施用磷和钙对花生生长、产量及磷钙利用效率的影响

索炎炎 张 翔 司贤宗 李 亮 余 琼 余 辉

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

花生（Arachis hypogaea L.）是我国重要的经济作物，其总产量居油料作物之首，是我国重要的食用油源、食品工业理想原料和出口创汇作物。近年来，花生种植面积不断增加，2018年我国花生种植面积约462万hm2，产量高达1.733×107t，成为世界最大的花生生产国[1]。花生是需钙量较大的作物，每生产100kg荚果需吸收钙2.0～2.7kg[2]，荚果所需钙的90%以上是其直接从土壤中吸收[3]。钙具有稳定细胞膜、稳固细胞壁、促进细胞伸长及酶促反应等方面的重要作用，对花生的优质高产及提高抗逆性具有显著效果[4-6]。花生生长中缺钙会导致严重的“空果”和“烂果”现象。近年来，由于酸沉降、过量施用高浓度复合肥及花生连作等原因，导致花生田土壤酸化加剧，土壤钙素流失或钝化严重[7-8]，且生产上对钙肥施用重视不够，导致花生出现缺钙现象，籽粒发育受阻，产量和品质下降。

磷是花生中核酸、核蛋白、磷脂、植素、ATP和含磷酶的重要组分，施磷能够促进花生根系生长发育，增强叶片的光合性能，增加对磷素的吸收和利用，提高花生的产量和品质[9-11]。磷与钙之间存在复杂的交互作用，不同作物体内磷钙交互作用存在差异，番茄幼苗、生菜及稻米体内磷钙之间存在拮抗作用[12-14]，冬小麦体内磷含量随营养液中钙添加水平的增加而增加[15]。沈浦等[16]研究了3个典型酸性棕壤区不同耕作方式下花生体内磷钙互作效应特征，发现花生对磷钙吸收具有协同效应，且荚果中磷钙协同吸收效应高于植株地上部。可见，以往研究得出的结论并不一致。

花生作为需钙量较大的作物，其外源磷钙配施的作用效果及磷钙间呈现协同还是拮抗效应还需验证。基于此，本研究以花生为研究对象，探究外源磷钙肥配施对花生生长、产量和磷钙吸收利用的影响，旨在为酸性土壤中花生高产及磷钙肥合理高效施用提供科学依据和理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

2016年6月15日-9月29日，在河南省驻马店市正阳县兰青乡大余村 （32°27′25″N，114°20′28″E）选择地势平坦、地力均匀地块进行试验。试验地土壤类型属砂姜黑土，质地为黏壤，0～20cm耕层土壤基本理化性状：有机质14.67g/kg、全氮0.80g/kg、速效氮87.13mg/kg、速效磷19.60 mg/kg、速效钾126.96mg/kg、有效钙1.45g/kg，pH值5.2。供试花生品种为远杂6号，果型属珍珠豆型。采用秋播小麦－夏播花生的种植模式，夏播花生为起垄种植，垄底宽75cm，垄面宽40cm，垄高约18cm，垄上播2行花生，花生行距约20cm，株距约15cm，每穴播2粒种子，种植密度约17.8万穴/hm2。

试验设置3个处理：不施磷钙肥（CK）、施磷肥处理（P）和施磷钙肥处理（P+Ca），磷肥和钙肥分别为重过磷酸钙（P2O546%）和CaCO3（CaO 99.99%），用量分别为90kg/hm2（P2O5）和300kg/hm2（CaO）。3个处理的氮肥和钾肥施用量相同，分别为N（尿素，含N 46%）120kg/hm2和K2O（氯化钾）150kg/hm2。在花生种植前，土壤旋耕后，将氮、磷、钾及钙肥分别均匀撒施于土壤表层，然后再进行旋耕，使肥料均匀分布到耕作层。试验随机排列，重复3次，小区面积为15m2（5m×3m）。其他田间管理措施按照一般丰产大田进行。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 农艺、经济性状及产量 在收获期每个处理选取10株生长一致的花生植株，测量记录株高、侧枝长、总分枝数、单株饱果数、单株饱果重和百果重，并计算出仁率（花生仁占花生荚果重的百分比）。每个小区实收晾晒后，称重计产。

