不同品种花生产量与品质对耕作方式的响应特征

2019-12-09刘璇许婷婷沈浦吴正锋孙学武郑永美于天一王才斌

山东农业科学 2019年9期

刘璇　许婷婷　沈浦　吴正锋　孙学武　郑永美　于天一　王才斌

摘要：在典型棕壤地塊开展耕作试验，研究大花生品种（鲁花11、花育22和中花24）和小花生品种（BL、花育39和日本花生）的产量和品质对免耕、耕翻20 cm（以下简称耕翻）、耕翻20 cm+起垄8.5 cm（以下简称耕翻起垄）的响应差异，探究不同耕作方式下花生产量与品质特性及籽粒性状之间的关系。结果表明，大、小花生品种对耕作方式的响应有显著差异，小花生对不同耕作方式的响应不显著，但免耕与耕翻起垄相比显著降低大花生产量。耕翻起垄处理下，以大花生产量较高，鲁花11单产（指666.7m2产量，下同）最高为366.3 kg，小花生BL各耕作方式下单产为148.5～170.7 kg，总体低于其它品种。花生蛋白质产量和产油率，同一品种不同处理在小花生之间没有显著差异，大花生则表现为耕翻起垄处理显著高于免耕，且同一处理不同品种总体以鲁花11、日本花生表现较高，BL最低。花生蛋白质含量与含油率呈极显著负相关，蛋白质含量每增加1%，含油率下降0.67%。同一品种的花生出米率、百粒重，在三种耕作处理下除中花24、花育39外均没有显著差异，出米率和百粒重以大花生较高，BL最低。相关分析表明，花生单产与产油量、蛋白质产量呈显著正相关;与蛋白质含量、含油率、出米率、百粒重呈曲线关系，即在花生单产低于300 kg时籽粒蛋白质含量、百粒重、出米率均总体随着产量增加而呈显著增加趋势，含油率则呈下降趋势，超过此产量临界值时均维持在一定水平或略低。

关键词：大花生;小花生;品种;耕作方式;产量;品质

中图分类号：S565.205文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）09-0144-07

Response Characteristics of Yield and Quality of Different Peanut Varieties to Tillage Methods

Liu Xuan 2， Xu Tingting1*， Shen PuWu Zhengfeng

Sun XuewuZheng Yongmei Yu TianyiWang Caibin1

（1. Shandong Peanut Research Institute/National Peanut Engineering Technology Research Center， Qingdao 266100， China;

2. College of Agronomy， Ludong University， Yantai 264025， China）

Abstract In order to investigate the relationships among yield， quality and kernel traits of peanut （Arachis hypogaea L.） under different tillage treatments， the response of yield and quality indexes of big peanut varieties （Luhua 1Huayu 22 and Zhonghua 24） and small peanut varieties （BL， Huayu 39 and Japanese peanut） under no-tillage， ploughing and ploughing + ridging treatments were studied in typical brown soil. The results showed that the response of big and small peanut varieties to different tillage treatments were significantly different. The response of small peanut varieties were not significant different to different tillage treatments. Compared with ploughing+ridging treatment， no-tillage treatment significantly reduced the yield of big peanut varieties. Under the ploughing + ridging conditions，the yield of big peanut varieties were generally higher， and the yield per unit area （666.7m2， the same below） of Luhua 11 was the highest as 366.3 kg. The yield of small peanut variety BL under various tillage treatments were 148.5～170.7 kg， which were lower than that of the other varieties. There were no significant differences in protein yield and oil yield between different treatments of the same variety for small peanut， while those of big peanut varieties showed that tillage treatment （ploughing and ploughing + ridging） were significantly higher compared with no-tillage treatment. Under the same tillage treatment， Luhua 11 and Japanese peanut were higher in protein and oil yields， while BL was the lowest. The protein content of peanut was very significantly negatively correlated with oil content， and the oil content decreased by 0.67% with the increase of protein content by 1%. There was no significant difference in the kernel rate and hundred-kernel weight of the same peanut variety under tillage and no-tillage treatments except Zhonghua 24 and Huayu 39. The kernel rate and hundred-kernel weight of big peanut varieties were higher， while those of BL was the lowest. The correlation analysis showed that peanut yield was significantly positively correlated with protein and oil yields， and had curve relationships with protein content， oil content， kernel rate and hundred-kernel weight. That is to say， the protein content， kernel rate and hundred-kernel weight significantly increased with the increase of yield when peanut yield per unit area was less than 300 kg， whereas oil content decreased， but they all maintained at a certain level or slightly lower when over the critical value of peanut yield.

