種人體必須氨基酸和微量元素等特點(diǎn)[2]，深受廣大消費(fèi)者喜愛。由于中國花生油需求量持續(xù)加大，進(jìn)口數(shù)量逐年增加[3]，因此培育出產(chǎn)量高、品質(zhì)好、出油率高等特點(diǎn)的優(yōu)良花生品種一直以來都是花生育種學(xué)家追求的目標(biāo)。但是優(yōu)良性狀特征是基因和環(huán)境互作的結(jié)果，給花生提供一個良好的生長環(huán)境就要從栽培方法著手，正所謂“良種配良方”。花生不耐連作，前人研究表明，花生連作會導(dǎo)致花生根系分泌有機(jī)酸，隨著種植年限的增加有機(jī)酸含量積累過多會導(dǎo)致自身毒害作用，導(dǎo)致花生植株長勢弱、抗逆性差[4-6]，并且花生是旱地作物，多年連作會導(dǎo)致田塊地下害蟲、病毒、有害細(xì)菌、頑固性雜草等增多，直接導(dǎo)致花生嚴(yán)重減產(chǎn)[7]。考慮到花生連作種種弊端，栽培學(xué)家提出花生和玉米輪作[8]、花生和冬季葉菜輪作[9]、花生與甘薯輪作[10]、花生與小麥輪作[11]等高產(chǎn)栽培技術(shù)，在一定程度上減輕了病、蟲、草害的發(fā)生。但旱地輪作模式對于緩解花生生長逆境的作用有限。近幾年花生栽培學(xué)家結(jié)合華南地區(qū)氣候特點(diǎn)提出的春季水稻和秋季花生輪作栽培模式，能夠大大降低地下害蟲的危害，例如地老虎、蠐螬、結(jié)根線蟲等，可降低80%～95%，青枯和莖腐等病害下降50%～60%，旱地頑固雜草下降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，能夠降低花生生產(chǎn)成本[13]。劉宇慶等[14]認(rèn)為，水稻秸稈還田具有培肥地力、改善水田土壤生態(tài)環(huán)境、減小土壤容重、增加陽離子交換量、提高土壤酶活性等優(yōu)點(diǎn)。本試驗在水旱輪作模式下探究水稻秸稈還田對后茬花生生長的影響，旨在為水稻和花生輪作秸稈還田高產(chǎn)栽培技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試花生選用賀州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的推廣面積較大的直立緊湊、珍珠豆型油用花生品種，賀油15，該品種秋植全生育期105 d左右，前茬水稻選用常規(guī)水稻品種馬壩油占。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于 2021年春季在賀州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地進(jìn)行，水稻于3月10日播種，7月15日收獲；花生于7月28日播種，11月10日收獲。試驗設(shè)置2個處理，即水稻秸稈還田處理記為T，水稻秸稈不還田處理記為CK。水稻田面積為1 333.33 m2，收獲前將稻田一分為二，中間起田壩。水稻機(jī)械收獲時要求一半田塊秸稈全部粉碎還田，另一半田塊保留完整植株方便后續(xù)清理出田塊。水稻收獲后對水稻田進(jìn)行翻耕后洇水造墑，花生播種前對田塊進(jìn)行破碎、平整后同步機(jī)械開溝起壟，壟面寬40 cm，壟間溝寬40 cm，壟面開3條溝，左右為種植溝，中間為肥料溝。花生每穴播2粒，每壟株行距為16 cm×30 cm。2個處理肥料施用三元緩釋復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），施肥量為 525 kg/hm2（常規(guī)施肥量為750 kg/hm2），一次性施入，后期無追肥。播種、施肥完成后及時覆土、噴灌保墑，保證花生苗齊、苗壯。花生全生育期管理參照同期大田生產(chǎn)。

1.2.2 土壤養(yǎng)分測定 清除表層雜物，利用土鉆在試驗田塊對前茬水稻收獲后和后茬花生收獲后進(jìn)行五點(diǎn)取樣法，取40 cm土層拿回實(shí)驗室進(jìn)行自然風(fēng)干過篩測定養(yǎng)分元素。采用玻璃電極法測定土壤pH；采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測定有機(jī)質(zhì)含量；采用凱氏法測定土壤全氮含量；采用鉬銻抗分光光度法測定土壤全磷含量；采用火焰光度法測定土壤全鉀含量；采用振蕩浸提—原子吸收光譜法測定土壤中交換性鈣含量。

