图1 UPF与MPF下花生主茎高和侧枝长的生长变化
Fig. 1 The growing changes of main stem height and lateral branch length of peanut under UPF and MPF patterns
摘要：为探讨新疆地区膜下滴灌条件下花生栽培模式，于2015年以高产油用大花生新品种花育36号为试材，利用田间试验与室内分析相结合的方法，研究花前揭膜(UPF)和全生育期覆膜(MPF)2种种植方式对花生生长发育、各器官干物质积累动态变化和荚果产量的影响。结果表明，在UPF和MPF 2种方式下，花育36号的农艺性状、各器官干、鲜质量动态变化以及荚果产量间均存在不显著差异。与MPF种植方式相比，UPF方式有利于增加花生主茎高、侧枝长、分枝数、主茎绿叶数和主茎节数等。同时，UPF前期根茎叶和荚果的鲜质量以及根茎叶各器官的干质量均大于MPF，但荚果的干质量小于MPF，UPF下的荚果减产871.3 kg/hm2，减产率为8.1%。在综合考虑环境保护和花生种植效益的前提下，UPF种植方式是可行的，采用该种植方式不但能够较好的利用地膜前期的正向效应，而且大大提高了残膜回收率并增加花生秸秆的附加值。
关键词：花生；花前揭膜；全生育期覆膜；生长发育；干物质积累；产量
花生(Arachis hypogea)是世界范围内广泛栽培的油料和经济作物，也是全球最重要的四大油料作物之一。在我国油料作物生产中，花生是最具国际竞争力的优质优势油料作物，其常年种植面积为4.67×106 hm2，仅次于油菜，居第2位，但是花生单产、总产和折产油量均居首位[1]。新疆属于我国西北内陆花生产区，光热水土资源丰富，日照时间充裕，再加上昼夜温差较大，均利于光合产物积累和花生等作物正常生长发育，并获得高产[2]。目前新疆花生种植面积约为8.0×103 hm2左右，虽然种植面积小，但是花生单产整体水平较高。2014年，新疆兵团采用膜下滴灌栽培技术创造出西北地区花生单产最高纪录(10 190.85 kg/hm2)[3]。由此可见，大力发展新疆花生生产，不仅担负着确保我国食用油脂安全的重任，而且对当前农业产业结构调整，促进企业增效、农民增收，增加出口创汇额，以及进一步提高边境团场和穷困地区人民生活水平等均具有重要的现实意义[4]。
目前，我国花生有多种栽培方式，其中春花生起垄覆膜栽培是花生主产区的一种重要栽培模式[5]，而膜下滴灌和揭膜栽培是最近几年出现的新的节水栽培方式和研究课题。对于揭膜栽培研究方面，已有不少学者在其他作物上开展了大量的研究工作，而在花生上研究甚少。贺润喜等[6]研究表明，旱地地膜覆盖玉米在不同生育期进行揭膜处理，其生理性状和产量均存在明显差异，而且适期揭膜增加了接纳降雨的数量，使高温季节的土壤温度降低，土壤透气性增加，有利于光合产物的积累。江锡瑜等[7]通过研究地膜覆盖与揭膜对烟草产量的影响后指出，在烤烟的现蕾期进行揭膜，既能使地膜前期增温保温的正效应得到最大限度的发挥，有利于促进根系的生长，又能最大限度地减小后期膜内高温对烟根的伤害，同时也避免了因膜内高温使土壤养分分解释放加速而地力耗竭，减少地膜污染。宿俊吉等[8]研究了揭膜对陆地棉干物质积累及产质量的影响，结果表明，揭膜相对于全生育期覆膜而言，前期发育缓慢，而后期发育较快，揭膜对延缓地膜棉早衰和增产具有重要作用。另外，宿俊吉等[9]研究还发现，通过适时揭膜每公顷棉田可回收残膜57.78 kg，残膜回收率达到85.56%，极大的减少了地膜带来的土壤污染。
多年来，因花生地膜覆盖栽培产量高、效益好，在我国花生主产区广泛应用[10-11]，但是，它却带来了严重的环境污染，这种现象在新疆花生田间表现尤为突出，残膜不仅对土壤造成污染，而且也影响了花生秸秆的再利用。因此，在花生大田生产中实施适期揭膜相关技术，在残膜高回收率的同时既不影响花生的产量和品质又能减少对土壤和环境的污染。目前，揭膜栽培试验仅在新疆棉花等作物上进行了研究与应用[8]，而对花生揭膜相关试验的研究却鲜见报道。为此，本试验设置花前揭膜与全生育期覆膜2种种植方式，研究对比其花生生长发育动态、干物质积累变化以及对荚果产量的影响，以期提高残膜回收率和花生秸秆的再利用率，同时也为新疆滴灌花生高效生产提供理论依据和技术支撑。
1.1 试验区概况
