摘要:花生是嗜鈣作物,不同品種對土壤缺鈣的敏感度差異較大。為探究施鈣對源弱庫大型花生的影響,在盆栽試驗條件下選擇兩個品種湘黑小果(V1,中小籽)、湘花522(V2,大籽)和南方典型酸性缺鈣紅壤(交換性鈣700.0 mg/kg)為材料,設3個施鈣量即每666.7m2分別施鈣0(Ca0)、50(Ca50)、75 kg(Ca75)即分別代表土壤背景(對照)、中鈣、高鈣水平,運用形態(tài)建成、干物質積累、源庫特性、產(chǎn)量構成等指標,研究源弱庫大型花生的源庫特征及其鈣素調(diào)控效應。結果表明:(1)施鈣的強源擴庫效應明顯,結莢期至成熟期兩品種花生主莖高、側枝長及分枝數(shù)均明顯增加,葉面積指數(shù)(LAI)顯著提高,與不施鈣對照相比,兩個施鈣水平下V1、V2的LAI分別提高5.76%~53.66%、21.22%~40.25%;植株各器官干物質積累大幅增加,成熟期V1單株生物量、籽仁分別提高37.30%~43.73%、66.26%~68.68%,V:分別增加33.74%~44.50%、136.51%~154.46%;單株產(chǎn)量顯著增加,V1、V2分別增產(chǎn)44.21%~44.58%、21.35%~26.92%。施鈣顯著提高V1飽果期根冠比(23.08%~38.46%)及V2結莢期與成熟期經(jīng)濟系數(shù)(115.79%~131.58%、26.09%)。(2)施鈣在花生生長中期的強源效應大于擴庫效應,而后期反之。施鈣明顯增加V,結莢期、飽果期的源庫比,分別達17.05%~63.25%、11.28%~31.71%,成熟期差異較??;V。施鈣處理的源庫比在結莢期、成熟期較Cao分別顯著降低60. 42%~63.36%、22.43%~22. 66%,飽果期則增加35.96%~49.28%。施鈣促進了Vl結莢期、飽果期V/R值的增加,成熟期則下降;V2除結莢期外,其他時期施鈣效果與V1基本一致:成熟期V1、V2的V/R值降幅分別達11.00%~16.00%、35.42%~37.50%。綜上,增施鈣肥能協(xié)調(diào)花生地上部與地下部、營養(yǎng)生長與生殖生長、經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的關系,調(diào)控源庫關系,有利于干物質向莢果轉化積累,進而提高產(chǎn)量。
關鍵詞:花生;鈣肥;形態(tài)建成;干物質積累;源庫關系;產(chǎn)量
中圖分類號:S565.2 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2025) 03-0117-08
花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物,具有抗旱耐瘠、適應性強的優(yōu)點?;ㄉ哂袩o限生長習性,在營養(yǎng)生長方面植株易于徒長,生殖生長方面存在庫多(花、針、果)而散的弊端,表現(xiàn)為“花多不齊、針多不實、果多不飽”,容易造成營養(yǎng)與生殖生長失調(diào)和源庫不暢。生產(chǎn)上普遍采用植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控源庫關系,科研上也有人工摘花、打頂?shù)却胧﹣硖岣呋ㄉa(chǎn)量,但這些措施容易對產(chǎn)品質量安全和環(huán)境產(chǎn)生不良影響或費工費時。
花生是喜鈣作物,需鈣量高于磷,僅次于氮、鉀,約是大豆的2倍、水稻和小麥的5-7倍,且莢果所需鈣素90%以上依靠自身直接從土壤吸收而少量從母體轉運。而長期以來由于不合理施用化肥以及酸沉降等原因,加劇了農(nóng)田土壤酸化,并伴隨著鈣等陽離子的大量流失。因土壤缺鈣而導致的籽仁敗育、莢果空秕已成為限制花生產(chǎn)量和品質提升的主要因素之一。增施鈣肥能促進花生營養(yǎng)吸收積累,提高肥料利用率和收獲指數(shù),使營養(yǎng)物質更多向莢果中運輸,同時顯著增加單株飽果數(shù)、單果重。這說明施鈣對花生的養(yǎng)分吸收與利用及生殖生長有重要的調(diào)控作用。
