不同施镁水平对红壤土花生光合特性、干物质积累和产量的影响

高华鑫　王建国　张佳蕾　万书波

摘要：为探究施用镁肥（Mg）对红壤土花生生长和产量的影响，本研究以花育25为供试花生品种，通过盆栽试验，设置0、0.1、0.2、0.3、0.4g/kg（Mg0、Mg1、Mg2、Mg3、Mg4）5个镁肥水平，研究不同施镁水平对不同生育时期花生的叶绿素含量、光合特性、镁含量、干物质积累量及成熟期荚果产量的影响。结果表明，一定范围内施用镁肥对花生全生育期的生长和产量均有明显影响，开花下针期、结荚期和成熟期植株叶片叶绿素含量均以Mg2处理最高；开花下针期Mg2处理花生叶片净光合速率、胞间二氧化碳浓度和气孔导度明显高于其他处理；结荚期和成熟期，与Mg0处理相比，Mg2处理荚果干物质积累量分别提高16.4%和18.9%，成熟期单株产量和单株饱果数分别增加15.2％和66.5%。继续增加镁肥施用量至0.3-0.4g/kg，则明显抑制花生生长。综上，本试验条件下，花育25适宜镁肥施用量为0.2g/kg。

关键词：花生；镁肥：红壤土：叶绿素含量；光合特性；干物质积累；产量

中图分类号：S565.206.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024）03-0086-06

花生是我国重要的油料作物和经济作物，种植面积和出口规模庞大，据统计，2020年全国约50.2%的油料产量是由花生提供的。在我国，花生是为数不多的具有比较优势和国际市场竞争力的农产品，对保障国民经济发展和维护国家粮油安全有重要意义。但是，随着花生产业不断发展，花生需求量大和种植面积有限的矛盾日益突出，增加单产成为提升花生产业效益的重要方向。

镁是花生生长必需的中量营养元素之一，存在于叶绿素分子结构卟啉环的中心，对花生碳水化合物、蛋白质、脂肪等物质代谢和能量转化有重要作用。以往的大田实践研究表明，花生对镁的需求量约为26.5-42.5kg/hm2，大于对磷的需求。但是很多花生主产区为了追求经济利益，盲目增施化肥，最终导致土壤酸化缺镁，另外镁是一种移动性较差的营养元素，在土壤中易被固定，从而加剧镁的胁迫。研究表明，我国耕地土壤中缺镁（交换性镁含量小于25mg/kg）比例达到36%，处于严重缺乏或缺乏状态的土壤面积占21%，有54%的土壤需要不同程度地补充镁肥。我国红壤土主要分布于长江以南的低山丘陵区，氮、磷、钾供应一般不足，有效态钙、镁含量也低，硼、钼等微量元素较贫乏。采用镁缺乏的红壤来研究镁肥施用水平对花生植株生长的改善作用，从而有效提高花生单产水平，对于花生田间生产具有重要的指导作用。

以往的研究表明，作物缺镁，叶绿体结构会受到破坏，类囊体数目减少。当花生缺镁时，叶片生理活性低、易早衰，茎秆矮化，生长发育和产量形成受到制约。近年来不少研究表明，在花生、玉米、水稻等作物上施用镁肥，作物产量和品质明显提高。作物高产以生物量积累为前提，而生物量累积是以养分吸收为基础。梁安的研究表明，镁能促进花生磷酸酶和葡萄糖转化酶的活化，在碳水化合物代谢中起着重要作用。因此，开展花生镁肥研究，探究土壤镁供应与花生镁吸收以及产量的关系，可以为花生高产高效栽培提供理论依据。本试验以花育25为供试材料，在红壤土上设置5个镁肥梯度处理，研究镁肥不同施用量对花生不同生育时期叶绿素含量、光合参数、镁含量、下物质积累量及成熟期荚果产量的影响，探究花生镁肥最佳用量，以期为红壤土花生合理施用镁肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2021年5-10月在山东省农业科学院饮马泉试验基地进行。供试土壤取白湖南浏阳的酸性红壤土0-20cm土层，其基本理化性状见表1。

1.2 试验设计与方法

采用盆栽试验法，施用镁肥设置5个水平：0、0.1、0.2、0.3、0.4g/kg，分别记为Mg0、Mg1、Mg2、Mg3和Mg4。每处理4盆，重复4次，共80盆。试验开始前将供试土壤充分混匀，过2mm筛后，经钴-60辐照灭菌，室温放置5天。每盆装土18kg，供试肥料分别为氮磷钾复合肥（N-P-K=15-15-15）和红牛唯美肥（Mg16%，MgO27%），复合肥用量各处理保持一致，为0.4g/kg；播种前将称量好的肥料均匀地掺入土壤。供试花生品种为花育25，5月18日播种，穴播，每盆2穴，每穴2粒，覆膜，出苗后每穴保留一株长势一致的健壮苗。试验期间定期浇水，每盆浇水量保持一致。10月4日收获。

