磷锌配施对花生生理特性、产量及品质的影响

索炎炎，张 翔*，司贤宗，余 琼，毛家伟，李 亮，王亚宁，余 辉

(1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002；2.正阳县花生研究所，河南 正阳 463600)

磷(P)是作物生长和高产优质的必需营养元素。许多研究表明，单独施用磷肥或与其他肥料配合施用可促进植物生长、提高产量及改善品质[1-4]。锌(Zn)也是植物正常生长发育所必需的营养元素，是植物体内多种酶的组成成分，参与生长素(IAA)和叶绿素合成，并与碳水化合物转化有关，充分供锌能促进植物的光合作用，有利于光合效率的提高，进而有利于作物的生长及高产[5-7]。协调P-Zn配比以达到最佳产、质量是植物营养学的研究热点。

Prasad等[8]综述了土壤和植物中P-Zn的交互作用，认为土壤和植物中P-Zn存在拮抗作用。缺锌土壤中有效磷过高或者施磷量过大往往加剧植物锌缺乏，导致植物节间变短、叶片变小，进而阻碍植物生长[6]。磷诱导植物缺锌的原因：一是施磷增大了土壤对锌的吸附作用[9]，进而降低植物从土壤中吸收锌[1]；二是磷供应增加地上部的生长，稀释了植物中锌浓度[10]。高磷诱导缺锌的同时可促进植物中磷积累在衰老叶片中并达毒性水平，使老叶出现磷中毒症状[11]。最近有研究表明，P-Zn交互作用对作物生长和产量形成的作用效果取决于生长介质及介质中P、Zn含量水平等，当土壤锌浓度较低时，增加磷供应使植株生长矮小，抑制植株发育，诱发叶片变黄甚至坏死；而土壤锌浓度较高时，增加磷用量却提高了株高，促进了植物生长。对于产量，低磷时，高锌对小麦籽粒产量影响不显著，而高磷时，高锌使小麦增产50%[12]。可见，P-Zn交互作用十分复杂，只有磷锌合理配施才能在改善作物锌营养、促进植株生长、提高产量和品质方面达到较好效果[13]。关于锌肥施用方式对作物增产效果，最近研究表明土壤施锌对水稻的增产效果比叶面喷锌提高了5.2%[12]。据了解，目前磷肥结合土壤施锌在花生上的应用效果尚未见报道。因此，有必要开展磷肥与锌肥联合施用对花生生长及产质量影响的研究。

磷和锌是植物体内多种酶的组分，如抗氧化酶，P-Zn配比不当会导致活性氧和过氧化物自由基伤害细胞膜系统，加速植物衰老。康利允等[14]认为合理的磷锌配施可提高玉米叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性，另一些研究则认为合理磷锌配比显著降低水稻幼苗叶片中抗氧化酶活性[15-16]。可见，抗氧化酶活性对磷肥和锌肥的响应随作物品种、生育期及外界环境变化而变化。花生是我国重要的豆科油料作物，花生仁含油量约为50%、蛋白质25%～30%、碳水化合物20%、纤维和灰分5%，具有很高的营养价值。在花生作物上，磷肥与叶面锌肥配合施用显著提高花生荚果产量、增加花生仁中油和蛋白质含量[2]，但花生叶片抗氧化酶特性对磷锌配施响应方面的报道较少。在豫南花生主产区，砂姜黑土占花生总种植面积的40%以上，普遍存在缺锌不缺磷现象。为此，本文通过研究缺锌土壤上磷与锌肥配施对花生抗氧化酶特性、生长和产量的影响，探寻合理的磷锌配施比例，旨在为花生高产高效提供科学的理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年6～10月在河南省正阳县兰青乡大余庄进行。试验田土壤类型为砂姜黑土，质地为粘壤，地势平坦，土壤肥力均匀，排灌条件良好。耕层土壤基础性状:有机质14.20 g/kg、全氮0.90 g/kg、速效氮102.98 mg/kg、有效磷17.20 mg/kg、速效钾125.42 mg/kg、有效锌1.02 mg/kg，pH值6.00。

1.2 试验设计

试验采用双因素随机区组设计，包括磷肥和锌肥两个因素，其中磷肥(P2O5)设3个水平，分别为0 kg/hm2(P0)、90 kg/hm2(P1)和150 kg/hm2(P2)，锌肥(ZnSO4·7H2O)设3个水平，分别为0 kg/hm2(Zn0)、30 kg/hm2(Zn1)和60 kg/hm2(Zn2)，共9个处理，重复3次，小区面积为15 m2(3 m×5 m)。

