酸性土壤花生增施钙肥高产栽培技术研究

张佳蕾 杨莎 郭峰 李新国 万书波

摘要：花生是需钙量大的作物。沿海旱砂地酸性土壤和因化肥过量施用造成的酸化土壤，由于酸度较大使土壤中钙素流失严重，严重影响花生籽粒的发育和产量的形成。本研究阐明了钙离子信号途径响应逆境胁迫的分子机制和调控荚果发育的分子机理，探明了酸性土壤增施钙肥花生增产原因，明确了钙肥与有机肥和微生物肥配施可显著提高酸性土壤交换性钙含量。在多年钙素基础理论和田间钙肥施用技术研究的基础上，创建了酸性土壤花生增施钙肥高产栽培技术，显著提高了酸性土壤花生产量，666.7m2最高产达到675.5 kg。

关键词：酸性土；花生；钙肥；高产；关键技术

中图分类号：S565.204.8文献标識号：A文章编号：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

我国酸性土壤面积不断扩大，20 世纪 80 年代强酸性土壤（pH值<5.5）的面积约为1 127×104 hm2，21世纪初已增加到1 507×104 hm2，化学氮肥的长期过量施用是我国农田土壤加速酸化的主要原因[1]。土壤酸化对农作物的影响主要是对根系产生毒害[2]，并加速土壤养分的流失，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时，油菜籽减产达40%，花生和芝麻的减产幅度为15%左右。我国东南沿海花生主要种植于旱砂地，土壤盐基饱和度较低，酸度较大，土壤中钙大量流失，严重影响花生籽粒的发育和产量的形成，甚至导致花生绝产。

改良酸性土壤的常用方法是施用石灰等碱性物质直接中和土壤酸度，但也存在一些问题。长期、大量施用石灰会导致土壤板结和养分不平衡，因为石灰仅提供钙，而大量的钙会导致土壤镁、钾缺乏以及磷有效性下降。并且石灰在土壤中的移动性差，仅能中和15～20 cm以上表层土壤的酸度，对20 cm以下的土壤基本无效，而植物根系可深达40～60 cm的土层，表下层土壤酸度的改良同等重要。土壤酸化伴随着土壤肥力退化，土壤酸度改良必须与土壤肥力提升同步进行[6]。将石灰等无机改良剂与有机肥、秸秆或秸秆生物质炭按一定的比例配合施用，不仅可以中和土壤酸度，还能同时提高土壤肥力，保持土壤养分平衡。酸性土壤增施钙肥、提高土壤中交换性钙含量，能提高花生抗逆性增加荚果产量，是酸性土壤花生高产栽培的关键措施之一。针对这一问题，课题组对酸性土增施钙肥进行了系统的研究，为酸性土壤花生高产栽培提供理论与技术支撑。

1 钙素影响花生抗逆性的分子机制

遗传学研究显示钙调素相关的信号途径在胁迫应答中发挥调节作用，非生物刺激诱导的钙调素或钙调素类似蛋白在很多植物中已被鉴定出来，并且作为诱饵蛋白通过蛋白之间的相互作用分离得到下游的靶蛋白，钙调素或钙调素类似蛋白及其下游结合蛋白在植物适应非生物胁迫中具有重要作用。课题组从花生叶片中分离得到钙调素基因，前期研究发现，花生中CaM可以调控叶黄素循环介导的热耗散过程，从而提高高温强光胁迫下花生叶片光合机构的稳定性及其抗逆性[7]。为了进一步找出响应逆境胁迫的钙调素下游靶蛋白，利用酵母双杂交技术，筛选和初步研究与花生CaM相互作用的蛋白。筛选到5个与AhCaM互作的蛋白，其中NAD激酶是已知能与钙调素互作的蛋白；而泛素能与AhCaM互作，说明AhCaM在花生发育及抗逆方面起作用[8]。

