鈣在冀東花生上的產(chǎn)量效應研究

謝 嬌，劉建玲，吳 晶，廖文華，孫志朋，孫海軍

（1.河北農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境科學學院，河北 保定 071000；2.遷安市農(nóng)村農(nóng)業(yè)局，河北 遷安 064400）

花生屬于喜鈣作物，對鈣素的需求量較大且高于磷[1]，花生對缺鈣敏感[2]，鈣素供應不足時，會導致花生莢果萎縮，單仁果比例增加，產(chǎn)量降低[3-5]。鈣在植株內(nèi)的運移較差，花生莢果發(fā)育所需的鈣主要從周圍的介質(zhì)吸收，合理增加土壤鈣素供應對花生的生長發(fā)育及產(chǎn)量提高具有重要作用[6]。周錄英等[7]通過田間試驗研究了不同鈣肥用量對花生生理特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，其結(jié)果表明施用鈣肥顯著提高花生莢果和果仁的產(chǎn)量，主要是通過增加了花生單株果數(shù)、出仁率，進而提高了花生產(chǎn)量，其中，CaO用量300 kg/hm2時花生產(chǎn)量最高。黨現(xiàn)什等[8]研究表明，施用鈣肥可以顯著提高花生葉片的凈光合速率并且施用鈣肥可降低蒸騰速率，進而延緩植株衰老且施用鈣肥可以顯著增加花生主莖高、側(cè)枝長和總分枝數(shù)，進而促進地上部干物質(zhì)的積累。劉秀梅等[9]研究表明，鈣肥可以促進花生的生長和發(fā)育，鈣肥與腐殖酸、有機肥等配施，花生有效果針數(shù)、葉面積及干物質(zhì)積累量顯著增加，同時鈣肥還能促進花生對鈣及其它有效養(yǎng)分的吸收。韓志卿等[10]研究表明，在冀東區(qū)褐土上施用石膏可以明顯增加花生莢果產(chǎn)量且花生各部位的鈣素吸收積累量與石膏施用量呈極顯著正相關關系。

現(xiàn)有研究結(jié)果主要闡明了土壤缺鈣的判斷標準以及花生缺鈣的生理機制[11-14]，大多重在研究鈣對花生農(nóng)藝性狀、生理特性以及抗逆性等的影響[15-16]以及鈣肥與不同肥料配施對花生產(chǎn)量的影響[17]，涉及研究區(qū)域主要集中在山東、江西等地。但對于冀東地區(qū)的鈣肥對花生生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響研究較少。同時在花生生產(chǎn)中普遍存在化肥施用過量以及施肥不平衡等現(xiàn)象，由此導致土壤養(yǎng)分失衡、肥料利用率低等問題日益嚴重[18]。因此，本研究以石膏為鈣素來源，通過田間肥料試驗研究鈣肥對花生的生長和產(chǎn)量的影響，為保證花生的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，提出適宜的鈣肥施用量，為花生合理施用鈣肥提供科學的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在河北省遷安市農(nóng)業(yè)科技園區(qū)進行。該區(qū)域處于河北省東部，燕山南麓，灤河岸邊，東 經(jīng) 118°26'～ 118°55'， 北 緯 39°51'～ 40°15'，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，平均太陽年輻射量為 124.554 kCal/cm2，全年日照為 2 292.5 h，無霜期為198 d，年均氣溫為11.5 ℃，年均降水量為600～ 800 mm。

供試土壤：中壤質(zhì)洪沖積潮褐土。土壤基本理化性狀：有機質(zhì) 10.40 g/kg，全氮 0.626 g/kg，有效磷 26.30 mg/kg，速效鉀 71.20 mg/kg，交換性鈣642.00 mg/kg。

