不同葉面肥對花生光合特性與產(chǎn)量及氮吸收分配的影響

張運(yùn)紅，楊紅燕，楊占平*，黃紹敏，和愛玲，杜君

不同葉面肥對花生光合特性與產(chǎn)量及氮吸收分配的影響

張運(yùn)紅1,2，楊紅燕3#，楊占平1,2*，黃紹敏1,2，和愛玲1,2，杜君1,2

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002；3.聊城市土壤肥料工作站，山東 聊城 252000)

為探索海藻酸鈉寡糖(AOS)作為新型植物生長調(diào)節(jié)劑開發(fā)的可能性，以豫花9326為材料，開展土培盆栽試驗(yàn)，以清水噴施為對照，對比噴施4種葉面肥(磷酸二氫鉀、尿素、AOS、復(fù)合生物制劑)對花生光合特性、產(chǎn)量及氮吸收分配的影響。結(jié)果表明：4種葉面肥處理均可提高花生的凈光合速率(Pn)，增幅為11.1%～22.0%；AOS和復(fù)合生物制劑(CBP，由AOS、水楊酸等配制而成)處理施用效果較優(yōu)，側(cè)枝長和分枝數(shù)分別較清水對照增加13.1%、11.4%和15.9%、50.9%，干物質(zhì)總質(zhì)量分別增加18.1%和52.5%，產(chǎn)量分別增加30.5%和60.9%，主要?dú)w因于單株結(jié)果數(shù)和百果質(zhì)量的增加；噴施CBP處理可促進(jìn)花生對氮的吸收，提高其在葉片和花生仁中所占的比例。綜上，本試驗(yàn)條件下，用AOS或CBP作葉面肥可促進(jìn)花生增產(chǎn)，其中以CBP處理的施用效果更優(yōu)，具有市場開發(fā)前景。

花生；葉面肥；海藻酸鈉寡糖；光合特性；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收

花生(L.)是中國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物。近幾年來，隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的推廣普及，花生種植面積不斷擴(kuò)大，2016年中國花生種植面積達(dá)47 270 hm2，總產(chǎn)量達(dá)1 729.0萬t，在維護(hù)國家糧油食品安全和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中具有重要作用[1–2]。

花生除了在播種時(shí)要施足底肥外，葉面施肥也是重要的根外營養(yǎng)方式，具有調(diào)控及供給營養(yǎng)的雙重作用。目前生產(chǎn)上常用的葉面肥有磷酸二氫鉀和尿素[3–5]。然而，高肥水、高密度條件下，花生生育中期易發(fā)生徒長倒伏、葉片早衰、飽果率低等現(xiàn)象，現(xiàn)經(jīng)常通過噴施多效唑來控制。多效唑的施用雖能增加花生莢果產(chǎn)量，但明顯降低出仁率和蛋白質(zhì)含量[6–7]，且會對土壤環(huán)境造成一定的影響[8–9]；因此，亟待開發(fā)對花生生長發(fā)育具有安全調(diào)控的新型植物生長調(diào)節(jié)劑。研究[10–11]表明，海藻肥有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)以及抵抗病蟲害。張佳蕾等[12]的研究結(jié)果表明，海藻肥和多效唑配施可提高不同類型花生的莢果產(chǎn)量，增加蛋白和脂肪含量，改善品質(zhì)。張翠翠等[13]報(bào)道，噴施含海藻酸水溶肥料可使花生增產(chǎn)9.56%，并能提高粗脂肪、粗蛋白和氨基酸含量，降低油/亞比。近年來，國內(nèi)眾多研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合著手海藻寡糖庫的建立，細(xì)化海藻寡糖在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，打造新的海藻農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)[14]。海藻酸鈉寡糖(AOS)是從海帶或海藻中提取的一類海藻寡糖，可促進(jìn)作物增產(chǎn)，并提高其多重抗性[15–17]。目前，海藻酸鈉寡糖在花生上的應(yīng)用較少。鑒于此，本課題組研究了海藻酸鈉寡糖單施及與其他物質(zhì)配施對花生光合特性、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響，旨在探究海藻酸鈉寡糖在花生上的施用效果，為新型植物生長調(diào)節(jié)劑的研發(fā)提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料

