在大田条件下,以大粒型花生品种‘花育22’为材料,研究了22.5万株·hm-2(S1)、19.5万株·hm-2(S2)、16.5万株·hm-2(S3)3个密度单粒精播条件下,花生冠层微环境、光合特性及产量的差异.结果表明: 与传统双粒穴播15万穴·hm-2相比,3个密度的单粒精播模式均提高了花生生育期内的冠层透光率、冠层温度、CO2浓度,降低了冠层相对湿度,改善了生育中后期的冠层微环境;单粒精播模式下花生叶片的光合色素含量、光合速率均高于传统双粒穴播,其中,S2和S3处理的效果显著.综合冠层微环境特征、光合特性及产量等因素分析,单粒精播模式S2(19.5万株·hm-2)处理的群体大小适宜,个体分布均匀一致,不仅缓解了群体与个体间的矛盾,而且优化了冠层微环境,提高了花生不同层次叶片的光合特性,增加了后期光合产物的合成与积累,实现了产量的最大化.
The largeseed peanut cultivar of Huayu 22 was used to study the differences of canopy microenvironment, photosynthetic characteristics, and pod yield at three singleseed sowing densities, i.e., 225000 (S1), 195000 (S2) and 165000 (S3) holes per hectare, in field experiments. The results showed that the canopy light transmittance, canopy air temperature and canopy CO2 concentration all increased at these three single-seed sowing densities compared with those of double-seed sowing pattern (150000 holes per hectare), while the canopy humidity decreased. It seemed that singleseed sowing was helpful to improve microenvironment and the growth of peanut, especially at late growth stage. Meanwhile, the photosynthetic pigment contents and the net photosynthetic rate of peanut under singleseed sowing, especially in S2 and S3, were remarkably higher than those under traditional doubleseed sowing. S2 had the optimum population size with an equal distribution of individuals, which reduced the contradiction between individuals and population, optimized the canopy microenvironment, enhanced the photosynthetic characteristics, and increased the synthesis and accumulation of photosynthetic products to maximize the yield production of peanut.
全 文 :单粒精播对花生冠层微环境、光合特性
及产量的影响∗
梁晓艳1,2,3 郭 峰2,3 张佳蕾2,3 孟静静2,3 李 林1 万书波3,4∗∗ 李新国2,3
( 1湖南农业大学农学院, 长沙 410128; 2山东省农业科学院生物技术研究中心, 济南 250100; 3山东省作物遗传改良与生态生
理重点实验室, 济南 250100; 4山东省农业科学院, 济南 250100)
摘 要 在大田条件下,以大粒型花生品种‘花育 22’为材料,研究了 22.5 万株·hm-2(S1)、
19.5万株·hm-2(S2)、16.5万株·hm
-2(S3)3 个密度单粒精播条件下,花生冠层微环境、光合
特性及产量的差异.结果表明: 与传统双粒穴播 15万穴·hm-2相比,3个密度的单粒精播模式
均提高了花生生育期内的冠层透光率、冠层温度、CO2浓度,降低了冠层相对湿度,改善了生育
中后期的冠层微环境;单粒精播模式下花生叶片的光合色素含量、光合速率均高于传统双粒
穴播,其中,S2和 S3处理的效果显著.综合冠层微环境特征、光合特性及产量等因素分析,单粒
精播模式 S2(19.5万株·hm
-2)处理的群体大小适宜,个体分布均匀一致,不仅缓解了群体与
个体间的矛盾,而且优化了冠层微环境,提高了花生不同层次叶片的光合特性,增加了后期光
合产物的合成与积累,实现了产量的最大化.
关键词 单粒精播; 花生; 冠层微环境; 光合特性; 产量
文章编号 1001-9332(2015)12-3700-07 中图分类号 S314; S565.2 文献标识码 A
Effects of single⁃seed sowing on canopy microenvironment, photosynthetic characteristics
and pod yield of peanut (Arachis hypogaca) . LIANG Xiao⁃yan1,2,3, GUO Feng2,3, ZHANG Jia⁃
lei2,3, MENG Jing⁃jing2,3, LI Lin1, WAN Shu⁃bo3,4, LI Xin⁃guo2,3 ( 1College of Agronomy, Hunan
Agricultural University, Changsha 410128, China; 2Biotechnology Research Center of Shandong
Academy of Agricultural Sciences, Ji’ nan 250100, China; 3Shandong Province Key Laboratory of
Crop Genetic Improvement, Ecology and Physiology, Ji’ nan 250100, China; 4Shandong Academy
of Agricultural Sciences, Ji’nan 250100, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(12): 3700-
3706.
