不同施钙方式对花生部分经济性状与单株产量的影响

2018-04-25于伯成肖英陈江青宋征海王桥江宋新堂张智猛

新疆农业科学 2018年12期

于伯成，肖英，陈江青，宋征海，王桥江，宋新堂，张智猛

(1.新疆农科院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农科院农业质量标准与监测技术研究所，乌鲁木齐 830091；3.新疆生产建设兵团三坪农场农业技术推广中心，乌鲁木齐 830032；4.新疆北合花生种植专业合作社，新疆克拉玛依 834000；5.新疆天鹰生物科技有限公司，新疆沙湾 832100；6.山东花生研究所，青岛 266010)

0 引言

【研究意义】钙是作物必须的营养元素之一，其主要生理功能是参与细胞膜、细胞壁的构建以及参与信息的传递，促使细胞产生相应的生理反应。与大多数作物不同，花生属于喜钙作物，据测定，每生产100 kg花生荚果需要吸收钙2.7 kg[1]，比其需要的磷还要多，仅次于所需要的氮和钾。钙素不足时，花生植株矮小，有效花量降低，秕果数增加，影响荚果产量和品质。相反，充足的钙元素能够增强花生的抗逆性和碳氮代谢酶活性，促进干物质积累，提高荚果产量和品质[2-3]。新疆土壤普遍偏碱，有机质含量通常较低，会造成土壤中可交换的Ca2+含量偏低，钙元素供应不足。钾素含量偏高，多年来磷肥用量较大等，会造成元素间的拮抗作用加剧，也会影响花生对钙元素的吸收，最终影响产量和品质。【前人研究进展】在我国主要对南方酸性土壤上施用钙肥效果的研究报道较多[4-9]，对于北方碱性土壤上的研究报道相对少一些[10-13]，新疆花生产量高、品质好，新疆是我国花生最具有发展潜力的地区之一。新疆土壤为碱性，有机质含量偏低，会造成土壤钙元素供应能力不足。花生是需钙量大的作物，钙供应不足，会影其产量和品质。新疆昼夜温差大，降雨稀少，日照时间长，光质优良，以及新疆地膜覆盖+滴水灌溉为基础的绿洲作物栽培方式，与花生喜温、喜光和耐旱等生物特性相适应。近几年的生产实践表明，新疆种植花生产量高，品质好，病虫害少，食用安全，与我国其他花生产区相比，生产条件更加优越，生产优势更为突出。【本研究切人点】目前新疆花生种植过程中也存在一些问题，比如花生果壳较薄、纹沟较浅、强度较低、易破损，荚果籽粒不饱满、种皮褶皱等，这些很可能是钙素不足等原因造成的，关于新疆花生施用钙肥的研究尚未见有过报道。研究新疆花生不同施用钙肥方式的应用效果。【拟解决的关键问题】通过钙肥施用试验及相应的分析，研究新疆花生不同施用钙肥方式的应用效果，为新疆花生生产的合理施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2016年在新疆呼图壁县马桥农场7连进行，该试验点位于准葛尔盆地南缘，紧邻古尔班通古特沙漠，年平均降雨量115 mm，日照时数2 774 h，≥10℃的有效积温3 584℃，无霜期165 d。试验地耕种前属灰漠土，开垦耕种时间较短，为3年；土层深厚，耕层土质沙性，肥力较差，有机质含量0.4%，水解氮26.7 mg/kg，有效磷11.4 mg/kg，速效钾239 mg/kg。土壤碱性，pH值8.4，总盐含量为1.2%。总钙含量高，有效钙含量126 mg/kg，偏低。