1.2.2 花生各器官磷和钙含量 测定农艺及经济性状后，将植物样品带回实验室，分地上部、壳和籽粒3部分，烘干后称重、粉碎，测定地上部、果壳和籽粒的磷和钙含量。用H2SO4-H2O2消煮，采用钼蓝比色法[17]测定磷含量，采用原子吸收法测定钙含量。

1.3 计算方法

磷或钙累积及利用特性的相关指标计算公式如下：

植株某部位磷或钙积累量（kg/hm2）=植株某部位磷或钙含量×该部位干物质质量；磷或钙吸收效率（%）=[（处理区植株磷或钙积累量-对照区植株磷或钙积累量）/磷或钙肥施用量]×100；磷或钙利用效率（kg/kg）=荚果重/收获期整株磷或钙积累量；磷或钙收获指数（%）=收获期荚果中磷或钙积累量/整株磷或钙积累量×100。

1.4 数据处理

数据在DPS 7.5软件中进行统计分析，方差分析采用单因素有重复方差分析，平均数多重比较用Ducan新复极差法进行（P＜0.05）。采用Microsoft Excel 2007和Origin 8.5软件整理数据和作图。

2 结果与分析

2.1 施用磷和钙对花生生长的影响

由表1可以看出，不施磷钙肥（CK）的处理花生生长明显受到抑制，施磷（P）和磷钙配施处理（P+Ca）显著提高了花生株高、第一侧枝长和总分枝数。与P处理相比，P+Ca处理显著提高了花生的株高、第一侧枝长和总分枝数，说明施磷基础上，施钙肥促进了花生植株的生长。

表1 施用磷和钙对花生农艺性状的影响Table 1 Effects of P and Ca application on the agronomic characteristics of peanut

2.2 施用磷和钙对花生产量及其构成因素的影响

施用磷肥及磷钙肥配施可不同程度地提高花生产量及其构成因素（表2）。与CK相比，P和P+Ca处理花生单株饱果数、单株饱果重、百果重和出仁率均显著增加，荚果产量显著提高。与P处理相比，P+Ca处理的花生单株饱果数、单株饱果重、百果重、出仁率和荚果产量也显著提高，花生增产29.75%，可见配施钙肥使花生增产是由于其增加了单株饱果数、单株饱果重、百果重和出仁率。

表2 施用磷和钙对花生产量及其构成因素的影响Table 2 Effects of P and Ca application on the yield and its components of peanut

2.3 施用磷和钙对花生磷含量与积累量的影响

由图1可知，不同部位磷含量和积累量的顺序为籽粒＞地上部＞壳。与CK相比，单独施P和P+Ca配施处理显著提高了花生地上部、壳和籽粒中磷含量与积累量。与单独施P相比，P+Ca配施处理花生地上部和籽粒中磷积累量分别显著提高15.99%和32.89%，但对花生地上部、壳和籽粒的磷含量无显著影响，说明施钙促进了磷素在地上部和籽粒中的积累。

图1 施用磷和钙对花生不同部位磷含量与积累量的影响Fig.1 Effects of P and Ca application on P content and accumulation in different parts of peanut

2.4 施用磷和钙对花生钙含量与积累量的影响

由图2可以看出，不同部位钙含量和积累量的顺序为地上部＞壳＞籽粒。与CK相比，施P处理花生地上部、壳和籽粒的钙含量有增加趋势，但增加不显著，但钙积累量增加显著，增幅分别为47.46%、28.40%和77.54%，说明施磷促进了钙素向花生体内积累。钙磷配施时花生地上部、壳和籽粒中钙含量和积累量均显著增加，钙含量增幅分别为18.87%、26.42%和38.09%，钙积累量增幅分别为36.30%、30.05%和86.51%。

图2 施用磷和钙对花生不同部位钙含量与积累量的影响Fig.2 Effects of P and Ca application on Ca content and accumulation in different parts of peanut

