施用磷和鈣對(duì)花生生長(zhǎng)、產(chǎn)量及磷鈣利用效率的影響

索炎炎 張 翔 司賢宗 李 亮 余 瓊 余 輝

（1河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，450002，河南鄭州；2正陽(yáng)縣花生研究所，463600，河南正陽(yáng)）

花生（Arachis hypogaea L.）是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，其總產(chǎn)量居油料作物之首，是我國(guó)重要的食用油源、食品工業(yè)理想原料和出口創(chuàng)匯作物。近年來(lái)，花生種植面積不斷增加，2018年我國(guó)花生種植面積約462萬(wàn)hm2，產(chǎn)量高達(dá)1.733×107t，成為世界最大的花生生產(chǎn)國(guó)[1]?；ㄉ切桠}量較大的作物，每生產(chǎn)100kg莢果需吸收鈣2.0～2.7kg[2]，莢果所需鈣的90%以上是其直接從土壤中吸收[3]。鈣具有穩(wěn)定細(xì)胞膜、穩(wěn)固細(xì)胞壁、促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)及酶促反應(yīng)等方面的重要作用，對(duì)花生的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)及提高抗逆性具有顯著效果[4-6]?；ㄉL(zhǎng)中缺鈣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的“空果”和“爛果”現(xiàn)象。近年來(lái)，由于酸沉降、過(guò)量施用高濃度復(fù)合肥及花生連作等原因，導(dǎo)致花生田土壤酸化加劇，土壤鈣素流失或鈍化嚴(yán)重[7-8]，且生產(chǎn)上對(duì)鈣肥施用重視不夠，導(dǎo)致花生出現(xiàn)缺鈣現(xiàn)象，籽粒發(fā)育受阻，產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

磷是花生中核酸、核蛋白、磷脂、植素、ATP和含磷酶的重要組分，施磷能夠促進(jìn)花生根系生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)葉片的光合性能，增加對(duì)磷素的吸收和利用，提高花生的產(chǎn)量和品質(zhì)[9-11]。磷與鈣之間存在復(fù)雜的交互作用，不同作物體內(nèi)磷鈣交互作用存在差異，番茄幼苗、生菜及稻米體內(nèi)磷鈣之間存在拮抗作用[12-14]，冬小麥體內(nèi)磷含量隨營(yíng)養(yǎng)液中鈣添加水平的增加而增加[15]。沈浦等[16]研究了3個(gè)典型酸性棕壤區(qū)不同耕作方式下花生體內(nèi)磷鈣互作效應(yīng)特征，發(fā)現(xiàn)花生對(duì)磷鈣吸收具有協(xié)同效應(yīng)，且莢果中磷鈣協(xié)同吸收效應(yīng)高于植株地上部。可見(jiàn)，以往研究得出的結(jié)論并不一致。

花生作為需鈣量較大的作物，其外源磷鈣配施的作用效果及磷鈣間呈現(xiàn)協(xié)同還是拮抗效應(yīng)還需驗(yàn)證?；诖耍狙芯恳曰ㄉ鸀檠芯繉?duì)象，探究外源磷鈣肥配施對(duì)花生生長(zhǎng)、產(chǎn)量和磷鈣吸收利用的影響，旨在為酸性土壤中花生高產(chǎn)及磷鈣肥合理高效施用提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

2016年6月15日-9月29日，在河南省駐馬店市正陽(yáng)縣蘭青鄉(xiāng)大余村 （32°27′25″N，114°20′28″E）選擇地勢(shì)平坦、地力均勻地塊進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)地土壤類型屬砂姜黑土，質(zhì)地為黏壤，0～20cm耕層土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)14.67g/kg、全氮0.80g/kg、速效氮87.13mg/kg、速效磷19.60 mg/kg、速效鉀126.96mg/kg、有效鈣1.45g/kg，pH值5.2。供試花生品種為遠(yuǎn)雜6號(hào)，果型屬珍珠豆型。采用秋播小麥－夏播花生的種植模式，夏播花生為起壟種植，壟底寬75cm，壟面寬40cm，壟高約18cm，壟上播2行花生，花生行距約20cm，株距約15cm，每穴播2粒種子，種植密度約17.8萬(wàn)穴/hm2。