Abstract: The large⁃seed peanut cultivar of Huayu 22 was used to study the differences of canopy
microenvironment, photosynthetic characteristics, and pod yield at three single⁃seed sowing densi⁃
ties, i.e., 225000 (S1), 195000 (S2) and 165000 (S3) holes per hectare, in field experiments.
The results showed that the canopy light transmittance, canopy air temperature and canopy CO2 con⁃
centration all increased at these three single⁃seed sowing densities compared with those of double⁃
seed sowing pattern (150000 holes per hectare), while the canopy humidity decreased. It seemed
that single⁃seed sowing was helpful to improve microenvironment and the growth of peanut, espe⁃
cially at late growth stage. Meanwhile, the photosynthetic pigment contents and the net photosyn⁃
thetic rate of peanut under single⁃seed sowing, especially in S2 and S3, were remarkably higher than
those under traditional double⁃seed sowing. S2 had the optimum population size with an equal distri⁃
bution of individuals, which reduced the contradiction between individuals and population, opti⁃
mized the canopy microenvironment, enhanced the photosynthetic characteristics, and increased the
synthesis and accumulation of photosynthetic products to maximize the yield production of peanut.
Key words: single⁃seed sowing; peanut; canopy microenvironment; photosynthetic characteristics;
yield.
∗国家自然科学基金项目(31571605,31571581)、国家“十二五”科技支撑计划项目(2014BAD11B04)、现代农业产业技术体系建设专项资金项
目(CARS⁃14)、山东省农业科学院青年科研基金项目(2014QNM38,2015YQN02,2015YQN12)和山东省农业重大应用技术创新项目资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: wansb@ saas.ac.cn
2015⁃04⁃01收稿,2015⁃10⁃06接受.
应 用 生 态 学 报 2015年 12月 第 26卷 第 12期
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2015, 26(12): 3700-3706
作物生产是一个群体生产的过程,群体内各个
体间既相互独立又密切联系.不同的种植方式和密
度下,群体内小环境的温度、湿度、光照、通气等因素
以及土壤理化性质不同;而群体内环境条件的变化,
直接影响个体的生长发育和作物产量[1] .因此,采用
合理的种植方式和密度,使植株得到合理分布,不仅
可以改善植株的冠层结构,而且通过影响水、热、气
等微环境来调节植物与环境的相互作用,最终影响
植物群体的生长发育与产量[2-3] .
花生是我国重要的经济作物和油料作物.在生
产上,传统的每穴双粒种植较单粒种植可有效减少
缺苗断垄的发生,但双株之间过窄的植株间距及较
大的种植密度容易造成植株间竞争加剧、个体发育
受到限制、结荚盛期植株间出现“拥挤现象”,造成
田间郁蔽严重、群体环境恶化,从而导致叶片过早衰
老,影响花生产量的进一步提高[4-5] .有研究表明,合
理的种植方式及种植密度能够有效改善群体结构,
减少群体与个体间的矛盾,优化群体微环境,延长有
效光合作用的持续期[6-8] .因此,采取合理的种植方
式及种植密度,对延缓花生衰老、提高花生产量具有
重要意义.
花生单粒精播是一项行之有效的节种、高产和
高效的栽培技术措施.该技术改传统的双粒穴播为
单粒精播,减少穴播粒数的同时增加穴数,不仅节约
了用种量,而且有利于实现花生的机械化操作[9-10] .
