鈣鉬硼肥對花生光合特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

劉 娜，曲勝男，王曉光，謝 暢，高世杰，王 婧，于海秋，蔣春姬，趙新華，趙姝麗

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，沈陽 110161）

花生（Arachis hypogaea L．）是優(yōu)質(zhì)食用油的主要原料之一，在世界上分布廣泛。近幾年，我國花生年均種植面積460萬hm2，居世界第二位，總產(chǎn)1638萬t，居世界第一[1]。遼寧省是我國花生主產(chǎn)區(qū)之一，作為遼寧省第三大作物的花生，種植面積和總產(chǎn)量均位居全國第三[2-3]。但在遼寧省花生生產(chǎn)中存在施肥不均衡的現(xiàn)象，如重施氮磷鉀肥，而極少施或不施中微量元素肥料，致使土壤營養(yǎng)元素失衡，花生秕果、爛果增加，進而降低花生的產(chǎn)量和品質(zhì)[4-5]。

合理配施中微肥是提高花生產(chǎn)量和改善花生品質(zhì)的有效方法。研究表明，花生施用鈣肥可一定程度地提高葉片葉綠素含量和光合速率，提高光飽和點，增加葉片抗氧化酶對活性氧（ROS）的清除能力，降低葉片丙二醛(MDA)的積累，延緩葉片衰老[6-9]，增加飽果數(shù)、籽仁數(shù)，提高莢果產(chǎn)量[10]；鉬素通過參與生物固氮和硝酸還原等氮代謝，可促進花生根瘤的形成和葉綠素的合成[11-12]；硼在蛋白質(zhì)合成、碳代謝、糖類運輸以及受精結(jié)實等方面均起重要作用[13]，缺硼使甘藍型油菜葉片MDA含量增加，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性降低，葉綠素和可溶性蛋白含量下降[14]；配施鉬硼肥可增加菜用大豆有效莢數(shù)、單株粒數(shù)[15]，有效增加紫云英的單株結(jié)莢數(shù)、每莢粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量[16]，增加花生的雙仁果數(shù)、飽果數(shù)和百果重[17]?？傊?，關(guān)于鉬、硼單施或配施對大豆、紫云英、甘藍型油菜等作物的產(chǎn)量及品質(zhì)影響已有一些研究，本課題組前期也研究了鈣肥對花生生育及產(chǎn)量的影響[9]，但在遼寧地區(qū)鈣鉬硼配施對花生光合生理和產(chǎn)量品質(zhì)方面的研究鮮見報導(dǎo)。為此，本課題組于2013～2014年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田進行了鈣硼鉬肥配施對花生光合生理及產(chǎn)量品質(zhì)影響的研究，旨在探索高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花生的鈣鉬硼肥配施方案及其生理基礎(chǔ)，為遼寧省高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花生生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2013年、2014年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)南試驗田進行。試驗田0～30cm土層堿解氮含量96．7mg·kg-1，速效磷含量 25．1mg·kg-1，速效鉀含量 127．9mg·kg-1，有效鈣 3．28g·kg-1，有效鉬 0．04mg·kg-1，有效硼 0．81mg·kg-1。 有機質(zhì)含量為 15．37g·kg-1，pH 值 6．5。

供試花生品種農(nóng)花5號為沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)花生所選育。供試肥料中的鈣肥用氧化鈣，為遼寧壹丹鈣業(yè)有限公司生產(chǎn)，純度≥85%；鉬肥、硼肥分別用鉬酸銨、硼酸，為實驗室用化學(xué)純藥品；基肥施磷酸二銨和硫酸鉀，磷酸二銨為云南三環(huán)中化化肥有限公司生產(chǎn)，總養(yǎng)分（N+P2O5）≥64%，硫酸鉀為遼寧鑫水化工集團有限公司生產(chǎn)，K2O≥50%。

