杏樹間作下密度與鉀肥對花生光合生理特性及產(chǎn)量的影響

摘要：為明確新疆吐魯番地區(qū)杏樹間作下花生適宜的種植密度和合理的施鉀水平，本試驗(yàn)以當(dāng)?shù)刂髟云贩N魯花9號為試材，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)種植密度：23.83萬穴·hm-2（D1）、17.08萬穴·hm-2（D2）、13.62（D3）萬穴·hm-2，5個(gè)鉀肥水平：0 kg·hm-2（K1）、45 kg·hm-2（K2）、105 kg·hm-2（K3）、150 kg·hm-2（K4）、225kg·hm-2（K5），研究杏樹間作下密度與鉀肥水平對花生光合、生理特性及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，在施鉀水平為K4、密度為D2時(shí)，各生育時(shí)期花生功能葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr，苗期除外）和氣孔導(dǎo)度（Gs）均最高，且除苗期的Pn、Tr外，其余時(shí)期各性狀與其他鉀肥水平間均表現(xiàn)為差異顯著，而胞間CO2濃度（Ci）均最低，顯著低于除K5外的其他鉀肥水平處理。不同密度下，花生功能葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性各生育時(shí)期均表現(xiàn)為隨鉀肥用量增加呈先升后降的變化，均在K4處理達(dá)到峰值，與其他鉀肥水平間大多表現(xiàn)為差異顯著；葉片丙二醛（MDA）含量則表現(xiàn)為隨鉀肥用量增加呈先降后增的變化，均在K4處理降到最低，與其他鉀肥水平間大多表現(xiàn)為差異顯著。不同密度下，K4處理花生莢果產(chǎn)量均最高，顯著高于其他鉀肥水平處理（D3下的K5除外）。綜上可知，本試驗(yàn)條件下，花生密度和施鉀量分別以17.08萬穴·hm-2和150 kg·hm-2較優(yōu)，可作為杏樹間作下花生栽培的推薦種植管理模式。

關(guān)鍵詞：花生：杏樹間作；密度；鉀肥；光合生理特性；產(chǎn)量

中圖分類號：S565.2：S662.2 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2025） 03-0072-09

花生（Arachis hypogaea L．）為我國廣泛種植的大宗農(nóng)作物，是提供植物蛋白和優(yōu)質(zhì)脂肪的重要作物。我國花生產(chǎn)業(yè)規(guī)模和加工總產(chǎn)值均居世界首位，對我國糧油安全意義重大。我國新疆維吾爾自治區(qū)擁有得天獨(dú)厚的氣候環(huán)境和土壤條件，花生產(chǎn)業(yè)具有良好的發(fā)展前景，據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2022年全疆花生種植面積為9 066.67 hm2。截至2016年底，我國人均耕地面積僅986.7 m2，全國耕地面積已逼近18億畝紅線。作為農(nóng)業(yè)大國，在人口逐漸增多、人均農(nóng)業(yè)資源匱乏的情況下，人們必須想方設(shè)法增加地力和復(fù)種指數(shù)，提高土地利用效率，充分發(fā)揮我國土地利用潛力。

間、混、套作是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，間作作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多熟種植的主要模式之一，通過合理構(gòu)建復(fù)合群體結(jié)構(gòu)，改善了高位作物田間小氣候，提高其產(chǎn)量。至2017年底，新疆杏栽培面積12.612萬hm2，杏林間的大量耕地有待高效利用。同時(shí)，為緩解林果業(yè)收益慢、周期長、投入大等問題，在林下種植谷子、紅薯、花生等低稈作物形成的林果—作物特色農(nóng)業(yè)種植模式越來越受到人們重視。花生植株矮小，具有抗旱性較好、抗逆性強(qiáng)、耐踩踏等優(yōu)點(diǎn)，且花生在我國一些主產(chǎn)區(qū)常與其他作物套播種植，因此花生是林間間作種植的首選作物之一。

