不同覆盖方式对黑花生叶片光合特性及品质性状的影响

地膜覆盖作为一种有效的节水农业技术措施[1-3]，能够促进耕层土壤增温保墒[4]、质地疏松[5]和作物生长节水减药[6-7]、壮苗增产[8-9]，但同时也带来农田环境的白色污染问题[10-12]。可降解地膜作为塑料地膜的替代品[13-14]，包括光降解膜、生物降解膜和光-生物降解膜，通过自然光或土壤微生物将地膜塑料降解为对环境无害的小颗粒物质，解决环境污染问题[15-17]，且随着技术革新和成本降低，将会广泛应用。秸秆覆盖能降低土壤的无效蒸发[18]，蓄水保墒[19]，改善耕层土壤的水分、养分状况[20-21]和微生物、土壤酶活性[22-23]，最终提高水分利用效率，增加生物产量[24]。秸秆能够充分降解作为耕层土壤的有机质为下茬作物利用[25]，经济环保[26]。黑花生与普通花生相比，其种皮硒、锌等微量元素含量较高，在种植业结构调整中作为一种特色经济作物，开发潜力较大[27-28]。有关其在不同覆盖方式下叶片光合特性、果实品质性状的研究较少。因此，笔者以晋南花生种植区可降解地膜、秸秆覆盖方式下黑花生为研究对象，分析叶片光合特性、籽仁品质的变化规律，以期为我国的特色花生产业发展提供有益参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2017年6-10月在山西省农科院小麦所韩村试验基地花生田进行。试验田土壤为石灰性褐土，前茬为休闲用地。参试黑花生品种(系)2个：豫花黑1号(YH1)、临黑3号(LH3)，由小麦所花生研究室提供，可降解膜为白色完全生物降解地膜，购自河北华丹有限公司，秸秆取自旱地早熟小麦。

黑花生起垄种植，垄距90 cm，垄面宽60 cm，垄上双行播种，行距40 cm，穴距15 cm，一穴双粒，播种密度135 000穴/hm2。每试验小区面积15 m2，3次重复，随机排列，6月5日播种，于花针后期浇水1次，人工除草，其他管理同常规黑花生田。覆盖方式有：①CK，起垄不覆膜；②T1，全膜覆盖，垄上垄间均覆盖可降解膜，垄沟膜上每50 cm人工开直径5 cm的集雨孔，周边及时封口；③T2，半膜覆盖，只在垄上覆盖可降解膜；④T3，全秸秆覆盖，垄上垄间覆盖厚度2 cm小麦秸秆；⑤T4，半秸秆覆盖，只在垄上覆盖小麦秸秆。先播种后覆膜和秸秆，覆膜后要及时放苗，封口保墒。

1.2 测定项目及方法

在黑花生结荚前期，每小区选取长势均匀、有代表性的6株花生，田间测定主茎高(Main stem height，MH)、侧枝长(Lateral branch length，LL)、分枝数(Branch number，BN)，采用打孔称质量法[29]计算单株叶面积(m2)，换算成叶面积指数(Leaf area index，LAI)。同时用LI-6400光合仪测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)，按公式WUE=Pn/Tr计算叶片水分利用效率。

成熟收获后按实际小区面积折合计产(Yield，YD)。黑花生果实去皮后，每重复选择籽粒饱满、大小一致的种子100 g，按照GB/T 24318-2009测定粗蛋白(Crude protein，CP)含量，NY/T 1285-2007测定含油量(Oil content，OC)，GB 5009.168-2016测定油酸(Oleic acid，OA)、亚油酸(Linoleic acid，LA)含量，计算油亚比(O/L)，按照GB 5009.93-2010、GB 5009.14-2017分别测定硒(Se)、锌(Zn)元素含量。

1.3 数据分析

采用Excel 2010和SPSS 24.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖方式对黑花生生长特性的影响

从图1可知，不同覆盖方式对黑花生主茎高(MH)、侧枝长(LL)、分枝数(BN)3个形态性状的影响作用表现为：全膜覆盖(T1)要优于其余3种方式和对照(CK)，半膜覆盖(T2)和全秸秆覆盖(T3)的增促效果基本接近(P>0.05)。豫花黑1号的主茎高、侧枝长要大于临黑3号，而临黑3号不同处理下的分枝数要多于豫花黑1号。

叶面积指数(LAI)和产量(YD)与形态指标有相似的变化趋势(图2)。均表现为T1>T2、T3>T4>CK。与对照相比，全膜覆盖下豫花黑1号的LAI、YD值分别增加35.67%和22.44%，而临黑3号则为45.31%和24.13%，半秸秆覆盖下2个花生品种(系)的产量增加比分别为6.58%和4.91%，临黑3号有更好的覆盖增产效果。