供試土壤采自河南省鄭州市郊區(qū)。土壤類型為潮土，有機(jī)質(zhì)含量2.78 g/kg，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為44.92、9.10、98.62 mg/kg，pH 8.12。供試花生品種為豫花9326，為河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的高產(chǎn)、高油、大果花生品種，抗葉斑病和網(wǎng)斑病，高抗病毒病，氮磷利用低效[18–19]。

供試AOS，糖醛酸組成β–D–甘露糖醛酸(PM)與α–L–古羅糖醛酸(PG)的量比為7∶3，糖醛酸含量>90%，聚合度2～10，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制，配成20 mg/L的水溶液施用。供試復(fù)合生物制劑含有AOS、水楊酸等物質(zhì)，由河南省農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研制，稀釋200倍施用。磷酸二氫鉀和尿素，采用分析純試劑，配成質(zhì)量濃度分別為0.2%和1.5%的水溶液施用。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年6—9月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研院區(qū)進(jìn)行。采用盆栽試驗(yàn)，選用聚乙烯塑料盆(直徑30 cm，高20 cm，帶盆托以保水)，每盆裝風(fēng)干土10 kg，分別施用尿素、過磷酸鈣、氯化鉀3、6、4 g作底肥，擺放在可移動遮雨棚中。每盆澆等量水，自然蒸發(fā)至適宜含水量。2017年6月11日播種。選取飽滿一致的種子，每穴播2粒，每盆播3穴。出苗后，每盆保留3株生長基本一致的幼苗。分別于花生花針期、盛花期、結(jié)莢期、飽果期噴施葉面肥。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理：噴施清水(CK)、噴施磷酸二氫鉀(MKP)、噴施尿素(UN)、噴施海藻酸鈉寡糖(AOS)、噴施復(fù)合生物制劑(CBP)。每個(gè)處理3次重復(fù)。每次噴施量為20 mL/盆。在整個(gè)生育期間，水肥條件一致，及時(shí)防治病蟲害。于9月25日收獲。

1.3　指標(biāo)測定與方法

1.3.1SPAD值的測定

每次噴施葉面肥1周后，利用SPAD–502葉綠素儀測定倒三葉的SPAD值。

1.3.2光合特性的測定

于花生結(jié)莢期，采用Li–6200便攜式光合作用測定儀(LI–COR Inc., USA)測定主莖倒三葉凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)。測定時(shí)，光照強(qiáng)度設(shè)為800～1 200 μmol/(m2·s)，葉室(2 cm×3 cm)內(nèi)設(shè)定溫度25 ℃，采用開放氣路，設(shè)定空氣流速為500 μmol/s，并計(jì)算氣孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)。

Ls=1－Ci/C0。

式中，C0為氣孔中CO2濃度(420 μmol/mol)。

WUE=Pn/Tr。

1.3.3產(chǎn)量的測定

花生成熟后收獲、晾曬、稱重、計(jì)產(chǎn)，同時(shí)測定總果數(shù)、飽果數(shù)、飽果質(zhì)量、秕果數(shù)、秕果質(zhì)量、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率、主莖高、側(cè)枝長、分枝數(shù)。

1.3.4養(yǎng)分含量的測定

分離根、莖、葉、花生殼、花生仁等器官，將其分別置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重。粉碎后，采用凱氏定氮法測量各器官的氮含量。根據(jù)各器官的干質(zhì)量和氮含量計(jì)算氮總累積量。

1.4　數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；運(yùn)用SPSS 17.0 進(jìn)行方差分析；采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　噴施不同葉面肥對花生功能葉片SPAD值的影響

從圖1可以看出，與對照相比，噴施葉面肥對花生葉片SPAD值有不同程度的影響。其中，CBP和AOS處理的花生4個(gè)生育期的SPAD值均顯著高于對照，且盛花期、結(jié)莢期和飽果期均以CBP處理的最高；MKP處理的花生在花針期和盛花期的SPAD值也顯著高于對照；UN處理的花生在前期SPAD值和對照無顯著差異，但在飽果期顯著高于對照。說明噴施AOS和CBP可提高花生葉片SPAD值，有利于光合作用的進(jìn)行，其中，以CBP的處理效果最優(yōu)。