高芳依據(jù)源庫關系將花生劃分為4種類型,即源庫協(xié)調(diào)型、源大庫小型、源足庫少型和源足庫多型,并提出相應的產(chǎn)量限制因素、源庫調(diào)控措施,但源弱庫大型品種如何強源保庫、促進高產(chǎn)的技術路徑尚未見研究報道。湘黑小果和湘花522是近年湖南培育的高產(chǎn)優(yōu)良品種,具有源弱庫大型品種的特征,表現(xiàn)為植株矮、分枝多、結果多,生產(chǎn)潛力大,但普遍存在莢果空殼、不飽滿的現(xiàn)象。本試驗基于花生嗜鈣特性,擬運用形態(tài)建成、干物質積累、源庫特性、產(chǎn)量結構等指標,研究源弱庫大型花生的源庫特征及其鈣素調(diào)控效應,以期為該類型品種高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)和技術指導。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于2022年5-9月在長沙市芙蓉區(qū)湖南農(nóng)業(yè)大學校內(nèi)試驗基地(28.18°N,113.03°E)進行。該地屬于中亞熱帶季風氣候,長沙市氣象局提供的當季花生生育期氣象資料分析如表1,前期天氣正常,后期高溫少雨,具有當?shù)爻B(tài)化的氣候特征。
1.2 試驗材料
供試花生品種:中小籽品種湘黑小果(V1)、大籽品種湘花522(V2),均由湖南農(nóng)業(yè)大學旱地作物研究所提供,前者對土壤缺鈣敏感,后者極度敏感。供試鈣肥(氧化鈣)采用分析純試劑,化肥為氮磷鉀(15%-15% -15%)復合肥。試驗土壤取自湖南省瀏陽市永安鎮(zhèn)范家洲村,為河流沖積砂壤土,質地疏松、地力中等、酸性、缺鈣,耕層土壤基本理化性狀見表2。
1.3 試驗設計與方法
采用精細控制的盆缽試驗。選擇中等大小盆缽(內(nèi)徑32 cm、高29 cm),每盆裝土21 kg。施鈣量設不施鈣(對照)、中鈣、高鈣3個水平,666.7m2用量分別為0、50、75 kg,分別表示為Ca0、Ca50、Ca75。2個品種與3個施鈣水平共組合為6個處理:V1Ca0、V1Ca50、V1Ca75、V2 Ca0、V2Ca50、V2Ca75,重復3次,共120盆。所有處理均按666.7m2施氮磷鉀復合肥40 kg換算,每盆施復合肥5.6 g,施鈣量分別為0、7.0、10.5 g,所有肥料均作基肥一次施入。5月16日采用芽床催芽,3d后每盆移栽6粒發(fā)芽花生,粒間距保持一致,出苗后每盆定苗3株。全生育期病蟲草害防治措施一致,9月6日收獲。
1.4 測定指標及方法
1.4.1 植株形態(tài)指標測定
分別在花生苗期(6月14日)、花針期(7月7日)、結莢期(7月29日)、飽果期(8月15日)和成熟期(9月5日)選取各處理生長發(fā)育一致的6株樣品,清洗干凈后測定主莖高、側枝長、單株分枝數(shù)。
1.4.2 干物質積累與分配測定
調(diào)查完植株形態(tài)指標后,將莖稈、葉片、根系、果針、莢殼、籽仁分開并裝袋,于烘箱中105℃殺青30 min,然后80℃烘至恒重稱重,并計算根冠比、經(jīng)濟系數(shù)。
根冠比=根系干重/地上部干重:經(jīng)濟系數(shù)=莢果干重/總生物量干重。
1.4.3 源庫指標測定
單株葉面積:采用打孔稱重法測定;葉面積指數(shù)(LAI)=單株葉面積X單位面積株數(shù)/栽盆面積:源庫比=單株葉面積/單株結果干重;營生比(V/R)=營養(yǎng)器官干重/生殖器官干重。
