么傳訓(xùn)于宏郭峰王建國

(1.高唐縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 高唐 252800；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物種質(zhì)資源研究所，山東 濟(jì)南 250100)

花生屬于喜鈣作物，鈣離子(Ca2＋)參與花生種子萌發(fā)、生長分化、開花結(jié)果、產(chǎn)量及品質(zhì)形成全過程[1]，同時(shí)起穩(wěn)定細(xì)胞壁、參與第二信使傳遞、參與滲透調(diào)節(jié)和酶促調(diào)節(jié)作用[2，3]。然而我國花生產(chǎn)區(qū)受氣候影響嚴(yán)重，降雨量大、溫度高，鈣素大量流失，從而導(dǎo)致土壤酸化缺鈣[4]。缺鈣影響莢果發(fā)育，易產(chǎn)生空殼現(xiàn)象，造成產(chǎn)量降低甚至絕收，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益[1，5，6]。有研究發(fā)現(xiàn)露地栽培條件下，增施鈣肥處理與未增施鈣肥相比，花生總根系長度、根系表面積、根系體積均有所提高[7]。施鈣可促進(jìn)干物質(zhì)積累，增加飽果數(shù)和百果重進(jìn)而提高莢果產(chǎn)量[8]。施鈣有利于增強(qiáng)根瘤菌固氮能力[9]，提高南方酸性缺鈣紅壤的pH值，有利于促進(jìn)鈣肥與氮、磷、鉀的協(xié)同吸收[10]。然而外源鈣肥對不同類型土壤上花生根瘤生長、氮素吸收與積累的影響鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)旨在研究施鈣對不同類型土壤上花生生長發(fā)育、氮素吸收與積累的影響，為花生高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)于2019—2020年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲馬泉試驗(yàn)基地進(jìn)行。2019、2020年花生生育期內(nèi)降雨量、平均氣溫分別為447.5 mm、25.2℃和482.7 mm、24.5℃。試驗(yàn)所用土壤理化性狀見表1。供試花生品種為花育25號。棕壤取自山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲馬泉試驗(yàn)基地，紅壤取自湖南省瀏陽市普跡鎮(zhèn)書院村月光坪組土地。

表1 盆栽土壤理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

采用盆栽試驗(yàn)法，選用紅壤(R)和棕壤(Z)，設(shè)置不施鈣對照(CK)和基施氧化鈣600 kg/hm2(Ca)兩個處理，分別記為ZCK、ZCa、RCK、RCa。盆內(nèi)外徑38 cm，高30 cm，裝土量約30 kg。氧化鈣用量為5.00 g/盆；氮肥為尿素(N 46.7%)，用量為2.13 g/盆；磷鉀肥為磷酸二氫鉀(P2O552%、K2O 34%)，用量為2.00 g/盆。

所有肥料均一次性基施。播種前7天，將肥料施入0~15 cm土層，灌水。每處理20盆，每盆播4?；ㄉN子，出苗后定苗2株。2019年4月30日播種，9月1日收獲；2020年5月19日播種，9月24日收獲。兩年試驗(yàn)用土來源相同，同一個盆每年更換新土。水分、病蟲害等采用常規(guī)田間管理。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 根系形態(tài)測定 苗期、結(jié)莢期，將盆內(nèi)花生根系完整取出，帶回室內(nèi)沖洗干凈后置于冰箱備用。采用EPSON Scan掃描儀掃描花生根系，掃描后保存圖像，采用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)對根系掃描圖像進(jìn)行根系總長、根系表面積、根系體積等分析。

1.3.2 根瘤數(shù)量和鮮重測定 苗期、結(jié)莢期每處理選取代表性植株6株，整株取出后將根瘤摘下，統(tǒng)計(jì)根瘤個數(shù)，并稱鮮重。

1.3.3 植株各器官氮素積累量和分配率測定 分別于苗期、結(jié)莢期、成熟期取樣，每處理取6株，將植株分為根、莖、葉、果針和果五部分，置于烘箱105℃殺青30 min、85℃烘干至恒重后稱重。之后將烘干樣品粉碎，采用H2SO4－H2O2消煮法，利用AA3型流動分析儀測定各器官全氮含量。