不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)。

2.2　噴施不同葉面肥對花生光合特性的影響

表1顯示，4種葉面肥處理的花生葉片Pn、Tr、WUE和Gs均顯著高于對照，增幅分別為11.1%～22.0%、9.7%～14.8%、1.5%～6.6%和19.8%～33.1%，MKP和AOS處理的各指標(biāo)總體較高；CBP處理可顯著提高Ci(較對照增加2.0%)，顯著降低Ls(較對照降低4.0%)；UN處理的Ci較對照顯著增加。說明CBP處理可通過提高花生葉片Gs和Ci、降低Ls，提高其光合效率；而AOS和MKP處理則主要通過提高Pn、Gs來促進(jìn)光合作用。

表1　噴施不同葉面肥花生的光合特性

同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。

2.3　噴施不同葉面肥對花生農(nóng)藝性狀的影響

表2顯示，與對照相比，AOS處理的花生主莖高顯著增高(增幅為10.6%)；AOS和CBP處理的側(cè)枝長顯著增加(增幅分別為13.1%和11.4%)；經(jīng)4種葉面肥處理的分枝數(shù)均高于對照(增幅為8.5%～50.9%)，以CBP處理的最高(50.9%)，其次是MKP處理的，AOS處理的較對照的提高15.9%。說明噴施CBP可增加花生分枝數(shù)和側(cè)枝長，從而有利于花生增產(chǎn)。

表2　噴施不同葉面肥花生的農(nóng)藝性狀

同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。

2.4　噴施不同葉面肥對花生干物質(zhì)積累和分配的影響

表3顯示，與對照相比，CBP和AOS處理可顯著提高花生的葉片質(zhì)量(較對照增加65.1%和18.6%)；CBP處理顯著提高了花生的莖質(zhì)量(較對照增加53.9%)；UN處理顯著降低了花生的莖質(zhì)量(較對照降低16.7%)；MKP和UN處理的根質(zhì)量顯著降低(分別較對照降低28.8%和35.9%)；CBP和AOS處理的莢果質(zhì)量和總質(zhì)量顯著增加(分別較對照增加60.9%、30.5%和52.5%、18.1%)；UN處理的總質(zhì)量顯著降低(較對照降低8.5%)；AOS處理的根冠比顯著增加(較對照提高8.0%)；CBP和MKP處理的根冠比顯著下降(較對照降低10.2%和16.5%)；UN、AOS和CBP處理的收獲指數(shù)顯著提高(分別較對照提高15.0%、10.5%和5.5%)。說明噴施AOS和CBP可顯著促進(jìn)花生干物質(zhì)積累，提高其收獲指數(shù)。

表3　噴施不同葉面肥花生干物質(zhì)的積累和分配

同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。質(zhì)量以株計(jì)。

2.5　噴施不同葉面肥對花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

表4顯示，CBP和AOS處理顯著增加花生飽果數(shù)(分別較對照增加47.7%和33.9%)；CBP和UN處理的秕果數(shù)也顯著增加(分別較對照增加67.1%和39.1%)；4種葉面肥處理的總果數(shù)較對照顯著增加(增幅為9.4%～56.0%)，以CBP處理的最高；AOS處理的飽果率較對照顯著增加(增幅為5.7%)，CBP和UN處理的飽果率較對照顯著下降(降幅為5.3%和12.8%)；CBP、AOS和UN處理的飽果質(zhì)量分別較對照增加78.5%、51.4%和9.1%；CBP處理的秕果質(zhì)量較對照顯著增加34.3%；CBP、AOS和UN處理的百果質(zhì)量分別較對照增加25.3%、17.5%和11.5%，百仁質(zhì)量分別較對照增加48.2%、16.7%和38.5%；UN和CBP處理的出仁率較對照顯著增加(增幅分別為24.2%和18.2%)；CBP和AOS處理的產(chǎn)量顯著提高(較對照增加60.9%和30.5%)。說明噴施CBP和AOS可以提高花生產(chǎn)量，主要?dú)w因于噴施CBP和AOS能促進(jìn)單株結(jié)果數(shù)和百果質(zhì)量的增加。

