不同施鎂水平對紅壤土花生光合特性、干物質積累和產量的影響

高華鑫　王建國　張佳蕾　萬書波

摘要：為探究施用鎂肥（Mg）對紅壤土花生生長和產量的影響，本研究以花育25為供試花生品種，通過盆栽試驗，設置0、0.1、0.2、0.3、0.4g/kg（Mg0、Mg1、Mg2、Mg3、Mg4）5個鎂肥水平，研究不同施鎂水平對不同生育時期花生的葉綠素含量、光合特性、鎂含量、干物質積累量及成熟期莢果產量的影響。結果表明，一定范圍內施用鎂肥對花生全生育期的生長和產量均有明顯影響，開花下針期、結莢期和成熟期植株葉片葉綠素含量均以Mg2處理最高；開花下針期Mg2處理花生葉片凈光合速率、胞間二氧化碳濃度和氣孔導度明顯高于其他處理；結莢期和成熟期，與Mg0處理相比，Mg2處理莢果干物質積累量分別提高16.4%和18.9%，成熟期單株產量和單株飽果數分別增加15.2％和66.5%。繼續增加鎂肥施用量至0.3-0.4g/kg，則明顯抑制花生生長。綜上，本試驗條件下，花育25適宜鎂肥施用量為0.2g/kg。

關鍵詞：花生；鎂肥：紅壤土：葉綠素含量；光合特性；干物質積累；產量

中圖分類號：S565.206.2 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）03-0086-06

花生是我國重要的油料作物和經濟作物，種植面積和出口規模龐大，據統計，2020年全國約50.2%的油料產量是由花生提供的。在我國，花生是為數不多的具有比較優勢和國際市場競爭力的農產品，對保障國民經濟發展和維護國家糧油安全有重要意義。但是，隨著花生產業不斷發展，花生需求量大和種植面積有限的矛盾日益突出，增加單產成為提升花生產業效益的重要方向。

鎂是花生生長必需的中量營養元素之一，存在于葉綠素分子結構卟啉環的中心，對花生碳水化合物、蛋白質、脂肪等物質代謝和能量轉化有重要作用。以往的大田實踐研究表明，花生對鎂的需求量約為26.5-42.5kg/hm2，大于對磷的需求。但是很多花生主產區為了追求經濟利益，盲目增施化肥，最終導致土壤酸化缺鎂，另外鎂是一種移動性較差的營養元素，在土壤中易被固定，從而加劇鎂的脅迫。研究表明，我國耕地土壤中缺鎂（交換性鎂含量小于25mg/kg）比例達到36%，處于嚴重缺乏或缺乏狀態的土壤面積占21%，有54%的土壤需要不同程度地補充鎂肥。我國紅壤土主要分布于長江以南的低山丘陵區，氮、磷、鉀供應一般不足，有效態鈣、鎂含量也低，硼、鉬等微量元素較貧乏。采用鎂缺乏的紅壤來研究鎂肥施用水平對花生植株生長的改善作用，從而有效提高花生單產水平，對于花生田間生產具有重要的指導作用。

以往的研究表明，作物缺鎂，葉綠體結構會受到破壞，類囊體數目減少。當花生缺鎂時，葉片生理活性低、易早衰，莖稈矮化，生長發育和產量形成受到制約。近年來不少研究表明，在花生、玉米、水稻等作物上施用鎂肥，作物產量和品質明顯提高。作物高產以生物量積累為前提，而生物量累積是以養分吸收為基礎。梁安的研究表明，鎂能促進花生磷酸酶和葡萄糖轉化酶的活化，在碳水化合物代謝中起著重要作用。因此，開展花生鎂肥研究，探究土壤鎂供應與花生鎂吸收以及產量的關系，可以為花生高產高效栽培提供理論依據。本試驗以花育25為供試材料，在紅壤土上設置5個鎂肥梯度處理，研究鎂肥不同施用量對花生不同生育時期葉綠素含量、光合參數、鎂含量、下物質積累量及成熟期莢果產量的影響，探究花生鎂肥最佳用量，以期為紅壤土花生合理施用鎂肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2021年5-10月在山東省農業科學院飲馬泉試驗基地進行。供試土壤取白湖南瀏陽的酸性紅壤土0-20cm土層，其基本理化性狀見表1。

1.2 試驗設計與方法

采用盆栽試驗法，施用鎂肥設置5個水平：0、0.1、0.2、0.3、0.4g/kg，分別記為Mg0、Mg1、Mg2、Mg3和Mg4。每處理4盆，重復4次，共80盆。試驗開始前將供試土壤充分混勻，過2mm篩后，經鈷-60輻照滅菌，室溫放置5天。每盆裝土18kg，供試肥料分別為氮磷鉀復合肥（N-P-K=15-15-15）和紅牛唯美肥（Mg16%，MgO27%），復合肥用量各處理保持一致，為0.4g/kg；播種前將稱量好的肥料均勻地摻入土壤。供試花生品種為花育25，5月18日播種，穴播，每盆2穴，每穴2粒，覆膜，出苗后每穴保留一株長勢一致的健壯苗。試驗期間定期澆水，每盆澆水量保持一致。10月4日收獲。