采用合理的栽培技術(shù)和管理模式是提高花生產(chǎn)量的重要途徑，而肥料和密度是影響作物產(chǎn)量的重要栽培措施。生產(chǎn)上，我國氮肥用量較大，相對而言鉀肥用量過少，同時(shí)對鉀肥推薦用量研究并不多，可用于參考的資料有限。植物體內(nèi)鉀含量僅次于氮，是含量最多的一價(jià)陽離子，作為植物生長發(fā)育所必需的礦質(zhì)元素，在調(diào)節(jié)酶活性、有機(jī)物合成和光合、呼吸作用等生理生化代謝方面起著重要作用。花生為豆科植物，對鉀素較敏感，也是需鉀較多的作物。前人研究表明，每100 kg花生莢果需要吸收鉀素量為3.45-6.66 kg，而需要的氮、磷量分別為3.08-5.35、0.6-1.2kg。適宜的種植密度可平衡個(gè)體與群體的關(guān)系，提高群體葉面積指數(shù)，進(jìn)而提高作物生物量和產(chǎn)量，但過高的種植密度容易造成群體光合能力下降，生育后期葉面積指數(shù)迅速降低，加速植株早衰。適宜鉀肥水平下合理密植，可以改善花生的群體質(zhì)量，有效提高產(chǎn)量，改善莢果商品性。

目前，關(guān)于杏樹間作下密度與鉀肥互作對花生光合生理特性及產(chǎn)量影響的研究鮮有報(bào)道。通過對多地土壤進(jìn)行取樣檢測發(fā)現(xiàn)，吐魯番市托克遜縣大多為砂壤土，花生種植過程中存在著土壤普遍缺鉀、施鉀量尚不明確和種植密度不合理等問題。因此本試驗(yàn)以新疆吐魯番托克遜縣的當(dāng)?shù)刂髟云贩N魯花9號為材料，研究杏樹間作下不同密度和鉀肥水平對花生光合、生理特性及產(chǎn)量的影響，并確定適宜的種植密度和合理施鉀水平，以期為杏樹間作模式下大田花生合理群體結(jié)構(gòu)構(gòu)建和產(chǎn)量提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況及材料

田間試驗(yàn)分別于2021、2022年在新疆吐魯番市托克遜縣郭勒布依鄉(xiāng)喀拉布拉克村杏樹試驗(yàn)地開展。杏樹東西行向種植，樹齡4年，株行距為3mx5 m;間作花生種植7行，花生種植區(qū)南、北邊與兩邊杏樹分別留1.2 m和0.7 m的間隔。2021年試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分狀況：有機(jī)質(zhì)含量15.6 g·kg-1、水解性氮43.5 mg·kg-1、有效磷11.0 mg·kg-1、速效鉀79 mg·kg-1，pH值為8.50; 2022年土壤養(yǎng)分狀況：有機(jī)質(zhì)含量19.8 g·kg-1、水解性氮42.3mg·kg-1、有效磷12.2 mg·kg-1、速效鉀80.5mg·kg-1，pH值為8.26。供試花生品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N魯花9號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，密度為主區(qū)，設(shè)3個(gè)密度：23.83萬、17.08萬、13.62萬穴·hm-2，分別表示為D1、D2、D3；鉀肥水平為副區(qū)，設(shè)5個(gè)硫酸鉀施用水平：0、45、105、150、225 kg·hm-2，分別表示為K1、K2、K3、K4、K5，共15個(gè)處理，每處理重復(fù)3次，共45個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積25 m2（5 m×5 m）。每處理氮、磷肥用量：尿素135 kg·hm-2、過磷酸鈣600 kg·hm-2。氮磷鉀肥混勻后于播種前和花針期初期各施50%。

花生播種前，清除杏樹行間雜草后進(jìn)行犁地深翻、旋耕整平。花生采用人工穴播，每穴2粒，不覆膜，單行種植，行距固定為35 cm。小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行。2021年于4月25日播種，9月20日收獲：2022年于4月27日播種，9月26日收獲。試驗(yàn)期間采用常規(guī)栽培管理措施，適時(shí)澆水，定期防治病蟲害。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 葉面積指數(shù)測定

每小區(qū)分別于苗期、花針期、結(jié)莢期取1 m2的花生植株，用鮮葉稱重法測定葉面積，計(jì)算葉面積指數(shù)（LAI）。

1.3.2 光合特性指標(biāo)測定

采用英國Hansatech公司生產(chǎn)的便攜式CIRAS-2光合儀，分別于花生苗期、花針期、結(jié)莢期的晴天上午9：00-11：00時(shí)，選取長勢正常、無病蟲災(zāi)害花生植株主莖倒三葉，測定其凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci），每處理重復(fù)3次。