2 钙素对花生荚果发育的影响

钙素对花生荚果的发育具有重要作用，当荚果在结实区内不能获得足够的钙时，荚果虽然能够膨大，但饱满度降低，空壳率增加。研究发现WRKY、NAC、BHLH和MADS-box转录因子在GS中表达上调，而MADS转录因子家族在GS中表达下调，植物激素相关基因生物合成和转运蛋白在GS和GD中表达存在差异[9]。通常认为，子房柄进入结实区15～30 d是决定荚果发育的关键时期，而此时期供钙充足与否对荚果的饱满度和空壳率产生至关重要的作用，因此选择花生籽粒发育的不同时期，分析Ca2+信号转导途径在荚果发育过程中的调控作用[10]。通过蛋白组学和转录组学研究，筛选出53个在花生荚果发育时期表达量存在显著差异的钙相关的基因和17个钙相关蛋白，主要与Ca2+结合、 Ca2+转运以及Ca2+信号转导相关。进一步通过转录组学分析足钙与缺钙条件下花生果针及荚果中表达差异的基因，探明了钙对荚果发育的影响是通过影响荚果中激素的合成、抗逆转录因子的表达以及营养物质的合成来实现的。

3 肥料配施对酸性土壤交换性钙含量的影响为揭示增施钙肥和不同肥料配施对沿海地区酸性土钙素增量及活化效应，在山东省威海市文登区酸性土壤上设置单施无机肥（CK1）、无机肥/熟石灰配施（T1）、无机肥/有机肥配施（CK2）、无机肥/有机肥/熟石灰配施（T2）、无机肥/有机肥/微生物肥配施（CK3）、无机肥/有机肥/微生物肥/熟石灰配施（T3）6个处理，研究了不同肥料配施对酸性土有效钙含量及花生荚果产量等的影响[11]。结果表明，CK2和CK3均能在一定程度上提高酸性土中水溶性钙和交换性钙含量，0～20 cm土层水溶性钙含量各生育期平均分别比CK1提高48.13%和66.50%，交换性钙含量分别提高39.12%和60.88%。增施钙肥处理（T1、T2和T3）均能显著增加水溶性钙和交换性钙含量，但T1处理有效钙含量增加较少，而T2和T3处理增加幅度较大，其中T3处理0～20 cm土层水溶性钙和交换性钙含量各生育期平均比CK3提高1.63倍和1.74倍，说明钙肥与有机肥和微生物肥配施能显著提高酸性土钙素活化度。不同肥料配施均提高了酸性土壤花生的主茎高、分枝数、主茎绿叶数、单株干物质重、叶面积指数和实收株数等个体和群体指标，增加单株结果数和荚果饱满度从而显著提高荚果产量，并提高蛋白质、总氨基酸和脂肪含量以及O/L值等品质指标。其中T3处理分别比CK3、T2、CK2、T1和CK1增产14.38%、4.99%、18.31%、25.65%和52.52%，增产幅度最大，其籽仁品质也最优。

4 钙肥对酸性土壤花生产量和品质的影响

为探讨酸性土壤花生钙肥最佳用量，分别在威海文登区、日照三庄镇的丘陵砂壤土上设3个钙肥处理，分别为每666.7m2施CaO 0 kg（T0）、14 kg（T1）、28 kg（T2），研究增施钙肥对酸性土花生产量、品质的影响，以及相关碳、氮代谢酶活性差异[12]。酸性土增施鈣肥显著增加了花生的荚果产量，两个试验点T1处理平均增产26.92%，T2处理平均增产21.65%。增产原因是增施钙肥显著增加花生单株结果数、提高双仁果率从而增加单株荚果产量，同时增加籽仁的饱满度而显著提高出仁率。钙肥处理均显著提高花生籽仁蛋白质和脂肪含量，提高了赖氨酸、总氨基酸含量和油酸/亚油酸（O/L）比值。酸性土增施钙肥显著提高花生叶片的谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶（GPT）活性，其中T1处理的GS活性显著高于T2处理。钙肥处理显著提高花生生育前期的叶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钙肥处理，原因可能是缺Ca花生光合产物转化运输速率低[13]，进入成熟期后供Ca结实正常的花生地上部逐渐枯黄，而缺Ca的花生仍还继续开花，出现“老来青”现象造成的。不同钙肥施用量相比，每666.7m2施14 kg CaO的经济效益最好，其产量最高、品质最优。

