不同施肥模式对花生Ca、Zn吸收、积累及分配的影响

王飞, 王建国, 李林*, 刘登望*, 万书波, 张昊

(1.湖南农业大学农学院, 长沙 410128; 2.山东省农业科学院生物技术研究中心, 济南 250100)

花生(ArachishypogaeaL.)是我国重要的油料作物和经济作物，是居民生活中重要的植物食用油和蛋白质来源，也是我国重要的大宗出口农产品。相对于大豆、油菜等，花生具有含油量高、产量高、品质优等特点。我国花生总产居世界第 1 位，我国食用油自给率却不足35%[1]。因此，发展花生生产对保障食用油供给安全显得日益重要。

合理施肥是提高花生产量和改善品质的重要途径。然而，为了获得高产，在花生栽培过程中大量投入化肥、农药，不仅增加生产成本，花生品质也得不到改善，甚至存在安全问题，还会造成资源浪费和环境污染。花生栽培过程中，施用化肥比较普遍，还存在盲目施肥现象，主要表现在施用数量、时期和施用方法等方面[2-3]。研究显示，一些农户花生田长期只施复合肥750 kg·hm-2左右[4]。过量施氮造成了花生生长氮肥流失严重，氮肥利用率低，同时加大花生收获期氮在土壤中的残留[5]，甚至有可能引起N2O等温室气体的排放、地表水富营养化、地下水污染等环境问题[6]。土壤生态系统质量关系到农业安全，平衡施肥能有效改善农田生态系统质量[7]。因此，花生平衡施肥施技术势在必行。

钙是花生第二大必需元素。研究表明，每形成100 kg荚果，吸收的钙高达2.0～2.5 kg，比磷还多[8]。钙在提高花生碳氮代谢、促进幼苗生长、提高叶绿素含量、提高光合速率等方面都有明显效果[9-10]。研究显示，钙还能促进花生侧枝、生育后期叶片、根系的生长，增加单株结果数和果重，提高荚果产量和茎秆质量，改善花生品质[11-13]。锌也是植物生长所必需的微量元素，在植物体内的生理代谢、激素调节和膜系统结构与功能等方面起着重要作用[14-15]。研究表明，花生种子经硫酸锌溶液浸种处理后，植株生长速度加快、株高、叶大、开花提前、花数多、产量高[16-17]。在花生高产栽培过程中，根瘤菌拌种叶是一项常规栽培技术，单独研究根瘤菌以及钙肥和锌肥的比较多，但在施用根瘤菌的基础上，同时施用钙肥和锌肥，其互作机理的研究相对较少。为探索花生绿色高产高效栽培的最佳施肥模式，本研究在氮、磷、钾减半的情况下，通过增施钙微肥以及覆膜栽培，研究花生各器官Ca、Zn积累量、荚果分配系数以及Ca和Zn的协同关系，探明钙肥、锌肥作用机理及其互作机理，为增加花生的经济效益、生态效益、社会效益提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

供试花生品种为湘花2008，由湖南农业大学旱地作物研究所提供。试验于2017—2018年在湖南农业大学耘园试验基地进行，试验地位于湖南省长沙市芙蓉区东部(E113°4′，N28°10′)，属中亚热带季风湿润气候，年平均气温16.8～17.2 ℃，年积温5 457 ℃，年均降水量1 422.4 mm。试验土壤为水稻土，碱解氮125.0 mg·kg-1，有效磷33.0 mg·kg-1，速效钾55.0 mol·kg-1，交换性钙6.3 cmol·kg-1，有效锌3.3 mg·kg-1，是中等缺钙土壤。

1.2 试验设计

试验设7个施肥模式：T1—无肥处理；T2—高肥处理(45%复合肥750 kg·hm-2)；T3—中肥处理(45%复合肥375 kg·hm-2)；T4—中肥处理+根瘤菌(1.7 mL·kg-1利佐拌种)；T5—中肥处理+根瘤菌+钙肥(熟石灰750 kg·hm-2)；T6—中肥处理+根瘤菌+锌肥(0.36%的七水合硫酸锌浸种)；T7—中肥处理+根瘤菌+钙肥(熟石灰750 kg·hm-2+锌肥(0.36%的七水合硫酸锌浸种)。随机区组排列，每处理重复3次。小区面积20 m2，采用起垄覆膜栽培，垄面宽50 cm，每垄种2行，行距25 cm，穴距10 cm。每穴播种1粒，催芽播种，其他栽培管理按花生高产要求进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1生物量测定 将植株分为根系、茎秆、叶片、果针、荚果等各个器官分别取样，各样品于烘箱105 ℃杀青1 h，然后80 ℃烘干，称取干物质重量。

1.3.2Ca、Zn含量的测定 采用FW100高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)粉碎样品，浓HNO3消煮，超纯水定容后，运用ICPE-9000电感耦合等离子体发射光谱仪(日本岛津公司)测定。标准样品购自国家有色金属及电子材料分析测试中心。

