钙在冀东花生上的产量效应研究

谢 娇，刘建玲，吴 晶，廖文华，孙志朋，孙海军

（1.河北农业大学 资源与环境科学学院，河北 保定 071000；2.迁安市农村农业局，河北 迁安 064400）

花生属于喜钙作物，对钙素的需求量较大且高于磷[1]，花生对缺钙敏感[2]，钙素供应不足时，会导致花生荚果萎缩，单仁果比例增加，产量降低[3-5]。钙在植株内的运移较差，花生荚果发育所需的钙主要从周围的介质吸收，合理增加土壤钙素供应对花生的生长发育及产量提高具有重要作用[6]。周录英等[7]通过田间试验研究了不同钙肥用量对花生生理特性及产量品质的影响，其结果表明施用钙肥显著提高花生荚果和果仁的产量，主要是通过增加了花生单株果数、出仁率，进而提高了花生产量，其中，CaO用量300 kg/hm2时花生产量最高。党现什等[8]研究表明，施用钙肥可以显著提高花生叶片的净光合速率并且施用钙肥可降低蒸腾速率，进而延缓植株衰老且施用钙肥可以显著增加花生主茎高、侧枝长和总分枝数，进而促进地上部干物质的积累。刘秀梅等[9]研究表明，钙肥可以促进花生的生长和发育，钙肥与腐殖酸、有机肥等配施，花生有效果针数、叶面积及干物质积累量显著增加，同时钙肥还能促进花生对钙及其它有效养分的吸收。韩志卿等[10]研究表明，在冀东区褐土上施用石膏可以明显增加花生荚果产量且花生各部位的钙素吸收积累量与石膏施用量呈极显著正相关关系。

现有研究结果主要阐明了土壤缺钙的判断标准以及花生缺钙的生理机制[11-14]，大多重在研究钙对花生农艺性状、生理特性以及抗逆性等的影响[15-16]以及钙肥与不同肥料配施对花生产量的影响[17]，涉及研究区域主要集中在山东、江西等地。但对于冀东地区的钙肥对花生生长发育及产量的影响研究较少。同时在花生生产中普遍存在化肥施用过量以及施肥不平衡等现象，由此导致土壤养分失衡、肥料利用率低等问题日益严重[18]。因此，本研究以石膏为钙素来源，通过田间肥料试验研究钙肥对花生的生长和产量的影响，为保证花生的优质高产，提出适宜的钙肥施用量，为花生合理施用钙肥提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在河北省迁安市农业科技园区进行。该区域处于河北省东部，燕山南麓，滦河岸边，东 经 118°26'～ 118°55'， 北 纬 39°51'～ 40°15'，属于暖温带大陆性季风气候，平均太阳年辐射量为 124.554 kCal/cm2，全年日照为 2 292.5 h，无霜期为198 d，年均气温为11.5 ℃，年均降水量为600～ 800 mm。

供试土壤：中壤质洪冲积潮褐土。土壤基本理化性状：有机质 10.40 g/kg，全氮 0.626 g/kg，有效磷 26.30 mg/kg，速效钾 71.20 mg/kg，交换性钙642.00 mg/kg。

1.2 供试作物

花生品种为‘冀花19号’，播种密度约为30万株/hm2，播种期为4月下旬，9月中旬收获。

1.3 试验设计

钙肥（Ca）用量分别为：0、37.5、75、150、300 kg/hm2（石膏用量分别为：0、187.5、375、750、1 500 kg/hm2），5个处理，每个处理3次重复，区组排列，小区面积36 m2。

1.4 供试肥料

试验施用的钙肥为石膏（Ca 20%左右），基肥为15-15-15复合肥600 kg/hm2，追肥为尿素，其用量为 75 kg/hm2。

1.5 测定项目及测定方法

植物样品：在苗期、花期、结荚期分别取样调查植株生物量，成熟期调查花生单株果数、百果重并测定花生产量，收获后测定花生秧、花生仁、花生壳中全钙含量。

土壤样品：收获后采集0～20 cm土样，测定土壤交换性钙含量。

测定方法：植物样品与土壤样品钙含量均采用常规分析方法进行测定[19]。

1.6 数据分析

数据分析使用Excel 2010和 SPSS 21.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 施用钙肥对花生生长的影响