1.2.3 植株形態(tài)指標(biāo)測定 在花生苗期、花針期、結(jié)莢期、成熟期，每個處理采用五點(diǎn)取樣法各取20株長勢基本一致的花生植株，帶回實(shí)驗室測量主莖高、側(cè)枝長、主根長、總分枝數(shù)后整株放入鼓風(fēng)干燥箱，溫度設(shè)置105℃殺青30 min后，調(diào)到80℃烘干至恒重后拿出稱重，測定不同處理的地上部分花生植株干物重。

1.2.4 植株葉片過氧化物酶活性、丙二醛含量測定 在花生苗期、花針期、結(jié)莢期、成熟期，在晴朗的上午 9時左右每個處理摘取花生頂部完全展開葉20片及時放入冰盒中帶回實(shí)驗室放入-80℃冰箱冷藏備用，采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶活性[15]，硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量[16]。

1.2.5 成熟期考種及品質(zhì)指標(biāo)測定 在成熟期將剩余的植株全部收獲莢果，自然晾曬干后對莢果性狀進(jìn)行考察，指標(biāo)包括單株果數(shù)、雙仁果數(shù)、單仁果數(shù)、百果重、百仁重，計算出雙仁果率、出仁率。對每個處理收獲的莢果進(jìn)行總體稱重得出產(chǎn)量。每個處理選取籽粒飽滿的花生籽粒，通過近紅外品質(zhì)分析儀器（FOSS DA7200）對花生籽粒進(jìn)行品質(zhì)分析，指標(biāo)包括粗脂肪、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸、花生酸、計算出油亞比。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)采用Office 365進(jìn)行錄入、整理、制表制圖，采用SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，最小顯著差異法（LSD）在5%顯著水平下進(jìn)行方差分析（用小寫字母表示）。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻秸稈還田對土壤養(yǎng)分的影響

表1結(jié)果表明，水稻秸稈還田能夠改善土壤pH，秸稈還田處理較秸稈未還田處理提高土壤中有機(jī)質(zhì)66.39%、全氮42.68%、全磷60.25%、全鉀6.79%、交換鈣63.75%。

表1 土壤養(yǎng)分狀況

2.2 水稻秸稈還田對花生植株形態(tài)特征的影響

表2結(jié)果表明，苗期，除主根長T處理與CK相比較差異顯著外，其余形態(tài)指標(biāo)兩處理間比較差異不顯著；花針期，主莖高、側(cè)枝長、地上部干物重均以 T處理顯著高于 CK，主根長、總分枝數(shù)、根系干物重兩處理間差異不顯著；結(jié)莢期和成熟期，主莖高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、地上部干物重、根系干物重 T處理顯著高于 CK，而主根長T處理顯著低于CK。

表2 單株花生植株形態(tài)特征及干物重

2.3 水稻秸稈還田對花生葉片過氧化物酶活性的影響

圖1結(jié)果表明：苗期，兩處理花生葉片過氧化物酶活性相比較差異不顯著；花針期、結(jié)莢期、成熟期，葉片過氧化物酶活性均以T處理顯著高于CK，后3個時期T處理過氧化物酶活性較CK分別提高了32.55%、29.09%、23.28%。

圖1 花生葉片過氧化物酶活性

2.4 水稻秸稈還田對花生葉片丙二醛含量的影響

圖2結(jié)果表明，苗期2個處理葉片丙二醛含量相比較差異不顯著；在花針期、結(jié)莢期、成熟期均以CK顯著高于T處理，分別高出41.04%、28.69%、21.02%。

圖2 花生葉片丙二醛含量

2.5 水稻秸稈還田對花生成熟期產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表3結(jié)果表明，成熟期單株果數(shù)、百果重、百仁重、雙仁果率、飽果率均以T處理顯著高于CK，分別提高了 32.76%、10.79%、13.14%、10.80%、12.45%；T處理產(chǎn)量較CK提高28.36%，但差異不顯著。

表3 花生成熟期產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

2.6 水稻秸稈還田對花生成熟籽粒品質(zhì)的影響

圖3結(jié)果表明，T處理的粗脂肪含量、油酸含量顯著高于 CK，分別提高 7.35%、7.37%；T處理蛋白質(zhì)含量、亞油酸含量顯著低于CK，分別降低8.28%、5.48%；花生酸、油亞比兩處理間比較差異不顯著。