1.2 試驗設(shè)計

在前期預(yù)備試驗顯著效果的基礎(chǔ)上，試驗設(shè)置4個不同鈣鉬硼肥配施處理：氧化鈣75kg·hm-2(T1)、氧化鈣75kg·hm-2+鉬酸銨 7．5kg·hm-2(T2)、氧化鈣 75kg·hm-2+鉬酸銨 7．5kg·hm-2+硼酸 22．5kg·hm-2(T3)和不施鈣鉬硼肥的對照(CK)，各中微肥的施用方法是將肥料溶于少量水中，然后與少量細土拌勻,均勻施入小區(qū)。其他管理同常規(guī)田。小區(qū)采用隨機區(qū)組設(shè)計，行長5m，行距0．6m，5行區(qū)，面積為15m2，3次重復(fù)，基施磷酸二銨和硫酸鉀各150kg·hm-2。2013年于5月8日播種，9月26日收獲，2014年于5月6日播種，9月21日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 葉片SPAD值（葉色值）的測定 采用日本Minolta公司的便攜式葉綠素儀SPAD-502，從出苗后31d開始，每15d測定1次有代表性植株主莖倒3葉的SPAD值。

1.3.2 葉片光合特性的測定 于幼苗期、開花下針期和結(jié)莢期選擇天氣良好，9∶00-11∶00的時間段測定有代表性植株主莖倒3葉的葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)。

1.3.3 群體光合勢的測定 于花生各生育時期內(nèi)選取相同的時間間隔(苗期6月2～19日、開花下針期7月4～21日、結(jié)莢期8月5～22日)，用鮮樣稱重法測定各起止日期的單位土地面積(1m2)上的葉面積，計算光合勢。

式中：L1和L2分別為前后2次測定的葉面積；T1和T2分別為前后2次測定的時間；LAD的單位為m2·d。

1.3.4 花生產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的測定 花生收獲時每小區(qū)選取有代表性植株5株，調(diào)查單株飽果數(shù)、百果重、百仁重、出仁率，測量單株生產(chǎn)力。另每個小區(qū)除去兩邊行和兩地頭（兩地頭分別舍去0.5m），取小區(qū)中間3行，中間4m，即7.2m2面積上的植株，風(fēng)干后測產(chǎn)。

1.3.5 花生籽仁品質(zhì)的測定 隨機取每小區(qū)風(fēng)干后的花生籽仁，用FOSS-1241近紅外谷物品質(zhì)分析儀測定脂肪、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸含量，用蒽酮比色法測定可溶性糖含量。

試驗所得數(shù)據(jù)結(jié)果采用Excel2013軟件和DPSv7.05軟件進行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈣鉬硼肥配施對花生SPAD值的影響

由圖1可知，2年試驗結(jié)果趨勢基本相同，均呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。2013年和2014年分別在出苗后46d(開花下針前期)和出苗后61d(開花下針后期)各處理SPAD值達到最大，隨著生育的進程，SPAD值逐漸下降。2年間，T2處理的SPAD值在出苗76d(結(jié)莢期)后均保持較高水平，T1處理次之，T3處理的SPAD值最低，從出苗后76d直至成熟，2年間T2處理與其他各處理間差異均達到顯著水平(p≤0.05)。

圖1 鈣鉬硼肥配施對花生葉色值的影響Figure 1 The effect on SPAD dynamic of peanuts in different ratio of Ca,Mo and B

2.2 鈣鉬硼肥配施對花生光合特性的影響

2.2.1 鈣鉬硼肥配施對花生凈光合速率的影響 由表1可知，3個時期中開花下針期植株凈光合速率值較大，其次為苗期，結(jié)莢期凈光合速率較小。在開花下針期，2年的T2處理凈光合速率均最大，分別比對照增加22.7%和18.4%，差異達到極顯著水平；其次是T1處理，與對照亦達到差異極顯著水平；T3處理凈光合速率最小，分別比對照減少7.6%和14.4%。結(jié)莢期，2013年T2處理與其他處理間差異均達到極顯著水平，2014年T2和T1處理與CK和T3處理間差異達到顯著水平。

