不同施鎂水平對(duì)紅壤土花生光合特性、干物質(zhì)積累和產(chǎn)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(duì)紅壤土花生生長和產(chǎn)量的影響，本研究以花育25為供試花生品種，通過盆栽試驗(yàn)，設(shè)置0、0.1、0.2、0.3、0.4g/kg（Mg0、Mg1、Mg2、Mg3、Mg4）5個(gè)鎂肥水平，研究不同施鎂水平對(duì)不同生育時(shí)期花生的葉綠素含量、光合特性、鎂含量、干物質(zhì)積累量及成熟期莢果產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，一定范圍內(nèi)施用鎂肥對(duì)花生全生育期的生長和產(chǎn)量均有明顯影響，開花下針期、結(jié)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(dǎo)度明顯高于其他處理；結(jié)莢期和成熟期，與Mg0處理相比，Mg2處理莢果干物質(zhì)積累量分別提高16.4%和18.9%，成熟期單株產(chǎn)量和單株飽果數(shù)分別增加15.2％和66.5%。繼續(xù)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(yàn)條件下，花育25適宜鎂肥施用量為0.2g/kg。

關(guān)鍵詞：花生；鎂肥：紅壤土：葉綠素含量；光合特性；干物質(zhì)積累；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S565.206.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）03-0086-06

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，種植面積和出口規(guī)模龐大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全國約50.2%的油料產(chǎn)量是由花生提供的。在我國，花生是為數(shù)不多的具有比較優(yōu)勢(shì)和國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的農(nóng)產(chǎn)品，對(duì)保障國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維護(hù)國家糧油安全有重要意義。但是，隨著花生產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)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(chǎn)成為提升花生產(chǎn)業(yè)效益的重要方向。

鎂是花生生長必需的中量營養(yǎng)元素之一，存在于葉綠素分子結(jié)構(gòu)卟啉環(huán)的中心，對(duì)花生碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化有重要作用。以往的大田實(shí)踐研究表明，花生對(duì)鎂的需求量約為26.5-42.5kg/hm2，大于對(duì)磷的需求。但是很多花生主產(chǎn)區(qū)為了追求經(jīng)濟(jì)利益，盲目增施化肥，最終導(dǎo)致土壤酸化缺鎂，另外鎂是一種移動(dòng)性較差的營養(yǎng)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(dá)到36%，處于嚴(yán)重缺乏或缺乏狀態(tài)的土壤面積占21%，有54%的土壤需要不同程度地補(bǔ)充鎂肥。我國紅壤土主要分布于長江以南的低山丘陵區(qū)，氮、磷、鉀供應(yīng)一般不足，有效態(tài)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(duì)花生植株生長的改善作用，從而有效提高花生單產(chǎn)水平，對(duì)于花生田間生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)作用。

以往的研究表明，作物缺鎂，葉綠體結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞，類囊體數(shù)目減少。當(dāng)花生缺鎂時(shí)，葉片生理活性低、易早衰，莖稈矮化，生長發(fā)育和產(chǎn)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(chǎn)量和品質(zhì)明顯提高。作物高產(chǎn)以生物量積累為前提，而生物量累積是以養(yǎng)分吸收為基礎(chǔ)。梁安的研究表明，鎂能促進(jìn)花生磷酸酶和葡萄糖轉(zhuǎn)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(yīng)與花生鎂吸收以及產(chǎn)量的關(guān)系，可以為花生高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。本試驗(yàn)以花育25為供試材料，在紅壤土上設(shè)置5個(gè)鎂肥梯度處理，研究鎂肥不同施用量對(duì)花生不同生育時(shí)期葉綠素含量、光合參數(shù)、鎂含量、下物質(zhì)積累量及成熟期莢果產(chǎn)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(yàn)概況

試驗(yàn)于2021年5-10月在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲馬泉試驗(yàn)基地進(jìn)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(yàn)設(shè)計(jì)與方法

采用盆栽試驗(yàn)法，施用鎂肥設(shè)置5個(gè)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(fù)4次，共80盆。試驗(yàn)開始前將供試土壤充分混勻，過2mm篩后，經(jīng)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(fù)合肥（N-P-K=15-15-15）和紅牛唯美肥（Mg16%，MgO27%），復(fù)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?fù)饺胪寥馈９┰嚮ㄉ贩N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(shì)一致的健壯苗。試驗(yàn)期間定期澆水，每盆澆水量保持一致。10月4日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

于花生幼苗期、開花下針期、結(jié)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(cè)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(fēng)天氣的9：00-11：30，每處理選擇3株長勢(shì)一致的植株，在用CIRAS-3光合儀測(cè)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(dǎo)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(jié)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(jì)測(cè)定植株鎂含量：成熟期盆栽花生全部收獲，統(tǒng)計(jì)單株飽果數(shù)、秕果數(shù)、單仁數(shù)和雙仁數(shù)：考種之后的莢果脫粒干燥并計(jì)產(chǎn)，且以10%水分條件下的莢果產(chǎn)量為準(zhǔn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)及作圖，用SAS 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鎂量對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響

由表2看出，不同用量鎂肥對(duì)花生各生育時(shí)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(shì)，Mg1、Mg2處理顯著高于Mg0，Mg3、Mg4與Mg0處理無顯著差異：結(jié)莢期處理間無顯著差異。開花下針期、結(jié)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(duì)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(dǎo)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(duì)不同生育時(shí)期花生各部位鎂含量的影響

