化肥減施配施生物有機肥對花生生長、保護酶活性及產量的影響

張敏 陳佳佳 楊正 李林 蘭時樂

摘要：為探討化肥減施配施生物有機肥對花生葉片葉綠素含量、主要農藝性狀、干物質積累及分配、保護酶活性、丙二醛（MDA）含量、產量構成因素的影響，采用田間小區試驗，以湘花9760為研究對象，設置不施肥（CK）、純化肥（H）、80%化肥+20%生物有機肥（I）、60%化肥+40%生物有機肥（J）、40%化肥+60%生物有機肥（K）、20%化肥+80%生物有機肥（L）、純生物有機肥（M）7個不同的處理。結果表明，化肥減施配施生物有機肥處理下的花生葉片葉綠素SPAD值、主莖高、第一側枝長較純化肥組和對照組提高整個生育期各處理根、莖、葉干物質積累量及生物總量均高于對照組;配施40%生物有機肥組成熟期葉片中SOD、POD、CAT活性均高于對照組，MDA含量低于對照組;飽果數、飽果率、單株莢果產量、百仁質量均高于對照組。生物有機肥代替40%的化肥，每667 m2產量較對照組和純化肥組分別提高16.65%、11.28%。表明，適宜的化肥減施可提高花生產量。

關鍵詞：化肥減施;花生;生物有機肥;農藝性狀;保護酶活性;花生產量

中圖分類號： S565.2.06? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）21-0086-08

收稿日期：2021-02-22

基金項目：國家重點研發計劃（編號：2018YFD0201009）。

作者簡介：張 敏（1970—），女，湖南桃江人，農藝師，主要從事農業技術推廣和作物栽培研究。E-mail：2481454317@qq.com。

通信作者：蘭時樂，碩士，副教授，主要從事微生物資源開發利用研究，E-mail：875540378@qq.com;李 林，博士，教授，主要從事花生栽培研究，E-mail：lilindw@163.com。

花生（Arachis hypogaea）屬于豆科落花生屬，為一年生植物[1]。作為我國重要的油料作物，花生栽培面積居油料作物中第2位，僅次于油菜，產量居油料作物總產量第2位。2018年花生播種面積達到462萬hm2，是油料作物總播種面積的35.89%，花生總產量為1 693.0萬t，占油料作物總產量的50.48%[2]。隨著人們消費方式的改變，花生油在日常植物油消費中已占有重要地位，需求量不斷增加。施肥是提高作物產量的主要方式。目前我國花生種植過程中普遍存在濫施化肥、輕施有機肥的問題，導致肥料貢獻率下降，污染地下水體，破壞土壤結構和生態平衡[3-5]，降低了花生的品質和市場競爭力。

近年來，在農作物栽培上化肥減施已成為研究熱點。施用生物有機肥不僅能改善土壤理化性狀和土壤有益微生物種群結構，減少作物病蟲害的發生，而且還能促進作物生長，提高作物產量和改善農產品品質。黃志鵬等研究化肥減施對花生根際土壤微生物菌群結構的影響，發現化肥減施50%時，花生根際土壤細菌群落最豐富[6];余金富研究減施化肥對花生產量的影響，結果表明，減施10%、20%的化肥后，花生莢果產量較對照組分別增加13.6%和17.6%[7];李丹娥利用有機肥替減化肥進行大田試驗，獲得了有機肥配施化肥可提高花生產量和土壤肥力的結果[8]。本研究通過田間小區試驗，利用生物有機肥替代不同比例的化肥，研究化肥減施配施生物有機肥對花生主要農藝性狀、 干物質積累及分配、光合特性、保護酶活性和花生經濟性狀的影響，以期為花生生產中的化肥減施提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生品種為湘花9760;供試肥料為生物有機肥（N+P2O5+K2O含量≥5%，有機質含量≥45%，岳陽農博生物科技有限公司生產）;三元復合肥（N ∶P2O5 ∶K2O=15 ∶15 ∶15，湖南隆科肥業有限公司生產）。

1.2 主要儀器與設備

DH101電熱恒溫干燥箱（天津中環實驗電爐有限公司）、SPAD-502葉綠素儀（浙江托普云農科技股份有限公司）、MDF-U74V超低溫冰箱[松下電器（中國）有限公司]、 UV-1750紫外分光光度計（上海捷辰儀器有限公司）、FP6410火焰分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）、Kjeltec 2100凱式定氮儀、 Thermo LYNX6000超低溫冷凍離心機（上海納锘實業有限公司）、SQP分析天平[賽多利斯科學儀器（北京）有限公司]。