试验材料是花育33号和氧化钙含量23%的农用硝酸钙(Ca(NO3)2)肥料。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验设置4个处理：不施用硝酸钙肥料(Ⅰ，简称不施肥)；叶面喷施硝酸钙溶液(Ⅱ，简称叶面施肥)；花生结实层以下滴灌施用硝酸钙(Ⅲ，简称结实层以下施肥)和花生结实层内滴灌施用硝酸钙(Ⅳ，简称结实层施肥)。叶面施肥(Ⅱ)处理硝酸钙的喷施浓度均为2%；结实层以下施肥(Ⅲ)和结实层施肥(Ⅳ)每次按亩施硝酸钙3 kg的量折算后通过滴灌系统施入土壤。结实层以下施肥(Ⅲ)和结实层施肥(Ⅳ)的区别是：结实层以下施肥(Ⅲ)处理在滴灌开始后10 min即进行施肥，以便硝酸钙能够到达土壤耕层下部；结实层施肥(Ⅳ)处理在滴灌停止前10 min前施肥完毕，以便硝酸钙能够处于土壤耕层上层，保留着花生结实层内。整个花生生长期，除不施肥(Ⅰ)外，其他处理均进行过3次施肥，时间分别在7月23日，8月7 日和 8月22日进行。各个处理操作均在同一天完成。除硝酸钙施用量和施用方法不同外，各个处理其他田管措施完全一致。

试验随机区组排列，重复4次。小区面积55 m2。试验采用地膜覆盖方式进行种植，地膜宽度为1.5 m，膜间距离0.4 m，膜下铺设滴灌带2根。每膜种植花生4行，宽窄行种植，宽行行距46 cm，窄行行距37 cm，膜间相邻两行花生行距65 cm。花生株距14.29 cm。试验于5月5日人工穴播，每穴一粒。全生育期中耕3次，灌水8次，人工除草3次，喷药预防红蜘蛛一次，试验于9月23日收获。

1.2.2 测定指标

收获前一天，每小区选择有代表性的连续10株花生晾干后进行调查，调查内容有：单株双仁果数(X1)，单株双仁果重(X2)，单个双仁果重(X3)，单株单仁果数(X4)，单株单仁果重(X5)，单个单仁果重(X6)，单株总果数(X7)，单个荚果重(X8)，百仁重量(X9)和单株总果重(X10)。

1.3 数据处理

利用dps软件对数据处理后，进行变异性和因子分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理间经济性状的差异性

单株双仁果数(X1)以结实层施肥(Ⅳ)为最多，平均每株17.16个；以实层以下施肥(Ⅲ)次之，为15.32个；不施肥(Ⅰ)处理最少，仅为14.67个。由多重比较结果看，结实层施肥(Ⅳ)处理花生的单株双仁果数(X1)显著或极显著地高于其他处理。

结实层施肥(Ⅳ)处理单株双仁果重(X2)达到39.81 g，极显著地高于其他三个处理。

结实层施肥(Ⅳ)处理的单个荚果重(X8)最高，为2.11 g，显著高于不施肥(Ⅰ)处理。

结实层施肥(Ⅳ)处理的百仁重量(X9)达到91.76 g，为最高，显著高于其他三个处理，极显著地高于叶面施肥(Ⅱ)处理和不施肥(Ⅰ)处理。结实层以下施肥(Ⅲ)处理百仁重量(X9)也达到86.34 g，显著高于不施肥(Ⅰ)处理。

单株总果重(X10)以结实层施肥(Ⅳ)为最高，达到43.29 g，及显著地高于其他三个处理；结实层以下施肥(Ⅲ)的单株总果重(X10)为41.37 g，也极显著地高于不施肥(Ⅰ)处理。表1

表1 经济性状变异和差异
Table 1 The variation and multiple-comparisons of economic traits

处理Treatment(X1)(X2)(X3)(X4)(X5)(X6)(X7)(X8)(X9)(X10)Ⅰ14.67bB32.48bB2.26aB5.16aB5.62aB1.09aB19.83aB1.99bA80.01cB39.46cCⅡ14.98bB34.01bB2.27aB4.87aB4.53aB1.11aB19.63aB2.08abA85.62bcB40.83bcBCⅢ15.32bAB35.08bB2.29aB4.98aB5.09aB1.11aB20.58aB2.01abA86.34bAB41.37bBⅣ17.16aA39.81aA2.32aB3.41aB3.48aB1.15aB20.57aB2.11aA91.76aA43.29aA

