酸性土壤花生增施鈣肥高產栽培技術研究

張佳蕾 楊莎 郭峰 李新國 萬書波

摘要：花生是需鈣量大的作物。沿海旱砂地酸性土壤和因化肥過量施用造成的酸化土壤，由于酸度較大使土壤中鈣素流失嚴重，嚴重影響花生籽粒的發育和產量的形成。本研究闡明了鈣離子信號途徑響應逆境脅迫的分子機制和調控莢果發育的分子機理，探明了酸性土壤增施鈣肥花生增產原因，明確了鈣肥與有機肥和微生物肥配施可顯著提高酸性土壤交換性鈣含量。在多年鈣素基礎理論和田間鈣肥施用技術研究的基礎上，創建了酸性土壤花生增施鈣肥高產栽培技術，顯著提高了酸性土壤花生產量，666.7m2最高產達到675.5 kg。

關鍵詞：酸性土；花生；鈣肥；高產；關鍵技術

中圖分類號：S565.204.8文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）06-0150-04

Abstract Peanut is a crop that needs a lot of calcium. The acid soil in the coastal arid sandy land and acidized soil caused by excessive application of chemical fertilizer had seriously affected the development of peanut kernel and yield formation due to the loss of calcium in the acid soil. Our research team had elucidated the molecular mechanism of calcium signal pathway in response to adversity stress and regulating pod development， proved the reason for increasing yield of peanut by applying calcium fertilizer and made clear that calcium fertilizer combined with organic fertilizer and microbial fertilizer could significantly increase the exchangeable calcium content in acid soil. On the basis of studies on calcium basic theory and field calcium fertilizer application technology， a high-yield cultivation technique of application of calcium to peanut in acid soil was established. The pod yield of peanut in acid soil significantly increased， and the highest yield reached 675.5 kg per 666.7m2.

Keywords Acid soil； Peanut； Calcium fertilizer； High yield； Key technology

我國酸性土壤面積不斷擴大，20 世紀 80 年代強酸性土壤（pH值<5.5）的面積約為1 127×104 hm2，21世紀初已增加到1 507×104 hm2，化學氮肥的長期過量施用是我國農田土壤加速酸化的主要原因[1]。土壤酸化對農作物的影響主要是對根系產生毒害[2]，并加速土壤養分的流失，使土壤肥力下降[3-5]。研究表明，酸性土壤 pH 值由5.4下降至4.7時，油菜籽減產達40%，花生和芝麻的減產幅度為15%左右。我國東南沿海花生主要種植于旱砂地，土壤鹽基飽和度較低，酸度較大，土壤中鈣大量流失，嚴重影響花生籽粒的發育和產量的形成，甚至導致花生絕產。

改良酸性土壤的常用方法是施用石灰等堿性物質直接中和土壤酸度，但也存在一些問題。長期、大量施用石灰會導致土壤板結和養分不平衡，因為石灰僅提供鈣，而大量的鈣會導致土壤鎂、鉀缺乏以及磷有效性下降。并且石灰在土壤中的移動性差，僅能中和15～20 cm以上表層土壤的酸度，對20 cm以下的土壤基本無效，而植物根系可深達40～60 cm的土層，表下層土壤酸度的改良同等重要。土壤酸化伴隨著土壤肥力退化，土壤酸度改良必須與土壤肥力提升同步進行[6]。將石灰等無機改良劑與有機肥、秸稈或秸稈生物質炭按一定的比例配合施用，不僅可以中和土壤酸度，還能同時提高土壤肥力，保持土壤養分平衡。酸性土壤增施鈣肥、提高土壤中交換性鈣含量，能提高花生抗逆性增加莢果產量，是酸性土壤花生高產栽培的關鍵措施之一。針對這一問題，課題組對酸性土增施鈣肥進行了系統的研究，為酸性土壤花生高產栽培提供理論與技術支撐。

1 鈣素影響花生抗逆性的分子機制

遺傳學研究顯示鈣調素相關的信號途徑在脅迫應答中發揮調節作用，非生物刺激誘導的鈣調素或鈣調素類似蛋白在很多植物中已被鑒定出來，并且作為誘餌蛋白通過蛋白之間的相互作用分離得到下游的靶蛋白，鈣調素或鈣調素類似蛋白及其下游結合蛋白在植物適應非生物脅迫中具有重要作用。課題組從花生葉片中分離得到鈣調素基因，前期研究發現，花生中CaM可以調控葉黃素循環介導的熱耗散過程，從而提高高溫強光脅迫下花生葉片光合機構的穩定性及其抗逆性[7]。為了進一步找出響應逆境脅迫的鈣調素下游靶蛋白，利用酵母雙雜交技術，篩選和初步研究與花生CaM相互作用的蛋白。篩選到5個與AhCaM互作的蛋白，其中NAD激酶是已知能與鈣調素互作的蛋白；而泛素能與AhCaM互作，說明AhCaM在花生發育及抗逆方面起作用[8]。