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理：不施磷鈣肥（CK）、施磷肥處理（P）和施磷鈣肥處理（P+Ca），磷肥和鈣肥分別為重過(guò)磷酸鈣（P2O546%）和CaCO3（CaO 99.99%），用量分別為90kg/hm2（P2O5）和300kg/hm2（CaO）。3個(gè)處理的氮肥和鉀肥施用量相同，分別為N（尿素，含N 46%）120kg/hm2和K2O（氯化鉀）150kg/hm2。在花生種植前，土壤旋耕后，將氮、磷、鉀及鈣肥分別均勻撒施于土壤表層，然后再進(jìn)行旋耕，使肥料均勻分布到耕作層。試驗(yàn)隨機(jī)排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積為15m2（5m×3m）。其他田間管理措施按照一般豐產(chǎn)大田進(jìn)行。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量 在收獲期每個(gè)處理選取10株生長(zhǎng)一致的花生植株，測(cè)量記錄株高、側(cè)枝長(zhǎng)、總分枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株飽果重和百果重，并計(jì)算出仁率（花生仁占花生莢果重的百分比）。每個(gè)小區(qū)實(shí)收晾曬后，稱重計(jì)產(chǎn)。

1.2.2 花生各器官磷和鈣含量 測(cè)定農(nóng)藝及經(jīng)濟(jì)性狀后，將植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，分地上部、殼和籽粒3部分，烘干后稱重、粉碎，測(cè)定地上部、果殼和籽粒的磷和鈣含量。用H2SO4-H2O2消煮，采用鉬藍(lán)比色法[17]測(cè)定磷含量，采用原子吸收法測(cè)定鈣含量。

1.3 計(jì)算方法

磷或鈣累積及利用特性的相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

植株某部位磷或鈣積累量（kg/hm2）=植株某部位磷或鈣含量×該部位干物質(zhì)質(zhì)量；磷或鈣吸收效率（%）=[（處理區(qū)植株磷或鈣積累量-對(duì)照區(qū)植株磷或鈣積累量）/磷或鈣肥施用量]×100；磷或鈣利用效率（kg/kg）=莢果重/收獲期整株磷或鈣積累量；磷或鈣收獲指數(shù)（%）=收獲期莢果中磷或鈣積累量/整株磷或鈣積累量×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)在DPS 7.5軟件中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析采用單因素有重復(fù)方差分析，平均數(shù)多重比較用Ducan新復(fù)極差法進(jìn)行（P＜0.05）。采用Microsoft Excel 2007和Origin 8.5軟件整理數(shù)據(jù)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用磷和鈣對(duì)花生生長(zhǎng)的影響

由表1可以看出，不施磷鈣肥（CK）的處理花生生長(zhǎng)明顯受到抑制，施磷（P）和磷鈣配施處理（P+Ca）顯著提高了花生株高、第一側(cè)枝長(zhǎng)和總分枝數(shù)。與P處理相比，P+Ca處理顯著提高了花生的株高、第一側(cè)枝長(zhǎng)和總分枝數(shù)，說(shuō)明施磷基礎(chǔ)上，施鈣肥促進(jìn)了花生植株的生長(zhǎng)。

表1 施用磷和鈣對(duì)花生農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effects of P and Ca application on the agronomic characteristics of peanut

2.2 施用磷和鈣對(duì)花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

施用磷肥及磷鈣肥配施可不同程度地提高花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素（表2）。與CK相比，P和P+Ca處理花生單株飽果數(shù)、單株飽果重、百果重和出仁率均顯著增加，莢果產(chǎn)量顯著提高。與P處理相比，P+Ca處理的花生單株飽果數(shù)、單株飽果重、百果重、出仁率和莢果產(chǎn)量也顯著提高，花生增產(chǎn)29.75%，可見(jiàn)配施鈣肥使花生增產(chǎn)是由于其增加了單株飽果數(shù)、單株飽果重、百果重和出仁率。