1.2 供試作物

花生品種為‘冀花19號’，播種密度約為30萬株/hm2，播種期為4月下旬，9月中旬收獲。

1.3 試驗設計

鈣肥（Ca）用量分別為：0、37.5、75、150、300 kg/hm2（石膏用量分別為：0、187.5、375、750、1 500 kg/hm2），5個處理，每個處理3次重復，區(qū)組排列，小區(qū)面積36 m2。

1.4 供試肥料

試驗施用的鈣肥為石膏（Ca 20%左右），基肥為15-15-15復合肥600 kg/hm2，追肥為尿素，其用量為 75 kg/hm2。

1.5 測定項目及測定方法

植物樣品：在苗期、花期、結(jié)莢期分別取樣調(diào)查植株生物量，成熟期調(diào)查花生單株果數(shù)、百果重并測定花生產(chǎn)量，收獲后測定花生秧、花生仁、花生殼中全鈣含量。

土壤樣品：收獲后采集0～20 cm土樣，測定土壤交換性鈣含量。

測定方法：植物樣品與土壤樣品鈣含量均采用常規(guī)分析方法進行測定[19]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析使用Excel 2010和 SPSS 21.0軟件進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用鈣肥對花生生長的影響

不同鈣肥用量對花生各時期生物量（鮮重）的影響如表1所示。結(jié)果表明：施用鈣肥均提高了花生各時期的生物量。苗期：隨著鈣肥用量的增加花生生物量隨之增加。與不施用鈣肥處理比較，鈣肥用量為 37.5、75、150、300 kg/hm2時，花生生物量分別增加了5.3%、11.1%、17.3%、25.5%，平均14.8%，差異達到顯著水平。

表1 鈣肥對不同時期花生生物量的影響Table 1 Effect of calcium fertilizer on peanut biomass in different periods

在花期，隨著鈣肥用量的增加，花生生物量逐漸增加。當鈣肥用量為300 kg/hm2時，花生生物量最高；與不施用鈣肥處理比較，施用鈣肥處理花生生物量分別增加了4.4%、11.6%、18.4%、19.5%，平均13.5%，差異達到顯著水平。結(jié)莢期，隨著鈣肥用量的增加，花生生物量呈先增加后降低趨勢。當鈣肥用量為75 kg/hm2時，花生生物量最高；與不施用鈣肥處理相比，施用鈣肥處理花生生物量分別增加了14.9%、23.4%、19.2%、6.7%，平均16.0%，差異達到顯著水平。

2.2 施用鈣肥對花生產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

鈣肥對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響如表2所示。結(jié)果表明：施用鈣肥主要通過增加花生單株果數(shù)和花生百果重而增產(chǎn)。其中，鈣肥對其產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響：單株果數(shù)：施用鈣肥顯著增加花生的單株果數(shù)。與不施用鈣肥處理比較，鈣肥用量為37.5、75、150、300 kg/hm2，單株果數(shù)增加1.8、3.2、2.0、0.3個，平均增加1.8個。鈣肥用量為75 kg/hm2時，單株果數(shù)達到最高值，為19.7個，繼續(xù)增加鈣肥用量，花生單株果數(shù)呈降低趨勢。

表2 鈣肥對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 2 The influence of calcium fertilizer on peanut yield and yield components

百果重：施用鈣肥顯著增加花生百果重。與不施用鈣肥處理比較，鈣肥用量為37.5、75、150、300 kg/hm2，百果重增加6.4%、13.4%、9.5%、5.9%，平均增加8.8%。

花生產(chǎn)量：施用鈣肥顯著增加花生產(chǎn)量，隨著鈣肥用量的增加，花生產(chǎn)量呈“拋物線”式效應。與不施用鈣肥處理比較，鈣肥用量為37.5、75、150、300 kg/hm2，產(chǎn)量增加8.0%、12.0%、8.5%、3.9%。

