磷鋅配施對花生生理特性、產量及品質的影響

索炎炎，張 翔*，司賢宗，余 瓊，毛家偉，李 亮，王亞寧，余 輝

(1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南 鄭州 450002；2.正陽縣花生研究所，河南 正陽 463600)

磷(P)是作物生長和高產優質的必需營養元素。許多研究表明，單獨施用磷肥或與其他肥料配合施用可促進植物生長、提高產量及改善品質[1-4]。鋅(Zn)也是植物正常生長發育所必需的營養元素，是植物體內多種酶的組成成分，參與生長素(IAA)和葉綠素合成，并與碳水化合物轉化有關，充分供鋅能促進植物的光合作用，有利于光合效率的提高，進而有利于作物的生長及高產[5-7]。協調P-Zn配比以達到最佳產、質量是植物營養學的研究熱點。

Prasad等[8]綜述了土壤和植物中P-Zn的交互作用，認為土壤和植物中P-Zn存在拮抗作用。缺鋅土壤中有效磷過高或者施磷量過大往往加劇植物鋅缺乏，導致植物節間變短、葉片變小，進而阻礙植物生長[6]。磷誘導植物缺鋅的原因：一是施磷增大了土壤對鋅的吸附作用[9]，進而降低植物從土壤中吸收鋅[1]；二是磷供應增加地上部的生長，稀釋了植物中鋅濃度[10]。高磷誘導缺鋅的同時可促進植物中磷積累在衰老葉片中并達毒性水平，使老葉出現磷中毒癥狀[11]。最近有研究表明，P-Zn交互作用對作物生長和產量形成的作用效果取決于生長介質及介質中P、Zn含量水平等，當土壤鋅濃度較低時，增加磷供應使植株生長矮小，抑制植株發育，誘發葉片變黃甚至壞死；而土壤鋅濃度較高時，增加磷用量卻提高了株高，促進了植物生長。對于產量，低磷時，高鋅對小麥籽粒產量影響不顯著，而高磷時，高鋅使小麥增產50%[12]?？梢?，P-Zn交互作用十分復雜，只有磷鋅合理配施才能在改善作物鋅營養、促進植株生長、提高產量和品質方面達到較好效果[13]。關于鋅肥施用方式對作物增產效果，最近研究表明土壤施鋅對水稻的增產效果比葉面噴鋅提高了5.2%[12]。據了解，目前磷肥結合土壤施鋅在花生上的應用效果尚未見報道。因此，有必要開展磷肥與鋅肥聯合施用對花生生長及產質量影響的研究。

磷和鋅是植物體內多種酶的組分，如抗氧化酶，P-Zn配比不當會導致活性氧和過氧化物自由基傷害細胞膜系統，加速植物衰老?？道实萚14]認為合理的磷鋅配施可提高玉米葉綠素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性，另一些研究則認為合理磷鋅配比顯著降低水稻幼苗葉片中抗氧化酶活性[15-16]?？梢?，抗氧化酶活性對磷肥和鋅肥的響應隨作物品種、生育期及外界環境變化而變化?；ㄉ俏覈匾亩箍朴土献魑?，花生仁含油量約為50%、蛋白質25%～30%、碳水化合物20%、纖維和灰分5%，具有很高的營養價值。在花生作物上，磷肥與葉面鋅肥配合施用顯著提高花生莢果產量、增加花生仁中油和蛋白質含量[2]，但花生葉片抗氧化酶特性對磷鋅配施響應方面的報道較少。在豫南花生主產區，砂姜黑土占花生總種植面積的40%以上，普遍存在缺鋅不缺磷現象。為此，本文通過研究缺鋅土壤上磷與鋅肥配施對花生抗氧化酶特性、生長和產量的影響，探尋合理的磷鋅配施比例，旨在為花生高產高效提供科學的理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年6～10月在河南省正陽縣蘭青鄉大余莊進行。試驗田土壤類型為砂姜黑土，質地為粘壤，地勢平坦，土壤肥力均勻，排灌條件良好。耕層土壤基礎性狀:有機質14.20 g/kg、全氮0.90 g/kg、速效氮102.98 mg/kg、有效磷17.20 mg/kg、速效鉀125.42 mg/kg、有效鋅1.02 mg/kg，pH值6.00。

1.2 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，包括磷肥和鋅肥兩個因素，其中磷肥(P2O5)設3個水平，分別為0 kg/hm2(P0)、90 kg/hm2(P1)和150 kg/hm2(P2)，鋅肥(ZnSO4·7H2O)設3個水平，分別為0 kg/hm2(Zn0)、30 kg/hm2(Zn1)和60 kg/hm2(Zn2)，共9個處理，重復3次，小區面積為15 m2(3 m×5 m)。