目前,关于单粒精播的研究集中于植株地上部农艺
性状对肥料、密度等的响应方面,并认为每公顷 20
万株是大粒花生较为适宜的单粒精播种植密
度[11-14] .适宜密度的单粒精播使植株个体分布比较
均匀,缓解了个体与群体间的矛盾,优化了群体结
构,改善了群体的冠层微环境,提高了花生光合作用
的外部条件.然而,目前关于单粒精播模式与传统双
粒穴播模式下花生冠层微环境的差异,以及不同冠
层微环境对花生生育后期光合作用及产量影响的研
究尚未见报道.本试验在前人研究的基础上,采用大
粒型花生品种‘花育 22’,研究了适宜密度范围内单
粒精播对花生冠层微环境、光合特性及产量的影响,
并进一步探明了单粒精播栽培模式的最佳种植密
度,以期为更好地推广单粒精播技术提供科学依据.
1 研究地区与研究方法
1 1 研究区概况
山东省农业科学院饮马泉试验基地(36°43′ N,
117°5′ E)具有典型的暖温带大陆性季风气候,年均
温 14. 7 ℃,年均降水量 671. 1 mm,年日照时数
2616 8 h.土壤类型为沙壤土,耕层土壤含有机质
1 1%、碱 解 氮 82. 7 mg · kg-1、 速 效 磷 36 2
mg·kg-1、速效钾 94. 5 mg·kg-1、交换性钙 14 9
g·kg-1 .试验田为地势平坦、灌排良好、土壤肥沃的
高产田,前茬作物为玉米.
1 2 试验设计
2013—2014年选用单株生产力较大的大粒型
花生品种‘花育 22’为研究对象,覆膜栽培,双行垄
种.在适宜密度范围内,设置 3 个单粒精播处理,分
别为 S1(22.5万株·hm
-2)、S2(19.5 万株·hm
-2)和
S3(16.5万株·hm
-2),株距分别为 11.1、12.8和 15.2
cm;以双粒穴播为对照 ( CK),种植密度是 15
万穴·hm-2,穴距 16.7 cm;随机区组设计,每小区 8
垄,垄长 7.5 m,垄距 80 cm,垄上行距 30 cm,设 3个
重复.播种前基施腐熟鸡粪 12 t·hm-2、氮(N) 90
kg·hm-2、磷 ( P 2 O5 ) 120 kg·hm
-2、钾 ( K2 O) 150
kg·hm-2和缓控释氮肥 90 kg·hm-2,其他栽培管理
按花生高产要求进行.2013 年 5 月 3 日播种,9 月 4
日收获;2014年 5月 1日播种,9月 2日收获.
1 3 测定项目与方法
1 3 1冠层透光率的测定 用英国产 Sunscan 冠层
分析系统测定冠层透光率.分别在花针期(出苗后
40 d)、结荚前期(出苗后 60 d)、结荚后期(出苗后
80 d)、饱果期(出苗后 100 d),于 10: 00—11: 00测
定冠层顶部 10 cm 处自然总光 I0(探头面水平向
上)、冠层上部(1 / 3)散光 I1,冠层下部(2 / 3)散光
I2,计算冠层上部透光率( I1 / I0)和下部透光率( I2 /
I0).
1 3 2冠层内部温、湿度的测定 采用美国产高精
度 NK4000手持气象站分别在花针期、结荚前期、结
荚后期、饱果期于 10: 00—11: 00 测定花生群体冠
层上部(1 / 3)和冠层下部(2 / 3)的空气相对温度和
相对湿度.
1 3 3冠层内部 CO2浓度的测定 采用 GXH⁃305 型
红外线 CO2分析仪(北京分析仪器厂),分别在花针
期、结荚前期、结荚后期、饱果期的 10: 00—11:00测
定花生群体冠层上部(1 / 3)和冠层下部(2 / 3)的
CO2浓度.
1 3 4光合色素含量的测定 采用 95%乙醇浸提法
测定花生结荚后期冠层上部(1 / 3)叶片和冠层下部
(2 / 3)叶片的叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素含
量[15] .