1.3 ?主要藥品

K2Cr2O7、FeSO4·7H2O、NaOH、HCl、CaCO3、EDTA-2Na、H2SO4、H3BO3、KMnO4、K2SO4、CuSO4·5H2O、C8H4K2O12Sb2、（NH4）6Mo7O24、KH2PO4、CH3CH2OH、KCl、NH4H2PO4、CH3COONH4、NH3·H2O（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）;鄰啡羅啉指示劑（分析純，天津市恒興化學試劑制造有限公司）;萘酚綠B、甲基紅、溴甲酚綠、還原鐵粉、硒粉、2，4-二硝基苯酚、鋅粉、阿拉伯樹膠粉（國藥集團化學試劑有限公司）;左旋抗壞血酸（西安千葉草生物科技有限公司）。

1.4 試驗地概況

供試地點為湖南農業大學耘園基地試驗田，試驗土壤類型為第四紀紅土發育的水稻土，肥力較好，偏黏性。試驗地點處于亞熱帶季風濕潤氣候區，溫和濕潤。全年平均氣溫約為18.3 ℃，最低氣溫出現在1月，氣溫平均值約為4.6 ℃，最高氣溫出現在7月，氣溫平均值約為29.5 ℃。試驗田土壤基本理化性質見表1。

1.5 試驗設計

試驗采用大田小區試驗，小區面積20 m2，壟高為15～20 cm，壟寬為85～90 cm，壟長為5 m，壟上播2行花生，每穴播種1粒，重復3次，隨機排列。試驗共設7個處理：CK（不施肥）、H（100%化肥）、I（80%化肥+20%有機肥）、J（60%化肥+40%有機肥）、K（40%化肥+60%有機肥）、L（20%化肥+80%有機肥）、M（100%有機肥）?；适┯昧繛?00 kg/hm2，有機肥施用量為15 000 kg/hm2。肥料按試驗方案于花生種植前一次性施入。試驗期間按花生生產方法進行日常管理。

1.6 樣品的采集與處理

將每個小區分為5壟，每壟種植花生100株。其中3壟作為定點標記觀測區，共300株，標記6株（每壟標記2株），每次觀測盡量不碰觸定點標記植株，標記株的前后均應有不取樣的單株2株以上作為微環境保持區;2壟作為完整測產區和品質分析區，共200株。

1.7 測定項目與方法

葉綠素含量的測定：用SPAD-502葉綠素測定儀分別測定花生各生育期主莖倒3葉片的葉綠素含量。

主要農藝性狀測定：測定花生植株主莖高度、第1側枝長，并計數植株總分支數。

干物質積累量及分配：將花生地上部分于 105 ℃ 下殺青30 min，然后75 ℃烘干至恒質量，用分析天平稱量花生各部分干物質質量。計算根冠比[9]、生殖器官干物質量/營養器官干物質量（R/V）[10]、收獲指數[11]。

植株保護酶活力及丙二醛（MDA）含量測定：于花生各生育期采集花生主莖倒3葉葉片，迅速置于液氮中，帶回實驗室后于-80 ℃冰箱內保存，按照南京建成生物工程研究所生產的過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和丙二醛試劑盒說明書分別測定CAT、SOD、POD活性及MDA含量。

花生經濟性狀測定：于花生成熟期每小區分別取20株生長良好的花生植株，帶回實驗室后，摘果，于晴天曬至恒質量后稱質量，計數單株總果、飽果、秕果、芽、爛、空果數;稱量單株飽果質量、單株秕果質量、單株飽仁質量、單株秕仁質量，并計算單株莢果產量、百果質量、百仁質量、果仁飽和度、出仁率、飽果數率、飽果質量率，并分小區計算產量。

1.8 數據處理方法

數據采用Excel 2010進行常規計算處理，不同處理間的試驗數據采用SPSS 25.0軟件進行方差分析和多重比較，試驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 不同處理對花生葉片葉綠素SPAD值變化的影響

植物體內的葉綠素是植物進行光合作用的重要物質，其含量的高低直接影響光合作用的強度，并且直觀反映葉片營養狀況以及衰老程度。不同處理各生育期花生葉片葉綠素SPAD值見表2。