供试肥料品种为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O59.7%)、氯化钾(K2O 60%)和硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，肥料全部以撒施的方式作基肥施用，氮肥与钾肥的用量分别为N 150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。供试花生品种为远杂6，种植方式为起垄种植，垄宽80～85 cm，垄高15～20 cm，垄上播两行花生，每穴播种2粒，播种密度18万穴/hm2。试验于6月10日播种，9月29日收获。其它田间管理措施按照一般丰产大田进行。

1.3 测定项目与方法

在饱果期，每个小区选取花生倒第3复叶约16片，立即放入盛有冰袋的保温箱中，带回室内后，贮藏在-20℃的冰箱中，以备测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性，丙二醛(MDA)、生长素、可溶性蛋白和可溶性糖含量；在成熟收获期，每个小区选有代表性的10株花生进行考种，测定其株高、侧枝长、总分枝数、单株饱果数、单株果重、百果重等。同时，每个小区收获4 m2的花生荚果，进行晾晒、风干后，测定荚果产量；之后，从中挑选生长发育一致的荚果，烘干、保存，以备测定籽仁蛋白质、可溶性糖、油酸、亚油酸含量以及油酸亚油酸比值。

叶片抗氧化酶系统测定：超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑法，过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法，过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法，丙二醛(MDA)含量采用双组分光光度计法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，蛋白质含量采用考马斯亮蓝法[17]。

籽仁品质：粗脂肪含量按照GB/T 14772—2008测定；脂肪酸组分含量按照GB/T 17377—2008测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析，方差分析采用有重复双因素分析，用Ducan新复极差对平均数进行多重比较(显著性差异P<0.05)。借助Excel 2007进行作图。

2 结果与分析

2.1 磷锌肥配施对花生抗氧化酶活性的影响

从图1可以看出，不同磷-锌配施处理后花生叶片的抗氧化酶活性及丙二醛含量具有明显的变化。在结荚期和饱果期，相同磷用量下，POD和SOD活性均随锌用量增加逐渐增加，CAT活性变化与土壤磷用量有关，在P0和P1磷用量下，Zn2处理的CAT活性显著低于其它两个锌处理，在P2磷用量下，锌处理对CAT活性无显著影响(图1a、b、c)；相同锌用量下，不同磷处理间花生叶片的POD、SOD活性变化规律一致，表现为P1>P2>P0，而CAT活性变化规律为P2

图1 磷锌配施对花生叶片中POD、SOD、CAT活性及MDA含量的影响

不同磷锌处理的生长素、可溶性糖及蛋白质含量变化如图2，可以看出，结荚期与饱果期这3个指标对不同磷锌配比具有相似的变化规律，相同磷用量下，与不施锌相比，施锌显著提高生长素、可溶性糖和可溶性蛋白质含量，Zn2的上述3个指标与Zn1相比有升高趋势，但二者差异不显著(图2)。相同锌用量下，花生叶片中生长素结荚期随磷用量变化差异不大，在饱果期随磷用量的增加有降低趋势；叶片中可溶性糖和可溶性蛋白质含量随磷肥用量有先增加后降低趋势，但P1和P2磷用量间呈差异显著或不显著。综合而言，磷锌配施可不同程度的增加叶片中可溶性蛋白质含量，所有磷锌配施处理中，结荚期和饱果期叶片生长素、可溶性糖和蛋白质含量以P1Zn1和P1Zn2处理较高(图2)。由于生长素、可溶性糖和蛋白质含量有利于改善植物生长及光合能力。因此，P1磷用量配合Zn肥处理可有效改善花生植株光合能力，促进植株生长。

2.2 磷锌肥配施对花生生长及产量的影响

主茎高、第一侧枝长及分枝数是衡量植物生长的3个重要指标，从表1可以看出，相同磷水平下，施锌对株高、第一侧枝长及分枝数无显著影响。相同锌水平下，P2与P1相比，P2处理的花生主茎高和第一侧枝长略高，且P2处理高于P0；不同于主茎高和侧枝长，不同磷处理间花生分枝数无显著差异。双因素方差分析结果显示，施磷对主茎高和第一侧枝长影响显著，对分枝数影响不显著，施锌对主茎高、侧枝长及分枝数影响均不显著，P-Zn交互作用对主茎高影响显著，对侧枝长和分枝数影响不显著。综上，磷促进了花生植株营养生长，锌肥对植物营养生长影响小。

