硅对连作花生根系生长发育•土壤酶活性•产量和品质的影响

摘要 为探明硅缓解障碍机理及最佳施用量，研究了5种施硅肥量（0、15、30、45、60 kg/hm2）对连作条件下根系的干物质积累、形态、土壤酶活性、产量和品质的影响。结果表明，与对照相比，F3、F4、F5处理显著促进根系干物质量的积累及长度、直径、表面积、体积的增加，并减少生育后期的衰退；F4、F5处理显著提高了根系土壤中α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶、纤维素酶、酸性磷酸单酯酶的活性和花生的脂肪、油酸含量及产量，其中F4处理花生荚果产量最高，达4 763.05 kg/hm2。综上，硅肥能提高根系土壤酶活性，促进根系生长和干物质积累，提升连作花生产量和品质，在该研究条件下，45 kg/hm2为最佳硅肥施用量。

关键词 硅肥；连作花生；根系生长；土壤酶活性；产量；品质

中图分类号 S 565.2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）24-0123-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.028

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Silicon on Root Growth， Soil Enzyme Activity， Yield and Quality of  Peanut Under Continuous  Cropping

CHEN Lei， HE Qun-ling， ZHANG Feng-ye et al

（Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Shangqiu， Henan  476000）

Abstract To explore the relieve obstacle mechanism and the optimal application amount of silicon， the effect of five silicon application amount （0，15，30，45，60 kg/hm2） treatments on root dry matter accumulation， root morphology， soil enzyme activity， yield and quality of roots under continuous cropping conditions were studied. The results showed that compared with F1（CK）， F3， F4， and F5 treatment significantly promoted the accumulation dry mass and increased length， diameter， surface area and volume of root， and then reduced the decline in the later reproductive period;F4， F5 treatment significantly increased the activity of α-glucosidase， β-glucosidase， hydrogen peroxidase， cellobiohyrolase， acid phosphatase of root soil and the fat， oleic acid content， yield of peanut， among F4 showed the highest， which reached 4 763.05 kg/hm2. In summary， the application of silicon fertilizer could increase soil enzyme activity， promote root growth， and improve the yield and quality of peanut under continuous cropping. The optimal silicon fertilizer application amount suitable for higher peanut production in current study was 45 kg/hm2.

Key words Silicon;Peanut under continuous cropping;Root growth;Soil enzyme activity;Yield;Quality

河南省花生种植面积约为133.33万hm2，荚果产量超过500万t，均居全国第一位，但花生连年种植造成根系分泌物、腐解物等化感物质自毒^［1-2］、土壤微生物群落结构和营养元素失衡^［3-5］、土壤酶活性改变^［6］等，导致花生根部病害加重，根系发育不足^［7］，降低花生叶面积系数、光合性能和抗氧化酶活性^［8-9］，最终花生产量和品质难以维稳。硅被认为除氮、磷、钾外，作物生长必需的第四大营养元素^［10］，研究发现施用硅肥能改善作物根系土壤环境^［11］，提高作物根系活力^［12-13］，利于作物根系的生长发育^［14-15］，最终有效提升作物的产量和品质^［16］，然而硅对连作花生的根系及周边土壤酶活性的研究未见报道，笔者开展硅对连作花生根系干物质量、形态、土壤酶活性、荚果产量和籽仁品质的影响，初步探明硅在促进根系发育和提高土壤酶活性等方面的作用，旨在为连作花生高产稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为商花11号，施用肥料为SiO2含量不低于27%的水溶性颗粒硅肥，由英国植康肥业有限公司生产。

1.2 试验地概况

试验在商丘市农林科学院双八镇试验基地进行，连作4年。土壤为两合土，含有机质13.1 g/kg，速效氮50.4 mg/kg，速效钾49.5 mg/kg，速效磷22.7 mg/kg，有效硅175 mg/kg，pH 7.5。施用三元复合肥（N-P2O5-K2O：13-16-17）375 kg/hm2作为基肥。

1.3 试验设计

设置5个施硅用量处理，分别为F1（0 kg/hm2）、F2（15 kg/hm2）、F3（30 kg/hm2）、F4（45 kg/hm2）和F5（60 kg/hm2）。田间试验采用随机区组设计，重复3次，起垄种植。小区长6.67 m，宽2.40 m，6行区，穴距16.67 cm，每穴2粒。于5月25日播种，9月20日收获考种。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 根系形态和干物质。