1.3 測定項目與方法

于花生幼苗期、開花下針期、結莢期和成熟期，每處理選擇有代表性植株5株，采用SPAD-502型葉綠索儀，測其主莖倒二葉或倒三葉的SPAD值，取平均值：于花生開花下針期晴朗無風天氣的9：00-11：30，每處理選擇3株長勢一致的植株，在用CIRAS-3光合儀測定花生主莖倒二葉或倒三葉的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率、氣孔導度、葉片水蒸氣壓虧缺和光合水分利用率：于花生幼苗期、開花下針期、結莢期和成熟期每處理選取花生植株3株，按根、莖、葉、果、果針分裝，于105℃殺青30min后，70℃烘干至恒重，稱重：粉碎過80日篩后，取0.1-0.59置于潔凈的消煮管中，加入5mL濃硝酸和1mL高氯酸，放置過夜后用微波消解，定容后取濾液用原子吸收光度計測定植株鎂含量：成熟期盆栽花生全部收獲，統計單株飽果數、秕果數、單仁數和雙仁數：考種之后的莢果脫粒干燥并計產，且以10%水分條件下的莢果產量為準。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2016處理試驗數據及作圖，用SAS 8.0軟件進行統計分析和差異顯著性檢驗（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同施鎂量對花生葉片葉綠素含量的影響

由表2看出，不同用量鎂肥對花生各生育時期葉片SPAD值的影響不同。幼苗期葉片葉綠素含量隨施鎂量增加先略降低后增加，Mg3、Mg4處理的SPAD值高于Mg0，且Mg4與Mg0、Mg1、Mg2處理差異顯著：開花下針期隨施鎂量的增加，花生葉片SPAD值呈先增加后降低趨勢，Mg1、Mg2處理顯著高于Mg0，Mg3、Mg4與Mg0處理無顯著差異：結莢期處理間無顯著差異。開花下針期、結莢期、成熟期均以Mg2處理葉片SPAD值最大，較Mg0處理分別增加7.7%、8.8%和5.2%。

2.2 不同施鎂量對開花下針期花生葉片光合特性的影響

由表3看出，施鎂量影響花生開花下針期葉片的光合作用，其中Mg2處理的凈光合速率、胞問二氧化碳濃度、氣孔導度均高于其他處理：花生葉片蒸騰速率Mg1處理最大，顯著高于Mg3處理，與其他處理無顯著差異：葉片水蒸氣壓虧缺值以Mg3處理最大，顯著高于其他施鎂處理：光含水分利用率各處理間無顯著差異。

2.3 不同施鎂量對不同生育時期花生各部位鎂含量的影響

由圖1看出，鎂肥施用水平對不同生育時期花生各部位鎂含量均有一定影響。對于莖，Mg1、Mg4處理幼苗期鎂含量較高，顯著高于其他處理：開花下針期Mg2處理鎂含量最高，與Mg3處理無顯著差異，但顯著高于其他處理；結莢期Mg3處理和成熟期Mg4處理鎂含量最高，且均顯著高于其他處理。對于葉，幼苗期和開花下針期均是Mg4處理鎂含量最高；結莢期葉片鎂含量隨施鎂濃度升高先增加后減少，Mg3處理達到最高值，與Mg2處理無顯著差異但顯著高于其他處理：成熟期Mg1處理最高，較Mg0、Mg2、Mg3和Mg4處理分別增加0.27、0.38、0.13g/kg和0.23g/kg，差異均達顯著水平。幼苗期根中鎂含量表現為Mg0＜Mg1＜Mg2＜Mg3＜Mg4，開花下針期和結莢期鎂含量隨著施鎂量的增加先增加后減少，成熟期鎂含量Mg1處理最大，與對照無顯著差異但顯著高于其他施鎂量處理。開花下針期Mg4處理果針鎂含量最高，Mg2處理含量最低，二者差異顯著：結莢期Mg2、Mg3處理鎂含量較高，顯著高于其他處理：成熟期Mg4處理鎂含量最高，與Mg2處理無顯著差異而顯著高于其他處理。鎂肥施用量主要影響花生結莢期的鎂素吸收，隨著施鎂量增加，果中鎂含量在Mg2處理達到最大值，與Mg1、Mg3無顯著差異但顯著高于其他處理；成熟期Mg1處理鎂含量最高，除Mg4處理外各處理間無顯著差異。

