









摘 要:【目的】研究不同施鉀量對滴灌花生光合特性及產量的影響,為篩選新疆滴灌花生鉀肥最佳施肥量提供依據。
【方法】采用花育9610和黑花5號為材料,設置4個施鉀處理:0 kg/hm2(K0)、150 kg/hm2(K1)、225 kg/hm2(K2)和300 kg/hm2(K3),比較不同施鉀量對花生光合參數、葉綠素含量及熒光參數的影響,分析不同施鉀量對滴灌花生光合特性及產量的影響。
【結果】花育9610和黑花5號在K2處理下提高了凈光合率、蒸騰速率和氣孔導度與K0相比分別提高了9.67%、60.49%和13.53%,降低了胞間CO2濃度,分別降低了14.25%、55.97%和15.14%;于出苗后80 d,K2處理葉綠素含量、施鉀量達到峰值,分別為2.92和3.01 mg/g;花育9610和黑花5號在整個生育期中ETR、PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)、PSⅡ潛在光化學活性(Fv/Fo)均在出苗80 d K2處理達到最大值,分別為98.34、0.84;4.24,98.57、0.85和4.32,較K0處理有顯著提高;花育9610和黑花5號不同施鉀肥較不施鉀肥在單株結果數、百果重、百仁重、出仁率均有所增加,不同施鉀處理所表現的產量差異為K2gt;K3gt;K1gt;K0,花育9610和黑花5號以K2處理產量最高,分別為9 428.71 和9 968.35 kg/hm2,較不施肥增產33.66%和35.26%。
【結論】花育9610和黑花5號在出苗80 d的功能葉葉綠素a/b、光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、電子傳遞速率(ETR)、PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)、PSⅡ潛在光化學活性(Fv/F0)均在K2處理量下達到最大值。不同施鉀處理產量表現為T2K2gt;T1K2gt;T2K3gt;T1K3gt;T2K1gt;T1K1gt;T2K0gt;T1K0,花育9610和黑花5號產量均為K2處理達到最高,分別為 9 428和9 968 kg/hm2,并且各施肥處理黑花5號單產均高于花育9610,增施鉀肥對花生增產效果顯著。
關鍵詞:花生;鉀肥;光合特性;產量
中圖分類號:S565.2 ""文獻標志碼:A ""文章編號:1001-4330(2024)08-1926-11
收稿日期(Received):2024-01-08
基金項目:新疆生產建設兵團第二師鐵門關科技攻關項目“塔里木盆地東南緣花生綠色豐產關鍵技術研究與示范”(2019NYGG13);花生國家產業技術體系新疆綜合試驗站(CARS-13)
作者簡介:李鎖丞(1997-),男,河南南陽人,碩士研究生,研究方向為土壤肥料,(E-mail)M15810730018@163.com
通訊作者:柳延濤(1979-),男,新疆石河子人,研究員,碩士生導師,研究方向為花生栽培生理及抗逆,(E-mail)zibeng1979@126.com
王開勇(1978-),男,新疆石河子人,教授,碩士生/博士生導師,研究方向為土壤環境與生態安全,(E-mail)wky20@ 163.com
0 引 言
【研究意義】花生是我國重要的油料作物,油分含量為50%~60%(僅次于芝麻),花生可榨油,可鮮食,有較高經濟價值[1]。2020年新疆花生種植面積1 800 hm2,雖占全疆油料播種面積1.64%,但單產以4 936 kg/hm2的居全國第二,在新疆發展花生產業有較大優勢[2]。新疆土壤富鉀,土壤中速效鉀含量可達到315 mg/kg[3],由于新疆獨特的氣候特征及豐厚的光熱資源相互作用下,土壤中的鉀未被作物很好的吸收利用,仍需要施用鉀肥保證作物產量提升。因此合理的鉀肥施用量與施用時期是提升花生產量的關鍵?!