图2 磷锌配施对结荚期和饱果期花生叶片中生长素、可溶性糖及蛋白质含量的影响

处理主茎高(cm)第一侧枝长(cm)分枝数(个)P0Zn034.3c40.7b9.0aP0Zn137.3bc42.0ab9.3aP0Zn239.3bc44.3ab10.0aP1Zn040.3b47.3a9.7aP1Zn143.3ab46.0ab10.7aP1Zn242.8ab43.7ab9.7aP2Zn042.3ab47.7a11.3aP2Zn145.0a48.0a9.3aP2Zn245.7a48.0a9.0a双因素方差分析(P值)P0.0000.0040.615Zn0.7380.9880.755P×Zn0.0170.2720.143

注：P<0.05表示处理效应显著；P<0.01表示处理效应极显著，下同。

花生产量及其产量构成变化如表2，多重比较结果显示，花生百果重和出仁率受不同磷锌配比影响不显著。同一磷水平下，施锌(Zn1和Zn2)比不施锌显著增加花生单株饱果数、单株饱果重和产量，但两个锌处理水平间无显著差异；同一锌水平下，花生单株饱果数、单株饱果重及产量以P1处理最高，其次是P2处理，P0处理较低，表明磷肥超过一定用量后，会降低花生结果数和饱果重，进而降低花生产量。双因素方差分析结果表明，施P、Zn对花生单株饱果数、饱果重和产量均影响显著，对百果重和出仁率影响不显著；P-Zn交互作用对产量及其构成因素影响均不显著。本试验中，磷锌配施的单株饱果数、单株饱果重及产量较P0Zn0均有不同程度的提高，以P1Zn2处理的效果最优，增加率分别达57.8%、66.2%和24.1%。因此，只有合理的磷锌配施比例才能提高花生单株饱果数、饱果重和产量。

表2 磷锌肥配施对花生产量和产量构成的影响

2.3 磷锌肥配施对花生品质的影响

不同磷锌配施处理的花生籽仁粗脂肪含量及脂肪酸组分的多重比较结果(表3)显示，磷锌配施处理的花生籽仁粗脂肪含量高于单独施磷、锌处理，高于不施肥处理。所测的脂肪酸组分中，除亚油酸和花生酸外，与不施肥(P0Zn0)处理相比，磷与锌肥单独或配施均可不同程度提高花生籽仁中其它脂肪酸组分，油酸含量以P1Zn2处理最高，棕榈酸和硬脂酸含量以P1Zn1处理最高，山嵛酸、花生一烯酸和木焦油酸在P1Zn2处理时也较高；不同磷与锌肥单独或配施处理相比，对脂肪酸组分影响不显著。油酸与亚油酸比值(O/L)大小可反映花生制品耐贮性，一般较大的O/L值有利于花生制品的贮存。本试验结果显示，随磷肥和锌肥用量增加，花生籽仁中O/L值增加，所有处理中P1Zn1和P1Zn2的O/L比较高。双因素方差分析结果显示，施磷对硬脂酸和花生一烯酸影响显著，对其它品质指标影响不显著；施锌及P-Zn交互作用对所有指标均无显著影响。综合而言，P1磷用量配合锌肥施用有利于改善花生品质。

表3 磷锌肥配施对花生籽仁粗脂肪及脂肪酸组分的影响

3 讨论

植物体内养分不协调时，植物会产生一系列自我保护系统，P-Zn配比不当也会造成植株体内代谢紊乱，锌是诸如SOD等多种酶的组分[5]，其中抗氧化酶，如SOD、POD和CAT等协同作用可有效防御活性氧和过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，从而延缓植物衰老[6]。杨习文等[16]等认为，适量供锌显著提高苗期小麦体内的SOD活性，本试验发现施锌显著提高了生育中后期花生叶片SOD和POD活性，降低了MDA含量，支持以往研究得出的结论[7,18]。植物体内抗氧化酶活性取决于土壤磷有效性[19]，因此土壤中施入磷肥可以改变植物体内抗氧化酶活性。有研究表明，抗氧化酶活性对磷肥的响应随作物品种、生育期及外界环境变化而变化，如增施磷肥对H9478番茄品种成熟期果实内SOD酶活性无明显影响，而显著增加泛红期H9997番茄品种果实内SOD活性[19]。杨习文等[16]认为磷供应降低了小麦体内SOD和POD活性，本试验中随磷用量的增加，花生叶片的SOD和POD活性先增大后减小，说明适量的磷供应可以提高花生叶片的抗氧化能力。与SOD和POD变化相反，本试验发现MDA含量随磷用量增加先减小后增大。另外，还发现高磷高锌显著降低了CAT活性，可能是由于高磷导致磷在植物体内大量积累，甚至诱发中毒症状，花生叶片衰老较快，CAT活性反应较SOD和POD敏感的缘故。综合来讲，本试验中以P1Zn1和P1Zn2处理的抗氧化能力较强，说明适量的磷-锌配比可有效延缓衰老。

