酸性土壤花生增施鈣肥高產(chǎn)栽培技術(shù)研究

張佳蕾 楊莎 郭峰 李新國(guó) 萬(wàn)書(shū)波

摘要：花生是需鈣量大的作物。沿海旱砂地酸性土壤和因化肥過(guò)量施用造成的酸化土壤，由于酸度較大使土壤中鈣素流失嚴(yán)重，嚴(yán)重影響花生籽粒的發(fā)育和產(chǎn)量的形成。本研究闡明了鈣離子信號(hào)途徑響應(yīng)逆境脅迫的分子機(jī)制和調(diào)控莢果發(fā)育的分子機(jī)理，探明了酸性土壤增施鈣肥花生增產(chǎn)原因，明確了鈣肥與有機(jī)肥和微生物肥配施可顯著提高酸性土壤交換性鈣含量。在多年鈣素基礎(chǔ)理論和田間鈣肥施用技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了酸性土壤花生增施鈣肥高產(chǎn)栽培技術(shù)，顯著提高了酸性土壤花生產(chǎn)量，666.7m2最高產(chǎn)達(dá)到675.5 kg。

關(guān)鍵詞：酸性土；花生；鈣肥；高產(chǎn)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：S565.204.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2018）06-0150-04

Abstract Peanut is a crop that needs a lot of calcium. The acid soil in the coastal arid sandy land and acidized soil caused by excessive application of chemical fertilizer had seriously affected the development of peanut kernel and yield formation due to the loss of calcium in the acid soil. Our research team had elucidated the molecular mechanism of calcium signal pathway in response to adversity stress and regulating pod development， proved the reason for increasing yield of peanut by applying calcium fertilizer and made clear that calcium fertilizer combined with organic fertilizer and microbial fertilizer could significantly increase the exchangeable calcium content in acid soil. On the basis of studies on calcium basic theory and field calcium fertilizer application technology， a high-yield cultivation technique of application of calcium to peanut in acid soil was established. The pod yield of peanut in acid soil significantly increased， and the highest yield reached 675.5 kg per 666.7m2.

Keywords Acid soil； Peanut； Calcium fertilizer； High yield； Key technology

我國(guó)酸性土壤面積不斷擴(kuò)大，20 世紀(jì) 80 年代強(qiáng)酸性土壤（pH值<5.5）的面積約為1 127×104 hm2，21世紀(jì)初已增加到1 507×104 hm2，化學(xué)氮肥的長(zhǎng)期過(guò)量施用是我國(guó)農(nóng)田土壤加速酸化的主要原因[1]。土壤酸化對(duì)農(nóng)作物的影響主要是對(duì)根系產(chǎn)生毒害[2]，并加速土壤養(yǎng)分的流失，使土壤肥力下降[3-5]。研究表明，酸性土壤 pH 值由5.4下降至4.7時(shí)，油菜籽減產(chǎn)達(dá)40%，花生和芝麻的減產(chǎn)幅度為15%左右。我國(guó)東南沿?；ㄉ饕N植于旱砂地，土壤鹽基飽和度較低，酸度較大，土壤中鈣大量流失，嚴(yán)重影響花生籽粒的發(fā)育和產(chǎn)量的形成，甚至導(dǎo)致花生絕產(chǎn)。

改良酸性土壤的常用方法是施用石灰等堿性物質(zhì)直接中和土壤酸度，但也存在一些問(wèn)題。長(zhǎng)期、大量施用石灰會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)和養(yǎng)分不平衡，因?yàn)槭覂H提供鈣，而大量的鈣會(huì)導(dǎo)致土壤鎂、鉀缺乏以及磷有效性下降。并且石灰在土壤中的移動(dòng)性差，僅能中和15～20 cm以上表層土壤的酸度，對(duì)20 cm以下的土壤基本無(wú)效，而植物根系可深達(dá)40～60 cm的土層，表下層土壤酸度的改良同等重要。土壤酸化伴隨著土壤肥力退化，土壤酸度改良必須與土壤肥力提升同步進(jìn)行[6]。將石灰等無(wú)機(jī)改良劑與有機(jī)肥、秸稈或秸稈生物質(zhì)炭按一定的比例配合施用，不僅可以中和土壤酸度，還能同時(shí)提高土壤肥力，保持土壤養(yǎng)分平衡。酸性土壤增施鈣肥、提高土壤中交換性鈣含量，能提高花生抗逆性增加莢果產(chǎn)量，是酸性土壤花生高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵措施之一。針對(duì)這一問(wèn)題，課題組對(duì)酸性土增施鈣肥進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為酸性土壤花生高產(chǎn)栽培提供理論與技術(shù)支撐。