Ca、Zn积累量及荚果分配系数的计算公式[18]如下。

Ca积累量(mg·株-1)=植株各器官生物量×植株各器官Ca含量

荚果Ca分配系数=荚果Ca积累量/植株Ca积累量

Zn积累量(mg·株-1)=植株各器官生物量×植株各器官Zn含量

荚果Zn分配系数=荚果Zn积累量/植株Zn积累量

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003整理数据和作图，利用IBM SPSS Statistics 21软件进行数据分析，用LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对花生植株Ca、Zn含量的影响

2.1.1不同施肥模式对花生植株Ca含量的影响

由表1可知，2017年，花生植株Ca含量以叶片(5.993～6.102 mg·g-1)最高，其次是茎秆、根系、果针，荚果的Ca含量最低。施钙之后，各器官Ca含量都有一定程度的增加；施了锌肥之后，茎秆和果针Ca含量升高，而根系、叶片和荚果Ca含量降低。其中，T5根系、茎秆、叶片、果针和荚果各器官Ca含量比T4分别提高了14.22%、35.88%、1.46%、4.89%和52.00%。与T4相比，T7除了根系Ca含量降低15.75%外，其余器官茎秆、叶片、果针和荚果Ca含量分别提高了48.66%、0.26%、19.11%和10.00%。2018年，花生植株Ca含量以叶片(5.196～7.060 mg·g-1)最高，其次是茎秆、根系、果针，荚果的Ca含量最低；施钙之后，各器官Ca含量都有所增加，施了锌肥之后，茎秆和果针Ca含量升高，而根系、叶片和荚果Ca含量降低，和2017年趋势一样。其中，T5根系、茎秆、叶片、果针和荚果各器官Ca含量比T3分别提高了74.21%、10.71%、22.91%、22.18%和64.71%。与T4相比，T7根系、茎秆、叶片、果针和荚果各器官Ca含量分别提高了28.49%、28.15%、16.31%、13.86%和6.85%。

表1 不同施肥模式对花生植株各器官Ca含量的影响Table 1 Effects of different fertilization modes on Ca content in various organs of peanut plants (mg·g-1)

2.1.2不同施肥模式对花生植株Zn含量的影响

由表2可知，2017年，花生植株Zn含量以荚果(3.084～4.888 mg·g-1)最高。各器官的Zn含量均为荚果>根系>叶片>茎秆>果针。施钙降低了各器官Zn含量，施了锌肥之后，各器官锌含量明显升高。其中，T6根系、茎秆、叶片、果针和荚果各器官Zn含量比T4分别提高了33.25%、0.49%、9.79%、13.93%和13.89%。与T4相比，T7除了茎秆Zn含量降低5.15%外，根系、叶片、果针和荚果各器官Zn含量比T4分别提高了1.97%、4.19%、7.10%、和8.64%。2018年，花生植株Zn含量以叶片(2.981～6.764 mg·g-1)最高。各器官的Zn含量均为叶片>根系>荚果>果针>茎秆。除叶片和荚果外，施钙降低了各器官Zn含量。施了锌肥之后，除了根系和茎秆，各器官锌含量明显升高。与T4相比，T6根系、茎秆、叶片、果针和荚果Zn含量分别提高了0.54%、3.08%、41.57%、13.53%和23.90%；与T4相比，T7根系和茎秆Zn含量分别降低了24.27%和36.24%，叶片、果针和荚果Zn含量分别提高了49.55%、5.68%和16.27%。

表2 不同施肥模式对花生植株各器官Zn含量的影响Table 2 Effects of different fertilization modes on Zn content in various organs of peanut plants (mg·g-1)

2.2 不同施肥模式对花生植株Ca、Zn积累与分配的影响

2.2.1不同施肥模式对花生植株Ca积累与分配的影响 由表3可知，2017年植株Ca积累量为51.973～82.696 mg·株-1，各处理营养体Ca积累量在11.080～21.066 mg·株-1，均高于生殖体。荚果Ca积累量为3.157～6.377 mg·株-1，荚果Ca分配系数在0.060～0.080之间。与T4相比，T5施钙并没有增加钙的积累量，反而降低，同时施用钙肥和锌肥，钙的积累量都有所增加。其中，整个植株、营养体、生殖体和荚果分别增加了25.57%、8.59%、31.68%和16.09%。2018年植株Ca积累量为77.231～154.905 mg·株-1，各处理营养体Ca积累量均高于生殖体。荚果Ca积累量为3.421～5.097 mg·株-1，荚果Ca分配系数在0.030～0.050之间。与T4相比，T5植株和营养体Ca积累量分别降低了3.02%和4.48%，生殖体和荚果Ca积累量分别增加了19.76%和30.56%，荚果Ca分配系数不变；与T4相比，T7整个植株、营养体Ca积累量分别降低了35.38%和63.44%，生殖体和荚果分别增加了16.24%和19.24%，荚果Ca分配系数增加66.67%。

表3 不同施肥模式对花生植株Ca积累与分配的影响Table 3 Effects of different fertilization modes on Ca accumulation and distribution in peanut plants