鈣肥在花生上的產(chǎn)量效應函數(shù)為：

其中，x為鈣肥用量（kg/hm2），y為花生產(chǎn)量（kg/hm2）。

依據(jù)肥料效應函數(shù)計算出花生最高產(chǎn)量鈣肥用量為 160.0 kg/hm2，花生理論最高產(chǎn)量為 4 816.8 kg/hm2。

2.3 施用鈣肥對花生全鈣含量的影響

不同鈣肥處理花生苗期全鈣含量如圖1所示。結(jié)果表明：隨著鈣肥用量的增加，苗期花生植株全鈣含量隨之增加。與不施用鈣肥處理比較，鈣肥用量為 37.5、75、150、300 kg/hm2，花生鈣含量增加0.04、0.08、0.11、0.14個百分點，平均增加了0.09個百分點，各處理間均達到差異性水平。

圖1 鈣肥用量對花生苗期全鈣含量的影響Fig.1 The effect of calcium fertilizer rate on the total calcium content of peanut seedlings

花生苗期鈣肥用量與花生全鈣含量呈顯著正相關關系，其方程為：

其中，x為鈣肥用量（kg/hm2），y為花生苗期鈣含量（%）。

花生收獲期各器官全鈣含量如表3所示。結(jié)果表明：施用鈣肥顯著提高花生收獲期的全鈣含量且花生不同器官全鈣含量存在顯著差異，花生吸收的鈣素主要集中在花生秧，花生殼和花生仁中鈣素含量顯著低于花生秧。其中，同不施用鈣肥處理相比，施用鈣肥處理花生秧全鈣含量分別增加了0.06、0.11、0.14、0.16個百分點；花生殼增加了0.04、0.08、0.09、0.10個百分點；花生仁增加了0.02、0.05、0.07、0.08個百分點。

表3 花生各器官全鈣含量Table 3 Total calcium content of peanut organs

花生各器官鈣素分配率如表4所示，結(jié)果表明：花生秧鈣素分配率最高，其次為花生仁、花生殼；施用鈣肥顯著提高了花生仁的鈣素分配率，與不施用鈣肥處理相比，各施用鈣肥處理花生仁鈣素分配率分別增加了0.7、1.6、2.4、2.6個百分點?；ㄉ?、花生殼鈣素分配率無明顯規(guī)律。

表4 花生各器官鈣素分配率Table 4 Calcium distribution rate of peanut organs

2.4 施用鈣肥對土壤交換性鈣含量的影響

施用鈣肥對土壤交換性鈣含量的影響如圖2所示。結(jié)果表明：隨著鈣肥施用量的增加，土壤交換性鈣含量顯著增加。與不施用鈣肥處理比較，鈣肥用量為37.5、75、15、300 kg/hm2，土壤交換性鈣含量分別增加了 10.67、24.67、48.00、89.33 mg/kg，各處理間均達到差異性水平。

圖2 鈣肥用量與土壤交換性鈣含量相關關系Fig. 2 The correlation between the amount of calcium fertilizer and the content of soil exchangeable calcium

鈣肥用量與土壤交換性鈣含量呈顯著正相關關系，其相關方程為：

其中，x為鈣肥用量（kg/hm2），y為土壤交換性鈣含量（mg/kg）。

土壤交換性鈣含量與作物產(chǎn)量相關性如圖3所示，結(jié)果表明：隨著土壤交換性鈣含量的增加，花生產(chǎn)量呈先上升后下降的趨勢，土壤交換性鈣含量與花生產(chǎn)量相關方程為：

其中，x為土壤交換性鈣含量（mg/kg），y為花生產(chǎn)量（kg/hm2）。

基于此相關方程計算出花生最高產(chǎn)量時土壤交換性鈣含量為688.11 mg/kg，此時花生的最高產(chǎn)量為4 814.27 kg/hm2，通過上述鈣肥用量與土壤交換性鈣含量相關方程理論計算出花生產(chǎn)量最高時鈣肥用量為 150.77 kg/hm2。