试验于2015年在新疆生产建设兵团第八师150团试验站进行，该区位于新疆古尔班通古特大沙漠南缘、天山北麓中段，N 43°26′，E 84°58′，海拔高度为400 m，属典型的温带大陆性气候，试验地前茬作物为棉花，土壤为沙壤土，土壤肥力中等，0～20 cm土壤有机质含量5.85×104 mg/kg，全氮700 mg/kg，全磷1.6×103 mg/kg，全钾2.65×104 mg/kg，速效磷(P2O5)53.2 mg/kg，速效钾(K2O)216 mg/kg，碱解氮64.3 mg/kg，田间持水量24.0%。另外每公顷增施农家肥4.5×104 kg，滴灌设施等条件较完善，地势较为平坦，便于田间管理和机械采收。
1.2 试验材料
供试品种为高产油用大花生新品种花育36号，由山东省花生研究所陈静博士课题组选育，2011年通过山东省农作物品种审定委员会审定命名，2012年春新疆农垦科学院作物研究所引进该品种。
1.3 试验设计
采用膜下滴灌种植方式，155 cm宽地膜，一膜种4行，一管2行，膜上行距35+45+35 cm，膜间行距70 cm，穴距16 cm，折合为138 900 穴/hm2，2粒/穴，4月26日人工点播，5月9日出苗，9月18日开始收获，收获前调查植株性状，收获后对各小区进行实收测产。试验采用随机区组设计，设花前(6月10日)揭膜(Uncovering plastic film，简称UPF)和全生育期覆膜(Mulching plastic film，简称MPF)2个处理，3次重复，小区长6.4 m，宽3.7 m，小区面积23.68 m2，两膜为一个小区，共6个小区，走道宽0.6 m，四周设保护行，田间栽培管理同大田。
1.4 测定项目与方法
试验从揭膜后开始，每隔10 d取样1次，一共取10次样，取样时间分别在6月10日(出苗后32 d)、6月21日(出苗后43 d)、7月2日(出苗后54 d)、7月13日(出苗后65 d)、7月24日(出苗后77 d)、8月4日(出苗后88 d)、8月15日(出苗后99 d)、8月26日(出苗后110 d)、9月6日(出苗后121 d)和9月17日(出苗后132 d)。每个小区选2行，连续取样6穴(正常为12株)，选取长势一致且有代表性的8株分别测定主茎高、侧枝长、分枝数、主茎绿叶数和主茎节数，再将整株分为根、茎(包括叶柄、果针、果柄)、叶、荚果等几个部分，分别称鲜质量后，装入牛皮纸袋中，放进烘箱内105 ℃杀青0.5 h，然后在80 ℃条件下烘干至恒重后称重，并做好记录工作。
1.5 数据分析
利用Excel 2003计算试验数据平均值并作图，SPSS 17.0软件进行统计分析，用最小显著极差法(LSD)进行平均数显著性检验。
2.1 花前揭膜(UPF)对花育36号生长发育的影响
2.1.1 UPF对花生主茎高和侧枝长的影响 主茎高是花生各生育时期生长量的基本标志，在实际生产中，通常以植株高度来衡量各项农艺措施的效果。从图1-A中可以看出，花生前期生长缓慢，随着生育进程的推进，主茎高逐渐增加，至出苗65 d后，生长基本趋于稳定状态。在花生全生育期内，UPF处理下的主茎高整体上要高于MPF处理，这说明花生揭膜后改善了土壤的透气性，避免了高温对植株的伤害，有效促进主茎的生长。
从图1-B中可以看出，随着生育期不断推进，花生侧枝长逐渐增加，前期生长缓慢，此后迅速增加至后期缓慢增长并趋于稳定。2种不同栽培处理下的花生侧枝长存在一定的差异。在整个生育期内，UPF处理下的侧枝长整体高于MPF处理，前者较后者平均高1.0 cm，增幅为4.2%，侧枝长的最大值出现在出苗后121 d，平均为32.9 cm。因此，UPF有利于花生地上部的生长。
图1 UPF与MPF下花生主茎高和侧枝长的生长变化
Fig. 1 The growing changes of main stem height and lateral branch length of peanut under UPF and MPF patterns
2.1.2 UPF对花生主茎绿叶数和主茎节数的影响 叶片是花生光合作用的主要器官。从图2-A可以看出，花生主茎绿叶数呈先增长后减少的趋势。在花生出苗88 d以前，即花生生育前中期，UPF处理下的植株主茎绿叶数均大于MPF处理，前者较后者平均绿叶数多1.3片/株。在花生生育后期，UPF处理下的主茎绿叶数少于MPF处理，而此时，植株已基本完成营养生长，主要集中在生殖生长中荚果的生长与发育。在MPF处理下，主茎绿叶数最大值出现在出苗后110 d，平均为37.6片/株，而在UPF处理下，主茎绿叶数最大值出现的时间(出苗后88 d)较MPF处理提前22 d，平均为37.8片/株。