1 鈣素影響花生抗逆性的分子機(jī)制

遺傳學(xué)研究顯示鈣調(diào)素相關(guān)的信號(hào)途徑在脅迫應(yīng)答中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，非生物刺激誘導(dǎo)的鈣調(diào)素或鈣調(diào)素類(lèi)似蛋白在很多植物中已被鑒定出來(lái)，并且作為誘餌蛋白通過(guò)蛋白之間的相互作用分離得到下游的靶蛋白，鈣調(diào)素或鈣調(diào)素類(lèi)似蛋白及其下游結(jié)合蛋白在植物適應(yīng)非生物脅迫中具有重要作用。課題組從花生葉片中分離得到鈣調(diào)素基因，前期研究發(fā)現(xiàn)，花生中CaM可以調(diào)控葉黃素循環(huán)介導(dǎo)的熱耗散過(guò)程，從而提高高溫強(qiáng)光脅迫下花生葉片光合機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性及其抗逆性[7]。為了進(jìn)一步找出響應(yīng)逆境脅迫的鈣調(diào)素下游靶蛋白，利用酵母雙雜交技術(shù)，篩選和初步研究與花生CaM相互作用的蛋白。篩選到5個(gè)與AhCaM互作的蛋白，其中NAD激酶是已知能與鈣調(diào)素互作的蛋白；而泛素能與AhCaM互作，說(shuō)明AhCaM在花生發(fā)育及抗逆方面起作用[8]。

2 鈣素對(duì)花生莢果發(fā)育的影響

鈣素對(duì)花生莢果的發(fā)育具有重要作用，當(dāng)莢果在結(jié)實(shí)區(qū)內(nèi)不能獲得足夠的鈣時(shí)，莢果雖然能夠膨大，但飽滿(mǎn)度降低，空殼率增加。研究發(fā)現(xiàn)WRKY、NAC、BHLH和MADS-box轉(zhuǎn)錄因子在GS中表達(dá)上調(diào)，而MADS轉(zhuǎn)錄因子家族在GS中表達(dá)下調(diào)，植物激素相關(guān)基因生物合成和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在GS和GD中表達(dá)存在差異[9]。通常認(rèn)為，子房柄進(jìn)入結(jié)實(shí)區(qū)15～30 d是決定莢果發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，而此時(shí)期供鈣充足與否對(duì)莢果的飽滿(mǎn)度和空殼率產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，因此選擇花生籽粒發(fā)育的不同時(shí)期，分析Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在莢果發(fā)育過(guò)程中的調(diào)控作用[10]。通過(guò)蛋白組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，篩選出53個(gè)在花生莢果發(fā)育時(shí)期表達(dá)量存在顯著差異的鈣相關(guān)的基因和17個(gè)鈣相關(guān)蛋白，主要與Ca2+結(jié)合、 Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)以及Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)。進(jìn)一步通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析足鈣與缺鈣條件下花生果針及莢果中表達(dá)差異的基因，探明了鈣對(duì)莢果發(fā)育的影響是通過(guò)影響莢果中激素的合成、抗逆轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 肥料配施對(duì)酸性土壤交換性鈣含量的影響為揭示增施鈣肥和不同肥料配施對(duì)沿海地區(qū)酸性土鈣素增量及活化效應(yīng)，在山東省威海市文登區(qū)酸性土壤上設(shè)置單施無(wú)機(jī)肥（CK1）、無(wú)機(jī)肥/熟石灰配施（T1）、無(wú)機(jī)肥/有機(jī)肥配施（CK2）、無(wú)機(jī)肥/有機(jī)肥/熟石灰配施（T2）、無(wú)機(jī)肥/有機(jī)肥/微生物肥配施（CK3）、無(wú)機(jī)肥/有機(jī)肥/微生物肥/熟石灰配施（T3）6個(gè)處理，研究了不同肥料配施對(duì)酸性土有效鈣含量及花生莢果產(chǎn)量等的影響[11]。結(jié)果表明，CK2和CK3均能在一定程度上提高酸性土中水溶性鈣和交換性鈣含量，0～20 cm土層水溶性鈣含量各生育期平均分別比CK1提高48.13%和66.50%，交換性鈣含量分別提高39.12%和60.88%。增施鈣肥處理（T1、T2和T3）均能顯著增加水溶性鈣和交換性鈣含量，但T1處理有效鈣含量增加較少，而T2和T3處理增加幅度較大，其中T3處理0～20 cm土層水溶性鈣和交換性鈣含量各生育期平均比CK3提高1.63倍和1.74倍，說(shuō)明鈣肥與有機(jī)肥和微生物肥配施能顯著提高酸性土鈣素活化度。不同肥料配施均提高了酸性土壤花生的主莖高、分枝數(shù)、主莖綠葉數(shù)、單株干物質(zhì)重、葉面積指數(shù)和實(shí)收株數(shù)等個(gè)體和群體指標(biāo)，增加單株結(jié)果數(shù)和莢果飽滿(mǎn)度從而顯著提高莢果產(chǎn)量，并提高蛋白質(zhì)、總氨基酸和脂肪含量以及O/L值等品質(zhì)指標(biāo)。其中T3處理分別比CK3、T2、CK2、T1和CK1增產(chǎn)14.38%、4.99%、18.31%、25.65%和52.52%，增產(chǎn)幅度最大，其籽仁品質(zhì)也最優(yōu)。