表2 施用磷和鈣對(duì)花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of P and Ca application on the yield and its components of peanut

2.3 施用磷和鈣對(duì)花生磷含量與積累量的影響

由圖1可知，不同部位磷含量和積累量的順序?yàn)樽蚜＃镜厣喜浚練?。與CK相比，單獨(dú)施P和P+Ca配施處理顯著提高了花生地上部、殼和籽粒中磷含量與積累量。與單獨(dú)施P相比，P+Ca配施處理花生地上部和籽粒中磷積累量分別顯著提高15.99%和32.89%，但對(duì)花生地上部、殼和籽粒的磷含量無(wú)顯著影響，說(shuō)明施鈣促進(jìn)了磷素在地上部和籽粒中的積累。

圖1 施用磷和鈣對(duì)花生不同部位磷含量與積累量的影響Fig.1 Effects of P and Ca application on P content and accumulation in different parts of peanut

2.4 施用磷和鈣對(duì)花生鈣含量與積累量的影響

由圖2可以看出，不同部位鈣含量和積累量的順序?yàn)榈厣喜浚練ぃ咀蚜！ＥcCK相比，施P處理花生地上部、殼和籽粒的鈣含量有增加趨勢(shì)，但增加不顯著，但鈣積累量增加顯著，增幅分別為47.46%、28.40%和77.54%，說(shuō)明施磷促進(jìn)了鈣素向花生體內(nèi)積累。鈣磷配施時(shí)花生地上部、殼和籽粒中鈣含量和積累量均顯著增加，鈣含量增幅分別為18.87%、26.42%和38.09%，鈣積累量增幅分別為36.30%、30.05%和86.51%。

圖2 施用磷和鈣對(duì)花生不同部位鈣含量與積累量的影響Fig.2 Effects of P and Ca application on Ca content and accumulation in different parts of peanut

2.5 施用磷和鈣對(duì)花生磷鈣吸收和利用的影響

由表3可以看出，與CK相比，施P處理降低了花生莢果磷素利用效率，顯著提高了花生磷吸收效率、磷收獲指數(shù)及鈣吸收和利用效率，其中鈣吸收和利用效率分別增加1.72%和3.60g/kg；P+Ca處理也降低了花生莢果磷素利用效率，但顯著提高了花生磷鈣吸收效率和磷鈣收獲指數(shù)。與施P處理相比，P+Ca處理顯著提高了鈣吸收效率、鈣收獲指數(shù)、磷吸收效率和莢果磷利用效率，其中磷吸收和利用效率分別增加8.08%和5.36g/kg，表明施用鈣肥促進(jìn)了花生對(duì)磷的吸收和利用；但P+Ca處理與CK相比顯著降低了花生莢果磷利用效率，與施P處理相比，鈣利用率顯著降低，這主要由于磷鈣配施對(duì)莢果重的增加量小于對(duì)收獲期整株磷或鈣積累增加量所致。

表3 施用磷鈣對(duì)花生磷鈣吸收和利用效率的影響Table 3 Effects of P and Ca application on P and Ca uptake and use efficiency of peanut