2.2 不同覆盖方式对黑花生叶片光合特性的影响

不同覆盖方式下黑花生叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)的变化动态基本一致：T1最高，T2和T3处于中游，T4次之，CK最低(表1)。Pn在各处理间的差异变化要大于其余性状，均达到显著水平(P<0.05)。与对照相比，最高增促效应发生在全膜覆盖(T1)下临黑3号(LH3)的气孔导度(Gs)，增加了66.67%(P<0.05)，而最低效应是半秸秆覆盖(T4)下临黑3号(LH3)的胞间CO2浓度(Ci)，仅增加了1.81%(P>0.05)。全膜覆盖(T1)下临黑3号有最高水分利用效率(WUE)值，比CK显著地高出11.88%(P<0.05)，而WUE在T1、T2、T3间差异不显著(P>0.05)，豫花黑1号的WUE峰值出现在半膜覆盖(T2)下，与T1、T4差异显著(P<0.05)，与T3差异不显著(P>0.05)。

注：不同小写字母a、b、c等指在P<0.05水平上差异显著。表3同。

Note：The lowercase of a，b，c showed significant difference at 0.05 probability level. The same as Tab.3.

2.3 不同覆盖方式对黑花生籽粒品质的影响

4种覆盖方式对黑花生籽粒品质的影响要小于对产量的作用(图3)。在全膜覆盖(T1)处理下，粗蛋白(CP)、含油量(OC)、油酸(OA)含量均较对照(CK)有不同程度的提高，亚油酸(LA)含量有所降低，但变化程度达不到显著水平(P>0.05)，处理T2～T4更接近对照(P>0.05)。豫花黑1号籽仁的OA含量与临黑3号相近，但LA含量较低，使得油亚比要高于临黑3号。4种覆盖方式下籽仁O/L值仅T1要显著高于CK(P<0.05)，T2～T4之间差异不显著(P>0.05)。

方差分析(表2)结果表明，2个品种(系)在不同覆盖处理间品质性状的表现达不到显著差异(P>0.05)，而在不同品质性状间方差变异占比90%以上，且差异达到极显著水平(P<0.01)。硒(Se)元素含量在品种YH1的T1处理最高(表3)，较对照增加了21.43%，LH3的T4处理最低，等于CK值。锌(Zn)含量高低的覆盖方式依次为T1>T2>T3>T4>CK，2个品种(系)T1处理值分别较CK增加了8.40%和13.23%，而T4处理值仅比CK提高了2.37%和4.07%。

3 讨论与结论

地膜和秸秆覆盖能够减少耕层土壤水分的无效散失(蒸发和渗漏)，提高作物水分利用效率，促进植株形态的生长发育，保墒增产[30]。在本研究中，全膜覆盖能够最好地改善黑花生根部土壤微环境，促进地上形态部分的生长发育。在2个品种(系)间，不同覆盖方式下豫花黑1号的地上部分生长要优于临黑3号，而临黑3号的地下荚果产量较高。叶面积指数特征化的指标包括叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度和气孔导度等参数，其值大小反映了植株叶片的光合生产能力，与生物产量密切相关。本研究中，覆盖处理可在光、温、气环境条件一致下，增加黑花生叶片叶绿体中参与光合反应的水分子物质，加速同化物产生，提高光合速率，为后期高产奠定基础。

与施用复合肥可显著地提高花生籽粒脂肪、粗蛋白含量相比[31-32]，地膜和秸秆覆盖并不能显著地改善籽粒品质性状[33-34]，这与本研究结果基本一致。4种覆盖方式下，全膜覆盖能最大地提高黑花生籽粒粗蛋白、含油量、油酸含量，和油亚比，对临黑3号的增促作用要大于豫花黑1号。不同覆盖方式对籽粒锌元素含量的促进作用大于对硒含量的影响，可能说明黑花生籽粒硒含量受到品种遗传控制因素影响较多，而锌含量多少与栽培环境条件密切相关。在品种(系)之间，豫花黑1号籽粒的富硒稳定性要优于临黑3号。

黑花生田全膜覆盖处理要优于其余3种覆盖方式和对照，其变化趋势在形态、品质、微量元素指标间表现存在差异。地膜和秸秆覆盖可改善土壤耕层水分环境，促进黑花生生长发育，提高叶片光合效率，增源扩库，但对品质性状及硒、锌含量的影响不显著。豫花黑1号品种稳定性较好，而临黑3号更具环境可塑性。

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