取样时期分别为出苗后20、40、60、80、100 d。①根系形态。每小区选取有代表性的3穴（6株）花生，采用田间挖取剖面法，将带有土块的根系挖出，在流水条件下冲净，挑选形态最为相近的3株根系，用EPSON Perfection V850 对取样根系进行扫描，用万深LA-S植物根系分析系统处理图像，获得花生根系长度、表面积、体积、直径。②根系干物质量。将测过根系形态的根装进网袋，在烘箱105 ℃条件下杀青30 min，然后80 ℃恒温烘干、称重。

1.4.2 土壤酶活性。

在花生收获前15 d，取花生根系土，采用改进的Marx等^［17］的荧光微孔板检测技术测定土壤α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、酸性磷酸单酯酶活性。采用高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性^［18］。

1.4.3 品质。

利用波通DA7250无损近红外线品质测定仪测定脂肪、蛋白质、油酸和亚油酸含量。

1.4.4 荚果产量。

将每个处理小区的荚果单独收获，荚果含水量降至7%左右后称重量。

1.5 数据处理

图表绘制和数据处理采用WPS 2016和DPS v18.10，差异显著性采用LSD方法分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 硅肥对连作花生根系干物质量的影响

从图1可以看出，随施硅量增加，整体上根系干物质量积累增加。出苗后20 d，施硅处理根系干物质量均显著大于F1（CK），F3、F4、F5处理间无显著差异；出苗后40 d，F4、F5处理间差异不显著，显著大于F3处理；出苗后60、80 d，F2与F1（CK）处理间无显著差异；出苗后100 d，各处理根系干物质分别下降50.30%、41.62%、40.46%、40.38%和39.85%，施硅各处理的干物质量显著大于F1（CK）处理。说明施用硅肥能显著提高根系干物质量，减缓生育后期根系干物质的消耗，施量过低不利于生育中期干物质积累，F4与F5处理间差异不显著且效果较佳。

2.2 硅肥对连作花生根系形态的影响

2.2.1 硅肥对根系长度的影响。

从图2可以看出，随施硅量增加，整体上根系长度增加，出苗后20、40、60 d，F4处理根系长度最长且与F5差异不显著，均显著大于其他处理，施硅处理均显著大于F1（CK）；出苗后80、100 d，F2与F1（CK）处理间差异不显著；出苗后100 d，各处理根系长度分别减小25.88、25.25、18.78、22.13和19.99 cm；说明施硅能促进花生根系伸长生长，减少后期根系衰退，施用量不低于30 kg/hm2（F3），显著促进花生根系长度伸长，F4与F5处理间差异不显著且效果较佳。

2.2.2 硅肥对根系平均直径的影响。

从图3可以看出，随着生育期推进，花生根系平均直径增加，出苗后40～60 d，根系平均直径增速最快，出苗后80 d达到最高。随施硅量增加，整体上根系平均直径增加，出苗后20、40 d，F5处理根系平均直径最长且与F4差异不显著，F3与F4处理差异不显著；出苗后60、80 d，F4处理根系平均直径最长且与F5差异不显著，F3与F5处理差异不显著；出苗后100 d，各处理根系平均直径分别减小0.24、0.23、0.18、0.17和0.16 mm，其中F4、F5处理均显著大于F3。说明施硅有利于增加根系直径，延缓生育后期衰退，F4与F5处理间差异不显著且效果较佳。

2.2.3 硅肥对根系表面积的影响。

从图4可以看出，随施硅量增加，整体上根系表面积增加，F4与F5处理间差异不显著。出苗后20、40 d，施硅处理根系表面积均显著大于F1（CK），F3处理显著小于F4和F5；出苗后60、80、100 d，F2与F1（CK）无显著差异；出苗后100 d，各处理根系表面积分别减少21.47、21.30、17.43、18.93和18.67 cm2。说明施硅有利于促进根系表面积增加，延缓生育后期表面积减小，施用量不少于30 kg/hm2（F3），能显著增加根系表面积，F4与F5处理间差异不显著且效果较佳。

2.2.4 硅肥对根系体积的影响。

从图5可以看出，随施硅量增加，花生根系体积整体上呈增加趋势，F4、F5处理间差异不显著，且显著大于F3处理。出苗后20、40 d，施硅各处理均显著大于F1（CK）；在出苗后60、80 d，F2处理与F1（CK）差异不显著；出苗后80 d根系体积达到最大，出苗后100 d，各处理根系体积分别减少0.67、0.66、0.61、0.60和0.61 cm3，施硅各处理均显著大于F1（CK）。说明施硅利于增加连作花生根系体积，减少后期衰退，其中F4与F5处理差异不显著且效果较佳。