2.2单株总果重和一些经济学性状间相关性

单株总果重(X10)在不施肥(Ⅰ)时，分别与单株单仁果数(X4)和单株单仁果重(X5)之间存在极显著正相关；与单株总果数(X7)之间存在显著正相关。在叶面施肥(Ⅱ)时，与单株单仁果数(X4)和百仁重量(X9)之间均呈显著正相关。在结实层施肥(Ⅳ)时，与单株双仁果数(X1)，单株双仁果重(X2)，单株单仁果数(X4)和单株总果数(X7)之间存在极显著的正相关，与单株单仁果重(X5)之间存在显著正相关。与单个单仁果重(X6)和单个荚果重(X8)，百仁重量(X9)之间存在极显著和显著的负相关关系。表2

2.3因子分析

性状初始因子载荷矩阵表明，不同处理2个公因子特征值的累计贡献均大于90.00%，说明这两个公因子包含了10个性状的绝大部分信息。另外，除在不施肥(Ⅰ)时，单株双仁果重(X2)的共同度为65.45%；在叶面施肥(Ⅱ)时，单株总果重(X10)的共同度为72.38%；在结实层以下施肥(Ⅲ)时，百仁重量(X9)的共同度为65.71%，小于80.00%以外，其余各个处理不同性状的共同度都较高，在不同处理情况下，提取的2个公因子对研究的10个性状有着比较好的代表性。表3

表2 单株总果重和一些经济性状之间相关关系
Table 2 The correlation coefficients of some economic traits

处理TreatmentⅠⅡⅢⅣX1-0.195-0.613 8-0.0940.982 9∗∗X20.499 1-0.551 90.037 90.993 9∗∗X30.536 10.598 80.095 3-0.871 6X40.975 7∗∗0.887 5∗0.071 20.989 7∗∗X50.969 5∗∗0.710 1-0.464 40.948 1∗X6-0.040 40.811 2-0.077 1-0.987 6∗∗X70.919 1∗0.827 50.176 40.996 6∗∗X8-0.612 2-0.141 90.198 9-0.948∗X90.000 40.909 7∗0.029 3-0.917 4∗

注：*相关性显著；**相关性极显著

Note：*significant level of 0.05；**signi ficant level of 0.01

表3 经济性状初始因子载荷矩阵
Table 3 The primary factor loading matrix of economic traits

Ⅰ因子1因子2共同度Ⅱ因子1因子2共同度X10.065 1-0.992 60.989 6x(1)-0.899 7-0.290 10.893 6X20.800 9-0.114 70.654 5x(2)-0.855 7-0.348 60.853 8X30.306 20.950 90.998 1x(3)0.889 40.305 20.884X40.957 60.266 10.987 8x(4)0.960 1-0.218 40.969 4X50.928 30.3610.992 3x(5)0.915 8-0.396 40.995 9X6-0.300 50.944 70.982 8x(6)0.997 40.024 80.995 4X70.987 4-0.061 80.978 8x(7)0.874-0.427 20.946 4X8-0.887 40.405 90.952 3x(8)-0.391 20.892 70.95X9-0.293 10.955 40.998 8x(9)0.767 80.484 30.824 1X100.901 40.288 80.895 9x(10)0.846 90.080 50.723 8特征值5.269 44.161 2特征值7.311 81.724 6累计贡献0.526 90.943 1累计贡献0.731 20.903 6Ⅲ因子1因子2共同度Ⅳ因子1因子2共同度X1-0.980 2-0.125 20.976 5x(1)0.998 2-0.059 71X2-0.964 30.061 10.933 5x(2)0.998 40.031 90.997 8X30.964 30.135 80.948 3x(3)-0.922 10.358 90.979 1X40.984 20.061 20.972 3x(4)0.969 30.231 80.993 3X50.885-0.463 80.998 4x(5)0.9050.385 80.967 8X6-0.993 2-0.077 20.992 3x(6)-0.999 50.030 11X7-0.920 60.120 10.861 9x(7)0.998 10.054 40.999 1X80.911 30.252 40.894 2x(8)-0.970 70.100 30.952 3X90.809 8-0.037 20.657 1x(9)-0.958 70.276 30.995 5X10-0.010 80.991 70.983 6x(10)0.992 10.1250.999 9特征值7.892 51.325 7特征值9.442 80.441 9累计贡献0.789 20.921 8累计贡献0.902 10.944 3