植株各器官氮素積累量(mg/株)＝植株各器官生物量×植株各器官氮素含量；植株氮素分配率(%)＝植株各器官氮素積累量/植株氮素積累量×100。

1.3.4 產(chǎn)量測定 收獲時(shí)每處理取20株，記錄果數(shù)，剔除蟲、芽、爛果，重復(fù)3次。莢果晾曬干后稱重，統(tǒng)計(jì)飽果數(shù)、秕果數(shù)，測定百果重、百仁重。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與作圖，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，采用LSD法進(jìn)行顯著性分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鈣對不同生育期花生根系形態(tài)的影響

由表2可知，兩種土壤增施鈣肥后不同生育期花生根系各指標(biāo)(根系直徑和苗期紅壤根系總長除外)顯著增加。其中結(jié)莢期花生根系總長、根系表面積、根系體積表現(xiàn)為，棕壤施鈣處理較對照分別顯著增加55.1%、50.8%、50.0%，紅壤施鈣處理較對照分別顯著增加30.6%、25.9、21.4%。總體來看，增施鈣肥顯著促進(jìn)結(jié)莢期花生根系的生長。

表2 增施鈣肥對花生不同生育期根系形態(tài)的影響(2020年)

2.2 施鈣對花生根瘤數(shù)目及鮮重的影響

由圖1看出，棕壤和紅壤增施鈣肥后花生結(jié)莢期根瘤數(shù)均顯著增加，根瘤數(shù)兩年平均較對照分別增加82.4、70.6個/株，根瘤鮮重分別增加60.0%、26.7%?？傮w來看，增施鈣肥兩種土壤上花生結(jié)莢期根瘤數(shù)量和根瘤鮮重增加，并且棕壤效果更好。

圖1 施鈣對花生根瘤數(shù)目及鮮重的影響(兩年平均值)

2.3 施鈣對花生不同器官氮素積累量的影響

由圖2可知，棕壤和紅壤施鈣后，花生苗期、結(jié)莢期、成熟期不同器官的氮素積累量均明顯提高。棕壤施鈣處理成熟期花生葉和莢果中氮素積累量兩年平均較對照(ZCK)分別提高31.2%和60.0%；紅壤增施鈣肥后，花生葉和莢果中氮素積累量兩年平均較對照(RCK)分別增加25.9%和57.3%?？傮w來看，兩種土壤增施鈣肥均有利于花生對氮素的吸收累積。

圖2 施鈣對花生不同器官氮積累的影響

2.4 施鈣對花生不同器官氮素分配的影響

試驗(yàn)結(jié)果(圖3)表明，兩種土壤增施鈣肥后，花生苗期、結(jié)莢期、成熟期不同器官的氮素分配變化規(guī)律基本一致，根、莖、葉、果針氮素分配率均有所下降，莢果氮素分配率增加。兩種土壤上成熟期花生莖部氮素分配率下降最為明顯，棕壤與紅壤兩年平均較對照分別下降25.2%、20.5%；花生莢果氮素分配率較對照分別提高6.5%、6.6%?？傮w來看，增施鈣肥促進(jìn)了氮素向生殖器官(莢果)分配。

圖3 2019—2020年施鈣對花生不同器官氮素分配的影響

2.5 施鈣對花生產(chǎn)量及其性狀的影響

由表3可知，棕壤增施鈣肥后花生產(chǎn)量兩年平均較對照增加28.8%，花生百果重、百仁重、出仁率略有增加，單株飽果數(shù)平均增加27.2%；2020年單株秕果數(shù)降低21.2%，收獲指數(shù)增加10.9%。紅壤增施鈣肥后花生產(chǎn)量兩年平均較對照增加46.0%；花生百果重、百仁重、出仁率略有增加；單株飽果數(shù)平均增加41.9%，單株秕果數(shù)平均增加7.7%；收獲指數(shù)兩年平均增加9.3%?？傮w來看，增施鈣肥顯著提高花生產(chǎn)量，且紅壤施鈣效果優(yōu)于棕壤。