2.4 不同施鎂量對花生干物質積累量的影響

由表4可知，鎂肥施用量對花生干物質積累量的增加具有明顯的促進作用，尤其是結莢期和成熟期。幼苗期和開花下針期，增施鎂肥對花生各部位的影響基本表現為干物質積累量先增加后降低，Mg2或Mg3處理達到最大值。結莢期和成熟期，花生根、莖和葉的干物質積累量隨著施鎂量的增加總體呈增加趨勢，Mg4處理達到最大值，結莢期分別為2.34、8.29g／株和8.52g／株，成熟期分別為2.48、9.61g／株和8.18g／株，果針下物質積累量受鎂肥施用水平影響較小，各處理問沒有顯著差異，莢果下物質積累量呈先增加后減少再略有提高趨勢，結莢期和成熟期均是Mg2處理最高，分別達到4.54g／株和20.60g／株，較Mg0處理分別增加16.4%和18.9%。

2.5 不同施鎂量對花生產量性狀及產量的影響

由表5可知，不同施鎂水平對花生產量性狀和產量影響顯著。其中Mg2處理的花生單株產量最高，為43.9g／株，其次是Mg1處理，為43.1g／株，兩處理間差異不顯著但均顯著高于其他處理，較Mg0分別提高15.2%、13.1%。單株飽果數和單株雙仁數隨著鎂肥施用量增加均呈先增加后降低趨勢，以Mg2處理最大，分別為31.3、21.0個，較對照顯著提高66.5%、110.0%。單株秕果數Mg1處理最多，為16.5個，Mg2和Mg0處理最少，均為11.0個。單株單仁數Mg2、Mg3處理較多，分別為10.3、10.8個，二者無顯著差異，繼續增加施鎂量單株單仁數顯著降低，Mg4處理最低，為6.8個。表明適宜的施鎂量可以顯著提高花生結果數及產量，過量施用則會導致減產。

3 討論

鎂是植物生長發育不可或缺的中量元素，我國花生每年吸收的鎂量達到3.6萬t，鎂素的供給是保障我國食用油安全的重要舉措。林仁輝研究表明，小白菜在缺鎂條件下會產生大量的O2，葉片葉綠素含量下降，作物光合速率和抗氧化酶活性受到抑制。在缺鎂土壤上適量施鎂（如土施150kg/hm2同時葉面噴施0.4%硫酸鎂肥）能夠顯著增加葡萄葉片中鎂和葉綠素含量，提高凈光合速率，但施鎂量過大會導致氣孔導度降低，凈光合速率下降。這與本研究結果基本一致，即花生施用不同用量鎂肥，開花下針期以Mg2（0.2g/kg）處理下的葉片葉綠素含量、凈光合速率、胞間二氧化碳濃度和氣孔導度值最大，再增加鎂肥施用量花生葉片光合作用下降。這可能是由于缺鎂和鎂過量條件下，花生葉片光合結構完整性被破壞，因此PSⅡ活性降低，光合作用減弱，花生生長受到抑制。

以往的研究表明，施用鎂肥對作物高產的調控機理在于其有利于葉片碳水化合物合成，能顯著促進作物后期的生長。在土壤缺鎂條件下，適當增施鎂肥可以提高土壤交換性鎂含量，促進線椒對氮、磷、鉀和鎂等礦質營養元素的吸收，增加地上部干物質積累量，從而顯著提升產量。本研究中，與幼苗期和開花下針期相比，結莢期和成熟期不同用量鎂肥對花生各部位干物質累積量的增加效果更為明顯，莢果干物質積累量Mg2處理最大，花生根、莖和葉的干物質積累量在Mg4處理達到最大值，這可能是由于花生生育后期營養生長與生殖生長同時進行，過量施鎂會促進花生營養器官（根、莖、葉）干物質積累量過度增加，從而抑制生殖器官（果）光合產物的積累造成的。鄭亞萍等在棕壤土上研究花生鎂營養特性的結果表明，花生鎂吸收總量與產量呈顯著正相關，花生產量與莢果鎂吸收量呈極顯著正相關，莢果鎂吸收量每增加1.0kg/hm2，花生產量可增加約500kg/hm2。本研究未對產量與莢果鎂吸收量進行相關性分析，但是單株莢果產量Mg2處理最大，這與莢果鎂的吸收規律一致，這可能與花生葉片吸收鎂促進光合作用，從而增加干物質積累有關。因為鎂是很多酶的活化劑，能加速酶促反應，從而提高作物體內新陳代謝，促進光合作用，加快干物質積累。本研究中，花生生育初期，葉片鎂含量隨著施鎂量的增加而增加，隨著生育進程，到成熟期Mg2處理葉片鎂含量最高。因此，在缺鎂土壤上補充鎂肥時，要控制施用量以保證花生葉片吸收鎂量和莢果鎂分配量。

4 結論

本研究表明，適量施用鎂肥對紅壤土花生全生育期的生長發育及產量有較大影響，與未施用鎂肥處理相比，花生葉片葉綠素含量、光合作用、鎂含量、干物質積累量及產量上均有一定程度的增加，其中Mg2處理（0.2g/kg）飽果數最多、產量最高，因此本試驗條件下的花育25適宜施鎂量為0.2g/kg。

基金項目：山東省自然科學基金青年基金項目（ZR202IQC162）；山東省農業科學院農業科技創新工程項目（CXCC2023F13）