1.4.4 產(chǎn)量性狀測定
成熟期每處理選取長勢均勻的9株,摘下所有莢果,考種并測產(chǎn)。
1.5 數(shù)據(jù)處理與分析
采用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)整理,Ori-gin 2023b軟件進行圖表制作,IBM SPSS Statistics25.0軟件進行統(tǒng)計分析,采用LSD法進行差異顯著性分析(P<0.05)。
2 結果與分析
2.1 施鈣對花生植株形態(tài)的影響
由圖1可知,兩個品種的主莖高、側枝長均隨生育期的推進呈“快-慢-無”的增長趨勢,成熟期湘黑小果和湘花52不施鈣處理主莖高、側枝長、分枝數(shù)分別為13.9-15.7 cm、18.2~18.9 cm、7.8-9.1個。施鈣促進花生形態(tài)建成,其中,湘黑小果主莖高結莢期、飽果期Ca75較Cao處理分別顯著增加10. 34%、12.23%,湘花522飽果期Ca50顯著高于Ca0,增幅達13.93%;側枝長V14飽果期Ca50顯著高于Ca0,增幅達12.06%,V2結莢期Ca50顯著高于Ca0;單株分枝數(shù)V1飽果期、成熟期Ca50顯著大于Ca0,增幅分別達20. 59%、34.13%,V2飽果期Ca50顯著多于Ca0,增幅達34.75%,成熟期Ca50、Ca75數(shù)量一致,均顯著多于Ca0,增幅達34. 19%。
2.2 施鈣對花生植株干物質積累與分配的影響
2.2.1 植株各器官生物量
由表3看出,花生單株生物量增速隨著生育期的推進由快轉慢,V1整體上顯著低于V2。與不施鈣對照比較,施鈣對花生植株營養(yǎng)生長呈現(xiàn)前期抑制、飽果期逐漸促進、成熟期有效促進的影響過程,對花生生殖生長呈現(xiàn)前期抑制、中期恢復、后期促進而迅速生長的影響過程,成熟期對生殖器官的促進作用顯著,尤其對籽仁生長,V1增加66. 26%~68. 68%,V2增加136.51%~154.46%。施鈣處理V1花生單株生物量增加37. 30%~43. 73%,V2增加33. 74%~44. 50%。
2.2.2 根冠比和經(jīng)濟系數(shù)
由表4可知,V1施鈣處理的根冠比均隨生育期推進逐漸減少,V2施鈣處理的根冠比則表現(xiàn)為Ca50先降低后增加,Ca75呈逐漸降低趨勢,總體上V1在結莢期略微大于V2,后期V1<V2。施鈣對兩品種結莢期、成熟期根冠比影響均較小,飽果期V1顯著增加23. 08%~38.46%、V2的Ca75顯著增加27. 63%。
兩品種施鈣處理的經(jīng)濟系數(shù)均隨著生育期推進而增大,V2略大于V1。隨施鈣量增加結莢期V1經(jīng)濟系數(shù)降低,飽果期差異小,成熟期較對照提高8.70%~10.87%;V2反之,結莢期經(jīng)濟系數(shù)較對照顯著提高115.79%~131.58%、成熟期顯著提高26.09%,飽果期略微降低。
2.3 施鈣對花生源庫關系的影響
2.3.1 葉面積指數(shù)
葉面積指數(shù)(LAI)是衡量作物源大小的關鍵指標。由圖2可知,花生LAI隨著生育期的推進整體上呈增加趨勢,結莢期后各處理表現(xiàn)不一。其中,湘黑小果(V1) Cao處理LAI峰值最小,之后繼續(xù)下降,Ca50先增大再緩降,Ca75先降低再升高;湘花522(V2)各處理均為飽果期下降,成熟期上升。施鈣對花生苗期、花針期LAI影響較小,但明顯提高后3個時期的LAI。其中,V1兩個施鈣處理在結莢期、飽果期和成熟期較Cao分別提高8.95%~18. 97%、5.76%~26. 63%和48.22%~53. 66%;V2增幅分別為21. 22%~21.66%、30.01%~34.30%和29.02%~40.25%.