1.3.3 生理指標(biāo)測定

每處理分別于苗期、花針期、結(jié)莢期選取長勢一致具有代表性的花生植株，取主莖倒三葉鮮樣，用蒸餾水洗凈并用濾紙吸干水分，液氮速凍后于-70℃保存，供相關(guān)生理指標(biāo)測定。可溶性蛋白、丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性測定均參照李合生的方法進(jìn)行。

1.3.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素測定

花生成熟期每小區(qū)隨機(jī)選取1 m2（1m行長，2壟）花生植株，按莢果、莖、葉、根分離后裝入網(wǎng)袋，于陰涼處風(fēng)干至恒重后分別稱重，其中莢果脫粒稱重后按15%含水量折算花生產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel整理數(shù)據(jù)，SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，Duncan's法進(jìn)行多重比較和差異顯著性檢驗(yàn)（α=0.05）。圖表中數(shù)據(jù)為兩年試驗(yàn)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度與鉀肥互作對花生葉面積指數(shù)的影響

如圖1所示，不同生育階段花生葉面積指數(shù)（LAI）隨施鉀量增加均呈先增加后降低趨勢，且均在K4處理達(dá)到峰值。相同施鉀水平下，苗期花生LAI隨種植密度增加呈持續(xù)增加趨勢，表現(xiàn)為D1＞D2＞D3，花針期和結(jié)莢期呈先增加后降低趨勢，表現(xiàn)為D2＞D1＞D3。

苗期，K1、K3處理下，花生葉面積指數(shù)不同密度處理間差異顯著：K2處理下，D1與D2、D3差異顯著：K4處理下，各密度間無顯著差異；K5處理下，D1、D2與D3差異顯著。D1密度下，K3、K4、K5處理間花生葉面積指數(shù)無顯著差異，與K1均差異顯著：D2、D3密度下，K4、K5處理間無顯著差異，與K1、K2、K3均差異顯著。D1、D2、D3密度下，K4處理花生葉面積指數(shù)較K1分別增加65.2％、70.0%、82.4％。

花針期，K1、K5處理下，花生葉面積指數(shù)不同密度處理間無顯著差異；K2處理下，D1、D2與D3差異顯著：K3處理下，D2與D3差異顯著：K4處理下，D2與D1、D3差異顯著。D1密度下，K1處理花生葉面積指數(shù)顯著低于K3、K4、K5; D2密度下，K4處理顯著高于其他處理，K2、K5間無顯著差異，其他處理間差異顯著；D3密度下，K2、K3、K4、K5處理間無顯著差異，K3、K4、K5與K1均差異顯著。D1、D2、D3密度下，K4處理花生葉面積指數(shù)較K1分別增加59.6％、62.2％、49.5％。

結(jié)莢期，K1處理下，花生葉面積指數(shù)D1、D2、D3密度處理間差異顯著；K2、K5處理下，各密度處理間無顯著差異；K3、K4處理下，D2與D3差異顯著。D1、D2、D3密度下，K4、K5處理間花生葉面積指數(shù)無顯著差異，二者均顯著大于其他處理，且K4較K1分別增加71.7％、81.8%、85.4%。

2.2 密度與鉀肥互作對花生葉片光合特性的影響

由圖2可知，同一種植密度條件下增施鉀肥可不同程度地提高花生葉片凈光合速率（Pn）。苗期，相同密度下施鉀量達(dá)到K3及以上時(shí)，葉片Pn較K1處理差異均達(dá)顯著水平。花針期與結(jié)莢期，D3密度下葉片Pn隨施鉀量增加整體呈增加趨勢，且不同鉀水平處理均在結(jié)莢期時(shí)達(dá)到最高，K2、K3、K4、K5較K1分別提高12.1%、20.1%、30.2％和49.0％；D1、D2密度下葉片Pn值隨施鉀量的增加表現(xiàn)出先增加后降低趨勢，在施鉀量為K4水平時(shí)達(dá)到最大，且均顯著高于其他鉀水平處理。