1.3 测定项目与方法

于花生幼苗期、开花下针期、结荚期和成熟期，每处理选择有代表性植株5株，采用SPAD-502型叶绿索仪，测其主茎倒二叶或倒三叶的SPAD值，取平均值：于花生开花下针期晴朗无风天气的9：00-11：30，每处理选择3株长势一致的植株，在用CIRAS-3光合仪测定花生主茎倒二叶或倒三叶的净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率、气孔导度、叶片水蒸气压亏缺和光合水分利用率：于花生幼苗期、开花下针期、结荚期和成熟期每处理选取花生植株3株，按根、茎、叶、果、果针分装，于105℃杀青30min后，70℃烘干至恒重，称重：粉碎过80日筛后，取0.1-0.59置于洁净的消煮管中，加入5mL浓硝酸和1mL高氯酸，放置过夜后用微波消解，定容后取滤液用原子吸收光度计测定植株镁含量：成熟期盆栽花生全部收获，统计单株饱果数、秕果数、单仁数和双仁数：考种之后的荚果脱粒干燥并计产，且以10%水分条件下的荚果产量为准。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016处理试验数据及作图，用SAS 8.0软件进行统计分析和差异显著性检验（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同施镁量对花生叶片叶绿素含量的影响

由表2看出，不同用量镁肥对花生各生育时期叶片SPAD值的影响不同。幼苗期叶片叶绿素含量随施镁量增加先略降低后增加，Mg3、Mg4处理的SPAD值高于Mg0，且Mg4与Mg0、Mg1、Mg2处理差异显著：开花下针期随施镁量的增加，花生叶片SPAD值呈先增加后降低趋势，Mg1、Mg2处理显著高于Mg0，Mg3、Mg4与Mg0处理无显著差异：结荚期处理间无显著差异。开花下针期、结荚期、成熟期均以Mg2处理叶片SPAD值最大，較Mg0处理分别增加7.7%、8.8%和5.2%。

2.2 不同施镁量对开花下针期花生叶片光合特性的影响

由表3看出，施镁量影响花生开花下针期叶片的光合作用，其中Mg2处理的净光合速率、胞问二氧化碳浓度、气孔导度均高于其他处理：花生叶片蒸腾速率Mg1处理最大，显著高于Mg3处理，与其他处理无显著差异：叶片水蒸气压亏缺值以Mg3处理最大，显著高于其他施镁处理：光含水分利用率各处理间无显著差异。

2.3 不同施镁量对不同生育时期花生各部位镁含量的影响

由图1看出，镁肥施用水平对不同生育时期花生各部位镁含量均有一定影响。对于茎，Mg1、Mg4处理幼苗期镁含量较高，显著高于其他处理：开花下针期Mg2处理镁含量最高，与Mg3处理无显著差异，但显著高于其他处理；结荚期Mg3处理和成熟期Mg4处理镁含量最高，且均显著高于其他处理。对于叶，幼苗期和开花下针期均是Mg4处理镁含量最高；结荚期叶片镁含量随施镁浓度升高先增加后减少，Mg3处理达到最高值，与Mg2处理无显著差异但显著高于其他处理：成熟期Mg1处理最高，较Mg0、Mg2、Mg3和Mg4处理分别增加0.27、0.38、0.13g/kg和0.23g/kg，差异均达显著水平。幼苗期根中镁含量表现为Mg0＜Mg1＜Mg2＜Mg3＜Mg4，开花下针期和结荚期镁含量随着施镁量的增加先增加后减少，成熟期镁含量Mg1处理最大，与对照无显著差异但显著高于其他施镁量处理。开花下针期Mg4处理果针镁含量最高，Mg2处理含量最低，二者差异显著：结荚期Mg2、Mg3处理镁含量较高，显著高于其他处理：成熟期Mg4处理镁含量最高，与Mg2处理无显著差异而显著高于其他处理。镁肥施用量主要影响花生结荚期的镁素吸收，随着施镁量增加，果中镁含量在Mg2处理达到最大值，与Mg1、Mg3无显著差异但显著高于其他处理；成熟期Mg1处理镁含量最高，除Mg4处理外各处理间无显著差异。