表1 鈣鉬硼肥配施對花生凈光合速率的影響Table 1 Effect of different ratios of Ca,Mo and Bfertilizer on net photosynthetic rates of peanut/μmol·m-2·s-1

2.2.2 鈣鉬硼肥配施對花生蒸騰速率的影響 由表2可知，花生葉片的蒸騰速率在不同生育時期表現(xiàn)不同，開花下針期達到最大值。不同處理在同一生育時期表現(xiàn)亦不同，在開花下針期，T2處理的蒸騰速率最大，2年分別比對照增加35．4%和43．5%，T1處理次之，但T2、T1處理均與CK間差異達到顯著水平；結(jié)莢期各處理的蒸騰速率仍然是T2＞T1＞T3＞CK，但各處理間均未表現(xiàn)出顯著性差異，說明不同鈣鉬硼肥配施對花生生育后期蒸騰速率的影響較小。

表2 鈣鉬硼肥配施對花生蒸騰速率的影響Table 2 Effect of different ratios of Ca,Mo and Bfertilizer on transpiration rates of peanut mmol·m-2·s-1

2.2.3 鈣鉬硼肥配施對花生氣孔導(dǎo)度的影響 由表3可知，在整個生育期內(nèi)，苗期的氣孔導(dǎo)度較小，到開花下針期和結(jié)莢期均有所上升，各時期T2處理始終高于其他處理，T1處理次之，例如在開花下針期，T2處理與T3處理和對照均達到了差異極顯著水平，在結(jié)莢期亦如此。

表3 鈣鉬硼肥配施對花生氣孔導(dǎo)度的影響Table 3 Effect of different ratios of Ca,Mo and Bfertilizer on stomata conductance of peanut mmol·m-2·s-1

2.2.4 鈣鉬硼肥配施對花生胞間CO2濃度的影響 由表4可知，不同鈣鉬硼處理下花生的胞間CO2濃度呈先升高后略有下降的趨勢，且在每個生育時期均表現(xiàn)為T2＜T1＜T3＜CK。例如，在開花下針期，T2處理的胞間CO2濃度兩年分別為 249．75μmol·mol-1和 251．58μmol·mol-1， 較對照分別降低了 8．3%和 9．6%， 達到差異極顯著水平；在結(jié)莢期，T2處理較CK分別降了12．1%和13．7%，兩者之間的差異亦達到顯著水平。

表4 鈣鉬硼肥配施對花生胞間CO2濃度的影響Table 4 Effect of different ratios of Ca,Mo and Bfertilizer on intercellular carbon dioxideof peanut μmol·mol-1

2.2.5 鈣鉬硼肥配施對花生群體光合勢的影響 由圖2可知，2年間不同處理下花生群體光合勢的變化動態(tài)趨勢相同，均為苗期光合勢較小，到開花下針期花生生長發(fā)育加快，群體光合勢迅速增加，進入結(jié)莢期后群體仍然維持較高的光合勢，各時期花生各處理間光合勢的關(guān)系是T2＞T1＞CK＞T3，且兩年間T2處理在各時期與其他處理間均表現(xiàn)出了顯著或極顯著性差異，而T3處理則表現(xiàn)為與CK差異不顯著或顯著低于對照。以開花下針期為例，2013年T2處理群體光合勢為148．00m2·d，與T1處理差異達到顯著水平，與CK、T3處理差異達到極顯著水平，2014年T2處理為91．45m2·d，與其他處理間均達到差異極顯著水平。

圖2 鈣鉬硼肥配施對花生群體光合勢的影響Figure 2 The effect of different ratios of Ca,Mo and Bfertilizer on LAD of peanut

2.3 鈣鉬硼肥配施對花生產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

2.3.1 鈣鉬硼肥配施對花生產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 不同鈣鉬硼處理下，花生單株飽果數(shù)、百果重、百仁重和出仁率如表5，2013年和2014年T2處理的單株飽果數(shù)、百果重和百仁重均最高，分別比對照高22.8%、4.2%、38.9%和25.3%、6.0%、12.6%；其次是T1處理，對照和T3處理較低。說明在常規(guī)施肥的條件下，增施鈣肥及鈣、鉬肥同施，可增加花生的單株飽果數(shù)、百果重和百仁重，進而提高產(chǎn)量；而在增施鈣、鉬肥條件下再增施硼肥反而會造成產(chǎn)量構(gòu)成因素各指標下降。