花生葉片蒸騰速率（Tr）在相同密度下對鉀肥用量的響應(yīng)與凈光合速率一致，且不同處理均表現(xiàn)為隨生育期推進(jìn)呈先升高后降低變化，均在花針期達(dá)到最大值。氣孔導(dǎo)度（Gs）的變化趨勢與Tr基本相同，不同處理均表現(xiàn)為隨生育期推進(jìn)整體呈先升高后降低變化，均在花針期達(dá)到最大值。相同鉀水平下，除花針期的K2處理外，其他均表現(xiàn)為D2處理高于D1、D3。相同密度條件下，花生葉片Gs整體表現(xiàn)為K4處理高于其他處理。

花生葉片胞間CO2濃度（Ci）的變化趨勢與前三者不同，各處理間Ci均表現(xiàn)出相同種植密度下隨施鉀量的增加呈先降后增的變化，K3、K4處理均顯著低于K1。花針期的K4處理最低，且以D2密度最低，顯著低于D3，與D1差異不顯著，D2密度下K2、K3、K4、K5較K1分別降低3.6%、9.7%、26.6％和24.8%。

2.3 密度與鉀肥互作對花生葉片丙二醛（MDA）含量的影響

不同處理花生各生育時(shí)期葉片丙二醛（MDA）含量動(dòng)態(tài)變化如表1所示，各處理花生葉片MDA含量隨生育期推移均呈逐漸增加變化。相同密度下，不同施鉀量處理花生葉片MDA含量變化趨勢一致，均表現(xiàn)為隨施鉀量增加呈先降低后增加趨勢，K4處理下最低：相同鉀水平處理下，除苗期的K1和結(jié)莢期的K3處理外，其余時(shí)期均表現(xiàn)為D2密度葉片MDA含量低于D1、D3;部分相同鉀水平下不同密度處理間及相同密度下不同鉀水平處理間存在顯著差異，其中K3、K4、K5處理均顯著低于K1。

方差分析結(jié)果表明，種植密度對花針期和結(jié)莢期花生葉片MDA含量有極顯著影響，對苗期葉片MDA含量無顯著影響：鉀肥水平對不同時(shí)期花生葉片MDA含量均有極顯著影響：密度和鉀肥互作對花針期花生葉片MDA含量有顯著影響，對其余時(shí)期無顯著影響。

2.4 密度與鉀肥互作對花生葉片保護(hù)酶活性的影響

由表2可知，花生葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性隨生育進(jìn)程推移均表現(xiàn)為先增后降，花針期達(dá)到峰值。各施鉀處理均不同程度地提高葉片SOD、POD、CAT活性，且大多表現(xiàn)為差異顯著，隨施鉀量增加呈先增后降趨勢，均在K4處理時(shí)達(dá)到最高。相同施鉀量處理下不同種植密度對三種酶活性的影響也表現(xiàn)為隨種植密度增加呈先增后降的變化，均在D2密度下達(dá)到最高。D2密度下，K2、K3、K4、K5處理花針期花生葉片SOD活性較K1分別升高12.5%、22.0%、58.7%、43.7%，POD活性分別升高14.6%、26.2%、44.2%、32.9%，CAT活性分別升高9.0%、42.7%、90. 7%、65.5%，差異均達(dá)顯著水平。

方差分析結(jié)果表明，種植密度和鉀肥水平對不同時(shí)期花生葉片SOD、POD、CAT活性均有極顯著影響（苗期POD活性除外）；密度和鉀肥互作對結(jié)莢期花生葉片POD活性有顯著影響，對苗期花生葉片CAT活性有極顯著影響，對其余時(shí)期其他指標(biāo)均無顯著影響。

2.5 密度與鉀肥互作對花生產(chǎn)量及構(gòu)成要素的影響

由表3可以看出，K1、K2處理下，花生單株莢果數(shù)、莢果重和百果重均隨密度增加而減少；K3（百果重除外）、K4、K5處理下則表現(xiàn)為隨密度增加先增后降。相同密度處理下，莢果數(shù)、莢果重和百果重均在K4處理下達(dá)到峰值，且D2密度下最大。不同密度處理下，各施鉀處理（K2、K3、K4、K5）產(chǎn)量均顯著高于不施鉀處理（K1），且K4處理花生產(chǎn)量均最高，K4處理產(chǎn)量不同密度間表現(xiàn)為D2＞D1＞D3。即隨施鉀量增加花生產(chǎn)量先增后降，過量施鉀不利于花生高產(chǎn)：隨種植密度增加花生產(chǎn)量也表現(xiàn)為先增后降。