2.4 不同施镁量对花生干物质积累量的影响

由表4可知，镁肥施用量对花生干物质积累量的增加具有明显的促进作用，尤其是结荚期和成熟期。幼苗期和开花下针期，增施镁肥对花生各部位的影响基本表现为干物质积累量先增加后降低，Mg2或Mg3处理达到最大值。结荚期和成熟期，花生根、茎和叶的干物质积累量随着施镁量的增加总体呈增加趋势，Mg4处理达到最大值，结荚期分别为2.34、8.29g／株和8.52g／株，成熟期分别为2.48、9.61g／株和8.18g／株，果针下物质积累量受镁肥施用水平影响较小，各处理问没有显著差异，荚果下物质积累量呈先增加后减少再略有提高趋势，结荚期和成熟期均是Mg2处理最高，分别达到4.54g／株和20.60g／株，较Mg0处理分别增加16.4%和18.9%。

2.5 不同施镁量对花生产量性状及产量的影响

由表5可知，不同施镁水平对花生产量性状和产量影响显著。其中Mg2处理的花生单株产量最高，为43.9g／株，其次是Mg1处理，为43.1g／株，两处理间差异不显著但均显著高于其他处理，较Mg0分别提高15.2%、13.1%。单株饱果数和单株双仁数随着镁肥施用量增加均呈先增加后降低趋势，以Mg2处理最大，分别为31.3、21.0个，较对照显著提高66.5%、110.0%。单株秕果数Mg1处理最多，为16.5个，Mg2和Mg0处理最少，均为11.0个。单株单仁数Mg2、Mg3处理较多，分别为10.3、10.8个，二者无显著差异，继续增加施镁量单株单仁数显著降低，Mg4处理最低，为6.8个。表明适宜的施镁量可以显著提高花生结果数及产量，过量施用则会导致减产。

3 讨论

镁是植物生长发育不可或缺的中量元素，我国花生每年吸收的镁量达到3.6万t，镁素的供给是保障我国食用油安全的重要举措。林仁辉研究表明，小白菜在缺镁条件下会产生大量的O2，叶片叶绿素含量下降，作物光合速率和抗氧化酶活性受到抑制。在缺镁土壤上适量施镁（如土施150kg/hm2同时叶面喷施0.4%硫酸镁肥）能够显著增加葡萄叶片中镁和叶绿素含量，提高净光合速率，但施镁量过大会导致气孔导度降低，净光合速率下降。这与本研究结果基本一致，即花生施用不同用量镁肥，开花下针期以Mg2（0.2g/kg）处理下的叶片叶绿素含量、净光合速率、胞间二氧化碳浓度和气孔导度值最大，再增加镁肥施用量花生叶片光合作用下降。这可能是由于缺镁和镁过量条件下，花生叶片光合结构完整性被破坏，因此PSⅡ活性降低，光合作用减弱，花生生长受到抑制。

以往的研究表明，施用镁肥对作物高产的调控机理在于其有利于叶片碳水化合物合成，能显著促进作物后期的生长。在土壤缺镁条件下，适当增施镁肥可以提高土壤交换性镁含量，促进线椒对氮、磷、钾和镁等矿质营养元素的吸收，增加地上部干物质积累量，从而显著提升产量。本研究中，与幼苗期和开花下针期相比，结荚期和成熟期不同用量镁肥对花生各部位干物质累积量的增加效果更为明显，荚果干物质积累量Mg2处理最大，花生根、茎和叶的干物质积累量在Mg4处理达到最大值，这可能是由于花生生育后期营养生长与生殖生长同时进行，过量施镁会促进花生营养器官（根、茎、叶）干物质积累量过度增加，从而抑制生殖器官（果）光合产物的积累造成的。郑亚萍等在棕壤土上研究花生镁营养特性的结果表明，花生镁吸收总量与产量呈显著正相关，花生产量与荚果镁吸收量呈极显著正相关，荚果镁吸收量每增加1.0kg/hm2，花生产量可增加约500kg/hm2。本研究未对产量与荚果镁吸收量进行相关性分析，但是单株荚果产量Mg2处理最大，这与荚果镁的吸收规律一致，这可能与花生叶片吸收镁促进光合作用，从而增加干物质积累有关。因为镁是很多酶的活化剂，能加速酶促反应，从而提高作物体内新陈代谢，促进光合作用，加快干物质积累。本研究中，花生生育初期，叶片镁含量随着施镁量的增加而增加，随着生育进程，到成熟期Mg2处理叶片镁含量最高。因此，在缺镁土壤上补充镁肥时，要控制施用量以保证花生叶片吸收镁量和荚果镁分配量。

4 结论

本研究表明，适量施用镁肥对红壤土花生全生育期的生长发育及产量有较大影响，与未施用镁肥处理相比，花生叶片叶绿素含量、光合作用、镁含量、干物质积累量及产量上均有一定程度的增加，其中Mg2处理（0.2g/kg）饱果数最多、产量最高，因此本试验条件下的花育25适宜施镁量为0.2g/kg。

基金项目：山东省自然科学基金青年基金项目（ZR202IQC162）；山東省农业科学院农业科技创新工程项目（CXCC2023F13）