花生的茎也是重要的库之一，主茎节数的多少也影响花生的产量和品质。从图2-B中可以看出，花生在出苗32～65 d，主茎节数增加速度较快，在出苗65 d后，2种处理的主茎节数都趋于稳定状态。从整体上来看，UPF处理下的主茎节数要多于MPF处理，前者较后者平均增加0.123节/株，即增加1.4%，但二者之间的差异不显著。
图2 UPF与MPF下花生主茎绿叶数和主茎节数的生长变化
Fig. 2 The growing changes of main stem green leaves number and main stem nodes number of peanut under UPF and MPF patterns
2.1.3 UPF对花生分枝数的影响 从图3可以看出，在2种不同处理条件下，在花生出苗后54 d，UPF处理下花生的分枝数整体小于MPF处理，其中，UPF处理下分枝数约为10条/株，而MPF处理下为11条/株，且分枝数达到基本稳定状态。UPF处理下的分枝数最大值出现在出苗后77 d，分枝数平均为11.1条/株，而MPF处理下的分枝数最大值出现在出苗后99 d，分枝数平均为11.7条/株。从花生整体的生长趋势来看，虽然2种处理下的分枝数存在一定的差异，但是二者之间的差异未达到显著水平。
图3 UPF与MPF下花生分枝数的生长变化
Fig. 3 The growing changes of peanut branch number under UPF and MPF patterns
2.2 花前揭膜(UPF)处理下根、茎(包括叶柄、果针、果柄)、叶和荚果鲜质量的动态变化
2.2.1 UPF处理下根和茎鲜质量的动态变化 从图4-A中可以看出，花生根系的鲜质量随生育进程的推进而增加，出苗后32～65 d为UPF处理下的根系鲜质量快速增长期，占根系中鲜质量的32.3%，此后，由于7月和8月温度过高，花生根系鲜质量增长速度减慢或呈下降趋势。而在MPF处理下，出苗后32～54 d为根系鲜质量快速增长期，占根系鲜质量的19.7%，后期根系鲜质量增长速度呈缓慢增长趋势。在花生整个生长过程中，UPF处理下的根系鲜质量总体要高于MPF处理，前者较后者根系鲜质量平均增加6.9%，这说明花前揭膜有利于花生根系的生长，提高了根系吸水吸肥能力，促进了花生地上部分的生长，从而为花生的高产打下良好的基础。
从图4-B可以看出，在UPF处理下，出苗后32～77 d为茎(包括叶柄、果针、果柄)鲜质量的快速增长期；在MPF处理下，出苗后32～110 d为茎(包括叶柄、果针、果柄)鲜质量的增长期，其与叶片的变化趋势基本相同。在花生生育前期和中期，UPF处理下的茎鲜质量要高于MPF处理，而在生育后期，随着花生茎秆的衰老至枯萎，其鲜质量呈下降状态，但是总体来看，2种处理下茎鲜质量未达到显著性差异。
2.2.2 UPF处理下叶和荚果鲜质量的动态变化 从图5-A可以看出，随着生育期的不断推进，花生绿叶数呈不断增长的趋势，由于生育后期绿叶干枯、脱落，叶片鲜质量开始逐渐降低。在UPF处理下,花生出苗后32～77 d为叶片鲜质量快速增长期，在MPF处理下，出苗后32～110 d为叶片鲜质量增长期，前者平均每天以1.34 g/株鲜质量增加，占总叶片鲜质量的42.1%，后者平均每天以0.86 g/株鲜质量增加。总体来看，UPF处理较MPF处理下的叶鲜质量增加快，这说明UPF处理更有利于花生叶片生长、光合作用的发生以及光合产物的形成，对花生产量形成具有重要作用。
图4 UPF与MPF下花生根和茎鲜质量的动态变化
Fig. 4 The fresh weight dynamic changes of peanut root and stem under UPF and MPF patterns
图5 UPF与MPF下花生叶和荚果鲜质量的动态变化
Fig. 5 The fresh weight dynamic changes of peanut leaf and pod under UPF and MPF patterns
从图5-B可以看出，花生前期(出苗54 d前)主要集中在根系、茎秆及叶片等器官的营养生长阶段，随后进入营养生长和生殖生长的并进阶段，荚果慢慢形成并开始发育，随着生育进程的后移，荚果鲜质量不断增加，但在中后期逐渐达到稳定状态。同时也可以看出，在花生出苗后88 d，UPF处理下的单株荚果鲜质量达到最大值，为147.18 g/株，而MPF处理下的单株荚果鲜质量为87.48 g/株，前者较后者平均每株增加59.7 g，这说明在花生荚果形成后，即在出苗后50～88 d，UPF处理有助于提高花生的单株荚果鲜质量；而在出苗99 d以后，MPF处理有助于提高花生的单株荚果鲜质量。