Keywords Big peanut; Small peanut; Variety; Tillage method; Yield; Quality

花生是我国重要油料作物之一，每年种植面积约466.7×104 hm 年产1 700×104 t左右，在保障我国食用油安全方面起到重要作用[ 2]。花生生长发育及产量品质形成过程中，受到诸多人为因素及环境因素的影响，这其中作为地下结实作物，其根荚发育受土壤紧实状况的影响尤为显著[3-5]。

土壤紧实是制约花生生长发育及产量形成的重要因素，引起的原因包括土壤质地、气候、机械压实、单一耕作、单一施用化肥、干旱等[6，7]，可导致土壤颗粒的重新排列。随着土壤紧实度增大，根系生长受到的机械阻力变大，使得根系生长受阻。紧实度较大情况下，土壤中氧气含量较少，根系活力也相应降低[8，9]，吸收水分和养分的能力减弱，供给地上部的营养减少，营养生长不足。总体上土壤容重越大紧实胁迫越严重，越不利于作物地上和地下部生长[10]。作为地下结实的花生，比油菜、大豆等地上结实作物对土壤紧实的响应更为敏感，影响花生整个生育期果针的形成、入土、荚果发育、膨大和干物质积累，造成后期中等和较大荚果数少、体积小和干物质积累少，小果数多等[1 12]。

合理耕作是改善土壤紧实度的重要途径。耕翻松土措施能够打破土壤紧实胁迫、增加土壤通透性，使土壤蓄水保水能力增强、微生物活性提高，进而促进油料作物根系活力的提升和根系生长恢复[13-15]。起垄种植能够疏松土壤、增加土壤透气性、加高加厚活土层，从而增强土壤的蓄水、保肥、防旱、除涝能力，促使花生根系下扎、根系发达，增强吸收水分和养分的能力，增强植株抗御不良环境的能力，使植株生長健壮，从而增加作物产量[16]。目前普遍认为，容重适度的土壤有利于花生整个生育期果针形成和入土、荚果膨大和干物质积累，有利于增加结果数和饱满度，从而提高荚果和籽仁产量[10，117]。沈浦等[18]研究证实，深耕、浅耕等措施相比免耕，在改善花生生长发育及产量方面具有重要作用。但不同耕作措施（方式）在破除或减低土壤紧实对花生籽仁发育及营养物质构成等品质方面的影响如何，不同品种花生尤其是大花生与小花生对耕作方式的响应是否一致，还有待进一步研究。

基于此，本研究在山东莱西市望城开展试验，研究大花生和小花生品种的产量和品质对不同耕作方式（免耕、耕翻、耕翻起垄）的响应差异，探究不同耕作方式下花生产量与品质特性及籽粒性状之间的关系，以期为适宜于合理耕作的花生品种选育及花生田高效栽培管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地与供试品种

试验于2018年在山东省莱西市望城镇（E 120°29′，N 36°48′）进行。该地年均气温11.5℃，年均降雨量635.8 mm。0～20 cm耕层土壤为酸性棕壤，pH 6. 有机碳10.3 g/kg，碱解氮61.2 mg/kg，有效磷31.9 mg/kg，速效钾121 mg/kg。

供试大花生品种：鲁花11、花育22和中花24;小花生品种：BL、花育39和日本花生。

1.2 试验设计与田间管理

试验设置免耕、耕翻20 cm、耕翻20 cm+起垄8.5 cm共3个处理。4月27日耕作和播种。垄距40 cm，株距10 cm。666.7m2种植密度16 650穴，单粒精播，每穴一粒。小区长10 m，宽5 m，面积50 m2。随机区组排列，重复3次。各耕作处理内上述品种随机排列种植。

各处理底施750 kg/hm2氮磷钾三元复合肥（15%-15%-15%）。花生生长期间免耕、耕翻、耕翻起垄3个处理田间管理一致，9月5日—10日根据各品种成熟情况进行收获。