不同钙肥用量对花生各时期生物量（鲜重）的影响如表1所示。结果表明：施用钙肥均提高了花生各时期的生物量。苗期：随着钙肥用量的增加花生生物量随之增加。与不施用钙肥处理比较，钙肥用量为 37.5、75、150、300 kg/hm2时，花生生物量分别增加了5.3%、11.1%、17.3%、25.5%，平均14.8%，差异达到显著水平。

表1 钙肥对不同时期花生生物量的影响Table 1 Effect of calcium fertilizer on peanut biomass in different periods

在花期，随着钙肥用量的增加，花生生物量逐渐增加。当钙肥用量为300 kg/hm2时，花生生物量最高；与不施用钙肥处理比较，施用钙肥处理花生生物量分别增加了4.4%、11.6%、18.4%、19.5%，平均13.5%，差异达到显著水平。结荚期，随着钙肥用量的增加，花生生物量呈先增加后降低趋势。当钙肥用量为75 kg/hm2时，花生生物量最高；与不施用钙肥处理相比，施用钙肥处理花生生物量分别增加了14.9%、23.4%、19.2%、6.7%，平均16.0%，差异达到显著水平。

2.2 施用钙肥对花生产量和产量构成因素的影响

钙肥对花生产量及产量构成因素的影响如表2所示。结果表明：施用钙肥主要通过增加花生单株果数和花生百果重而增产。其中，钙肥对其产量构成因素的影响：单株果数：施用钙肥显著增加花生的单株果数。与不施用钙肥处理比较，钙肥用量为37.5、75、150、300 kg/hm2，单株果数增加1.8、3.2、2.0、0.3个，平均增加1.8个。钙肥用量为75 kg/hm2时，单株果数达到最高值，为19.7个，继续增加钙肥用量，花生单株果数呈降低趋势。

表2 钙肥对花生产量及产量构成因素的影响Table 2 The influence of calcium fertilizer on peanut yield and yield components

百果重：施用钙肥显著增加花生百果重。与不施用钙肥处理比较，钙肥用量为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%。

花生产量：施用钙肥显著增加花生产量，随着钙肥用量的增加，花生产量呈“抛物线”式效应。与不施用钙肥处理比较，钙肥用量为37.5、75、150、300 kg/hm2，产量增加8.0%、12.0%、8.5%、3.9%。

钙肥在花生上的产量效应函数为：

其中，x为钙肥用量（kg/hm2），y为花生产量（kg/hm2）。

依据肥料效应函数计算出花生最高产量钙肥用量为 160.0 kg/hm2，花生理论最高产量为 4 816.8 kg/hm2。

2.3 施用钙肥对花生全钙含量的影响

不同钙肥处理花生苗期全钙含量如图1所示。结果表明：随着钙肥用量的增加，苗期花生植株全钙含量随之增加。与不施用钙肥处理比较，钙肥用量为 37.5、75、150、300 kg/hm2，花生钙含量增加0.04、0.08、0.11、0.14个百分点，平均增加了0.09个百分点，各处理间均达到差异性水平。

图1 钙肥用量对花生苗期全钙含量的影响Fig.1 The effect of calcium fertilizer rate on the total calcium content of peanut seedlings

花生苗期钙肥用量与花生全钙含量呈显著正相关关系，其方程为：

其中，x为钙肥用量（kg/hm2），y为花生苗期钙含量（%）。

花生收获期各器官全钙含量如表3所示。结果表明：施用钙肥显著提高花生收获期的全钙含量且花生不同器官全钙含量存在显著差异，花生吸收的钙素主要集中在花生秧，花生壳和花生仁中钙素含量显著低于花生秧。其中，同不施用钙肥处理相比，施用钙肥处理花生秧全钙含量分别增加了0.06、0.11、0.14、0.16个百分点；花生壳增加了0.04、0.08、0.09、0.10个百分点；花生仁增加了0.02、0.05、0.07、0.08个百分点。

表3 花生各器官全钙含量Table 3 Total calcium content of peanut organs

花生各器官钙素分配率如表4所示，结果表明：花生秧钙素分配率最高，其次为花生仁、花生壳；施用钙肥显著提高了花生仁的钙素分配率，与不施用钙肥处理相比，各施用钙肥处理花生仁钙素分配率分别增加了0.7、1.6、2.4、2.6个百分点。花生秧、花生壳钙素分配率无明显规律。