2.3 花前揭膜(UPF)处理下花育36号各器官干物质积累的动态变化
2.3.1 地上部器官(茎和叶)的干物质积累动态变化 从图6可以看出，在UPF与MPF 2种处理下，花生茎和叶的干物质变化趋势基本一致，即在出苗后32～88 d，茎和叶的干质量均随生育期的推进而逐渐增加，且UPF处理下的干质量要高于MPF处理，在这一时期内，UPF处理下的茎干质量占茎总干质量的50.8%，最大值出现在出苗后77 d，MPF处理下的茎干质量占茎总干质量的47.5%；而对于这一时期内的花生叶片而言，UPF处理下的叶干质量占叶总干质量的54.3%，MPF处理下的叶干质量占叶总干质量的48.3%。在出苗后88～110 d，UPF处理下的茎和叶干质量低于MPF处理。从整个生育过程来看，自花生出苗到荚果成熟，花生植株干物质积累量都表现为逐渐增加，植株干质量的积累动态表现为“慢-快-慢”的变化趋势。
图6 UPF与MPF下花生茎和叶干物质积累动态变化
Fig. 6 The dry matter accumulation dynamic changes of peanut stem and leaf under UPF and MPF patterns
2.3.2 地下部器官(根和荚果)的干物质积累动态变化 从图7可以看出，在UPF和MPF 2种处理下，花生的根和荚果的干物质变化趋势基本一致。从图7-A中发现，在出苗32～88 d，UPF处理下的根干质量高于MPF处理，UPF处理下的根干质量占根总干质量的55.0%，MPF处理下的根干质量占根总干质量的54.0%，根干质量以结荚期(出苗后88 d左右)最高，由于成熟期的根活力慢慢减弱，根干质量随之下降，各生育时期的根干质量占其总干质量的比例随生育期延长逐渐降低。
从图7-B可以看出，从出苗后54 d开始，花生单株荚果干物质积累量呈逐渐增加趋势，在2种处理下，前期荚果干物质积累量均缓慢增加，在出苗后110 d左右达到最大值。在UPF处理下，花生出苗65～110 d为荚果干物质快速增长期；而在MPF处理下，出苗77～110 d为荚果干物质快速增长期。2种处理条件下的荚果干质量相差不大，只有在出苗后77 d，UPF处理下的荚果干质量明显高于MPF处理，前者较后者平均增加11.03 g/株。
图7 UPF与MPF下花生根和荚果干物质积累动态变化
Fig. 7 The dry matter accumulation dynamic changes of peanut root and pod under UPF and MPF patterns
2.4 花前揭膜(UPF)处理对花育36号荚果产量的影响
从表1中可以看出，花前揭膜(UPF)和全生育期覆膜(MPF)2种处理对高产大花生花育36号荚果产量均有不同程度的影响，UPF处理条件下的花生荚果产量低于MPF处理，平均减产871.3 kg/hm2，减产率为8.1%，但二者产量差异未达到显著水平(P>0.05)。因此，单从产量结果来看，全生育期覆膜(MPF)栽培有助于提高花生荚果产量。
表1 不同种植方式对花育36号荚果产量的影响
Tab.1 Effects of different planting patterns on Huayu 36 at pod yield
处理Treatment小区产量/(kg/hm2)PlotyieldⅠⅡⅢ平均产量/(kg/hm2)Averageyield减产率/%TheyieldreductionrateUPF10046.58796.510705.29849.4a8.1MPF10549.010549.011064.210720.7a—
注：同列数据后相同字母表示不同处理间产量差异未达到显著水平(P>0.05)。
Note：The same letters indicate the difference is not significant at 5% among different treatment.