2.3.2 源庫比與營生比
由表5可以看出,兩花生品種施鈣處理的源庫比、營生比(V/R)均隨著生育期的推進呈持續(xù)下降趨勢,且各時期均表現(xiàn)為V1>V2。施鈣明顯增加Vl結莢期、飽果期的源庫比,增幅分別達17.05%~63.25%、11.28%~31.7l%,成熟期差異較小;V2在結莢期、成熟期較Cao顯著降低,降幅分別達60. 42%~63. 36%、22. 42%~22.66%,飽果期則增加35.96%~49.28%,結莢期差異較大的原因在于此時期施鈣促進籽仁干物質積累更顯著,“擴庫”效應更明顯。
施鈣促進V1結莢期、飽果期V/R的增加,成熟期則下降;V2除結莢期外,施鈣效果與V1一致;成熟期V1、V2降幅分別達11. 00%~16. 00%、35.42%~37.50%,表明V2的施鈣效果更好。
2.4 施鈣對花生結果性能及產(chǎn)量構成因素的影響
由表6可知,兩個施鈣處理顯著提高了花生結果性能,V,單株總果數(shù)、單株飽果數(shù)分別提高33.00%~38. 19%、34. 23%~37. 06%,V2分別增加9.69%~32.01%、34.93%~46.86%。增施鈣肥后,V1秕果數(shù)、芽果數(shù)、爛果數(shù)略增,空果數(shù)明顯減少;V2秕果數(shù)減少,芽果數(shù)、爛果數(shù)、空果數(shù)(Caso除外)增加。
由表7可知,增施鈣肥花生產(chǎn)量因子指標均有提高。其中,V1與V2的單株產(chǎn)量Ca50、Ca75較Ca0分別增產(chǎn)44.58%、44.21%和21.35%、26.92%。V1施鈣處理出仁率、飽果率、百果重、百仁重、平均單果重略增;V2多數(shù)指標顯著提高。
通過回歸方程擬合(圖3)發(fā)現(xiàn),兩品種花生施鈣量與單株生產(chǎn)力均有較好的相關性。并推導得出:V1、V2最佳鈣肥量666. 7m2分別為61.5、107.4 kg,相應最高單株生產(chǎn)力達27.60、35.89 g,說明V2需鈣量遠大于V1,也是V2極度鈣敏感的原因。
3 討論
作物的生長性狀決定了產(chǎn)量的高低和品質優(yōu)劣,通過植株形態(tài)可以直觀判斷作物生長發(fā)育狀況和產(chǎn)量潛力。眾多研究表明,增施鈣肥能促進花生主莖高、側枝長及分枝數(shù)的增長,增加葉面積指數(shù),而王媛媛的研究表明,施鈣降低花生主莖高和側枝長。本研究發(fā)現(xiàn)施鈣對兩個不同粒型但源庫關系表現(xiàn)一致品種的主莖高、側枝長、分枝數(shù)以及葉面積指數(shù)均有促進作用,這與王媛媛研究有所區(qū)別,可能是品種本身“源”較弱,又受到酸性土壤抑制的緣故。
生物量的積累是作物高產(chǎn)的基礎,較高的干物質積累量有利于提高莢果產(chǎn)量。鈣肥特別是CaO能夠有效促進花生干物質尤其是莢果干物質的積累,為花生增產(chǎn)提供了營養(yǎng)基礎。不僅花生,施鈣對玉米干物質積累同樣具有促進作用。王建國等研究表明,增施鈣肥可促進花生總干物質的積累,特別是生殖器官中干物質的積累,這與本研究結果一致,即施鈣促進生殖器官干物質積累主要體現(xiàn)在后期,其V/R值均較不施鈣處理下降,同時經(jīng)濟系數(shù)提高。
適宜的施鈣量可以增加花生的單株結果數(shù)、百仁重、百果重和莢果重,減少空殼,從而增加莢果產(chǎn)量。有研究表明,施鈣量在150 kg/hm:時高油酸花生綜合效益最高,鹽堿地脅迫下產(chǎn)量能提高21. 5%。黨現(xiàn)什等研究發(fā)現(xiàn),施鈣處理比未施鈣處理兩個品種花生產(chǎn)量分別增加954.93 kg/hm2和778.45 kg/hm2。有研究表明,土壤鈣素水平越低,施鈣的花生增產(chǎn)效果越明顯。本研究結果表明,施鈣對兩品種產(chǎn)量均有提高,主要是通過增加分枝數(shù),從而提高單株結果數(shù),以及增鈣對飽果率的提高,進而提高產(chǎn)量。但湘花522增鈣效應相對湘黑小果更明顯,其主要原因可能是粒型的不同,湘花522作為大籽對鈣更敏感。
4 結論
本試驗條件下,湘黑小果和湘花522施用鈣肥后,主莖高、側枝長、分枝數(shù)和葉面積指數(shù)均有所增加,干物質積累量顯著增加,通過促“源”、擴“庫”,進而提高源弱庫大型花生品種產(chǎn)量。但兩品種鈣需求不一,增產(chǎn)效果也不一致。因此,在生產(chǎn)過程中,不僅針對不同花生源庫類型,也要根據(jù)其粒型來選擇適宜的施鈣量,從而實現(xiàn)花生的高產(chǎn)高效栽培。
基金項目:山東省“筑峰計劃”頂尖人才培育人選項目(ZFJH202310);國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系項目(CARS-13);湖南省現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系項目;湖南省重點研發(fā)計劃項目(202INK2005)