2 鈣素對花生莢果發育的影響

鈣素對花生莢果的發育具有重要作用，當莢果在結實區內不能獲得足夠的鈣時，莢果雖然能夠膨大，但飽滿度降低，空殼率增加。研究發現WRKY、NAC、BHLH和MADS-box轉錄因子在GS中表達上調，而MADS轉錄因子家族在GS中表達下調，植物激素相關基因生物合成和轉運蛋白在GS和GD中表達存在差異[9]。通常認為，子房柄進入結實區15～30 d是決定莢果發育的關鍵時期，而此時期供鈣充足與否對莢果的飽滿度和空殼率產生至關重要的作用，因此選擇花生籽粒發育的不同時期，分析Ca2+信號轉導途徑在莢果發育過程中的調控作用[10]。通過蛋白組學和轉錄組學研究，篩選出53個在花生莢果發育時期表達量存在顯著差異的鈣相關的基因和17個鈣相關蛋白，主要與Ca2+結合、 Ca2+轉運以及Ca2+信號轉導相關。進一步通過轉錄組學分析足鈣與缺鈣條件下花生果針及莢果中表達差異的基因，探明了鈣對莢果發育的影響是通過影響莢果中激素的合成、抗逆轉錄因子的表達以及營養物質的合成來實現的。

3 肥料配施對酸性土壤交換性鈣含量的影響為揭示增施鈣肥和不同肥料配施對沿海地區酸性土鈣素增量及活化效應，在山東省威海市文登區酸性土壤上設置單施無機肥（CK1）、無機肥/熟石灰配施（T1）、無機肥/有機肥配施（CK2）、無機肥/有機肥/熟石灰配施（T2）、無機肥/有機肥/微生物肥配施（CK3）、無機肥/有機肥/微生物肥/熟石灰配施（T3）6個處理，研究了不同肥料配施對酸性土有效鈣含量及花生莢果產量等的影響[11]。結果表明，CK2和CK3均能在一定程度上提高酸性土中水溶性鈣和交換性鈣含量，0～20 cm土層水溶性鈣含量各生育期平均分別比CK1提高48.13%和66.50%，交換性鈣含量分別提高39.12%和60.88%。增施鈣肥處理（T1、T2和T3）均能顯著增加水溶性鈣和交換性鈣含量，但T1處理有效鈣含量增加較少，而T2和T3處理增加幅度較大，其中T3處理0～20 cm土層水溶性鈣和交換性鈣含量各生育期平均比CK3提高1.63倍和1.74倍，說明鈣肥與有機肥和微生物肥配施能顯著提高酸性土鈣素活化度。不同肥料配施均提高了酸性土壤花生的主莖高、分枝數、主莖綠葉數、單株干物質重、葉面積指數和實收株數等個體和群體指標，增加單株結果數和莢果飽滿度從而顯著提高莢果產量，并提高蛋白質、總氨基酸和脂肪含量以及O/L值等品質指標。其中T3處理分別比CK3、T2、CK2、T1和CK1增產14.38%、4.99%、18.31%、25.65%和52.52%，增產幅度最大，其籽仁品質也最優。

4 鈣肥對酸性土壤花生產量和品質的影響

為探討酸性土壤花生鈣肥最佳用量，分別在威海文登區、日照三莊鎮的丘陵砂壤土上設3個鈣肥處理，分別為每666.7m2施CaO 0 kg（T0）、14 kg（T1）、28 kg（T2），研究增施鈣肥對酸性土花生產量、品質的影響，以及相關碳、氮代謝酶活性差異[12]。酸性土增施鈣肥顯著增加了花生的莢果產量，兩個試驗點T1處理平均增產26.92%，T2處理平均增產21.65%。增產原因是增施鈣肥顯著增加花生單株結果數、提高雙仁果率從而增加單株莢果產量，同時增加籽仁的飽滿度而顯著提高出仁率。鈣肥處理均顯著提高花生籽仁蛋白質和脂肪含量，提高了賴氨酸、總氨基酸含量和油酸/亞油酸（O/L）比值。酸性土增施鈣肥顯著提高花生葉片的谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷草轉氨酶（GOT）和谷丙轉氨酶（GPT）活性，其中T1處理的GS活性顯著高于T2處理。鈣肥處理顯著提高花生生育前期的葉片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性，而生育后期的活性低于不施鈣肥處理，原因可能是缺Ca花生光合產物轉化運輸速率低[13]，進入成熟期后供Ca結實正常的花生地上部逐漸枯黃，而缺Ca的花生仍還繼續開花，出現“老來青”現象造成的。不同鈣肥施用量相比，每666.7m2施14 kg CaO的經濟效益最好，其產量最高、品質最優。