厩叭搜芯窟M展】鉀是植物體內不可缺少的元素[4],是植物體內僅次于氮,生長發育所必需的第二大礦質元素[5],在應對生物和非生物脅迫、調節酶活性、參與同化產物的運輸等生理代謝方面起著重要作用。K+在維持葉片氣孔開閉及葉綠體有關的生理活動中有重要意義[6,7]。陶仁[3]認為K+缺乏下光合速率降低可能是由于與葉肉導度降低相關的葉片解剖結構發生改變導致單位葉面積的葉綠體表面積減少、氣孔導度降低所導致的??涤駶嵉龋?]在施鉀量影響花生衰老程度研究中認為當花生施鉀量在0~150 kg/hm2,可明顯降低葉片MDA的量,增加SOD、POD、CAT等多種酶的活性,從而延緩花生衰敗。李忠等[9]以栽培種和野生種為試驗材料研究表明,施用鉀肥對栽培種的光合速率和葉綠素的含量較野生種的影響大,隨著花生葉片中K+濃度的升高,使氣孔運動的速率增強,隨之使氣孔導度增大,從而提升水分和CO2進出氣孔的速率,促進凈光和速率和蒸騰速率的快速進行,提高花生的凈同化效率,增加干物質積累量。目前有關花生鉀肥方面的研究主要集中在河南、山東、沈陽等地,結果表明在花針期和結莢期之后,花生對鉀的吸收急劇減弱,花生對養分的需求主要靠結莢期之前所形成葉片光合產物來滿足,適宜鉀肥用量有利于花生產量提升[10-12]。【本研究切入點】關于鉀肥施用量對新疆花生的研究開展的較少,不同地區富鉀程度不同,施鉀量亦不十分明確。前人的研究對于新疆花生鉀肥施用量尚缺乏實際參考。需研究不同施鉀量對滴灌花生光合特性及產量的影響。【擬解決的關鍵問題】以花育9610和黑花5號為材料,分析鉀肥施用量對花生光合特性及產量的影響,研究鉀肥施用量對光合生理特性的影響機制,為新疆高產花生最佳施肥方案提供參考。
1 材料與方法
1.1 材 料
試驗于2021~2022在新疆塔城地區沙灣市烏蘭烏蘇農業氣象試驗站(44°17′N,85°49′E,海拔468.2 m)試驗田進行,氣候為溫帶大陸性氣候,年平均溫度7.2~8.0℃,年平均日照約2 700~2 900 h,無霜期約155~175 d,年降水量235~275 mm。試驗田土壤類型為壤土,0~30 cm土層堿解氮含量46.5 mg/kg,速效磷含量18.1 mg/kg,速效鉀含量146.87 mg/kg,有機質含量15.90 g/kg,pH值7.67。
供試花生品種花育9610由新疆農業科學院經濟作物所提供,黑花5號由河南鄭州穗開顏農業科技有限公司提供。供試肥料硫酸鉀為國投新疆羅布泊鉀鹽有限公司生產(K2O≥51%)。
1.2 方 法
1.2.1 試驗設計
花生品種花育9610和黑花5號分別用T1和T2表示。試驗設4個施鉀量(K2O)處理:0 kg/hm2(K0)、150 kg/hm2(K1)、225 kg/hm2(K2)和300 kg/hm2(K3),小區長5 m,寬4 m,隨機區組設計,共8個處理,每處理重復3次。密度13.5×104~16.5×104株/hm2,氮肥和磷肥分別為尿素588.1 kg/hm2,磷酸一銨(N- P2O5:12-61):245.9 kg/hm2,氮磷肥隨水滴施。
1.2.2 測定指標
1.2.2.1 氣體交換參數
于花生出苗后40、60、80、100和120 d,用LI-6400型便攜式光合測定儀,在晴朗無風天氣上午10:00~12:00選擇有代表性植株功能葉,測定葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率。
1.2.2.2 葉綠素
花生出苗后40、60、80、100和120 d,取花生中上部功能葉片3~5片,除去表面污漬后剪碎混勻,稱取0.2 g,放入研體中,放入少許碳酸鈣粉及石英砂,加入10 mL 95%乙醇研磨直至組織變白,靜止5 min后過濾至25 mL容量瓶,以95%乙醇定容,避光處理。用UV-1750型分光光度計測量665、649及470 nm波長下的吸光度(A1)值,根據公式計算葉綠素a (Chla)、葉綠素b(Chlb)和總葉綠素含量(mg/g)。
Chl a=13.95·A665-6.88·A649.
Chl b=24.96·A649-7.32·A665.