圖3 土壤交換性鈣與產(chǎn)量相關關系Fig. 3 Correlation between soil exchangeable calcium and yield

3 討論與結(jié)論

3.1 施用鈣肥對花生干物質(zhì)積累量的影響

花生在各生育期的干物質(zhì)積累量直接影響花生產(chǎn)量和品質(zhì)的形成?；ㄉ晌镔|(zhì)的形成和積累主要來自地上綠色葉片產(chǎn)生的光合產(chǎn)物[20]。本研究指出施用鈣肥各生育期花生生物量均顯著增加，與不施鈣處理比較，鈣肥用量37.5、75、150、300 kg/hm2花生苗期生物量增加5.3%、11.1%、17.3%、25.5%，花期（下針期）增加4.4%、11.6%、18.4%、19.5%，結(jié)莢期增加14.9%、23.4%、19.2%、6.7%。這與前人研究的合理施用鈣肥有利于花生的生長，同時可促進干物質(zhì)的積累結(jié)果相似[21-23]。增施鈣肥促進花生生長發(fā)育的原因可能與Ca2+在植物體內(nèi)的調(diào)控作用有關，Ca2+可以提高花生中碳水化合物的轉(zhuǎn)化和氮素代謝，調(diào)節(jié)了植株的營養(yǎng)生長與生殖生長[24]。

3.2 施用鈣肥對花生產(chǎn)量的影響

花生作為喜鈣作物，對鈣非常敏感，鈣的需求量大概是大豆的2倍、水稻的5倍、小麥的7倍。當鈣素供應不足時，花生根系薄弱，莢果干癟以及單仁果比例增加，從而導致產(chǎn)量降低[5-7]。本研究表明施用鈣肥主要通過提高花生百果重和花生的單株結(jié)果數(shù)，進而提高了花生的產(chǎn)量，同不施鈣肥處理相比，施用鈣肥處理花生單株果數(shù)增加了0.3～3.2個，百果重增加了5.9%～13.4%，產(chǎn)量增加3.9%～12.0%。這與張佳蕾和張克朝等人的研究結(jié)果一致。張佳蕾[25]和張克朝等[24]研究發(fā)現(xiàn)，施用鈣肥可以顯著提高花生的出仁率，增加了單株結(jié)果數(shù)，提高了單株花生的莢果產(chǎn)量，從而提高了花生產(chǎn)量。本研究指出施用鈣肥可以顯著增加花生產(chǎn)量，隨著鈣肥用量的增加，花生產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，說明適量施用鈣肥花生增產(chǎn)效果明顯，但施鈣量過高可能會對花生造成離子毒害，促進作用減弱，導致增產(chǎn)效果不明顯。

3.3 施用鈣肥對植株鈣含量及鈣素分配的影響

鈣參與植物從種子萌發(fā)到開花結(jié)果的全過程，是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素[26]。本研究表明施用鈣肥可增加植株體內(nèi)鈣含量，即隨著鈣肥用量的增加植株鈣素含量呈遞增趨勢。這與前人研究的施鈣可顯著增加植株的鈣含量且與鈣素投入量呈顯著正相關關系[27-28]的結(jié)果相似?；ㄉ仓晡盏拟}元素大部分集中在地上部分，其不同器官鈣素含量表現(xiàn)為：花生秧>花生殼>花生仁。這與汪仁和韓志卿等人的研究結(jié)果相吻合，汪仁[29]研究表明，花生植株吸收的鈣素大部分集中在地上部分；韓志卿[10]研究表明在花生各器官鈣素含量在不同處理中均以成熟期的含量最高，且地上部鈣含量遠高于花生殼及花生仁鈣含量。王建國[30]研究表明在南方缺鈣紅壤施用鈣肥可提高花生籽仁中鈣素分配率，本研究結(jié)果與之相吻合，表明施用鈣肥可促進鈣素在莢果中的運輸及轉(zhuǎn)化，進而提高產(chǎn)量。