表4　噴施不同葉面肥花生的產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)。

2.6　噴施不同葉面肥對花生氮吸收及分配的影響

表5顯示，與對照相比，除CBP處理外，噴施其他3種葉面肥處理的花生根的氮累積量顯著降低(比對照降低32.3%～40.1%)；4種葉面肥處理的花生根氮累積量所占比例均顯著下降(比對照降低33.4～39.4%)。CBP處理的花生莖的氮累積量顯著增加(高于對照83.0%)，UN和AOS處理的花生莖的氮累積量及其所占比例有所降低。葉面肥處理的花生葉的氮累積量及所占比例分別比對照的高15.0%～138.1%和27.8%～58.1%。AOS處理的花生殼氮累積量及其所占比例顯著提高(分別比對照的增加33.1%和29.9%)；UN處理的花生殼氮累積量及其所占比例顯著降低(分別比對照的降低39.2%和44.7%)；CBP處理的花生殼氮累積量所占比例顯著降低(比對照的降低43.3%)。除MKP處理外，其他3種葉面肥處理的花生仁中氮累積量及所占比例分別高于對照15.2%～89.0%和12.4%～20.0%。CBP處理的總氮累積量顯著增加(比對照的高68.0%)。說明噴施CBP可促進(jìn)花生對氮的吸收利用，提高氮在葉片和花生仁中所占的比例。

表5　噴施不同葉面肥花生的氮吸收及分配

同列不同小寫字母表示差異顯著(<0.05)；累積量以缽計(jì)。

3　結(jié)論與討論

應(yīng)用化控技術(shù)培育豐產(chǎn)株型和群體結(jié)構(gòu)已成為調(diào)控花生生長發(fā)育、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的有效措施之一。當(dāng)前新型植物生長調(diào)節(jié)劑的研發(fā)已轉(zhuǎn)向?qū)χ参锷L發(fā)育的全程安全調(diào)控[20–21]。海藻及其提取物在多種作物上表現(xiàn)出良好的促生長效果，且來源豐富，安全環(huán)保，作為新型植物生長調(diào)節(jié)劑具有廣闊的市場前景[10,22]。光合作用是作物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，也是評價(jià)植物生長調(diào)節(jié)劑的重要依據(jù)[23]。本研究結(jié)果表明，噴施AOS可增加花生功能葉片SPAD值，提高Gs和Pn，從而促進(jìn)光合作用進(jìn)行，最終通過增加結(jié)果數(shù)和提高百果質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。在其他作物上的研究結(jié)果[24–27]顯示，AOS可促進(jìn)植物對光能的捕獲及轉(zhuǎn)化，提高光能利用效率，主要?dú)w因于其對類囊體膜結(jié)構(gòu)的改變和功能的改善，最終通過提高碳代謝相關(guān)酶活性，促進(jìn)碳水化合物積累和產(chǎn)量增加，這可能也是本試驗(yàn)中噴施AOS促進(jìn)花生增產(chǎn)的主要原因。

本試驗(yàn)中，噴施CBP可提高花生功能葉片SPAD值，并能通過提高Gs和Ci，降低Ls，來提高其光合效率。據(jù)報(bào)道[28]，葉面噴施一定濃度的水楊酸溶液可提高花生葉片Pn、Tr、Gs和WUE；外源水楊酸還能誘導(dǎo)花生葉片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)等防御酶活性的提高，從而使其獲得系統(tǒng)抗性[29]。本試驗(yàn)中，CBP含有AOS、水楊酸等物質(zhì)，其對花生光合作用的促進(jìn)效果可能是多種物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果。此外，花生是需氮較多的作物，外源氮肥對其生長的促進(jìn)主要表現(xiàn)為提供氮素營養(yǎng)，促進(jìn)多種含氮化合物(如蛋白質(zhì)和核酸)的形成、葉綠素的合成以及相關(guān)酶活性和光合作用的增強(qiáng)[30]。本試驗(yàn)中，噴施CBP可促進(jìn)花生對氮素的吸收利用，并能提高氮素在葉片中的比例，在一定程度上也有利于光合作用的進(jìn)行。