5 酸性土壤花生高產栽培技術

5.1 冬前深耕施基肥

酸性土壤病蟲害較重，精播花生高產田要冬前深耕30 cm以上，結合冬耕施入基肥。無機肥按照土壤養分豐缺情況及每生產100 kg莢果需純氮2.5 kg、純磷2 kg、純鉀2.5 kg的科學配比原則進行施肥。666.7m2增施腐熟有機肥3 000～5 000 kg，以提高酸性土壤有機質含量。

5.2 精選種子精細包衣

精播花生對種子質量要求高，否則單粒穴播容易造成缺苗斷壟現象。要選用品質優良、增產潛力大和綜合性狀好的品種，如濰花8號、花育25號、花育33號、湘花2008等。種子剝殼前至少曬果兩次，剝殼后選出顏色鮮艷、飽滿度高的一級米作為種子。為了減少蠐螬、金針蟲、地老虎及蚜蟲等危害，并預防土傳病害和爛種，選用高質量殺蟲和殺菌劑精細拌種，晾干種皮后播種。為提高種子發芽率、增強根瘤固氮能力，拌種時也可增加種子重量0.2%～0.4%的鉬酸銨。

5.3 增施鈣肥與微生物肥

酸性土壤花生后期易脫肥早衰，播種前應增施適量緩控釋肥；為提高土壤交換性鈣含量，鈣肥應與微生物肥和有機肥配施。666.7m2施緩釋肥30～50 kg、鈣鎂磷肥或石灰等鈣肥50～80 kg、微生物肥（有效活菌數≥1億個/g）5～10 kg或黃綠木霉T1010制劑1～3 kg，作為種肥在旋耕起壟前撒施，使其能分布在10 cm的結實土層內。種肥與冬前基肥結合，做到肥料深施、分層施、勻施，培創一個深、松、肥的花生高產土體。

5.4 單粒精播起壟覆膜栽培

當0～5 cm地溫穩定在15℃以上、土壤含水量為60%～70%時播種。起壟覆膜栽培，壟距80 cm，壟溝寬25 cm，壟面寬55 cm，壟高10 cm。壟上種2行花生，壟上小行距30 cm，播種行距離壟邊12.5 cm，穴距10～11 cm，播深4 cm。每666.7m2播種15 100～16 600穴，每穴播1粒種子。播后噴施施田補或金都爾等除草劑，隨即覆蓋厚度為0.004 mm以上、寬為900 mm的地膜，播種帶膜上壓土。

5.5 提早化控優化節間分布

高產花生由于肥水充足、密度大，生育中期易發生植株徒長，生育后期易倒伏、葉片早衰，莢果飽滿度低。所以當花生封壟前后、主莖28 cm左右時，及時用多效唑或烯效唑粉劑100 mg/kg噴灑植株頂部，視長勢連噴2～3次，顯著降低第11節間之后的節間長度，通過優化“節間分布”達到降低株高防止倒伏的目的。酸性土壤高產花生收獲時主莖高40～45 cm為宜。

5.6 葉面追肥防后期早衰

酸性土壤養分易淋溶，為防后期脫肥影響莢果充實，飽果期之后可噴施0.3%磷酸二氫鉀水溶液和其他微量元素葉面肥等2～3次，間隔7天。此外，酸性土壤花生葉部病害較重，應在結莢期之后葉面噴施殺菌劑，間隔10～15天連噴3次，提早預防葉斑病的發生。

6 酸性土壤花生高產栽培技術試驗示范效果課題組分別于2015年和2016年在威海市文登區西樓社區酸性土壤上進行試驗示范。2015年高產田面積2 000 m2，666.7m2基肥和種肥共施復合肥100 kg、控釋肥50 kg、有機肥 4 000 kg、鈣鎂磷肥80 kg、微生物肥10 kg。 4月27日播種，壟距82 cm，單粒精播，666.7m2密度16 200株。主莖高28 cm時化控，結莢后葉面噴施殺菌劑2次，生育后期葉面追肥2次。9月8日測產驗收，每個點取樣6.67 m2，共取6個點，按55%折干率計算，666.7m2平均莢果產量675.5 kg。2016年高產田面積4 000 m2，基肥和種肥666.7m2共施復合肥80 kg、控釋肥50 kg，有機肥3 000 kg、鈣鎂磷肥50 kg、微生物肥10 kg。 5月4日播種，單粒精播，666.7m2密度15 600株。主莖高28 cm時化控，結莢后葉面噴施殺菌劑3次，生育后期葉面追肥2次。9月12日測產驗收，每個點取樣6.67 m2，共取8個點，按55%折干率計算，666.7m2平均莢果產量581.1 kg。示范田1 000×666.7m2，隨機測產30個點，666.7m2平均單產426.3 kg，周邊普通花生田平均單產221.8 kg，酸性土壤花生增施鈣肥高產栽培技術增產增效顯著。

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