1.2.2.3 葉綠素熒光參數
使用PAM-2500便攜式葉綠素熒光儀(WALA,德國)在花生出苗后40、60、80、100和120 d測量葉綠素熒光參數(ETR、Fv/Fm、Fv/Fo)。測定前對葉片進行預處理,從每小區選取5片長勢完好的功能葉進行標記,用暗室葉夾夾在花生葉片遮蔽環境光20~30 min,熒光參數的測定。
1.2.2.4 莢果干重
每小區選擇時期相同、長勢一致的花生植株10株,將莢果摘下分別裝入紙袋,采用常壓直接烘干法,先用烘箱在105℃下殺青30 min(從溫度升至105℃開始計時)后,在85℃下直至烘至恒重,稱重記錄數據。
1.2.2.5 產量構成因素
從植株收獲的莢果調查結果數、百果重、百仁重、出仁率。
出仁率=脫殼后的籽仁/未脫殼莢果×100%。
1.3 數據處理
試驗所得數據采用Excel 2016軟件和Origin2022軟件進行數據計算和整理及方差分析。
2 結果與分析
2.1 不同施鉀量對滴灌花生功能葉光合速率的影響
研究表明,在花生出苗后40~120 d生育進程中呈拋物線的變化趨勢。花育9610和黑花5號葉片的光合速率隨著花生生長發育,不同處理之間變化規律基本一致,花生出苗后40~80 d,光合速率隨著生育時期不斷增大,在80 d附近光合速率達到最大值,隨后光合速率呈下降趨勢?;ㄓ?610和黑花5號以K2處理的光合速率最高分別為28.69和29.44 μmol CO2/(m2·s),與不施鉀肥相比光合速率分別提高了9.67%和14.25%;K3處理葉片的光合速率較K2處理明顯降低但仍高于K0和K1處理;各施肥處理間葉片光合速率總體表現為K2gt;K3gt;K1gt;K0。增施鉀肥明顯提高了花生的光合速率,在花育9610和黑花5號出苗80 d前施用鉀肥對光合速率作用較大,K2處理對提高花生葉片光合速率優勢最明顯。圖1
2.2 不同施鉀量對滴灌花生功能葉氣孔導度的影響
研究表明,花育9610和黑花5號出苗后隨著生育時期推進葉片氣孔導度呈開口朝下拋物線型?;ㄓ?610和黑花5號在出苗后80 d葉片氣孔導度達到最大分別為0.976、0.948 mol H2O/(m2·s),顯著高于K3、K1和K0處理,K3和K1處理之間葉片氣孔導度無顯著差異且高于K0處理;其中花育9610和黑花5號K2、K3和K1處理分別較不施肥處理分別提升17.28%和18.14%、6.28%和9.88%、6.58%和5.46%;出苗40~60 d不同處理對花生葉片氣孔導度影響不大,但不同施鉀處理的花生葉片氣孔導度表現為K2gt;K3gt;K1;出苗120 d花育9610和黑花5號各處理葉片氣孔導度較出苗80 d顯著降低,K0處理顯著低于其他處理,K3和K1處理之間無顯著差異,K2葉片氣孔導度降低最少,分別為0.581和0.549 mol H2O/(m2·s),較K0提高60.49%和55.97%。K2處理在花生生育前期顯著提高葉片氣孔導度,同時在花生生育后期可顯著延緩葉片氣孔導度的降低速度,維持氣孔導度在相同條件下的較高水平。圖2
2.3 不同施鉀量對滴灌花生功能葉胞間CO2濃度的影響
研究表明,滴灌花生在不同施鉀量條件對功能葉胞間CO2濃度產生不同程度的影響,花育9610和黑花5號隨著生育時期推進呈先降低后增加的趨勢。不同施鉀量對花生葉片Ci的影響效果均以K2處理最顯著,花育9610葉片Ci的值表現為K1gt;K3處理,黑花5號葉片Ci的值K3gt;K1處理,但兩花生品種K3和K1處理差異不顯著,且均小于K0處理。花育9610和黑花5號各處理葉片Ci最小值均出現在出苗80 d,最小值分別為287.66和285.15 μmol CO2/mol,較不施鉀肥處理分別降低12.31%和11.02%。出苗40~80 d,不同處理葉片Ci均呈降低的趨勢,K2處理降低的Ci值均顯著高于其他處理;出苗80~120 d,各處理葉片Ci值增長顯著,K2處理仍顯著低于其他處理,且K2處理增長速率最快。增施鉀肥均可明顯使葉片胞間CO2濃度降低,促進葉片光合作用的進行。K2處理更有利于花育9610和黑花5號葉肉細胞對CO2的吸收,相同條件下維持葉片在最有利于光合作用的狀態。圖3
2.4 不同施鉀量對滴灌花生功能葉蒸騰速率的影響