1.3 样品采集与测定

成熟收获期，各耕作处理和各品种花生进行取样。取4.5 m×0.4 m样方测产。随机选取100个荚果测定出米率和百仁重。花生籽仁经近红外仪扫描后，采用傅里叶近红外分析模型对花生含油量、蛋白质含量进行分析[19]。土壤基础理化性状测定参照鲍士旦[20]的方法进行。其中，土壤pH值用pH计测定;有机质含量用重铬酸钾容量法测定;碱解氮含量用1 mol/L NaOH碱解、2%硼酸吸收和0.01 mol/L HCl滴定法测定;速效磷用0.5 mol/L NaHCO3提取、紫外可见分光光度法测定;速效钾用1 mol/L乙酸铵提取、火焰光度法测定。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2007作图，并对花生产量、品质特性、籽粒性状之间相关关系进行一元线性或曲线回归拟合。不同品种及不同耕作方式处理间花生产量、品质特性、籽粒性状差异用SAS 8.0软件进行差异显著性分析（ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式下花生产量变化

由图1看出，鲁花11大花生耕翻起垄处理的单产最高，为366.3 kg，小花生品种BL各耕作处理的单产为148.5～170.7 kg，总体低于其它花生品种。小花生品种间，免耕处理产量水平较高的日本花生，其耕翻和耕翻起垄处理的单产均高于BL和花育39。大花生品种也有类似趋势，均以鲁花11较高。免耕、耕翻和耕翻起垄三种耕作方式下，同一品种花生的产量有很大差异，小花生品种（BL、花育39和日本花生）产量对不同耕作处理的响应不显著，而大花生品种（鲁花11、花育22和中花24）产量对不同耕作处理的响应显著（P<0.05）。中花24、鲁花11、花育22耕翻起垄处理比免耕单产分别增加88.3%、52.2%和19.0%，耕翻处理比免耕分别增加34.9%、28.2%和4.1%。

2.2 不同耕作方式下花生品质特性变化

由图2可知，花育39、日本花生、鲁花11、花育22、中花24的蛋白质含量没有显著差异（27.3%～29.3%），均显著高于BL（22.8%～23.1%）。不同耕作方式同一品种花生的蛋白质含量没有表现出显著差异。然而，大花生品种蛋白质产量对不同耕作方式的响应则表现出显著差异，为耕翻起垄﹥耕翻﹥免耕，小花生品种蛋白质产量则响应不显著。

与蛋白质含量变化不同，蛋白质含量低的BL其含油率（57.6%～59.2%）显著高于其它花生品种（53.7%～55.7%）;而同一品种的含油率在不同耕作方式下没有表现出显著差异。同一大花生品种的产油量显著受不同耕作方式的影响，也表现为耕翻起垄﹥耕翻﹥免耕（图3）

由图4看出，花生蛋白质含量与含油率呈极显著负相关（P<0.01），蛋白质含量每增加1%，含油率下降0.67%。但是，蛋白质产量与产油量两者却呈现极显著正相关，666.7m2蛋白质产量每增加1.0 kg，666.7m2产油量将增加1.8 kg（P﹤0.01）。

2.3 不同耕作方式下花生籽粒特性变化

同一耕作处理不同花生品种之间，出米率均表现为花育39、鲁花11、中花24、花育22较高（67.0%～74.7%），日本花生其次（61.3%～66.4%），BL显著低于其它花生品种（46.3%～52.1%）。耕作方式对不同花生品种出米率影响总体较小，除了耕作处理花育39和中花24出米率显著低于耕作起垄处理外，其它品种不同处理之间均没有显著差异（图5）。

同一耕作处理不同品种花生的百仁重总体表现为花育22耕翻处理和中花24耕翻起垄处理较高（104.8、109.7 g），日本花生、鲁花11其次（93.1～99.6 g），花育39再次（61.2～68.7 g），BL最低（41.6～42.9 g）。不同耕作方式显著影响中花24的百粒重，表現为耕作起垄﹥耕作﹥免耕，而其它品种不同耕作处理之间均没有显著差异（图5）。

相关分析表明，花生百粒重与出米率为极显著正相关，出米率每增加1.0%，百粒重可增加1.7 g（图6）。

2.4 花生产量与品质特性及籽粒性状的关系

由图7可见，花生产量与蛋白质含量关系表现为，单量低于300 kg时，两者显著正相关;单产超过300 kg时，蛋白质持平在28%左右或略有下降。从大、小花生品种来看，大花生蛋白质含量总体保持平稳，随产量增加没有显著变化，小花生随产量增加蛋白质含量呈明显增加趋势。花生产量与含油率也呈曲线关系，单产低于280 kg时，含油率随之下降，而后维持在55%左右。小花生品种含油率随产量呈下降趋势，大花生品种含油率总体保持平稳。花生产量与蛋白质产量、产油量均呈极显著正相关（P﹤0.01），花生单产每增加100 kg，同面积蛋白质产量、产油量分别增加20 kg和37 kg。