表5 鈣鉬硼配施對花生產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 5 Effect of different ratios of Ca,Mo and Bfertilizer on yield componentsof peanut

2.3.2 鈣鉬硼肥配施對花生莢果產(chǎn)量的影響 由圖3可知，趨勢在2年的試驗中表現(xiàn)一致，T2處理的莢果產(chǎn)量最高，分別比對照增加13.6%和6.9%；其次為T1處理，分別比對照增加8.18%和3.3%；而T3處理兩年的產(chǎn)量均低于對照，分別降低3.65%和14.77%。方差分析結(jié)果表明，除2014年T1處理與T2處理間差異不顯著外，其他各處理間差異均達到顯著或極顯水平。

2.4 鈣鉬硼肥配施對花生籽仁品質(zhì)的影響

由圖4可知，增施中微肥顯著或極顯著提高脂肪、亞油酸和蛋白質(zhì)含量，而對油酸含量的影響不顯著，T1、T2和T3處理的油/亞比 （油酸與亞油酸之比，O/L）分別為1.1751、1.1802和1.1963，均顯著低于對照的O/L（1.2471），增施鉬肥(T2)和硼肥(T3)極顯著降低了可溶性糖的含量。T2處理的各品質(zhì)指標在3個處理中變化最大，其次為T1和T3處理。

圖3 鈣鉬硼肥配施對花生產(chǎn)量的影響Figure 3 Effect of different ratios of Ca,Mo and B fertilizer on peanut yield

圖4 鈣鉬硼肥配比對花生籽仁品質(zhì)的影響(2014)Figure 4 Effect of different ratios of Ca,Mo and B fertilizer on seed quality of peanut(2014)

2.5 鈣鉬硼肥配施下光合特性與產(chǎn)量的相關(guān)分析

開花下針期是花生營養(yǎng)生長和生殖生長并進的關(guān)鍵時期，此時花生大量開花并長出果針，是影響花生產(chǎn)量的重要時期，表6為花生開花下針期的4個光合生理參數(shù)、光合勢和SPAD值與產(chǎn)量的相關(guān)分析。由表6可知，鈣鉬硼肥配施下產(chǎn)量與凈光合速率成極顯著相關(guān)、與氣孔導(dǎo)度和SPAD值顯著相關(guān)、與胞間CO2濃度成極顯著負相關(guān)，產(chǎn)量與蒸騰速率和光合勢之間的相關(guān)系數(shù)雖未表現(xiàn)出顯著性，但也存在較高的相關(guān)關(guān)系。因此，花生的光合特性與其產(chǎn)量之間整體上存在著較高的相關(guān)關(guān)系，不同鈣鉬硼肥配施處理的光合特性，其變化趨勢可間接地反映對應(yīng)處理產(chǎn)量的變化。

表6 鈣鉬硼配施下光合特性與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient between photosynthetic characteristics and yield in different ratios of Ca,Mo and B fertilizer

3 討論與結(jié)論

3.1 不同鈣鉬硼肥配施下花生的光合氣體參數(shù)