3 討論

磷元素以多種途徑參與植物體內(nèi)各種代謝過(guò)程，合理施磷可促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)發(fā)育，提高光合作用效率，改善植株抗氧化特性，從而促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育[18-19]。本研究表明，施磷和磷鈣配施均顯著提高了花生主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)和總分枝數(shù)，磷鈣配施處理的花生各營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)指標(biāo)顯著優(yōu)于單獨(dú)施磷處理，與前人研究結(jié)論[20-21]一致。施用磷肥對(duì)花生的增產(chǎn)效果受施磷量、花生品種及土壤有效磷含量等因素影響[22-23]。本研究發(fā)現(xiàn)，在供試土壤有效磷含量中等偏上的水平（19.6mg/kg）下，單獨(dú)施磷（90kg/hm2）可顯著增加花生莢果產(chǎn)量，一是由于花生屬喜磷作物，需磷量顯著高于其他作物[24]，且不同花生品種的磷利用效率也存在顯著差異，本研究供試花生品種遠(yuǎn)雜6號(hào)為磷低效品種，因此單位產(chǎn)量所需要的磷量較多[25]；二是本研究土壤有效磷含量19.6mg/kg遠(yuǎn)小于花生田土壤有效磷適宜值35.0mg/kg[23]。施磷基礎(chǔ)上，施用鈣肥顯著增加了花生的單株飽果數(shù)、單株飽果重、百果重和出仁率，使花生顯著增產(chǎn)，與Kamara等[20]研究結(jié)果一致，其可能原因是施鈣能夠提高葉片的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，從而促進(jìn)了葉片的光合作用[26]，利于無(wú)機(jī)物同化為有機(jī)物，增加籽粒中有機(jī)物的積累。

磷和鈣之間存在復(fù)雜的交互作用。磷肥用量過(guò)高時(shí)，植物對(duì)鈣的吸收和利用受阻。陳明昌等[12]研究認(rèn)為，磷肥用量過(guò)高時(shí)，番茄對(duì)鈣的吸收和利用嚴(yán)重受阻，導(dǎo)致其產(chǎn)量和品質(zhì)下降。施磷后，磷肥中大量磷酸根離子與土壤中的鈣易生成難溶性磷酸鈣沉淀，阻礙Ca2+的吸收，煙株大量吸收磷酸根還可抑制體內(nèi)鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)和再利用，從而使煙草植株缺鈣[27]。還有研究認(rèn)為，磷鈣關(guān)系具有物種特異性[28-29]，Ding等[28]研究認(rèn)為高鈣供應(yīng)抑制小麥對(duì)磷的吸收，但增加了豆科作物磷的吸收率。本研究表明，單獨(dú)優(yōu)化施磷比不施磷鈣肥顯著增加地上部、花生殼和籽粒中鈣積累量，提高了鈣的吸收及利用效率，表明土壤施磷可促進(jìn)花生植株鈣素吸收利用及積累；優(yōu)化施磷的基礎(chǔ)上，施用鈣肥顯著提高了地上部、殼和籽粒中磷的積累量，顯著增加了磷的吸收利用效率，表明施用鈣肥能促進(jìn)花生植株對(duì)磷的吸收、利用及積累，這與以往在花生上的研究結(jié)論[11，30]一致。合理施用磷鈣肥可使花生對(duì)磷鈣吸收產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，原因可能在于一方面花生是以陰離子H2PO4-和HPO42-形態(tài)吸收磷，而以陽(yáng)離子Ca2+形態(tài)吸收鈣，為保持花生體內(nèi)陰陽(yáng)離子平衡吸收，則吸收磷的同時(shí)伴隨鈣的吸收；另一方面可能由于施用碳酸鈣提高了土壤pH值，減少了磷素的固定及鈣素淋溶損失[31-32]。

4 結(jié)論

施磷和施鈣均促進(jìn)了花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，從而使花生顯著增產(chǎn)，原因是顯著增加了花生單株飽果數(shù)、單株飽果重、百果重和出仁率。施磷可促進(jìn)鈣的吸收和積累，施鈣也可促進(jìn)磷的吸收和積累，二者具有協(xié)同作用。因此，本試驗(yàn)條件下，90kg/hm2P2O5配施300kg/hm2CaO可提高鈣和磷吸收效率，有利于花生生長(zhǎng)和高產(chǎn)，是豫南砂姜黑土區(qū)花生高產(chǎn)的一種養(yǎng)分優(yōu)化管理方式。