4 鈣肥對(duì)酸性土壤花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

為探討酸性土壤花生鈣肥最佳用量，分別在威海文登區(qū)、日照三莊鎮(zhèn)的丘陵砂壤土上設(shè)3個(gè)鈣肥處理，分別為每666.7m2施CaO 0 kg（T0）、14 kg（T1）、28 kg（T2），研究增施鈣肥對(duì)酸性土花生產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以及相關(guān)碳、氮代謝酶活性差異[12]。酸性土增施鈣肥顯著增加了花生的莢果產(chǎn)量，兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)T1處理平均增產(chǎn)26.92%，T2處理平均增產(chǎn)21.65%。增產(chǎn)原因是增施鈣肥顯著增加花生單株結(jié)果數(shù)、提高雙仁果率從而增加單株莢果產(chǎn)量，同時(shí)增加籽仁的飽滿(mǎn)度而顯著提高出仁率。鈣肥處理均顯著提高花生籽仁蛋白質(zhì)和脂肪含量，提高了賴(lài)氨酸、總氨基酸含量和油酸/亞油酸（O/L）比值。酸性土增施鈣肥顯著提高花生葉片的谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）和谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）活性，其中T1處理的GS活性顯著高于T2處理。鈣肥處理顯著提高花生生育前期的葉片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性，而生育后期的活性低于不施鈣肥處理，原因可能是缺Ca花生光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化運(yùn)輸速率低[13]，進(jìn)入成熟期后供Ca結(jié)實(shí)正常的花生地上部逐漸枯黃，而缺Ca的花生仍還繼續(xù)開(kāi)花，出現(xiàn)“老來(lái)青”現(xiàn)象造成的。不同鈣肥施用量相比，每666.7m2施14 kg CaO的經(jīng)濟(jì)效益最好，其產(chǎn)量最高、品質(zhì)最優(yōu)。

5 酸性土壤花生高產(chǎn)栽培技術(shù)

5.1 冬前深耕施基肥

酸性土壤病蟲(chóng)害較重，精播花生高產(chǎn)田要冬前深耕30 cm以上，結(jié)合冬耕施入基肥。無(wú)機(jī)肥按照土壤養(yǎng)分豐缺情況及每生產(chǎn)100 kg莢果需純氮2.5 kg、純磷2 kg、純鉀2.5 kg的科學(xué)配比原則進(jìn)行施肥。666.7m2增施腐熟有機(jī)肥3 000～5 000 kg，以提高酸性土壤有機(jī)質(zhì)含量。

5.2 精選種子精細(xì)包衣

精播花生對(duì)種子質(zhì)量要求高，否則單粒穴播容易造成缺苗斷壟現(xiàn)象。要選用品質(zhì)優(yōu)良、增產(chǎn)潛力大和綜合性狀好的品種，如濰花8號(hào)、花育25號(hào)、花育33號(hào)、湘花2008等。種子剝殼前至少曬果兩次，剝殼后選出顏色鮮艷、飽滿(mǎn)度高的一級(jí)米作為種子。為了減少蠐螬、金針蟲(chóng)、地老虎及蚜蟲(chóng)等危害，并預(yù)防土傳病害和爛種，選用高質(zhì)量殺蟲(chóng)和殺菌劑精細(xì)拌種，晾干種皮后播種。為提高種子發(fā)芽率、增強(qiáng)根瘤固氮能力，拌種時(shí)也可增加種子重量0.2%～0.4%的鉬酸銨。