5 酸性土壤花生高产栽培技术

5.1 冬前深耕施基肥

酸性土壤病虫害较重，精播花生高产田要冬前深耕30 cm以上，结合冬耕施入基肥。无机肥按照土壤养分丰缺情况及每生产100 kg荚果需纯氮2.5 kg、纯磷2 kg、纯钾2.5 kg的科学配比原则进行施肥。666.7m2增施腐熟有机肥3 000～5 000 kg，以提高酸性土壤有机质含量。

5.2 精选种子精细包衣

精播花生对种子质量要求高，否则单粒穴播容易造成缺苗断垄现象。要选用品质优良、增产潜力大和综合性状好的品种，如潍花8号、花育25号、花育33号、湘花2008等。种子剥壳前至少晒果两次，剥壳后选出颜色鲜艳、饱满度高的一级米作为种子。为了减少蛴螬、金针虫、地老虎及蚜虫等危害，并预防土传病害和烂种，选用高质量杀虫和杀菌剂精细拌种，晾干种皮后播种。为提高种子发芽率、增强根瘤固氮能力，拌种时也可增加种子重量0.2%～0.4%的钼酸铵。

5.3 增施钙肥与微生物肥

酸性土壤花生后期易脱肥早衰，播种前应增施适量缓控释肥；为提高土壤交换性钙含量，钙肥应与微生物肥和有机肥配施。666.7m2施缓释肥30～50 kg、钙镁磷肥或石灰等钙肥50～80 kg、微生物肥（有效活菌数≥1亿个/g）5～10 kg或黄绿木霉T1010制剂1～3 kg，作为种肥在旋耕起垄前撒施，使其能分布在10 cm的结实土层内。种肥与冬前基肥结合，做到肥料深施、分层施、匀施，培创一个深、松、肥的花生高产土体。

5.4 单粒精播起垄覆膜栽培

当0～5 cm地温稳定在15℃以上、土壤含水量为60%～70%时播种。起垄覆膜栽培，垄距80 cm，垄沟宽25 cm，垄面宽55 cm，垄高10 cm。垄上种2行花生，垄上小行距30 cm，播种行距离垄边12.5 cm，穴距10～11 cm，播深4 cm。每666.7m2播种15 100～16 600穴，每穴播1粒种子。播后喷施施田补或金都尔等除草剂，随即覆盖厚度为0.004 mm以上、宽为900 mm的地膜，播种带膜上压土。

5.5 提早化控优化节间分布

高产花生由于肥水充足、密度大，生育中期易发生植株徒长，生育后期易倒伏、叶片早衰，荚果饱满度低。所以当花生封垄前后、主茎28 cm左右时，及时用多效唑或烯效唑粉剂100 mg/kg喷洒植株顶部，视长势连喷2～3次，显著降低第11节间之后的节间长度，通过优化“节间分布”达到降低株高防止倒伏的目的。酸性土壤高产花生收获时主茎高40～45 cm为宜。

5.6 叶面追肥防后期早衰

酸性土壤养分易淋溶，为防后期脱肥影响荚果充实，饱果期之后可喷施0.3%磷酸二氢钾水溶液和其他微量元素叶面肥等2～3次，间隔7天。此外，酸性土壤花生叶部病害较重，应在结荚期之后叶面喷施杀菌剂，间隔10～15天连喷3次，提早预防叶斑病的发生。