供試肥料品種為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O59.7%)、氯化鉀(K2O 60%)和硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)，肥料全部以撒施的方式作基肥施用，氮肥與鉀肥的用量分別為N 150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。供試花生品種為遠雜6，種植方式為起壟種植，壟寬80～85 cm，壟高15～20 cm，壟上播兩行花生，每穴播種2粒，播種密度18萬穴/hm2。試驗于6月10日播種，9月29日收獲。其它田間管理措施按照一般豐產大田進行。

1.3 測定項目與方法

在飽果期，每個小區選取花生倒第3復葉約16片，立即放入盛有冰袋的保溫箱中，帶回室內后，貯藏在-20℃的冰箱中，以備測定超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性，丙二醛(MDA)、生長素、可溶性蛋白和可溶性糖含量；在成熟收獲期，每個小區選有代表性的10株花生進行考種，測定其株高、側枝長、總分枝數、單株飽果數、單株果重、百果重等。同時，每個小區收獲4 m2的花生莢果，進行晾曬、風干后，測定莢果產量；之后，從中挑選生長發育一致的莢果，烘干、保存，以備測定籽仁蛋白質、可溶性糖、油酸、亞油酸含量以及油酸亞油酸比值。

葉片抗氧化酶系統測定：超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑法，過氧化物酶(POD)活性采用愈創木酚法，過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法，丙二醛(MDA)含量采用雙組分光光度計法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，蛋白質含量采用考馬斯亮藍法[17]。

籽仁品質：粗脂肪含量按照GB/T 14772—2008測定；脂肪酸組分含量按照GB/T 17377—2008測定。

1.4 數據處理

采用SPSS 16.0軟件對數據進行統計分析，方差分析采用有重復雙因素分析，用Ducan新復極差對平均數進行多重比較(顯著性差異P<0.05)。借助Excel 2007進行作圖。

2 結果與分析

2.1 磷鋅肥配施對花生抗氧化酶活性的影響

從圖1可以看出，不同磷-鋅配施處理后花生葉片的抗氧化酶活性及丙二醛含量具有明顯的變化。在結莢期和飽果期，相同磷用量下，POD和SOD活性均隨鋅用量增加逐漸增加，CAT活性變化與土壤磷用量有關，在P0和P1磷用量下，Zn2處理的CAT活性顯著低于其它兩個鋅處理，在P2磷用量下，鋅處理對CAT活性無顯著影響(圖1a、b、c)；相同鋅用量下，不同磷處理間花生葉片的POD、SOD活性變化規律一致，表現為P1>P2>P0，而CAT活性變化規律為P2

圖1 磷鋅配施對花生葉片中POD、SOD、CAT活性及MDA含量的影響

不同磷鋅處理的生長素、可溶性糖及蛋白質含量變化如圖2，可以看出，結莢期與飽果期這3個指標對不同磷鋅配比具有相似的變化規律，相同磷用量下，與不施鋅相比，施鋅顯著提高生長素、可溶性糖和可溶性蛋白質含量，Zn2的上述3個指標與Zn1相比有升高趨勢，但二者差異不顯著(圖2)。相同鋅用量下，花生葉片中生長素結莢期隨磷用量變化差異不大，在飽果期隨磷用量的增加有降低趨勢；葉片中可溶性糖和可溶性蛋白質含量隨磷肥用量有先增加后降低趨勢，但P1和P2磷用量間呈差異顯著或不顯著。綜合而言，磷鋅配施可不同程度的增加葉片中可溶性蛋白質含量，所有磷鋅配施處理中，結莢期和飽果期葉片生長素、可溶性糖和蛋白質含量以P1Zn1和P1Zn2處理較高(圖2)。由于生長素、可溶性糖和蛋白質含量有利于改善植物生長及光合能力。因此，P1磷用量配合Zn肥處理可有效改善花生植株光合能力，促進植株生長。

2.2 磷鋅肥配施對花生生長及產量的影響

主莖高、第一側枝長及分枝數是衡量植物生長的3個重要指標，從表1可以看出，相同磷水平下，施鋅對株高、第一側枝長及分枝數無顯著影響。相同鋅水平下，P2與P1相比，P2處理的花生主莖高和第一側枝長略高，且P2處理高于P0；不同于主莖高和側枝長，不同磷處理間花生分枝數無顯著差異。雙因素方差分析結果顯示，施磷對主莖高和第一側枝長影響顯著，對分枝數影響不顯著，施鋅對主莖高、側枝長及分枝數影響均不顯著，P-Zn交互作用對主莖高影響顯著，對側枝長和分枝數影響不顯著。綜上，磷促進了花生植株營養生長，鋅肥對植物營養生長影響小。