方差极大化旋转载荷矩阵与初始因子载荷矩阵相比，不同处理公因子变量的载荷值均趋于两极化，表明经过方差极大化旋转后，公因子的生物学意义更趋于明显。单株总果重(X10)就是单株生产力，其数值高低代表了不同处理的对产量的影响效果。下面主要以单株总果重(X10)在不同处理中与其他性状关系变化而进行相应的因子分析。

不施肥(Ⅰ)时，在第一公因子中，单株单仁果数(X4)，单株单仁果重(X5)，单株总果数(X7)和单株总果重(X10)载荷最高，代表的总变异方差贡献率达到52.53%，表明随着单株单仁果数(X4)，单株单仁果重(X5)和单株总果数(X7)的增加，单株总果重(X10)会随之增加。在第二公因子中，单株双仁果数(X1)，单个双仁果重(X3)，单个单仁果重(X6)，百仁重量(X9)载荷绝对值最大，解释总变异的方差贡献率也能达到41.78%，但前者为负值，与单株总果重(X10)符号相反，说明单株双仁果数(X1)通过其它性状间接负向影响单株总果重(X10)；单个双仁果重(X3)，单个单仁果重(X6)和百仁重量(X9)与单株总果重(X10)的符号一致，这三个性状通过其它性状间接正向影响单株总果重(X10)。

叶面施肥(Ⅱ)时，在第一公因子中，单株双仁果数(X1)，单株双仁果重(X2)，单个双仁果重(X3)和百仁重量(X9)载荷绝对值最大，代表的总变异方差贡献率达到56.55%，其中前两者为负值，与单株总果重(X10)符号相反，表明，随着单株双仁果数(X1)和单株双仁果重(X2)的增加，单株总果重(X10)会相应降低；单个双仁果重(X3)和百仁重量(X9)为正值，与单株总果重(X10)的符号一致，表明随着单个双仁果重(X3)和百仁重量(X9)的增加，单株总果重(X10)会相应增加。在第二公因子中，仅单个荚果重(X8)载荷较大，且与单株总果重(X10)符号相反，表明单个荚果重(X8)通过其它性状间接负向影响单株总果重(X10)。

结实层以下施肥(Ⅲ)时，在第一公因子中，单株总果重(X10)载荷较小，载荷绝对值较大性状均为通过影响其它性状来影响单株总果重(X10)。其中符号与单株总果重(X10)相反的单株双仁果数(X1)，单株双仁果重(X2)，单个单仁果重(X6)，单株总果数(X7)对其的间接影响是负向的，与其符号一致的单个双仁果重(X3)，单株单仁果数(X4)，单个荚果重(X8)对其影响是正向的。在第二公因子中，单株总果重(X10)载荷值大，但是其它各个性状载荷绝对值均较小，说明各个性状对单株总果重(X10)的直接影响均不大。

结实层施肥(Ⅳ)时，在第一公因子中，单个双仁果重(X3)和百仁重量(X9)的载荷绝对值最大，但均与单株总果重(X10)符号相反，说明这两个性状间接负向影响单株总果重(X10)。在第二公因子中，单株单仁果重(X5)载荷绝对值较大，且与单株总果重(X10)的符号一致，说明这个性状正向影响单株总果重(X10)。

表4 不同处理经济性状正交旋转因子载荷矩阵
Table 4 Orthogonal rotation factor loading matrix for different treatments of economic traits

Ⅰ因子1因子2Ⅱ因子1因子2X1-0.055 3-0.993 2X1-0.912 50.246 6X20.781 2-0.210 5X2-0.907 60.173 6X30.418 80.907 2X30.912 4-0.228 5X40.982 70.148 5X40.686 3-0.705 9X50.965 20.246 4X50.552 3-0.831 2X6-0.184 20.974X60.85-0.522 3X70.972 7-0.180 6X70.500 5-0.834 2X8-0.831 90.51X80.158 20.961 8X9-0.175 60.983 8X90.907 7-0.011 9X100.929 70.177 8X100.754 2-0.393 7方差贡献5.253 24.177 4方差贡献5.655 13.381 2累计贡献0.525 30.943 1累计贡献0.565 50.903 6Ⅲ因子1因子2Ⅳ因子1因子2X1-0.986 4-0.058 8X10.751 30.660 1X2-0.958 10.125 9X20.6870.725 2X30.971 30.070 5X3-0.907 8-0.393 8X40.986 2-0.005 5X40.525 60.846 8X50.851 7-0.522 5X50.371 60.910 9X6-0.996-0.010 1X6-0.732 1-0.681 2X7-0.910 40.181 8X70.670 90.740 9X80.926 20.190 3X8-0.760 3-0.611 8X90.805 4-0.091 7X9-0.875 6-0.478 3X100.056 20.990 2X100.617 20.786 9方差贡献7.862 61.355 6方差贡献4.986 34.898 4累计贡献0.786 30.921 8累计贡献0.476 30.944 3