1 3 5叶片气体交换参数的测定 采用美国产的
107312期 梁晓艳等: 单粒精播对花生冠层微环境、光合特性及产量的影响
Li⁃6400便携式光合作用测定系统于花生结荚后期
(出苗后 80 d) 10: 00—12:00,设人工光源光强为
1500 μmol·m-2·s-1,选取具有代表性的植株,测定
冠层上部(1 / 3)叶片和冠层下部(2 / 3)叶片的光合
速率、气孔导度、胞间 CO2浓度和蒸腾速率.
1 4 数据处理
采用 Excel 2003软件对数据进行统计分析和作
图,采用 SPSS 19.0 软件进行差异显著性检验(α =
0 05).
2 结果与分析
2 1 单粒精播对花生冠层透光率的影响
由表 1可以看出,在花生生育期内,不同处理间
的冠层透光率存在显著差异.3 个单粒精播处理在
不同时期的冠层透光率普遍高于 CK.花针期 S2和 S3
处理冠层上部透光率显著高于 CK,而 S1处理与 CK
差异不显著.各生育期内,结荚前期各处理冠层透光
率达到最低,其中 S1、S2和 S3处理冠层上部透光率
分别比 CK 提高 56.9%、80.0%和 96.9%,冠层下部
透光率分别比 CK提高 92.8%、150.0%和 157.0%.进
入结荚后期各处理的冠层透光率均略有升高,S2和
S3处理具有明显优势;进入饱果期各处理间差异较
小,尤其是冠层下部各处理间透光率没有明显差异,
可能是生育后期 CK 中群体环境恶化,花生叶片的
衰老脱落速度大于单粒精播处理,使得郁闭的冠层
透光率有所升高.
2 2 单粒精播对花生冠层温度的影响
由表 2 可以看出,花生生育期内不同处理间的
冠层温度存在显著差异,其中,冠层上部和冠层下部
不同处理间的温度差异一致,单粒精播各处理均一
表 1 单粒精播对花生冠层透光率的影响
Table 1 Effects of single seed sowing on canopy light
transmittance of peanut (%)
处理
Treat⁃
ment
部位
Part
花针期
Pegging
stage
结荚前期
Early pod⁃
setting stage
结荚后期
Late pod⁃
setting stage
饱果期
Pod⁃filling
stage
S1 Uc 10.5±0.5b 10.2±0.4a 10.4±0.5b 16.3±0.7b
Lc 6.4±0.3a 5.4±0.2b 5.6±0.2b 6.3±0.3a
S2 Uc 12.1±0.7a 11.7±0.6a 17.3±0.9a 18.6±0.8a
Lc 7.3±0.4a 7.0±0.3a 7.8±0.3a 7.6±0.3a
S3 Uc 13.6±0.5a 12.8±0.6a 18.4±0.8a 19.7±0.8a
Lc 7.8±0.3a 7.2±0.4a 8.9±0.4a 7.7±0.4a
CK Uc 9.1±0.4b 6.5±0.2b 9.3±0.2b 15.4±0.6b
Lc 4.1±0.2b 2.8±0.2c 3.5±0.1c 5.9±0.2a
Uc: 冠层上部 Upper canopy; Lc: 冠层下部 Lower canopy. 不同小写
字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different small letters meant sig⁃
nificant difference at 0.05 level. 下同 The same below.
表 2 单粒精播对花生冠层温度的影响
Table 2 Effects of single seed sowing on canopy air tem⁃
perature of peanut (℃)
处理
Treat⁃
ment
部位
Part
花针期
Pegging
stage
结荚前期
Early pod⁃
setting stage
结荚后期
Late pod⁃
setting stage
饱果期
Pod⁃filling
stage
S1 Uc 26.9±0.6b 29.9±0.6a 29.7±0.4b 28.8±0.7a
Lc 26.8±0.6b 29.9±0.5a 29.4±0.4b 28.6±0.4a
S2 Uc 27.9±0.4a 30.4±0.6a 31.4±0.6a 28.6±0.5a
Lc 27.6±0.5a 30.1±0.6a 31.3±0.5a 28.5±0.5a
S3 Uc 27.8±0.5a 30.4±0.4a 31.6±0.4a 29.2±0.7a
Lc 27.8±0.6a 30.4±0.5a 31.5±0.5a 29.0±0.6a
CK Uc 26.4±0.3b 29.1±0.6b 29.5±0.4b 28.5±0.5a
Lc 26.2±0.4b 29.0±0.4b 29.3±0.3b 28.5±0.4a
定程度提高了花生冠层温度,S1、S2和 S3处理的冠层
温度在花针期、结荚前期、结荚后期均显著高于 CK,
饱果期各处理间没有显著差异.在整个生育期内,单
粒精播处理 S2和 S3的冠层温度没有显著差异.花生
在花针期的适宜温度为 23~28 ℃,在此范围内气温
越高,开花下针越多[16] .单粒精播条件下,较高的冠
层温度有利于花生开花和下针.花生荚果发育期的
适宜温度为 25~ 33 ℃,结荚期内,单粒精播处理较
高的冠层温度促进了光合产物的合成与积累,为荚
果的生长与发育提供了优越的环境.