圖2 磷鋅配施對結莢期和飽果期花生葉片中生長素、可溶性糖及蛋白質含量的影響

處理主莖高(cm)第一側枝長(cm)分枝數(個)P0Zn034.3c40.7b9.0aP0Zn137.3bc42.0ab9.3aP0Zn239.3bc44.3ab10.0aP1Zn040.3b47.3a9.7aP1Zn143.3ab46.0ab10.7aP1Zn242.8ab43.7ab9.7aP2Zn042.3ab47.7a11.3aP2Zn145.0a48.0a9.3aP2Zn245.7a48.0a9.0a雙因素方差分析(P值)P0.0000.0040.615Zn0.7380.9880.755P×Zn0.0170.2720.143

注：P<0.05表示處理效應顯著；P<0.01表示處理效應極顯著，下同。

花生產量及其產量構成變化如表2，多重比較結果顯示，花生百果重和出仁率受不同磷鋅配比影響不顯著。同一磷水平下，施鋅(Zn1和Zn2)比不施鋅顯著增加花生單株飽果數、單株飽果重和產量，但兩個鋅處理水平間無顯著差異；同一鋅水平下，花生單株飽果數、單株飽果重及產量以P1處理最高，其次是P2處理，P0處理較低，表明磷肥超過一定用量后，會降低花生結果數和飽果重，進而降低花生產量。雙因素方差分析結果表明，施P、Zn對花生單株飽果數、飽果重和產量均影響顯著，對百果重和出仁率影響不顯著；P-Zn交互作用對產量及其構成因素影響均不顯著。本試驗中，磷鋅配施的單株飽果數、單株飽果重及產量較P0Zn0均有不同程度的提高，以P1Zn2處理的效果最優，增加率分別達57.8%、66.2%和24.1%。因此，只有合理的磷鋅配施比例才能提高花生單株飽果數、飽果重和產量。

表2 磷鋅肥配施對花生產量和產量構成的影響

2.3 磷鋅肥配施對花生品質的影響

不同磷鋅配施處理的花生籽仁粗脂肪含量及脂肪酸組分的多重比較結果(表3)顯示，磷鋅配施處理的花生籽仁粗脂肪含量高于單獨施磷、鋅處理，高于不施肥處理。所測的脂肪酸組分中，除亞油酸和花生酸外，與不施肥(P0Zn0)處理相比，磷與鋅肥單獨或配施均可不同程度提高花生籽仁中其它脂肪酸組分，油酸含量以P1Zn2處理最高，棕櫚酸和硬脂酸含量以P1Zn1處理最高，山崳酸、花生一烯酸和木焦油酸在P1Zn2處理時也較高；不同磷與鋅肥單獨或配施處理相比，對脂肪酸組分影響不顯著。油酸與亞油酸比值(O/L)大小可反映花生制品耐貯性，一般較大的O/L值有利于花生制品的貯存。本試驗結果顯示，隨磷肥和鋅肥用量增加，花生籽仁中O/L值增加，所有處理中P1Zn1和P1Zn2的O/L比較高。雙因素方差分析結果顯示，施磷對硬脂酸和花生一烯酸影響顯著，對其它品質指標影響不顯著；施鋅及P-Zn交互作用對所有指標均無顯著影響。綜合而言，P1磷用量配合鋅肥施用有利于改善花生品質。

表3 磷鋅肥配施對花生籽仁粗脂肪及脂肪酸組分的影響

3 討論

植物體內養分不協調時，植物會產生一系列自我保護系統，P-Zn配比不當也會造成植株體內代謝紊亂，鋅是諸如SOD等多種酶的組分[5]，其中抗氧化酶，如SOD、POD和CAT等協同作用可有效防御活性氧和過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害，從而延緩植物衰老[6]。楊習文等[16]等認為，適量供鋅顯著提高苗期小麥體內的SOD活性，本試驗發現施鋅顯著提高了生育中后期花生葉片SOD和POD活性，降低了MDA含量，支持以往研究得出的結論[7,18]。植物體內抗氧化酶活性取決于土壤磷有效性[19]，因此土壤中施入磷肥可以改變植物體內抗氧化酶活性。有研究表明，抗氧化酶活性對磷肥的響應隨作物品種、生育期及外界環境變化而變化，如增施磷肥對H9478番茄品種成熟期果實內SOD酶活性無明顯影響，而顯著增加泛紅期H9997番茄品種果實內SOD活性[19]。楊習文等[16]認為磷供應降低了小麥體內SOD和POD活性，本試驗中隨磷用量的增加，花生葉片的SOD和POD活性先增大后減小，說明適量的磷供應可以提高花生葉片的抗氧化能力。與SOD和POD變化相反，本試驗發現MDA含量隨磷用量增加先減小后增大。另外，還發現高磷高鋅顯著降低了CAT活性，可能是由于高磷導致磷在植物體內大量積累，甚至誘發中毒癥狀，花生葉片衰老較快，CAT活性反應較SOD和POD敏感的緣故。綜合來講，本試驗中以P1Zn1和P1Zn2處理的抗氧化能力較強，說明適量的磷-鋅配比可有效延緩衰老。