研究表明,滴灌花生不同施鉀量對功能葉蒸騰速率影響各異,總體表現為隨生育時期推進呈先增加后降低的趨勢。其中生育期內出苗80 d的葉片蒸騰速率達到最大值,花育9610和黑花5號不同施鉀量相對于K0處理葉片蒸騰速率分別提高4.42%和2.04%、13.53%和15.14%、3.55%和6.79%?;ㄓ?610全生育期均以K2處理葉片蒸騰速率最高,最大值為11.41 mmol H2O/(m2·s),黑花5號在K2處理的葉片蒸騰速率最大值11.16 mmol H2O/(m2·s);兩花生品種K3與K1處理對葉片蒸騰速率的影響不顯著,雖然比K0處理高,但與K2處理對葉片蒸騰速率的影響相比達到極顯著水平。隨著生育期的推進,出苗80 d以后各處理促進葉片蒸騰速率的優勢明顯減弱,出苗120 d,花育9610和黑花5號K2處理葉片蒸騰速率仍最高,分別為6.04 和6.09 mmol H2O/(m2·s),相比不施肥處理提升了11.69%和19.37%。相同條件下,K2處理明顯提高了花育9610和黑花5號葉片蒸騰速率,促進了光合作用的進行,且黑花5號的葉片蒸騰速率低于花育9610。在生育后期K2處理的葉片蒸騰速率降低程度最小,蒸騰速率明顯高于其他處理,更有利于促進光合產物的轉化。圖4
2.5 不同施鉀量對滴灌花生葉綠素含量的影響
研究表明,花育9610和黑花5號葉片葉綠素a/b變化趨勢相同,兩品種隨生育時期推進呈先升高再降低的趨勢,即在出苗40~80 d呈上升趨勢,出苗80 d以后花育9610和黑花5號葉綠素a/b比值逐漸降低。在不同處理條件下,花育9610和黑花5號均以K2處理葉片葉綠素a/b數值最低;不同施鉀量對滴灌花生葉片葉綠素a/b較不施鉀肥差異顯著,其中相比K0處理不同生育時期花育9610分別降低12.62%、9.34%、10.01%、12.16%和13.62%,黑花5號分別降低16.33%、9.29%、14.51%、17.35%和21.22%。K2處理降低花育9610和黑花5號葉片葉綠素a與葉綠素b的比值,有利于對光的捕捉能力,提高光合效率。圖5
2.6 不同施鉀量對滴灌花生熒光參數的影響
2.6.1 不同施鉀量對滴灌花生光合電子傳遞速率的影響
研究表明,隨著花生生育時期的推進,花育9610和黑花5號的光合電子傳遞速率(ETR),呈先升高后降低的變化趨勢。在相同生育期中K2處理ETR值最大,并與各處理達到差異顯著水平。花育9610和黑花5號在整個生育期中ETR均在出苗80 d K2處理時達到最大值分別為98.34和98.57。在出苗40、60和80 d,K2處理下的花育9610和黑花5號ETR相較K0處理顯著提高了8.42%、8.54%、6.52%、8.34%、10.91%和6.34%;出苗100和120 d兩花生品種各處理ETR均逐漸降低,但K2處理仍顯著高于K1、K3處理,其中花育9610分別提高3.29%、7.26%和3.35%、5.15%,黑花5號分別提高了2.90%、8.56%、3.72%和6.78%。圖6
2.6.2 不同施鉀量對滴灌花生PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)的影響
研究表明,在相同生育期隨鉀肥施入量的增加,花育9610和黑花5號的Fv/Fm值表現為先增大后降低的趨勢(Plt;0.05)?;ㄓ?610和黑花5號K2處理均在出苗80 d時達到最大值分別為0.84和0.85?;ㄓ?610和黑花5號不同生育時期K2處理Fv/Fm比K0處理增加了4.83%、9.14%、13.44%、9.62%、17.74%和6.61%、8.92%、13.27%、12.38%和12.53%,且在花育9610在40~80 d K1與K3處理差異不顯著,黑花5號在40~60 d K1與K3處理差異不顯著。圖7
2.6.3 不同施鉀量對滴灌花生PSⅡ潛在光化學活性(Fv/Fo)的影響
研究表明,隨著花生生育進程的推進,花育9610和黑花5號隨鉀肥施用量增加Fv/Fo呈先增大再降低的趨勢。不同施肥處理下,花育9610和黑花5號Fv/Fo均差異達到顯著水平,K0、K1、K3處理下不同生育時期Fv/Fo均顯著低于K2處理下不同生育時期Fv/Fo,K2處理可顯著提高花生的Fv/Fo?;ㄓ?610在出苗后80 d時,K2處理Fv/Fo達到全生育期最大值4.24,與K0處理相比,Fv/Fo 提高了19.76%。黑花5號在出苗40 d之前不同鉀肥處理無顯著差異,出苗80 d時,K2處理下Fv/Fo也達到最大值4.32。出苗100 d以后K2與K3處理對花育9610影響差異顯著,而對黑花5號影響差異不顯著,與花生的品種特性及生育進程存在關聯。圖8
2.7 不同施鉀量對花生產量構成因素的影響