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

2.4 施用钙肥对土壤交换性钙含量的影响

施用钙肥对土壤交换性钙含量的影响如图2所示。结果表明：随着钙肥施用量的增加，土壤交换性钙含量显著增加。与不施用钙肥处理比较，钙肥用量为37.5、75、15、300 kg/hm2，土壤交换性钙含量分别增加了 10.67、24.67、48.00、89.33 mg/kg，各处理间均达到差异性水平。

图2 钙肥用量与土壤交换性钙含量相关关系Fig. 2 The correlation between the amount of calcium fertilizer and the content of soil exchangeable calcium

钙肥用量与土壤交换性钙含量呈显著正相关关系，其相关方程为：

其中，x为钙肥用量（kg/hm2），y为土壤交换性钙含量（mg/kg）。

土壤交换性钙含量与作物产量相关性如图3所示，结果表明：随着土壤交换性钙含量的增加，花生产量呈先上升后下降的趋势，土壤交换性钙含量与花生产量相关方程为：

其中，x为土壤交换性钙含量（mg/kg），y为花生产量（kg/hm2）。

基于此相关方程计算出花生最高产量时土壤交换性钙含量为688.11 mg/kg，此时花生的最高产量为4 814.27 kg/hm2，通过上述钙肥用量与土壤交换性钙含量相关方程理论计算出花生产量最高时钙肥用量为 150.77 kg/hm2。

图3 土壤交换性钙与产量相关关系Fig. 3 Correlation between soil exchangeable calcium and yield

3 讨论与结论

3.1 施用钙肥对花生干物质积累量的影响

花生在各生育期的干物质积累量直接影响花生产量和品质的形成。花生干物质的形成和积累主要来自地上绿色叶片产生的光合产物[20]。本研究指出施用钙肥各生育期花生生物量均显著增加，与不施钙处理比较，钙肥用量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（下针期）增加4.4%、11.6%、18.4%、19.5%，结荚期增加14.9%、23.4%、19.2%、6.7%。这与前人研究的合理施用钙肥有利于花生的生长，同时可促进干物质的积累结果相似[21-23]。增施钙肥促进花生生长发育的原因可能与Ca2+在植物体内的调控作用有关，Ca2+可以提高花生中碳水化合物的转化和氮素代谢，调节了植株的营养生长与生殖生长[24]。

3.2 施用钙肥对花生产量的影响

花生作为喜钙作物，对钙非常敏感，钙的需求量大概是大豆的2倍、水稻的5倍、小麦的7倍。当钙素供应不足时，花生根系薄弱，荚果干瘪以及单仁果比例增加，从而导致产量降低[5-7]。本研究表明施用钙肥主要通过提高花生百果重和花生的单株结果数，进而提高了花生的产量，同不施钙肥处理相比，施用钙肥处理花生单株果数增加了0.3～3.2个，百果重增加了5.9%～13.4%，产量增加3.9%～12.0%。这与张佳蕾和张克朝等人的研究结果一致。张佳蕾[25]和张克朝等[24]研究发现，施用钙肥可以显著提高花生的出仁率，增加了单株结果数，提高了单株花生的荚果产量，从而提高了花生产量。本研究指出施用钙肥可以显著增加花生产量，随着钙肥用量的增加，花生产量呈先增加后降低的趋势，说明适量施用钙肥花生增产效果明显，但施钙量过高可能会对花生造成离子毒害，促进作用减弱，导致增产效果不明显。

3.3 施用钙肥对植株钙含量及钙素分配的影响

钙参与植物从种子萌发到开花结果的全过程，是植物生长发育所必需的营养元素[26]。本研究表明施用钙肥可增加植株体内钙含量，即随着钙肥用量的增加植株钙素含量呈递增趋势。这与前人研究的施钙可显著增加植株的钙含量且与钙素投入量呈显著正相关关系[27-28]的结果相似。花生植株吸收的钙元素大部分集中在地上部分，其不同器官钙素含量表现为：花生秧>花生壳>花生仁。这与汪仁和韩志卿等人的研究结果相吻合，汪仁[29]研究表明，花生植株吸收的钙素大部分集中在地上部分；韩志卿[10]研究表明在花生各器官钙素含量在不同处理中均以成熟期的含量最高，且地上部钙含量远高于花生壳及花生仁钙含量。王建国[30]研究表明在南方缺钙红壤施用钙肥可提高花生籽仁中钙素分配率，本研究结果与之相吻合，表明施用钙肥可促进钙素在荚果中的运输及转化，进而提高产量。