鋅是植物體內多種酶的組成成分，參與生長素(IAA)和葉綠素合成及碳水化合物轉化，充分供鋅能促進植物的光合作用，有利于光合效率的提高，進而影響作物的生長及產量的提高[5-7]?？扇苄蕴呛靠梢蚤g接反映植物的碳代謝情況，其含量越高，說明碳代謝越強，植物光合作用能力越高。本試驗中施鋅比不施鋅顯著提高了花生葉片中可溶性糖含量，與前人研究結論一致。高質等[18]認為缺Zn主要影響由色氨酸形成IAA的過程。本研究發現施鋅比不施鋅顯著增加IAA含量，可能是缺鋅導致過氧化物酶增加，IAA遭到分解破壞[20]。葉片中的可溶性蛋白質大多是具有活性的各種酶類，含量越高，表明葉片生理活性越強，本試驗中施鋅顯著提高葉片可溶性蛋白質含量，與抗氧化酶的變化規律吻合。與對鋅用量變化的響應不同，本試驗施磷對生長素無明顯影響，可溶性蛋白和可溶性糖含量隨磷用量增加先增加后降低，可能原因是高磷抑制了鋅的吸收，同時導致體內磷大量積累[8,21]，造成植物體內養分比例失衡，不利于植物的可溶性蛋白和可溶性糖含量形成。

有研究表明，當土壤有效磷含量大于15 mg/kg時，單施磷或增大磷肥用量可造成玉米減產[21]。土壤Olsen-P含量在14～30 mg/kg之間為中等磷肥力水平[22]，本試驗土壤Olsen-P含量為17.2 mg/kg，屬中等磷肥力水平。本研究發現施磷比不施磷顯著增產，當磷用量超過90 kg/hm2時，花生產量有降低的趨勢，說明有效磷高的土壤不宜大量施用磷肥。主要原因可能一是供試土壤磷肥力較高；二是磷用量增加提高了植物莖葉的干物質重[23]，營養生長過剩在一定程度上阻礙生殖器官的生長[24]。施鋅對作物產量的影響取決于土壤有效鋅的濃度，鋅有效性低的土壤，鋅肥施用的增產效果較為明顯[25]。本研究供試土壤pH 6.0呈酸性，有效鋅含量為1.02 mg/kg，根據酸性土壤缺鋅臨界值1.5 mg/kg[26]，本試驗所用土壤潛在缺鋅。本試驗中，施鋅比不施鋅顯著提高花生產量，與缺鋅土壤上水稻[12]、玉米[27]、小麥[28]、大麥[25]等作物的研究結果一致，以往這些結果認為，鋅肥對作物的增產作用是通過增加有效穗數、增加穗粒數和提高結實率實現，本研究施鋅增產原因是由于施鋅增加單株飽果數和飽果重(表2)。

關于磷鋅配施對花生品質的影響，以往研究認為，單獨施用磷肥可以顯著提高花生籽仁的脂肪含量[7]，本研究結果認為，磷與鋅肥單獨或配施不同程度地提高花生籽仁中的粗脂肪及脂肪酸組分含量，但當磷用量超過90 kg/hm2時，花生籽仁中的脂肪酸含量有下降趨勢，原因可能是高磷配施鋅肥條件下，高磷供應使磷素在花生體內積累，導致植物的抗氧化能力和生長素含量降低的緣故(圖1、2)，從而不利于花生植株生長及品質提高。另外，不同磷鋅配比對脂肪酸不同組分的影響也不相同，對花生籽仁的亞油酸與花生酸影響較小，對其他組分影響較大。

4 小結

本試驗條件下，磷鋅單獨或二者配施均在一定程度上增強花生抗氧化能力，促進了花生的生長，提高了花生產量，增加了花生籽仁中粗脂肪和脂肪酸組分含量，但當磷用量超過90 kg/hm2時，花生的營養生長過旺，抗氧化能力減弱，花生的產量和品質有所降低。所有處理中，以磷用量90 kg/hm2配施60 kg/hm2鋅肥時，花生產量較高，增產率達24.1%，主要原因是磷鋅配施增加了單株飽果數和飽果重。雙因素方差分析結果顯示，P對花生株高和側枝長影響顯著，而Zn對它們影響不顯著；施P和施Zn均對花生單株飽果數、單株飽果重及產量影響顯著；P-Zn交互作用對花生株高影響顯著，對產量及其構成因素、粗脂肪及多數脂肪酸組分影響不顯著。因此，磷鋅合理配施是花生高產穩產的保障，在豫南砂姜黑土花生種植區，要注意多補充鋅肥，少用磷肥。

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