由圖1看出，鎂肥施用水平對(duì)不同生育時(shí)期花生各部位鎂含量均有一定影響。對(duì)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(jié)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(duì)于葉，幼苗期和開花下針期均是Mg4處理鎂含量最高；結(jié)莢期葉片鎂含量隨施鎂濃度升高先增加后減少，Mg3處理達(dá)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(dá)顯著水平。幼苗期根中鎂含量表現(xiàn)為Mg0＜Mg1＜Mg2＜Mg3＜Mg4，開花下針期和結(jié)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(duì)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(jié)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(jié)莢期的鎂素吸收，隨著施鎂量增加，果中鎂含量在Mg2處理達(dá)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(duì)花生干物質(zhì)積累量的影響

由表4可知，鎂肥施用量對(duì)花生干物質(zhì)積累量的增加具有明顯的促進(jìn)作用，尤其是結(jié)莢期和成熟期。幼苗期和開花下針期，增施鎂肥對(duì)花生各部位的影響基本表現(xiàn)為干物質(zhì)積累量先增加后降低，Mg2或Mg3處理達(dá)到最大值。結(jié)莢期和成熟期，花生根、莖和葉的干物質(zhì)積累量隨著施鎂量的增加總體呈增加趨勢(shì)，Mg4處理達(dá)到最大值，結(jié)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(zhì)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(zhì)積累量呈先增加后減少再略有提高趨勢(shì)，結(jié)莢期和成熟期均是Mg2處理最高，分別達(dá)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(duì)花生產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量的影響

由表5可知，不同施鎂水平對(duì)花生產(chǎn)量性狀和產(chǎn)量影響顯著。其中Mg2處理的花生單株產(chǎn)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(shù)和單株雙仁數(shù)隨著鎂肥施用量增加均呈先增加后降低趨勢(shì)，以Mg2處理最大，分別為31.3、21.0個(gè)，較對(duì)照顯著提高66.5%、110.0%。單株秕果數(shù)Mg1處理最多，為16.5個(gè)，Mg2和Mg0處理最少，均為11.0個(gè)。單株單仁數(shù)Mg2、Mg3處理較多，分別為10.3、10.8個(gè)，二者無顯著差異，繼續(xù)增加施鎂量單株單仁數(shù)顯著降低，Mg4處理最低，為6.8個(gè)。表明適宜的施鎂量可以顯著提高花生結(jié)果數(shù)及產(chǎn)量，過量施用則會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)。

3 討論

鎂是植物生長發(fā)育不可或缺的中量元素，我國花生每年吸收的鎂量達(dá)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(huì)產(chǎn)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(shí)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(huì)導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低，凈光合速率下降。這與本研究結(jié)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(duì)作物高產(chǎn)的調(diào)控機(jī)理在于其有利于葉片碳水化合物合成，能顯著促進(jìn)作物后期的生長。在土壤缺鎂條件下，適當(dāng)增施鎂肥可以提高土壤交換性鎂含量，促進(jìn)線椒對(duì)氮、磷、鉀和鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收，增加地上部干物質(zhì)積累量，從而顯著提升產(chǎn)量。本研究中，與幼苗期和開花下針期相比，結(jié)莢期和成熟期不同用量鎂肥對(duì)花生各部位干物質(zhì)累積量的增加效果更為明顯，莢果干物質(zhì)積累量Mg2處理最大，花生根、莖和葉的干物質(zhì)積累量在Mg4處理達(dá)到最大值，這可能是由于花生生育后期營養(yǎng)生長與生殖生長同時(shí)進(jìn)行，過量施鎂會(huì)促進(jìn)花生營養(yǎng)器官（根、莖、葉）干物質(zhì)積累量過度增加，從而抑制生殖器官（果）光合產(chǎn)物的積累造成的。鄭亞萍等在棕壤土上研究花生鎂營養(yǎng)特性的結(jié)果表明，花生鎂吸收總量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，花生產(chǎn)量與莢果鎂吸收量呈極顯著正相關(guān)，莢果鎂吸收量每增加1.0kg/hm2，花生產(chǎn)量可增加約500kg/hm2。本研究未對(duì)產(chǎn)量與莢果鎂吸收量進(jìn)行相關(guān)性分析，但是單株莢果產(chǎn)量Mg2處理最大，這與莢果鎂的吸收規(guī)律一致，這可能與花生葉片吸收鎂促進(jìn)光合作用，從而增加干物質(zhì)積累有關(guān)。因?yàn)殒V是很多酶的活化劑，能加速酶促反應(yīng)，從而提高作物體內(nèi)新陳代謝，促進(jìn)光合作用，加快干物質(zhì)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(jìn)程，到成熟期Mg2處理葉片鎂含量最高。因此，在缺鎂土壤上補(bǔ)充鎂肥時(shí)，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(jié)論

本研究表明，適量施用鎂肥對(duì)紅壤土花生全生育期的生長發(fā)育及產(chǎn)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(zhì)積累量及產(chǎn)量上均有一定程度的增加，其中Mg2處理（0.2g/kg）飽果數(shù)最多、產(chǎn)量最高，因此本試驗(yàn)條件下的花育25適宜施鎂量為0.2g/kg。

基金項(xiàng)目：山東省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（ZR202IQC162）；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（CXCC2023F13）