不同处理下公因子的结构差异较大，由于结实层施肥(Ⅳ)处理的单株总果重(X10)极显著地高于其他处理，可以认为结实层施肥(Ⅳ)处理的公因子结构在研究的四个处理中是最为合理的。由于结实层以下施肥(Ⅲ)处理的单株总果重(X10)也极显著地高于不施肥(Ⅰ)处理，所以前者的公因子结构也好于后者。

除结实层施肥(Ⅳ)处理外，其他三个处理的单株双仁果数(X1)均直接或间接地负向影响单株总果重(X10)，而在所有处理中，单株单仁果数(X4)或多或少，或直接或间接地正向影响着单株总果重(X10)。表3，表4

3 讨论

3.1 万书波等[1，14-15]表明：缺钙使花生蛋白质和RNA合成能力降低；钙离子可以提高和稳定淀粉酶的活性，将光合产物水解成糖向荚果运输，并促进这些糖类物质向蛋白质和脂肪转化。施用钙肥可以显著提高花生荚果产量和品质，其主要原因是增加了单株荚果数、双仁果比率和籽仁的饱满度。本研究不同处理间经济性状的差异性分析结果显示，在新疆合理施用钙肥，可以显著提高花生单株双仁果数、单株双仁果重和百仁重量，从而增加单株总果重，这与前人的研究结果基本一致。

3.2 蒋春姬等[16-17]研究表明：增施钙肥有利于各器官的干物质积累，增加百果重、百仁重和单株饱果数。张佳蕾等[18-19]报道：钙肥增产的原因是提高了花生单株结果数、提高了双仁果率。施用钙肥造成一些性状发生改变，比如双仁果重、百仁重、结果数和双仁果率的增加，会改变了一些性状之间的相互关系，如果这些关系的改变朝着有利于单株总果重构成因素增加方向进行，花生单株总果重就会提高，施肥效果就会显现。

不同处理间经济性状与单株总果重间相关性差异较大，各处理因子结构差异也较大。结实层施用钙肥，花生单株总果重最高，达到每株43.29 g，说明在结实层施钙时，经济性状与单株总果重间相关性和因子结构相对更为合理，有利于花生实现高产。

3.3 不同的施肥方式，往往对作物生长发育及产量影响有较大差异[16-17]，对于溶解度低、移动性差的钙素肥料更应是如此。有报道：花生各个器官内的钙元素含量是随着生育进程的推移而不断增加的，也就是说钙有向老熟组织聚集的趋势。有报道：根系吸收的钙输送到荚果中的很少，荚果中的钙主要是由果针和幼果直接从土壤中吸取。新疆碱性土壤中的钙主要以碳酸钙形式存在，碳酸钙难溶于水，对于像花生这样需钙量大的作物，生长期需要施钙补充。结实层施肥，由于这层土壤花生根系量大，根系吸收功能强，理论上可以吸收较多施入的钙素，另外花生入土的果针，形成的幼果也基本全在该层土壤中，可以更多地吸收施入的钙素，这对提高施肥效果应当是有益的。硝酸钙是强酸弱碱盐，在滴灌施入土壤表层后，有一定酸化土壤的作用，有利于提高土壤的整体供钙能力。相反结实层以下施肥时，偏酸性的硝酸钙滴入土壤时间较早，在土壤中的行程较远，与土壤中的碱性物质发生一些中和反应，使得施入的钙元素容易被固定。