由图8看出，花生产量与出米率、百粒重均呈上抛物线关系。花生单产低于300 kg时，随着产量增加，花生出米率和百粒重呈显著增加趋势，之后出米率维持在68%左右或略有下降，百粒重维持在95 g左右或略有下降。

3 讨论

耕作措施是影响花生产量和品质的重要外在因素，适宜的耕作管理方式有助于消除土壤紧实胁迫，维持良好的土壤松紧环境，从而提高花生产量及品质状况[2 22]。不同品种花生产量及品质状况对田间管理措施的响应存在一定的差异。司贤宗等[23]发现耕作方式及秸秆覆盖对蛋白质和粗脂肪含量没有显著影响，而不同品种间蛋白质含量和粗脂肪含量差异显著，其中远杂9307的蛋白质含量和粗脂肪含量均高于远杂6。不同花生品种粗脂肪及蛋白质含量在不同肥料运筹等管理方式下也存在显著差异[24]。本研究证实不同品种花生（大花生与小花生）对耕作方式的响应有显著差异，这可能与大、小花生对土壤紧实胁迫的敏感程度有关，大花生品种更易受到土壤紧实胁迫的抑制作用，造成减产。

花生高产与优质协同是栽培研究的热点问题，产量与品质的关系往往较为复杂。从产出总量角度看，花生产量的增加往往伴随着一些营养物质产出量的增加，本研究发现花生蛋白质产量、产油量均与产量呈显著正相关。从花生品质指标含量角度看，它们也受到耕作方式的显著影响，这可能是耕作方式可以改变土壤物理性质、养分吸收状况的结果。花生产量增加，相应的蛋白质含量与含油率并非呈线性增加或下降关系，而呈现曲线性变化。张佳蕾[25]发现不同品质类型花生产量和品质差异较大，产量与品质之间及不同品质之间存在明显负相关。于树涛等[26]从产量与品质性状的关联性角度分析认为，产量与含油率的关联系数大于与粗蛋白的关联系数，产量与粗蛋白正相关不显著，与粗脂肪显著负相关。本研究中，花生产量在一定范围内时，蛋白质含量随之呈显著增加趋势，随后，花生蛋白质含量维持在一定水平不在继续增加，而产量与含油率的关系与之相反。然而，苏秋芹[27]发现3个株型花生的蛋白质含量与单株生产力间均呈显著或极显著正相关，说明普通型花生高蛋白和高产的结合是有可能的。此外，有研究证实百果重、百仁重和出仁率与籽仁产量呈正相关，其中出仁率与籽仁产量显著正相关[28]。也有研究者认为，出米率与花生产量的关系较弱[29]。本研究中，花生产量与出米率、百粒重均呈上抛物线关系，以单产300 kg为临界值，超过此值出米率和百粒重均维持在一定水平或略低。

一般而言，花生蛋白质与含油量呈负相关关系，蛋白质增加则含油率下降，这有助于根据市场的需要选育高蛋白（营养型）和高脂肪（油用型）花生专用型品种[25， 30]。且花生蛋白质的提高潜力大于含油率，从而花生品质育种可在不降低当前含油率的基础上以丰产和高蛋白质为主要目标更为有效[31]。本研究发现蛋白质含量与含油率之间呈显著负相关，量化关系表明蛋白质含量每增加1%，含油率下降0.67%。也有研究证实株型是影响花生蛋白质和含油量关系的主要因素，半蔓型和匍匐型花生蛋白质含量与含油率之间呈负相关，而直立型花生蛋白质含量与含油率之间呈正相关关系[27]。还有观点认为蛋白质与含油率没有显著关系[32]。事实上，国内外研究虽然对花生籽仁中油脂和蛋白质的积累特征规律有一定的了解，但还缺乏对油脂和蛋白质的合成机理及酶学机制、油脂中的油脂酸组分和蛋白质中的氨基酸成分的形成机制等方面的深入研究，有待于下一步强化。

4 结论

典型棕壤花生田土壤耕翻和耕翻起垄有利于促进大花生品种的产量及蛋白质产量和产油量的增加，而对小花生品种影响不显著。在花生单产低于300 kg时，花生籽粒蛋白质含量、百粒重、出米率均总体随着产量增加呈显著增加趋势，而含油率呈下降趋势，超过此产量临界值时，各品质性状、籽粒性状指标均维持在一定水平或略低。花生含油率与蛋白质含量呈显著负相关，蛋白质含量每增加1%，含油率下降0.67%。

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收稿日期：2019-05-06