圖3 成熟籽粒品質(zhì)

3 討論與結(jié)論

秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的副產(chǎn)品，其營養(yǎng)元素豐富，是很好的有機(jī)物料[17]。以前，農(nóng)民為了農(nóng)事操作方便，作物秸稈經(jīng)常是通過焚燒處理，這不僅污染空氣，而且造成了養(yǎng)分的浪費(fèi)，由此，栽培學(xué)家提出秸稈粉碎還田理論。本研究中，秸稈還田處理較未還田處理顯著改善了土壤理化性質(zhì)，土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、交換鈣等養(yǎng)分指標(biāo)大幅提高，這與劉宇慶等[14]研究結(jié)果一致。土壤養(yǎng)分狀況提高，可以為作物后期生長提供更加充足的養(yǎng)分，從而有利于營養(yǎng)生長與生殖生長，最終提高產(chǎn)量。石麗紅等[18]研究表明，采取水稻秸稈還田配施化肥顯著提高大麥植株葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性，顯著降低了丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量。薩如拉等[19]認(rèn)為，旋耕和深翻玉米秸稈還田配施腐熟劑處理顯著降低連作玉米葉片丙二醛（MDA）活性。本研究結(jié)果與前人結(jié)果一致，表現(xiàn)為葉片過氧化物酶（POD）活性增強(qiáng)，丙二醛含量降低，這說明水稻秸稈還田能提高花生葉片生理活性葉片抗氧化能力和降低過氧化產(chǎn)物的形成。前人大量研究表明，前茬作物秸稈粉碎還田翻耕腐熟有利于后茬作物生長及產(chǎn)量與品質(zhì)的提高。羅盛[20]研究表明，玉米秸稈還田結(jié)合深松處理效果最好，能夠顯著增加后茬花生主莖高、側(cè)枝長和植物營養(yǎng)器官干物質(zhì)質(zhì)量。張鶴等[21]發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈還田配套深松處理下的單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量和莢果產(chǎn)量均顯著增加。高波等[22]研究表明，小麥秸稈還田可顯著提高花生籽仁的粗脂肪、蛋氨酸、苯丙氨酸含量和雙仁果率、單果質(zhì)量，對提高產(chǎn)量有一定作用。本研究中水稻秸稈還田處理植株形態(tài)指標(biāo)明顯優(yōu)于未還田處理，且能夠顯著增加單株果數(shù)、百果重、百仁重、飽果率、粗脂肪、油酸含量，結(jié)合土壤養(yǎng)分結(jié)果分析，秸稈還田能夠提高土壤氮元素和鈣元素含量，保證了莢果膨大和籽仁飽滿，這是花生增產(chǎn)的前提條件。破除花生連作障礙的有效方式之一是改變連作模式為輪作模式，輪作作物最好選用2種不同科屬作物。目前大多是玉米、小麥等旱旱輪作秸稈還田或者雙季水稻秸稈還田研究，從南方種植特點(diǎn)和打破花生連作障礙出發(fā)，研究水旱輪作模式下水稻秸稈還田對后茬花生的影響較少。相較旱旱輪作，水旱輪作對于花生土傳病、蟲害有很好的阻隔作用。此外，也有研究表明，水旱輪作結(jié)合秸稈還田栽培措施可以降低花生根系有機(jī)酸積累，減輕自身毒害作用，緩解連作障礙，有利于花生生長。

本研究表明，水稻秸稈還田能夠顯著提高花針期、結(jié)莢期、成熟期的株高、側(cè)枝長和地上部分干物重，顯著降低主根長度；除苗期外，顯著提高水稻葉片過氧化物酶活性和顯著降低丙二醛含量，顯著提高單株果數(shù)、百果重、百仁重、雙仁果率、飽果率，提高了花生產(chǎn)量，顯著提高粗脂肪和油酸含量，顯著降低蛋白質(zhì)和亞油酸含量，但對于花生酸、油亞比影響不大。秸稈還田提高了土壤 pH值，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀和交換鈣含量。水旱輪作模式下前茬水稻秸稈還田改善土壤養(yǎng)分狀況，不但有利于后茬花生形成良好的形態(tài)特征，還有利于提高后茬花生葉片抗氧化能力，進(jìn)一步增強(qiáng)花生的抗逆性，為后期莢果產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的提高打下基礎(chǔ)。因此，水稻和花生輪作前茬水稻秸稈還田處理值得推廣應(yīng)用。