2 3 单粒精播对花生冠层湿度的影响
由表 3可以看出,在花生生育期内,单粒精播和
双粒穴播模式下花生不同冠层的空气相对湿度显著
不同,其中结荚期差异较为明显.在花针期,单粒精
播 S2和 S3处理花生冠层上部空气相对湿度略低于
传统双粒穴播,但差异未达到显著水平;在结荚前期
和结荚后期,3 个单粒精播处理不同冠层的空气相
对湿度均显著低于 CK.同一处理同一生育期,冠层
下部空气相对湿度与冠层上部差异不显著,花生结
荚期适宜的空气相对湿度为70% ~80%[16] ,单粒精
表 3 单粒精播对花生冠层湿度的影响
Table 3 Effects of single seed sowing on canopy humidity
of peanut (%)
处理
Treat⁃
ment
部位
Part
花针期
Pegging
stage
结荚前期
Early pod⁃
setting stage
结荚后期
Late pod⁃
setting stage
饱果期
Pod⁃filling
stage
S1 Uc 73.3±2.4a 75.4±4.3b 73.0±3.1b 64.0±2.2a
Lc 74.7±2.6a 78.1±4.1b 74.4±2.9b 64.6±2.0a
S2 Uc 72.6±2.1a 74.3±3.9b 70.2±2.0b 62.3±1.6a
Lc 72.9±3.2a 76.4±3.7b 72.1±3.6bc 62.7±2.6a
S3 Uc 72.2±2.6a 73.5±2.3b 70.0±2.7b 63.5±2.8a
Lc 72.7±2.2a 74.2±2.6b 70.8±3.5c 63.3±3.1a
CK Uc 73.1±1.8a 82.9±3.5a 82.5±2.6a 64.3±2.4a
Lc 74.0±2.8a 84.3±3.4a 83.2±1.8a 64.1±3.3a
2073 应 用 生 态 学 报 26卷
播各处理的空气相对湿度均在适宜范围内,而传统
双粒穴播的空气湿度超过 80%.这可能与双粒穴播
模式下田间郁闭严重,冠层内透风透气性差,水分蒸
发慢有关.
2 4 单粒精播对花生冠层 CO2浓度的影响
由表 4可以看出,在花生生育期内,冠层 CO2浓
度呈先降低后升高的趋势.在花针期,各处理间花生
冠层 CO2 浓度处于较高水平,为 360. 1 ~ 378 2
mg·m-3,之后逐渐降低,到结荚后期达到最低,为
350.2~362.2 mg·m-3,进入饱果期各处理冠层 CO2
浓度有所升高.各生育期冠层上部 CO2浓度与冠层
下部差异不显著.各生育期单粒精播处理的冠层
CO2浓度均高于双粒穴播(CK),其中,S2和 S3处理
与 CK差异达到显著水平,表明 S2和 S3处理能够显
著提高花生冠层 CO2浓度.这可能与合理的群体结
构和良好的通风条件有关.