光合作用是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，葉綠素在光合作用中起吸收轉(zhuǎn)化光能作用，葉綠素的多少直接影響植株光合作用的強弱[18]。王建國等[19]研究表明，增施鈣肥，能提高花生苗期和花針期葉片凈光合速率和葉色值。汪雷等[20]用不同濃度CaCl2在全苗期對半夏葉面進行噴施，測定半夏葉片光合指標，結(jié)果表明，600mg·L-1濃度鈣處理顯著提高半夏葉片葉綠素含量、葉片凈光合速率、蒸騰速率，降低胞間二氧化碳濃度。宗毓錚等[21]在4種微肥對紫花苜蓿光合特性影響的研究表明，噴施不同濃度硼肥或者鉬肥均不同程度影響紫花苜蓿光合特性，其中,施硼提高苜蓿葉綠素含量和光合速率最顯著，施鉬對提高干草產(chǎn)量和葉綠素含量效果最佳。本試驗結(jié)果表明，增施鈣肥(T1)和增施鈣、鉬肥(T2)可以提高花生葉片的葉綠素含量和光合性能，在生育后期T2處理與其他處理和對照相比，葉綠素含量、凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度更高，T1次之。不同處理間葉片凈光合速率為T2＞T1＞CK＞T3，這與劉鵬等[22]研究的鉬可提高大豆光合作用結(jié)論一致，即增加了光合速率，同時延緩了葉綠素的衰退。

3.2 不同鈣鉬硼肥配施下花生的群體光合勢

光合勢是衡量群體光合生產(chǎn)能力的重要指標，取決于葉面積的大小和葉片功能期的長短。葉面積指數(shù)僅能表示群體光合規(guī)模的大小，不能說明其工作時間，為了表示群體以多大規(guī)模工作了多長時間，尼奇波羅維奇(1957)首先采用了光合勢的概念[23]。黨現(xiàn)什等[9]研究發(fā)現(xiàn)，適當增施鈣肥可提高花生群體光合勢，進而提高群體光能利用率。本試驗結(jié)果表明，增施鈣、鉬肥可極顯著地增加花生開花下針期和結(jié)莢期的光合勢，單純增施鈣肥也可較對照顯著地增加花生開花下針期和結(jié)莢期的光合勢（2014年）。光合勢高意味著葉面積持續(xù)時間長，葉片的光合利用率高，能積累更多的干物質(zhì)，為提高產(chǎn)量打下基礎(chǔ)。

3.3 不同鈣鉬硼肥配施下花生的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

許多研究都表明，增施中微肥可以提高花生的單株飽果數(shù)、百果重、百仁重及產(chǎn)量。朱寶國等[24]研究表明，中微肥施用能夠提高大豆產(chǎn)量，其中，常規(guī)肥同時配施80kg·hm-2中微肥的處理產(chǎn)量最高。丁玲等[25]研究發(fā)現(xiàn)鈣肥對花生碳水化合物運轉(zhuǎn)和莢果飽滿度起到重要作用。本試驗結(jié)果表明，在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，增施鈣和鈣、鉬肥可以提高單株飽果數(shù)及百果重，其中同時增施鈣肥和鉬肥產(chǎn)量最高。

劉鵬等[13]對大豆研究表明，增施鉬、硼肥可以促進大豆產(chǎn)量的形成，這是由于鉬、硼促進大豆植株的營養(yǎng)代謝。但是本試驗中，同時增施鈣、鉬和硼肥(T3)則出現(xiàn)減產(chǎn)趨勢，宗毓錚等[21]對紫花苜蓿研究表明，施入濃度過高的硼砂會出現(xiàn)硼中毒現(xiàn)象，從而抑制光合作用，進而植株生長受阻。本試驗中T3處理對花生植株表現(xiàn)為抑制作用，出現(xiàn)減產(chǎn)趨勢，可能是由于本試驗田基礎(chǔ)含硼量較高，或由于施硼量過高導(dǎo)致硼素與其他營養(yǎng)元素發(fā)生拮抗作用，使花生出現(xiàn)硼肥毒害，抑制了花生正常生長發(fā)育，從而影響了產(chǎn)量的形成。

不同鈣鉬硼肥配施下花生光合特性與產(chǎn)量的相關(guān)分析結(jié)果顯示，花生開花下針期葉片的凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、光合勢和SPAD值與花生的產(chǎn)量有很強的相關(guān)性，尤其是凈光合速率。通過增施鈣肥（T1）和增施鈣鉬肥（T2）增加花生葉綠素含量、促進花生葉片的光合作用、增強花生群體光合勢，進而增加花生營養(yǎng)生長向生殖生長過渡期干物質(zhì)的積累速率和積累量，為花生生殖生長期多下針、多結(jié)莢果、增加飽果數(shù)打下堅實的基礎(chǔ)，最終提高花生莢果的產(chǎn)量。