2.5 施用磷和钙对花生磷钙吸收和利用的影响

由表3可以看出，与CK相比，施P处理降低了花生荚果磷素利用效率，显著提高了花生磷吸收效率、磷收获指数及钙吸收和利用效率，其中钙吸收和利用效率分别增加1.72%和3.60g/kg；P+Ca处理也降低了花生荚果磷素利用效率，但显著提高了花生磷钙吸收效率和磷钙收获指数。与施P处理相比，P+Ca处理显著提高了钙吸收效率、钙收获指数、磷吸收效率和荚果磷利用效率，其中磷吸收和利用效率分别增加8.08%和5.36g/kg，表明施用钙肥促进了花生对磷的吸收和利用；但P+Ca处理与CK相比显著降低了花生荚果磷利用效率，与施P处理相比，钙利用率显著降低，这主要由于磷钙配施对荚果重的增加量小于对收获期整株磷或钙积累增加量所致。

表3 施用磷钙对花生磷钙吸收和利用效率的影响Table 3 Effects of P and Ca application on P and Ca uptake and use efficiency of peanut

3 讨论

磷元素以多种途径参与植物体内各种代谢过程，合理施磷可促进植物根系生长发育，提高光合作用效率，改善植株抗氧化特性，从而促进生长发育[18-19]。本研究表明，施磷和磷钙配施均显著提高了花生主茎高、第一侧枝长和总分枝数，磷钙配施处理的花生各营养生长指标显著优于单独施磷处理，与前人研究结论[20-21]一致。施用磷肥对花生的增产效果受施磷量、花生品种及土壤有效磷含量等因素影响[22-23]。本研究发现，在供试土壤有效磷含量中等偏上的水平（19.6mg/kg）下，单独施磷（90kg/hm2）可显著增加花生荚果产量，一是由于花生属喜磷作物，需磷量显著高于其他作物[24]，且不同花生品种的磷利用效率也存在显著差异，本研究供试花生品种远杂6号为磷低效品种，因此单位产量所需要的磷量较多[25]；二是本研究土壤有效磷含量19.6mg/kg远小于花生田土壤有效磷适宜值35.0mg/kg[23]。施磷基础上，施用钙肥显著增加了花生的单株饱果数、单株饱果重、百果重和出仁率，使花生显著增产，与Kamara等[20]研究结果一致，其可能原因是施钙能够提高叶片的气孔导度和蒸腾速率，从而促进了叶片的光合作用[26]，利于无机物同化为有机物，增加籽粒中有机物的积累。

磷和钙之间存在复杂的交互作用。磷肥用量过高时，植物对钙的吸收和利用受阻。陈明昌等[12]研究认为，磷肥用量过高时，番茄对钙的吸收和利用严重受阻，导致其产量和品质下降。施磷后，磷肥中大量磷酸根离子与土壤中的钙易生成难溶性磷酸钙沉淀，阻碍Ca2+的吸收，烟株大量吸收磷酸根还可抑制体内钙的转运和再利用，从而使烟草植株缺钙[27]。还有研究认为，磷钙关系具有物种特异性[28-29]，Ding等[28]研究认为高钙供应抑制小麦对磷的吸收，但增加了豆科作物磷的吸收率。本研究表明，单独优化施磷比不施磷钙肥显著增加地上部、花生壳和籽粒中钙积累量，提高了钙的吸收及利用效率，表明土壤施磷可促进花生植株钙素吸收利用及积累；优化施磷的基础上，施用钙肥显著提高了地上部、壳和籽粒中磷的积累量，显著增加了磷的吸收利用效率，表明施用钙肥能促进花生植株对磷的吸收、利用及积累，这与以往在花生上的研究结论[11，30]一致。合理施用磷钙肥可使花生对磷钙吸收产生协同效应，原因可能在于一方面花生是以阴离子H2PO4-和HPO42-形态吸收磷，而以阳离子Ca2+形态吸收钙，为保持花生体内阴阳离子平衡吸收，则吸收磷的同时伴随钙的吸收；另一方面可能由于施用碳酸钙提高了土壤pH值，减少了磷素的固定及钙素淋溶损失[31-32]。

4 结论

施磷和施钙均促进了花生营养生长和生殖生长，从而使花生显著增产，原因是显著增加了花生单株饱果数、单株饱果重、百果重和出仁率。施磷可促进钙的吸收和积累，施钙也可促进磷的吸收和积累，二者具有协同作用。因此，本试验条件下，90kg/hm2P2O5配施300kg/hm2CaO可提高钙和磷吸收效率，有利于花生生长和高产，是豫南砂姜黑土区花生高产的一种养分优化管理方式。