2 5 单粒精播对花生结荚后期叶片光合色素含量
的影响
由表 5 可以看出,单粒精播模式和双粒穴播模
式(CK)下,花生叶片叶绿素和类胡萝卜素含量存在
显著差异,单粒精播模式(S1、S2和 S3)下各处理植
株上部叶片和下部叶片的叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿
素(a+b)和类胡萝卜素含量均高于 CK,其中 S2和 S3
处理叶片叶绿素总量和类胡萝卜素含量均显著高于
CK.冠层下部叶片由于光照不足、通风透气差等因
素导致叶片过早衰老,叶绿素含量下降;因此,冠层
下部叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量均低于上部
叶片.单粒精播模式能明显地提高植株下部叶片叶
绿素总量和类胡萝卜素含量,S1、S2和 S3处理植株下
部叶片叶绿素( a+b)含量分别比 CK 提高 19.2%、
37 8%和 39 5%,类胡萝卜素含量分别比 CK 提高
14.3%、21.4%和 17.9%.
表 4 单粒精播对花生植株冠层 CO2浓度的影响
Table 4 Effects of single seed sowing on canopy CO2 con⁃
centration of peanut (mg·m-3)
处理
Treat⁃
ment
部位
Part
花针期
Pegging
stage
结荚前期
Early pod⁃
setting stage
结荚后期
Late pod⁃
setting stage
饱果期
Pod⁃filling
stage
S1 Uc 375.8±1.9a 368.4±1.2a 356.2±1.2a 365.4±2.0b
Lc 370.2±1.0a 366.9±1.1a 353.8±0.8ab 363.7±1.2b
S2 Uc 376.3±2.1a 369.8±2.1a 358.7±1.0a 367.8±1.2a
Lc 375.6±1.6a 368.6±1.4a 356.7±1.7a 366.5±1.5a
S3 Uc 378.2±3.1a 370.4±4.2a 362.2±2.1a 371.5±2.8a
Lc 376.7±2.2a 367.2±2.4a 359.6±3.8a 365.4±2.4a
CK Uc 360.8±1.6b 358.4±1.4b 350.6±1.6b 362.8±1.6b
Lc 360.1±1.8b 359.1±0.9b 350.2±1.3b 362.4±1.6b
表 5 单粒精播对花生结荚后期叶片光合色素含量的影响
Table 5 Effects of single seed sowing on photosynthetic
pigment content of peanut at late pod⁃setting stage
(mg·g-1)
处理
Treatment
部位
Part
叶绿素 a
Chl a
叶绿素 b
Chl b
叶绿素(a+b)
Chl (a+b)
类胡萝卜素
Carotenoid
S1 Ul 1.85±0.08a 0.72±0.03a 2.57±0.12a 0.39±0.01a
Ll 1.42±0.07a 0.57±0.02ab 1.99±0.09b 0.32±0.01a
S2 Ul 2.10±0.09a 0.76±0.03a 2.86±0.14a 0.41±0.02a
Ll 1.69±0.08a 0.61±0.03a 2.30±0.08a 0.34±0.02a
S3 Ul 2.12±0.07a 0.74±0.02a 2.86±0.13a 0.42±0.02a
Ll 1.71±0.08a 0.62±0.03a 2.33±0.11a 0.33±0.02a
CK Ul 1.45±0.06b 0.61±0.03b 2.06±0.11b 0.35±0.01b
Ll 1.15±0.05b 0.52±0.02b 1.67±0.08c 0.28±0.01b
Ul: 上部叶片 Upper leaves; Ll:下部叶片 Lower leaves. 下同 The same
below.
2 6 单粒精播对花生结荚后期叶片光合性能的影响
光合作用是花生产量形成的基础,尤其在是生
育后期,光合性能的高低与光能利用率的大小决定
了后期荚果的充实与饱满.由表 6 可以看出,3 个密
度单粒精播处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)
及蒸腾速率(Tr)均显著高于 CK,胞间 CO2浓度(C i)
均低于 CK,单粒精播各处理之间无显著差异.这表
明单粒精播模式下叶片具有较高的光合活性及光合
转化速率,提高了叶片的光合同化能力.另外,单粒
精播模式提高了冠层下部叶片的光合色素含量及光
合速率,延缓了后期叶片的衰老脱落,增加了不同层
次叶片的光能利用率,提高了花生生育后期植株的
光合同化能力.