3.4 不同鈣鉬硼肥配施下花生的籽仁品質(zhì)

花生作為重要的油料作物，其主要成分是脂肪和蛋白質(zhì)。姚健等[26]研究發(fā)現(xiàn)，鉬酸銨或鉬酸鈉浸種加葉面噴2次，能顯著提高花生果的產(chǎn)量和花生仁的蛋白質(zhì)含量。高芳等[27]研究表明，可溶性糖含量的降低，是由于增施中微肥促進了花生籽仁中的可溶性糖向蛋白質(zhì)和脂肪的轉(zhuǎn)化，從而提高了籽仁的品質(zhì)。王文軍[28]對向日葵研究表明，隨著硼肥施用量的增加，向日葵粗脂肪含量先增后減，粗蛋白含量隨著增加；隨著鉬肥施用量的增加，粗脂肪含量先減后增，粗蛋白含量先增后減。本試驗結(jié)果表明，增施中微肥可以提高籽仁內(nèi)粗脂肪和蛋白質(zhì)含量，降低可溶性糖含量，降低油/亞比。其中以增施鈣、鉬肥改善作用最為明顯，其次是單獨增施鈣肥處理，而同時增施鈣、鉬和硼改善效果與各處理相比，改善效果不顯著。

增施硼肥(T3)處理，與T1、T2處理相比對花生光合特性方面造成了負面影響，導(dǎo)致了減產(chǎn)和降低了花生籽仁品質(zhì)，推測可能是出現(xiàn)了高硼脅迫或鈣硼拮抗。首先，我國土壤中硼含量的一般規(guī)律是北高南低（除云南、西藏）[29]，遼寧省屬高硼土分布區(qū)[30]，而植物對硼均表現(xiàn)敏感，豆科作物本身的硼含量高于禾谷類作物，硼積累較快，因此豆科作物對硼更加敏感，更易出現(xiàn)高硼脅迫，導(dǎo)致葉片出現(xiàn)早衰早落[22]，此外過量的硼還能使葉片厚度降低，減小葉綠體體積，抑制光合[31]，抑制細胞的分裂和伸長[32]。其次，硼和鈣會出現(xiàn)拮抗作用，張承林等[33]認為油菜在低硼低鈣條件下兩者沒有明確關(guān)系，當硼和鈣達到中高濃度時會出現(xiàn)抑制作用；汪加魏等[34]研究發(fā)現(xiàn)同時施用硼和鈣會抑制或不能促進花粉萌發(fā)，不利于油橄欖坐果，韋劍鋒等[35]研究表明配合噴施鈣硼對龍眼果實各主要營養(yǎng)元素的促進效果低于單獨噴施鈣和硼的處理，表現(xiàn)鈣硼拮抗關(guān)系；蔣春姬等[5]也發(fā)現(xiàn)配施鈣鉬硼肥對花生干物質(zhì)積累和產(chǎn)量品質(zhì)等方面比對照表現(xiàn)出抑制作用。

本試驗條件下，在正常施用氮磷鉀肥基礎(chǔ)上，增施鈣肥(T1)和鈣、鉬肥配施(T2)可以提高花生光合性能并增加葉綠素含量和群體光合勢，有利于干物質(zhì)的積累，提高花生的單株飽果數(shù)及百果重，最終提高產(chǎn)量，同時改善籽仁品質(zhì)，尤以T2效果顯著；增施硼肥（T3）后產(chǎn)生毒害，出現(xiàn)負向影響。因此，鈣鉬配施是符合本種植區(qū)花生生產(chǎn)的施肥方式，能顯著提高花生的產(chǎn)量和品質(zhì)，對遼寧地區(qū)花生施肥有重要的指導(dǎo)意義和參考價值。