前人[31–32]研究發(fā)現(xiàn)，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可增強(qiáng)花生的光合效能，促進(jìn)光合產(chǎn)物向莢果中運(yùn)輸。本試驗(yàn)中，噴施AOS可增加花生分枝數(shù)、主莖高和側(cè)枝長，促進(jìn)花生干物質(zhì)積累，提高根冠比和收獲指數(shù)。但花生生育中期植株旺長，易出現(xiàn)倒伏、葉斑病頻發(fā)等現(xiàn)象，故生產(chǎn)中常采用噴施多效唑控制植株旺長，降低株高[6,12]。本試驗(yàn)中，噴施AOS處理可增加花生的主莖高，而噴施CBP處理不僅主莖高未增加，且產(chǎn)量較AOS處理的進(jìn)一步提高，這主要?dú)w因于分枝數(shù)和側(cè)枝長增加引起的結(jié)果數(shù)增多，但其調(diào)控機(jī)制還需作進(jìn)一步研究。

綜上，本試驗(yàn)條件下，用AOS和CBP作葉面肥均能促進(jìn)花生增產(chǎn)，其中以CBP施用效果更優(yōu)。

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Effects of different foliar fertilization on photosynthetic characteristics, yield and nitrogen absorption and distribution of peanut

ZHANG Yunhong1,2, YANG Hongyan3#, YANG Zhanping1,2*, HUANG Shaomin1,2, HE Ailing1,2, DU Jun1,2

(1.Institute of Plant Nutrition, Agricultural Resource and Environment, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou, Henan 450002, China; 2.Henan Key Laboratory of Agricultural Eco-environment，Zhengzhou, Henan 450002, China; 3.Liaocheng Soil and Fertilizer Workstation, Liaocheng, Shandong 252000, China)

In order to exploring the possibility of developing alginate oligosaccharides (AOS) as a novel plant growth regulator, using “Yuhua 9326” as experimental material, pot experiments were conducted to study the effects of spraying four kinds of foliar fertilization including potassium dihydrogen phosphate, urea, AOS, and composite biological agents (CBP) on photosynthetic characteristics, yield and nitrogen absorption and distribution of peanut using clear water as the control. The results showed that spraying four kinds of foliar fertilization improved net photosynthetic rate(Pn) of peanuts by 11.1% to 22.0%. The treatments of AOS and CBP (containing substances such as AOS, salicylic acid and others) had better application effects. Compared with the control with water, the side-bough length and branch numbers of these two treatments were increased by 13.1%, 11.4% and 15.9%, 50.9%, respectively, and the total dry weights were increased by 18.1% and 52.5%. The yield under the treatments of AOS and CBP were also significantly increased by 30.5% and 60.9%, respectively, which was mainly due to the increase in pods number per plant and hundred pods weight. Spraying CBP also promoted nitrogen absorption in peanuts, and raised its proportion in leaves and peanut kernels. In summary, the treatments of AOS or CBP improved peanut yield in our experiment, and the application effects of CBP treatment were the best, showing a wonderful foreground.

peanut; foliar fertilization; alginate oligosaccharides; photosynthetic characteristics; yield; nutrient absorption

S565.206

A

1007-1032(2020)04-0386-07

10.13331/j.cnki.jhau.2020.04.002

張運(yùn)紅，楊紅燕，楊占平，黃紹敏，和愛玲，杜君．不同葉面肥對花生光合特性與產(chǎn)量及氮吸收分配的影響[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2020，46(4)：386–392．

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http://xb.hunau.edu.cn

2019–09–03

2019–09–27

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFD201703)；河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(172102310467)

張運(yùn)紅(1983—)，女，河南新鄉(xiāng)人，博士，助理研究員，主要從事植物營養(yǎng)與施肥研究，snowgirl23@126.com；

#并列第一作者，楊紅燕(1986—)，女，山東聊城人，碩士，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)施肥研究，hyyang1986@126.com；

，楊占平，碩士，研究員，主要從事植物營養(yǎng)和施肥研究，zhpyang3@163.com

責(zé)任編輯：毛友純

英文編輯：柳正