新疆是我国花生产量潜力最高的地区，且该区域属于我国典型的绿洲灌溉农业区。目前，新疆花生种植普遍采用膜下滴灌栽培模式，地膜覆盖虽然具有增温、保墒、保水、保肥和防草的效果，且有利于产量的提高，但是在花生整个生育期内一直覆膜的条件下，特别是进入盛夏伏旱季节，膜的增温保温作用就开始转化为负效应，且膜内高温会导致根系早衰，生理机能减退，从而对植株生长造成不良影响[12]。并且，随着地膜使用年限的不断增加，田间残膜积累量也随之增加，破坏了耕层的土壤结构，大量残留地膜带来严重的“白色污染”，这不但影响了农业生产的进行，而且对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁[13]。近年来，残膜污染已成为西北地区地膜覆盖栽培技术进一步推广的瓶颈之一，同时也是制约我国现代农业可持续发展的重要因素[14-15]。因此，研究与解决这些问题的关键技术措施，对促进新疆花生标准化种植和加工企业可持续健康发展有着重要的现实意义。
花生田间农艺性状能够客观地反映出品种的生长特性及发育进程。本研究结果表明，与花生产量相关的一些主要农艺性状(如主茎高、侧枝长、分枝数、主茎绿叶数、主茎节数等)都是随着生育期的推进而增加，在某一特定时期达到最大值后缓慢增加并趋于稳定。与全生育期覆膜(MPF)处理相比，花前揭膜(UPF)处理在花生的前中期，其主茎高、侧枝长、分枝数、主茎绿叶数、主茎节数等性状的值均有所增加，到后期呈现下降趋势，而且不同处理方式对同一花生品种主要农艺性状的影响存在一定的差异，但是二者差异不显著。这说明揭膜栽培方式更有利于协调花生的生长，促进花生生育前期和中期的营养生长，缩短营养生长和生殖生长的并进期，促使荚果形成后能较快成为生长中心，营养生长减弱，从而有利于形成高产的理想株型结构。
前人研究表明，花生产量形成与整株及荚果干物质积累动态密切相关，地上部干物质积累量与荚果干物质积累速率呈显著正相关，积累速率大和产量形成期长是高产的基础[16-17]，但不同栽培措施会显著影响花生干物质积累速率进而影响产量[18]。花生从出苗期到成熟期，植株各器官干物质积累量一般都表现为“慢-快-慢”的变化趋势，即苗期干物质量增加缓慢，花针期干物质量增加迅速，结荚期是总干物质量积累最快的时期，之后，干物质累积速度逐渐下降，干物质积累量增加变缓慢[12，19]。本试验表明，在花生出苗32 d后开始进入花针期，此时各器官干物质积累均迅速增加，直到生育后期地上部干物质积累上升缓慢，最终干物质积累量不再增加，这与前人研究结果基本一致[19]。
本研究结果表明，花前揭膜(UPF)处理下的根、茎、叶干物质积累量均大于全生育期覆膜(MPF)处理，而地下部的荚果干物质积累量小于全生育期覆膜处理。同时花前揭膜处理下产量为9 849.4 kg/hm2，比全生育期覆膜处理减产871.3 kg/hm2，减产率为8.1%，这与陈东文等[20]研究结果一致。然而，宿俊吉等[8]和吕丽红等[21]对棉花、小麦等作物的研究发现，与全生育期覆膜相比，适期揭膜能够改善作物光合产物分配，促进根系生长下扎，维持生长后期活性，增加作物产量，提高种植效益。分析揭膜花生减产的原因，笔者认为可能有以下3点：不同作物或同一作物的不同类型品种的生长发育特点及其生理特性不同，对外界环境条件的要求也不同，所产生的生理反应不同；揭膜相对于全生育期覆膜花生田间土壤含水量较低，水分胁迫影响了花生产量的提高，因此，后期适当滴灌补水可能是防止揭膜花生产量下降的有效方法；花前揭膜可能不是花生最佳揭膜时期，在花针期前揭膜使得土壤温度过低，花生生育前期的营养生长尚未完全形成，造成地膜正效应没有达到充分发挥，从而影响了花生后期的生长发育以及产量形成。因此，探讨花生最适揭膜时间以期达到环保与产量效益最佳状态的研究工作还有待于进一步的深入开展。
因此，本研究结果表明，在综合考虑环境保护和花生种植效益的前提下，为减轻残膜污染和提高花生秸秆的附加值，花前揭膜(UPF)种植方式是可行的。同时，揭膜能够在一定程度上延缓覆膜花生早衰现象的发生，与全生育期覆膜(MPF)处理相比，揭膜处理能增加花生的主茎高、侧枝长、分枝数、主茎绿叶数和主茎节数等；揭膜处理下根、茎(包括叶柄、果针、果柄)、叶各器官的鲜质量、干物质重以及荚果鲜质量均大于全生育期覆膜处理，而荚果干物质重则小于全生育期覆膜处理；2种不同栽培方式下的荚果产量间存在一定的差异，但差异不显著，UPF处理下的花生产量较MPF处理减产871.3 kg/hm2，减产率为8.1%。