表3 增施鈣肥對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

3 討論

3.1 施鈣對花生根系形態(tài)以及根瘤生長的影響

本研究表明增施鈣肥促進(jìn)了兩種類型土壤上花生根系的生長發(fā)育，根系總長、根系表面積、根系體積顯著增加。這與王建國等[7]在不同鈣肥梯度與覆膜促進(jìn)低鈣紅壤花生根系發(fā)育的研究結(jié)果一致。劉穎等[11]研究表明，在一定氮肥用量基礎(chǔ)上增施鈣肥可增加花生根長、根系表面積、根系體積，為花生的生長發(fā)育提供強(qiáng)大的根系，進(jìn)而促進(jìn)花生產(chǎn)量的提高。增施鈣肥后兩種類型土壤上花生苗期和結(jié)莢期根瘤數(shù)量變化規(guī)律一致，均呈增加趨勢。張琴等[12]研究表明，低pH值下Ca2＋能促進(jìn)苜蓿根瘤與其宿主之間的識別，使苜蓿結(jié)瘤提前、結(jié)瘤率提高。本研究中，棕壤的試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于紅壤，這是因?yàn)榧t壤土顯酸性，鈣肥對酸性土壤進(jìn)行改良而未完全被植物吸收的結(jié)果[13]。

3.2 施鈣對花生不同器官氮素積累和分配的影響

由于鈣素參與的維茨爾效應(yīng)可以促進(jìn)植株對氮素的吸收，所以外源鈣肥與氮素的積累量呈極顯著正相關(guān)，施鈣是調(diào)節(jié)花生氮素積累分配的重要手段[8]。前人研究表明，施硝酸鈣可促進(jìn)花生對氮素營養(yǎng)的吸收及向“庫”中運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化[14]。施鈣處理后，花生生殖器官氮素積累量和分配率提高，氮素吸收率提高[15，16]。劉穎等[11]研究表明，鈣和氮互作下生殖器官和營養(yǎng)器官氮素積累量增加，其中生殖器官分配比例為68.0%~69.3%，表明更多的氮素分配到生殖器官。史曉龍等[17]研究表明，適宜的鈣肥用量可顯著促進(jìn)鹽脅迫下花生養(yǎng)分吸收和積累，提高花生成熟期莢果中氮的分配比率。本研究中增施鈣肥后花生不同器官氮素積累和分配變化規(guī)律一致，花生植株氮素積累顯著提高，莢果氮素分配率提升。這表明增施鈣肥促進(jìn)了氮素從“源”到“庫”中的運(yùn)輸。

3.3 施鈣顯著提高花生產(chǎn)量

史曉龍等[17]研究表明鹽脅迫下施用鈣肥150.0 kg/hm2，花生莢果產(chǎn)量提高21.5%。Rogers[18]研究發(fā)現(xiàn)，棕壤增施鈣肥675.0 kg/hm2，花生產(chǎn)量提高405.0~675.0 kg/hm2。山東酸性土壤上施用鈣肥210.0 kg/hm2，花生產(chǎn)量增幅最大[5]。湖南酸性紅壤(pH值4.6)施鈣量為750.0 kg/hm2時(shí)，花生莢果和籽仁產(chǎn)量顯著提高[19]。本試驗(yàn)中，兩年兩種類型土壤增施鈣肥花生產(chǎn)量均顯著提高，且棕壤上增幅小于紅壤。出現(xiàn)差異的主要原因可能是棕壤中有效鈣含量顯著高于紅壤；另一方面施鈣在一定程度上提高酸性土壤的pH值[20]、有機(jī)質(zhì)含量[21]，從而營造一個良好生態(tài)環(huán)境供植物生長[9]。產(chǎn)量構(gòu)成因素中總果數(shù)、百果重是獲得高產(chǎn)的重要因素。增鈣促進(jìn)飽果數(shù)增加、提高百果重，這是維持花生高產(chǎn)的重要保障。

4 結(jié)論

兩年試驗(yàn)結(jié)果表明，增施鈣肥顯著增加棕壤和紅壤上結(jié)莢期花生根系總長、根系表面積和根系體積，顯著提高花生根瘤數(shù)量及其鮮重。施鈣處理后不同器官氮素積累量明顯增加，增施鈣肥顯著提高花生莢果產(chǎn)量，增加單株飽果數(shù)、百果重、出仁率和收獲指數(shù)?？傊?，增施鈣肥是促進(jìn)花生根系生長和提高產(chǎn)量的重要途徑。