锌是植物体内多种酶的组成成分，参与生长素(IAA)和叶绿素合成及碳水化合物转化，充分供锌能促进植物的光合作用，有利于光合效率的提高，进而影响作物的生长及产量的提高[5-7]。可溶性糖含量可以间接反映植物的碳代谢情况，其含量越高，说明碳代谢越强，植物光合作用能力越高。本试验中施锌比不施锌显著提高了花生叶片中可溶性糖含量，与前人研究结论一致。高质等[18]认为缺Zn主要影响由色氨酸形成IAA的过程。本研究发现施锌比不施锌显著增加IAA含量，可能是缺锌导致过氧化物酶增加，IAA遭到分解破坏[20]。叶片中的可溶性蛋白质大多是具有活性的各种酶类，含量越高，表明叶片生理活性越强，本试验中施锌显著提高叶片可溶性蛋白质含量，与抗氧化酶的变化规律吻合。与对锌用量变化的响应不同，本试验施磷对生长素无明显影响，可溶性蛋白和可溶性糖含量随磷用量增加先增加后降低，可能原因是高磷抑制了锌的吸收，同时导致体内磷大量积累[8,21]，造成植物体内养分比例失衡，不利于植物的可溶性蛋白和可溶性糖含量形成。

有研究表明，当土壤有效磷含量大于15 mg/kg时，单施磷或增大磷肥用量可造成玉米减产[21]。土壤Olsen-P含量在14～30 mg/kg之间为中等磷肥力水平[22]，本试验土壤Olsen-P含量为17.2 mg/kg，属中等磷肥力水平。本研究发现施磷比不施磷显著增产，当磷用量超过90 kg/hm2时，花生产量有降低的趋势，说明有效磷高的土壤不宜大量施用磷肥。主要原因可能一是供试土壤磷肥力较高；二是磷用量增加提高了植物茎叶的干物质重[23]，营养生长过剩在一定程度上阻碍生殖器官的生长[24]。施锌对作物产量的影响取决于土壤有效锌的浓度，锌有效性低的土壤，锌肥施用的增产效果较为明显[25]。本研究供试土壤pH 6.0呈酸性，有效锌含量为1.02 mg/kg，根据酸性土壤缺锌临界值1.5 mg/kg[26]，本试验所用土壤潜在缺锌。本试验中，施锌比不施锌显著提高花生产量，与缺锌土壤上水稻[12]、玉米[27]、小麦[28]、大麦[25]等作物的研究结果一致，以往这些结果认为，锌肥对作物的增产作用是通过增加有效穗数、增加穗粒数和提高结实率实现，本研究施锌增产原因是由于施锌增加单株饱果数和饱果重(表2)。

关于磷锌配施对花生品质的影响，以往研究认为，单独施用磷肥可以显著提高花生籽仁的脂肪含量[7]，本研究结果认为，磷与锌肥单独或配施不同程度地提高花生籽仁中的粗脂肪及脂肪酸组分含量，但当磷用量超过90 kg/hm2时，花生籽仁中的脂肪酸含量有下降趋势，原因可能是高磷配施锌肥条件下，高磷供应使磷素在花生体内积累，导致植物的抗氧化能力和生长素含量降低的缘故(图1、2)，从而不利于花生植株生长及品质提高。另外，不同磷锌配比对脂肪酸不同组分的影响也不相同，对花生籽仁的亚油酸与花生酸影响较小，对其他组分影响较大。

4 小结

本试验条件下，磷锌单独或二者配施均在一定程度上增强花生抗氧化能力，促进了花生的生长，提高了花生产量，增加了花生籽仁中粗脂肪和脂肪酸组分含量，但当磷用量超过90 kg/hm2时，花生的营养生长过旺，抗氧化能力减弱，花生的产量和品质有所降低。所有处理中，以磷用量90 kg/hm2配施60 kg/hm2锌肥时，花生产量较高，增产率达24.1%，主要原因是磷锌配施增加了单株饱果数和饱果重。双因素方差分析结果显示，P对花生株高和侧枝长影响显著，而Zn对它们影响不显著；施P和施Zn均对花生单株饱果数、单株饱果重及产量影响显著；P-Zn交互作用对花生株高影响显著，对产量及其构成因素、粗脂肪及多数脂肪酸组分影响不显著。因此，磷锌合理配施是花生高产稳产的保障，在豫南砂姜黑土花生种植区，要注意多补充锌肥，少用磷肥。

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