5.3 增施鈣肥與微生物肥

酸性土壤花生后期易脫肥早衰，播種前應(yīng)增施適量緩控釋肥；為提高土壤交換性鈣含量，鈣肥應(yīng)與微生物肥和有機(jī)肥配施。666.7m2施緩釋肥30～50 kg、鈣鎂磷肥或石灰等鈣肥50～80 kg、微生物肥（有效活菌數(shù)≥1億個(gè)/g）5～10 kg或黃綠木霉T1010制劑1～3 kg，作為種肥在旋耕起壟前撒施，使其能分布在10 cm的結(jié)實(shí)土層內(nèi)。種肥與冬前基肥結(jié)合，做到肥料深施、分層施、勻施，培創(chuàng)一個(gè)深、松、肥的花生高產(chǎn)土體。

5.4 單粒精播起壟覆膜栽培

當(dāng)0～5 cm地溫穩(wěn)定在15℃以上、土壤含水量為60%～70%時(shí)播種。起壟覆膜栽培，壟距80 cm，壟溝寬25 cm，壟面寬55 cm，壟高10 cm。壟上種2行花生，壟上小行距30 cm，播種行距離壟邊12.5 cm，穴距10～11 cm，播深4 cm。每666.7m2播種15 100～16 600穴，每穴播1粒種子。播后噴施施田補(bǔ)或金都爾等除草劑，隨即覆蓋厚度為0.004 mm以上、寬為900 mm的地膜，播種帶膜上壓土。

5.5 提早化控優(yōu)化節(jié)間分布

高產(chǎn)花生由于肥水充足、密度大，生育中期易發(fā)生植株徒長(zhǎng)，生育后期易倒伏、葉片早衰，莢果飽滿(mǎn)度低。所以當(dāng)花生封壟前后、主莖28 cm左右時(shí)，及時(shí)用多效唑或烯效唑粉劑100 mg/kg噴灑植株頂部，視長(zhǎng)勢(shì)連噴2～3次，顯著降低第11節(jié)間之后的節(jié)間長(zhǎng)度，通過(guò)優(yōu)化“節(jié)間分布”達(dá)到降低株高防止倒伏的目的。酸性土壤高產(chǎn)花生收獲時(shí)主莖高40～45 cm為宜。

5.6 葉面追肥防后期早衰

酸性土壤養(yǎng)分易淋溶，為防后期脫肥影響莢果充實(shí)，飽果期之后可噴施0.3%磷酸二氫鉀水溶液和其他微量元素葉面肥等2～3次，間隔7天。此外，酸性土壤花生葉部病害較重，應(yīng)在結(jié)莢期之后葉面噴施殺菌劑，間隔10～15天連噴3次，提早預(yù)防葉斑病的發(fā)生。

6 酸性土壤花生高產(chǎn)栽培技術(shù)試驗(yàn)示范效果課題組分別于2015年和2016年在威海市文登區(qū)西樓社區(qū)酸性土壤上進(jìn)行試驗(yàn)示范。2015年高產(chǎn)田面積2 000 m2，666.7m2基肥和種肥共施復(fù)合肥100 kg、控釋肥50 kg、有機(jī)肥 4 000 kg、鈣鎂磷肥80 kg、微生物肥10 kg。 4月27日播種，壟距82 cm，單粒精播，666.7m2密度16 200株。主莖高28 cm時(shí)化控，結(jié)莢后葉面噴施殺菌劑2次，生育后期葉面追肥2次。9月8日測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，每個(gè)點(diǎn)取樣6.67 m2，共取6個(gè)點(diǎn)，按55%折干率計(jì)算，666.7m2平均莢果產(chǎn)量675.5 kg。2016年高產(chǎn)田面積4 000 m2，基肥和種肥666.7m2共施復(fù)合肥80 kg、控釋肥50 kg，有機(jī)肥3 000 kg、鈣鎂磷肥50 kg、微生物肥10 kg。 5月4日播種，單粒精播，666.7m2密度15 600株。主莖高28 cm時(shí)化控，結(jié)莢后葉面噴施殺菌劑3次，生育后期葉面追肥2次。9月12日測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，每個(gè)點(diǎn)取樣6.67 m2，共取8個(gè)點(diǎn)，按55%折干率計(jì)算，666.7m2平均莢果產(chǎn)量581.1 kg。示范田1 000×666.7m2，隨機(jī)測(cè)產(chǎn)30個(gè)點(diǎn)，666.7m2平均單產(chǎn)426.3 kg，周邊普通花生田平均單產(chǎn)221.8 kg，酸性土壤花生增施鈣肥高產(chǎn)栽培技術(shù)增產(chǎn)增效顯著。

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