2 7 单粒精播对花生产量及其构成因素的影响
由表 7 可以看出,单粒精播显著提高了花生的
荚果产量.单粒精播处理 S1、S2、S3 的荚果产量均高
于 CK,平均增产 9. 2%、11. 4%和 2. 7%.单粒精播
处理荚果产量的提高主要依赖于经济系数的提高,
表 6 单粒精播对花生结荚后期叶片光合性能的影响
Table 6 Effects of single⁃seed sowing on leaf gas exchange
of peanut at late pod⁃setting stage
处理
Treat⁃
ment
部位
Part
净光合速率
Pn
(μmol·m-2
·s-1)
气孔导度
gs
(mmol·m-2
·s-1)
胞间 CO2浓度
C i
(μmol·
mol-1)
蒸腾速率
Tr
(mmol·m-2
·s-1)
S1 Ul 21.9±1.3a 0.41±0.01a 238.3±8.2a 5.1±0.2b
Ll 19.1±1.0a 0.49±0.01a 254.3±8.8b 5.2±0.3a
S2 Ul 23.4±1.3a 0.44±0.02a 225.2±7.8b 5.9±0.2a
Ll 19.5±0.9a 0.44±0.02a 246.8±9.0b 5.3±0.3a
S3 Ul 23.6±1.0a 0.45±0.01a 227.4±8.2b 6.8±0.2a
Ll 19.6±0.5a 0.46±0.02a 247.8±7.8b 5.5±0.3a
CK Ul 17.6±0.9b 0.32±0.01b 244.5±6.0a 4.7±0.2b
Ll 13.0±0.5b 0.35±0.01b 263.5±7.4a 5.0±0.2a
307312期 梁晓艳等: 单粒精播对花生冠层微环境、光合特性及产量的影响
表 7 单粒精播对花生产量及其构成因素的影响
Table 7 Effects of single⁃seed sowing on yield and its components of peanut
处理
Treatment
荚果产量
Pod yield
(kg·hm-2)
生物产量
Biomass production
(kg·hm-2)
经济系数
Economic
coefficient
千克果数
Pod number per
kilogram (ind·kg-1)
出仁率
Kernel rate
(%)
S1 5979±111a 11958±328a 0.50±0.01a 511±13b 74±8b
S2 6106±124a 11710±312a 0.52±0.02a 499±77b 77±2a
S3 5623±106b 10814±256b 0.52±0.02a 477±54b 78±4a
CK 5477±87b 11766±221a 0.47±0.01b 583±61a 72±8b
S1、S2和 S3处理经济系数均显著高于 CK.双粒穴播
模式下花生生物产量与 S1和 S2处理均没有显著差
异,但均显著高于 S3处理.这表明双粒穴播虽然具有
足够的生物产量,但是由于双株之间竞争激烈,作物
光合生产积累的产物分配在营养器官中过多,导致
营养物质向荚果的转移分配率降低,所以经济系数
偏低.另外,S2和 S3处理下花生的千克果数显著低于
CK,而出仁率显著高于 CK.由此可以看出,适宜密
度的单粒精播充分发挥了单株生产潜力,提高了荚
果形成期营养物质向荚果的分配转移率,促进了荚
果的充实与饱满.
3 讨 论
冠层微环境是指农田中作物冠层形成的特殊小
气候,主要通过农田中不同作物群体冠层内光辐射、
温度、相对湿度和 CO2等农业气象要素的变化来反
映其主要特征.冠层微环境对作物生长发育和产量
影响很大,良好的冠层微环境能够提高群体对自然
资源的利用效率,从而增加光合物质的合成,提高作
物产量.研究表明,冠层微环境受当地气候条件、种
植密度和冠层结构等因素的影响[17] .建造良好的群
体冠层结构,通过影响冠层内的光照、温度、湿度和
CO2等因素, 最终影响群体的光合效率和作物产量.
在花生生产中,生育后期能源不足是限制花生
产量的主要因素之一[18] .孙彦浩等[19]研究表明,建
立一个大小适宜、个体发育与群体发展协调的群体
结构,争取果多、果饱是花生高产栽培的重要任务.