方差分析結(jié)果表明，種植密度、鉀肥對花生莢果數(shù)、莢果重、百果重和產(chǎn)量均有極顯著影響；種植密度和鉀肥互作對花生莢果數(shù)、莢果重和百果重有極顯著影響，對產(chǎn)量影響不顯著。

3 討論

3.1 密度與施鉀量對花生葉面積指數(shù)及光合特性的影響

有研究表明，低鉀脅迫時(shí)玉米、大豆葉面積顯著降低，烤煙、甘薯等喜鉀作物增施鉀素能促進(jìn)葉面積增加。本研究中，增施鉀肥提高花生葉面積指數(shù)，其中以花針期與結(jié)莢期效果更為顯著，這與高飛等的研究結(jié)果一致。花針期和結(jié)莢期，D2密度下K4處理花生葉面積指數(shù)均顯著高于其他施鉀處理（結(jié)莢期與K5差異不顯著除外）。本試驗(yàn)條件下，隨著鉀肥用量的增加，葉面積指數(shù)呈先增后減趨勢：相同鉀肥用量水平下，花針期和結(jié)莢期花生葉面積指數(shù)隨密度增大也表現(xiàn)為先增后減（D2＞D1＞D3），苗期則表現(xiàn)為隨密度增大而增加。

有研究顯示，鉀素對光合作用和長距離的光合同化運(yùn)輸起著極其重要的作用。葉片中K+、濃度的提高使其調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)的能力增強(qiáng)，Gs隨之增大，有利于水和CO2在氣孔的自由進(jìn)出，進(jìn)而提高花生的Tr和Pn，降低Ci。本研究得出，在D1、D2種植密度下，隨施鉀量的增加花生葉片Pn、Tr、Gs整體表現(xiàn)為先升高后降低趨勢，Ci表現(xiàn)為先降低后升高趨勢，表明適量范圍內(nèi)增施鉀肥有利于增強(qiáng)花生葉片光合作用。這與李忠等的研究結(jié)論一致。

3.2 密度與施鉀量對花生生理特性及產(chǎn)量的影響

本研究得出，增施鉀肥顯著降低葉片MDA含量，且隨著施鉀量的增加呈先降低后升高的變化趨勢，在K4處理時(shí)降到最低：葉片SOD、POD、CAT活性隨施鉀量增加呈先升高后降低的變化趨勢，且硫酸鉀用量為150.0 kg·hm-2（K4）時(shí)其活性均最高，這與李宗泰等的研究結(jié)論基本一致。有研究表明，施用氮、磷肥的前提下增施鉀肥，有利于增加夏大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株籽粒數(shù)和百粒重：增施鉀肥能提高玉米雜交種的百粒重和穗粒數(shù)。本研究得出，K3、K4、K5鉀肥水平下，花生單株莢果數(shù)、單株莢果重、百果重和產(chǎn)量均隨種植密度增加整體呈先增后降的變化趨勢，這與高建玲等的研究結(jié)論一致。

4 結(jié)論

本研究得出，合理密植與適量增施鉀肥有利于促進(jìn)花生葉片生長，增加花生植株的光合面積，提高光能利用率。種植密度為17.08萬穴·hm-2（D2）、硫酸鉀施用量為150 kg·hm-2（K4）處理，不僅能有效增加花生葉面積指數(shù)，顯著增強(qiáng)花生凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr），抑制胞間CO2濃度（Ci）增加，而且顯著增強(qiáng)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，有效降低葉片丙二醛（MDA）含量，延緩花生植株衰老。因此，吐魯番地區(qū)杏樹間作花生大田生產(chǎn)的最佳推薦種植密度和鉀肥水平分別為17. 08萬穴·hm-2和150kg·hm-2。

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（202IB02003，202IB02003-2）；新疆維吾爾自治區(qū)油料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目 （XJARS-05）