研究表明,不同鉀肥量施用對滴灌花生產量產生顯著影響?;ㄓ?610和黑花5號不同施鉀肥較不施鉀肥在單株結果數、百果重、百仁重、出仁率均有所增加,并在K2處理下單株結果數、百果重及百仁重均達最大值分別為29.10和29.87個/株、206.94和214.55 g、97.48和100.99 g,較不施肥處理分別提高18.15%和19.38%、37.72%和15.78%、23.13%和38.82%。在不同施鉀處理所表現的產量差異為K2gt;K3gt;K1gt;K0,施鉀肥可有效提高花育9610和黑花5號產量,黑花5號產量優于花育9610,且在K2處理花育9610和黑花5號產量達到最大值分別為9 428.71 和9 968.35 kg/hm2,較不施鉀肥K0處理分別增加了33.66%和35.26%。不同施鉀量對花生單株結果數和出仁率的影響,最終轉變為對花育9610和黑花5號產量的影響,所有處理中K2處理花生產量均達到最高,增產效果最佳。表1
3 討 論
3.1 不同施鉀量對滴灌花生葉片光合作用過程影響
葉片胞間CO2濃度(Ci)是衡量光合作用的重要參數之一,功能葉胞間CO2濃度變化是影響光合作用的主要因素,與凈光和速率存在負相關關系[13]。蒸騰作用是反應作物光合作用的重要因素,與光合速率之比是評價作物抗旱能力的重要指標之一[14]。ETR是表示葉片單位時間內光合電子傳遞內的電子傳遞速度,是表征作物光合能力的重要參數之一[15]。Fv/Fm是指光系統II的最大光化學效率,是反映植物光合機構是否被破壞和光能轉化效率的重要指標[16]。Fv/Fo是指光系統II(PSⅡ)潛在的光化學活性,潛在光化學活性越大,則表明光合機構內有活性的反應中心的數量越豐富[17]。
在作物的全部干物質中,約95%來自光合作用,提高作物的光合作用,將對作物產量的提高起到關鍵作用[1]。鉀離子是植物體內通過K+-H+泵進出保衛細胞,參與保衛細胞的滲透系統調節氣孔開閉從而影響花生的光合作用的重要離子[18]。花生出苗40~80 d即由營養生長逐漸轉為生殖生長階段,在增施鉀肥情況下顯著促進了花生光合作用,與K0處理差異顯著,其中以K2處理的影響情況最佳,顯著提升花生葉片凈光和速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、電子傳遞效率(ETR)、PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)、PSⅡ潛在光化學活性(Fv/Fo),降低葉片胞間CO2濃度(Ci)。是由于K2處理的施鉀量施入土壤被花生吸收后,使花生葉片中的K+濃度達到了最適值,滿足了保衛細胞正常的功能需要,提高了葉片的Gs;當葉片中得到了足夠的K+后促使葉肉細胞中葉綠體數量的增加,使葉肉細胞吸收CO2的阻力減?。?3,19],從而使葉片Ci降低;隨著葉片Gs增大,葉肉細胞吸收利用CO2的能力增強,提高了花生葉片的Tr和Pn,促進花生生長,提高鉀肥利用率[18,20]?;ㄓ?610和黑花5號Pn、Gs、Tr等光合指標均在K2處理達到最高值,Ci均在K2處理達到最低值,就花生生育前期而言,K2處理最有利于花生各光合指標的形成,促進花生的光合作用。
宋述銳等[21]研究認為合理施鉀可提高花生葉片葉綠素含量,降低光合原件損失,調節光合系統。研究結果表明,隨鉀肥施用量增加,花生葉片葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量均明顯增加,與光合速率變化趨勢相近,而葉綠素a/b 值與其他處理相比顯著降低。與田鈺君等[22]關于鉀肥葉面噴施對光合及葉綠素熒光影響的研究結果類似。作物葉片耐陰性與葉片葉綠素a/b密切相關,數值越低耐陰性越強[23],李卓蔚等[24]在研究鉀肥施用對滇重樓生長影響研究中表明,隨鉀肥占比增加,葉片葉綠素a/b明顯下降,可以提高作物耐陰性。試驗研究中各生育時期K2處理葉片葉綠素a/b值顯著低于其他處理,合理的鉀肥施用量可以提高花生的耐陰性,增強葉片弱光下光合速率。
3.2 不同施鉀量對延長滴灌花生光合作用時間
作物生育后期是果實成熟及物質積累的關鍵時期,延長作物光合作用的時間,對提高作物產量有積極影響[8]。花生生育后期,即出苗80~120 d,生殖生長逐漸結束,果實開始成熟,此階段花育9610和黑花5號各處理葉片光合指標Pn、Gs、Tr、ETR、Fv/Fm和Fv/Fo均呈降低趨勢,光合指標Ci呈上升趨勢,增施鉀肥達K2施鉀量,補充了葉片中K+的濃度,一定程度上延緩了葉片衰老的速度,使光合作用盡可能高水平下維持較長時間[8]。與其他處理相比花育9610和黑花5號光合指標Pn、Gs和Tr及熒光參數ETR、Fv/Fm和Fv/Fo K2處理下降程度均最小,顯著低于其他處理。這是因為生育后期,各器官對鉀肥的吸收率降低,K2處理的鉀肥施用量,滿足了此時期保衛細胞中膨壓變化所需的K+濃度,降低了氣孔閉合的數量;葉肉細胞內K+濃度的升高降低了光氧化物酶(POD)的含量,降低了葉綠體的降解速度[4,8],從而降低了生育后期Pn的降低速度和Ci的升高速度,相同條件下提高了葉片Pn,且維持葉片較長時間的光合作用,提高了花生光合產物的積累,提高了肥料利用率[25,26]。