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Effects of Uncovering Plastic Film on Growth Development，Dry Matter Accumulation and Yield of Peanut
Abstract：In order to discuss peanut cultivation patterns under mulched drip irrigation in Xinjiang areas.A new peanut cultivar Huayu 36 was used as testing material and was planted in 2015. Based on the methods of field experiments and laboratory analysis，we analyzed the effects of two cultivation patterns，including uncovering plastic film(UPF)and mulching plastic film(MPF)on growth development，dry matter accumulation dynamic changes and pod yield of peanut. The results showed that there were some differences among the main agronomic traits，the dry and fresh weight dynamic changes per organ and the total pod yield for Huayu 36 under UPF and MPF pattern，but the differences were not significant. Compared with MPF pattern，UPF pattern contributes to enhance the main stem height，lateral branch length，branch number，main stem green leaves number and main stem nodes number of peanut and so on. Meanwhile，in earlier stage of UPF，the fresh weight and dry matter weight of roots，stems and leaves were higher than MPF′s，but the dry matter weight of pods were lower than MPF′s，and in the condition of UPF， the pod yield cut down 871.3 kg/ha，the yield reduction rate was 8.1%. Therefore，under the premise of considering environmental protection and peanut planting benefit，UPF is a feasible cultivation pattern，this pattern not only better utilize positive effect in earlier stage of plastic film，but also enhance the recycling rate of plastic film residue and increase the added value of peanut straws to some extent.
Key words：Peanut；Uncovering plastic film；Mulching plastic film；Growth development；Dry matter accumulation；Yield
收稿日期：2017-04-12
基金项目：新疆兵团第八师石河子市农业科技攻关计划项目(2013NY11)；兵团科技援疆专项(2014AB018)；兵团现代农业科技攻关与成果转化项目(2016AC009)
中图分类号：S565.01
文献标识码：A
文章编号：1000-7091(2017)03-0143-07
doi：10.7668/hbnxb.2017.03.022