因此,采用合理的种植方式与密度,创建合理的群体
结构,保持生育后期冠层合理的光分布和气流交换,
延缓花生后期衰老,提高光能利用率,是提高花生产
量的重要途径[20-23] .本研究中,在适宜密度下,与传
统双粒穴播相比,单粒精播花生中后期叶片的光合
色素含量、光合速率均明显提高,S2、S3处理效果显
著(表 5和表 6).从产量及其构成因素分析,单粒精
播显著提高了花生的荚果产量、经济系数及出仁率
(表 7).其中,S2处理的花生产量提高幅度最大,为
11.4%,表明单粒精播 19.5万株·hm-2处理下,光能
利用率最高,群体与个体潜力得到最大的发挥,实现
了产量的最大化;而较高的光能利用率和产量的提
高与良好的冠层微环境是分不开的,冠层内透光率、
温度、湿度和 CO2 等微环境因素共同作用,最终影
响着群体的光合效率和作物产量.
透光率是反映植株群体内部透光程度的指标,
可以影响光合作用、有机物合成,最终影响产量.有
研究表明,高密度种植可以提高花生生育前期光能
利用率,但也伴随植株间互相遮光,过早造成冠层郁
蔽,植株下部叶片处于光补偿点之下[24] .种植密度
较小,单株受光面积大,利于光合作用,而群体较小,
漏光较多,不利于群体的光能利用[24-25] .本研究中,
3个密度的单粒精播处理的冠层透光率均高于传统
的双粒穴播处理,其中,密度较低的 S2和 S3处理冠
层透光率较高.单粒精播改传统的每穴双粒为每穴
单粒,同时适当减少穴距,在田间配置上使花生的植
株分布更加均匀,有效改善了花生不同层次的受光
条件,减少了漏光损失,有效地提高了光能利用率.
冠层温度和冠层相对湿度是作物群体的一个综
合性指标,是作物群体内、外在因素共同作用的反
映[26] .一般认为,合理栽培的小气候效应主要表现
在提高地温,降低群体空气湿度,使通风透光性增
强,从而减少病虫害发生,使植株发育健壮[26-28] .本
研究中,单粒精播明显提高了花生生育期内的冠层
温度,降低了空气相对湿度,在结荚期效果较为显
著.原因可能是在传统双粒穴播模式下,植株密度较
大,田间配置不均匀,同穴双株之间竞争激烈,造成
叶片互相郁蔽,透光、透气性差.另外,冠层内部接受
有效辐射少,气流交换不通畅,导致冠层内部温度较
低、湿度较大,不利于冠层微环境质量的提高.本研
究结果与宋伟等[6]对花生的研究结果一致,而与杨
文平等[29]对小麦的研究结果不同,可能与不同的作
物对生长环境要求不同有关.在花生生育期内,白天
较高的温度有利于光合产物的积累,而结荚期相对
较低的空气湿度有利于延缓叶片的衰老.另外,双粒
4073 应 用 生 态 学 报 26卷
穴播模式下,郁蔽的冠层结构和较差的通风透气性
阻碍了 CO2的循环与流动,因此,双粒穴播模式下花
生冠层 CO2浓度明显低于单粒精播模式.由此可以
看出,单粒精播模式改善了花生的田间配置,优化了
群体结构,提高了群体的通风透气性,有效改善了群
体生长的冠层微环境,延缓了冠层下部叶片的衰老
与脱落,提高了不同层次叶片的光合性能,充分利用
了不同层次的光资源,保证了花生产量的提高.
单粒精播技术不仅提高了花生产量,而且节约
了花生的用种量.花生是用种量较大的作物,每穴双
粒种植条件下,大花生用种量一般为 300 kg·hm-2
(每公顷 30 万株)以上,采用单粒精播技术每公顷
节种约 100 kg(每公顷 19.5 万株).因此,单粒精播
不仅实现了增收的目的,而且具有节约成本的功效,
是一项值得推广应用的技术.
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作者简介 梁晓艳,女,1984年生,博士研究生. 主要从事作
物生理生态研究. E⁃mail: liangxiaoyan1001@ 163.com
责任编辑 孙 菊
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