6 酸性土壤花生高产栽培技术试验示范效果课题组分别于2015年和2016年在威海市文登区西楼社区酸性土壤上进行试验示范。2015年高产田面积2 000 m2，666.7m2基肥和种肥共施复合肥100 kg、控释肥50 kg、有机肥 4 000 kg、钙镁磷肥80 kg、微生物肥10 kg。 4月27日播种，垄距82 cm，单粒精播，666.7m2密度16 200株。主茎高28 cm时化控，结荚后叶面喷施杀菌剂2次，生育后期叶面追肥2次。9月8日测产验收，每个点取样6.67 m2，共取6个点，按55%折干率计算，666.7m2平均荚果产量675.5 kg。2016年高产田面积4 000 m2，基肥和种肥666.7m2共施复合肥80 kg、控释肥50 kg，有机肥3 000 kg、钙镁磷肥50 kg、微生物肥10 kg。 5月4日播种，单粒精播，666.7m2密度15 600株。主茎高28 cm时化控，结荚后叶面喷施杀菌剂3次，生育后期叶面追肥2次。9月12日測产验收，每个点取样6.67 m2，共取8个点，按55%折干率计算，666.7m2平均荚果产量581.1 kg。示范田1 000×666.7m2，随机测产30个点，666.7m2平均单产426.3 kg，周边普通花生田平均单产221.8 kg，酸性土壤花生增施钙肥高产栽培技术增产增效显著。

参 考 文 献：

[1] Guo J H， Liu X J， Zhang Y， et al. Significant acidification in major Chinese croplands [J]. Science， 2010， 327（5968）： 1008-1010.

[2] 张福锁. 我国农田土壤酸化现状及影响 [J]. 民主与科学， 2016（6）：26-27.

[3] 张翠萍， 孟平， 李建中， 等. 磷元素和土壤酸化交互作用对核桃幼苗光合特性的影响 [J]. 植物生态学报， 2014， 38（12）： 1345-1355.

[4] 于天一， 孙秀山， 石程仁， 等. 土壤酸化危害及防治技术研究进展 [J]. 生态学杂志， 2014， 33（11）： 3137-3143.

[5] 袁金华， 徐仁扣. 生物质炭对酸性土壤改良作用的研究进展 [J]. 土壤， 2012， 44（4）： 541-547.

[6] 徐仁扣. 酸化红壤的修复原理与技术 [M]. 北京： 科学出版社， 2013.

[7] Yang S， Wang F， Guo F， et al. Exogenous calcium alleviates photoinhibition of PSII by improving the xanthophyll cycle in peanut （Arachis hypogaea） leaves during heat stress under high irradiance [J]. PLoS One， 2013，（8）8：e71214.

[8] 杨莎， 李燕， 郭峰， 等. 利用酵母双杂交系统筛选花生AhCaM相互作用蛋白 [J]. 作物学报， 2015， 41（7）： 1056-1063.

[9] Yang S， Li L， Zhang J L， et al. Transcriptome and differential expression profiling analysis of the mechanism of Ca2+ regulation in peanut （Arachis hypogaea） pod development [J]. Frontiers in Plant Science， 2017（8）：e1609.

[10]Li Y， Meng J J， Yang S， et al. Transcriptome analysis of calcium and hormone-related gene expressions during different stages of peanut pod development [J]. Frontiers in Plant Science， 2017（8）：e1241.

[11]张佳蕾， 郭峰， 杨莎， 等. 不同肥料配施对酸性土钙素活化及花生产量和品质的影响 [J]. 水土保持学报， 2018， 32（2）：270-275， 320.

[12]张佳蕾， 郭峰， 孟静静， 等. 酸性土施用钙肥对花生产量和品质及相关代谢酶活性的影响 [J]. 植物生态学报， 2015，39（11）：1101-1109.

[13]周恩生， 陈家驹， 王飞， 等. 钙胁迫下花生荚果微区特征及植株生理生化反应变化 [J]. 福建农业学报， 2008， 23（3）： 318-321.