3.3 不同施鉀量條件下滴灌花生產量構成因素影響分析
花生實際生產中若達到高產,增加結果數是關鍵,而達到超高產則需要進一步提高單果重[1]。研究結果表明,在K2O施用量在0~225 kg/hm2時,花生產量及產量構成因素均與施鉀量呈正相關,超過這一施鉀量,對提高產量產生負效應。同等試驗條件下施鉀量為225 kg/hm2時花生單株結果數、百仁重、百果重及出仁率均達到最高,產量也達到最高為9 428和9 968 kg/hm2,K2處理與其他處理均達到顯著水平。是因為鉀肥的施用促進了營養器官的生長,提高了植株對土壤N、P、K的吸收利用,促進了養分向生殖器官的轉移分配[27,28]。施鉀量達到K3處理,花生單株結果數、百果重、百仁重均低于K2處理,是因為過量施入鉀肥會導致土壤中鹽濃度的增加,超出花生根系的耐受度,抑制植株對養分的吸收利用,影響光合器官的生長,降低光合產物積累量,影響花生產量進一步提高[29,30]。產量構成因素隨施鉀量的變化趨勢與Pn、Gs、Tr、ETR、Fv/Fm和Fv/Fo的變化趨勢相同,與其他處理相比,K2處理對花生光合指標、熒光指標和產量構成因素的影響均達到最佳水平,K2處理對維持花生葉片光合作用在同時期保持較高水平,且維持較長時間,有顯著優勢,因此同時期光合積累產物、單株結果數、百果重及產量較其他處理顯著增加[12]。
4 結 論
施用鉀肥可顯著提高花生產量。作物體內干物質含量絕大部分均來自于光合產物的積累,而鉀元素在光合作用中起著重要作用。作物體內適宜鉀離子水平,將維持高水平葉綠素含量,保持較高光合速率運行,有利于作物干物質積累。降低花生施鉀量,花育9610和黑花5號葉片凈光和速率均顯著降低,抑制花生的生長。適量增施鉀肥促進葉片更早達到光合作用最佳狀態,且較晚進入光合作用衰敗期,延長了光合作用的時間,促進光合產物的高效積累,增加花生單株的莢果數和飽果率。150、225和300 kg/hm2鉀肥施用處理的黑花5號產量分別較不施鉀肥處理增加16.14%、35.26%和27.24%,花育9610產量較對照分別增加16.00%、33.67%和25.14%。黑花5號和花育9610施用鉀肥225 kg/hm2后花生產量達到最高,且黑花5號產量高于花育9610。新疆滴灌區種植花生鉀肥施用量在225 kg/hm2。
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Effects of potassium nutrition on photosynthetic characteristics
and yield of peanut
LI Suocheng1, LIU Yantao2, DONG Hongye2, SUN Zhenbo1, LI Ziwei1, ZHANG Chunyuan1,
WANG Kaiyong1, LI Qiang3, YANG Mingfeng4
(1.Agricultural College of Shihezi University, Shihezi Xinjiang 832003,China; 2.Crop Research Institute of Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Sciences, Shihezi Xinjiang 832000, China; 3. Institute of Economic Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China; 4.Wulanwusu Agrometeorological Experimental Station, Shihezi Xinjiang 832000, China)
Abstract:【Objective】 To study the effects of different potassium application rates on photosynthetic characteristics and yield of peanut under drip irrigation in the hope of providing a basis for peanut planting in Xinjiang.