2.2.2不同施肥模式对花生植株Zn积累与分配的影响 由表4可知，2017年植株Zn积累量为446.344～920.109 mg·株-1，各处理生殖体Zn积累量均高于营养体。荚果Zn积累量为48.549～169.733 mg·株-1，荚果Zn分配系数在0.160～0.180之间。与T4相比，T6施用锌肥，各器官锌积累量增加明显。其中，植株、荚果、生殖体和营养体锌积累量分别增加了43.29%、22.89%、46.74%和46.79%。同时施用钙肥和锌肥，锌的积累量均有所增加，分配系数也明显提高，与处理T4相比，T7植株、营养体、生殖体和荚果Zn积累量分别增加了50.36%、26.86%、71.75%和75.22%，Zn分配系数增加了12.50%。2018年植株Zn积累量为505.205～1 180.847 mg·株-1，除T1处理外，各处理营养体Zn积累量均高于生殖体。荚果积累量为64.974～117.209 mg·株-1，荚果Zn分配系数在0.090～0.130之间。与T4相比，T6施用锌肥，植株、营养体、生殖体和荚果Zn积累量增加明显，分别增加了7.34%、9.55%、10.13%、21.76%，荚果Zn分配系数增加11.11%。同时施用钙肥和锌肥，锌的积累量增加十分明显，分配系数也有所提高。与T4相比，T7植株、营养体、生殖体和荚果锌积累量分别增加了28.56%、44.20%、30.73%和45.14%，Zn分配系数增加了11.11%。

表4 不同施肥模式对花生植株Zn积累与分配的影响Table 4 Effects of different fertilization modes on Zn accumulation and distribution in peanut plants

2.3 花生植株Ca与Zn协同吸收关系

由图1可知，2017年增施钙肥和锌肥后，花生植株Ca积累量呈波浪式变化，先增加后降低再增加。增施锌肥能有效地促进钙的吸收，钙和锌同时施用时，钙的含量达到最高，效果更显著，说明钙和锌有协同作用。2018年植株Ca积累量变化趋势和2017年基本相同，但变化幅度比较缓和。两年试验期，T2钙含量均较高，主要是由于T2施肥量较高，促进了植株生长，土壤中也含有一定量的钙，所以单位植株钙含量较高。2017年增施钙肥和新肥后，花生植株Zn积累量也呈波浪式变化，先增加后降低再增加。增施钙肥能有效地促进锌的吸收，钙和锌同时施用时，锌的含量达到最高，效果更显著，说明钙和锌有协同作用。2018年植株Zn积累量变化趋势和2017年基本相同，但变化幅度比较缓和。

3 讨论

3.1 增施钙肥、锌肥对花生植株Ca、Zn营养的吸收效应

本研究表明，同时施用钙和锌，花生营养体、生殖体、植株和荚果Ca、Zn积累量比单独施用时有所提高，但Ca积累量增加更明显，说明施用锌肥能很好地促进钙的吸收积累。施钙和锌提高了花生荚果Ca、Zn积累量及荚果Ca和Zn分配系数，说明此栽培措施下，Ca和Zn更多地向花生荚果中富集，进一步扩大了“库容”。试验所采用的覆膜栽培具有稳温作用，能够改善土壤微生物环境[19-20]，且覆膜和钙肥互作可促进元素吸收。本研究还发现，年份、施钙和锌三者间对荚果积累量及荚果Ca和Zn分配系数存在正交互作用。此外，植株总Ca积累量与Zn积累量呈极显著正相关，存在协同吸收关系。这与王建国等[18]的研究结论相似。不同年份植株Ca积累量与Zn积累量间相关性存在差异，可能是由于土壤有效钙和锌偏低，具体原因还有待进一步验证。

3.2 增施钙肥、锌肥的生产意义

本研究中，土壤中交换性钙和有效锌的含量分别为6.3 cmol·kg-1和3.3 mg·kg-1，相对含量较低，对试验结果的影响可以忽略。试验采用的是起垄覆膜栽培，加上试验中锌肥的施用方式是用硫酸锌浸种，所以雨水对试验结果的影响也可以忽略。试验中施用的钙肥是750 kg·hm-2，而锌肥是采用0.36%的硫酸锌浸种，相对于钙的用量小得多，有土壤的缓冲作用，虽然两者同为二价离子，不会产生拮抗作用。

本研究表明，在化肥减半的情况下，采用根瘤菌拌种，增施钙肥和锌肥，可显著增加花生收获期各器官钙和锌的含量和积累量，达到提高产量的目的。为花生减肥节本高产高效栽培及“双减工程”提供了理论依据。但以下方面还有待进一步探究：一是，本研究所用的Zn肥采用的是硫酸锌浸种，没有作基肥施用，在钙肥和锌肥同时作基肥的情况下，试验结果是否一样，有待研究；二是，本研究未进行不同钙肥和锌肥以及不同施用量的研究，今后应开展不同种类钙肥、锌肥试验研究，以进一步明确Ca和Zn的作用及其互作作用。