【Methods】 Huayu 9610 and Heihua 5 were used as experimental materials, and four potassium application treatments were set: 0 kg/hm2 (K0), 150 kg/hm2 (K1), 225 kg/hm2 (K2) and 300 kg/hm2 (K3). The effects of different potassium application rates on photosynthetic parameters, chlorophyll content and fluorescence parameters of peanut were compared, and the effects of different potassium application rates on photosynthetic characteristics and yield of peanut under drip irrigation were explored.
【Results】 The net photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance of Huayu 9610 and Heihua 5 were significantly increased under K2 application, and the intercellular CO2 concentration was decreased. Compared with K0, they were increased by 9.67%, 60.49% and 13.53%, 14.25%, 55.97% and 15.14%, respectively. The chlorophyll content in leaves reached the peak of 2.92 mg/g and 3.01 mg/g on the 80th days after emergence, respectively. During the whole growth period, ETR, PSⅡ maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) and PSⅡ potential photochemical activity (Fv/Fo) of Huayu 9610 and Heihua 5 reached the maximum values of 98.34,0.84 and 4.24,98.57,0.85 and 4.32 at 80 d K2, respectively, which were significantly higher than those of K0. The number of pods per plant, 100-pod weight, 100-kernel weight and kernel rate of Huayu 9610 and Heihua 5 were higher than those without potassium fertilizer. The yield difference of different potassium treatments was K2gt;K3gt;K1gt;K0. In the experiment, the highest yield of Huayu 9,610 and Heihua 5 was 9,428.71 kg/hm2 and 9,968.35 kg/hm2, respectively, which was 33.66 % and 35.26% higher than those without fertilizer.
【Conclusion】 The chlorophyll a/b, photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate, electron transport rate (ETR), maximum photochemical efficiency of PSⅡ (Fv/Fm) and potential photochemical activity of PSⅡ (Fv/Fo) of functional leaves of Yuhuayu 9610 and Heihua 5 on the 80 th days after emergence reach the maximum under K2 application rate. The yields of different potassium treatments are T2K2gt;T1K2gt;T2K3gt;T1K3gt;T2K1gt; T1K1gt;T2K0gt;T1K0. The yield of Huayu 9610 and Heihua 5 reach the highest under K2 treatment, reaching 9,428 kg/hm2 and 9,968 kg/hm2, respectively. The yield of Heihua 5 is higher than that of Huayu 9610, indicating that the increase of potassium fertilizer in Xinjiang has obvious effect on peanut yield.
Key words:peanut; potassium fertilizer; photosynthetic characteristics; production
Fund projects:The Scientific R amp; D Project of Tiemenguan City of the Second Division of XPCC \"Research and Demonstration of Key Technology of Green and High-yield Peanut Peanut in Southeast Margin of Tarim Basin\" (2019NYGG13) ;China Agriculture Research System (CARS-13)
Correspondence author: LIU Yantao(1979-), male, from Shihezi Xinjiang,researcher, research direction: peanut high yield cultivation technology research and promotion work, (E-mail)zibeng1979@126.com
WANG Kaiyong(1978-), male, from Shihezi Xinjiang,professor, research direction: soil environment and ecological security research, (E-mail)wky20@163.com