由表2可知，同一處理隨著花生生育期的推進，葉片中葉綠素SPAD值大體呈先升后降的趨勢?；ㄉ缙?，隨著生物有機肥施用量的增加，葉綠素SPAD值隨之升高，M處理組葉片中葉綠素SPAD值最高，較對照組和純化肥組（H）分別提高25.74%、22.07%，說明減施化肥配施生物有機肥能有效提高花生葉片中葉綠素含量?；ㄉㄡ樒?，除K處理外，其他各處理組葉綠素SPAD值均低于對照組，其中以J處理組葉綠素SPAD值最低，為39.80?；ㄉY莢期，各處理葉綠素SPAD值均高于對照組，其中以I處理組葉綠素SPAD值最高，為46.86?；ㄉ墒炱?，除H處理組外，其他各處理組葉綠素SPAD值均高于對照組，以J處理組最高，較對照組和純化肥組（H）分別提高3.29%和4.19%，研究結果與王紅麗等的研究結果[12]相似。

2.2 不同處理對花生主要農藝性狀的影響

由表3可知，除I處理組成熟期分枝數外，其他各處理組的主莖高、側枝長和分枝數均高于對照組和H組，說明減施化肥配施生物有機肥能促進花生的生長，與張欣昕等的研究結果[13]一致?；ㄉ缙谥髑o高最大的是M處理組，較對照組、H組分別提高25.12%、28.60%，側枝長最大的是L處理組，較對照組、H組分別提高71.29%、67.13%，分枝數最大的是K處理組，較對照組、純化肥組分別提高28.12%、23.30%;花針期主莖高和側枝長最大的是M處理組，較對照組和純化肥組分別提高19.51%、12.04%和29.66%、18.66%，而分枝數最大的是J處理組，較對照組和純化肥組分別提高25.15%、24.39%;花生結莢期主莖高和側枝長最大的是L處理組，較對照組和純化肥組分別提高13.78%、19.20%和15.48%、18.61%，分枝數最大的是J處理組，較對照組和純化肥組分別提高20.31%、12.28%;成熟期主莖高和側枝長最大的是L處理組，較對照組和純化肥組分別提高17.27%、19.52%和19.89%、21.30%，而分枝數最大的是M處理組，較對照組和純化肥組分別提高14.06%、25.47%。各處理組在不同生育期出現分枝數不同的現象，主要原因是取樣誤差所致。

2.3 不同處理對花生干物質積累及分配的影響

由表4可知，花生苗期根、莖、葉及生物總量均隨生物有機肥施用量的增加呈現先升后降的變化趨勢。各處理干物質積累量和生物總量均高于對照組、純化肥處理組，其中，K處理組根干物質積累量最大，較對照、純化肥處理組分別提高48.00%、32.14%，L處理組的莖、葉干物質積累量、生物總量最高，較對照組和純化肥處理組分別提高60.95%、39.67%，85.03%、47.86%和72.96%、43.23%，說明施用適量的生物有機肥有助于花生苗期植株各器官干物質的積累。而苗期花生根冠比以CK組最高，隨化肥使用量比例的減少而降低，說明施用適量的生物有機肥會促進花生苗期將干物質量轉移至地上營養器官部分。

花針期各指標的變化趨勢與苗期各指標的變化趨勢基本一致。K處理組的根、莖干物質積累量最大，較對照組分別提高34.44%、62.44%，但根干物質積累量各處理組之間與對照組差異不顯著（P>0.05）;J處理組的葉干物質積累量、果干物質積累量、生物總量、R/V、收獲指數較大，較對照組分別提高36.32%、36.95%、40.91%、7.37%、6.54%，此時各處理間根冠比差距與苗期相比縮小。

花針期至結莢期是花生的生長旺盛期，莖葉增加，莢果發育，花生植株生物總量大幅度增加。結莢期各指標呈現出苗期和花針期同樣的變化趨勢，但指標最高點有差異。根、莖、葉干物質積累量均高于純化肥處理組，其中以L處理組為最高，而果干物質積累量和生物總量以K處理組最高;花生結莢期的R/V和收獲指數大幅度增加，說明花生生長后期植株光合產物不斷向地下部轉移，形成經濟產量，且結果顯示隨化肥施用量比例的減少呈現先升后降的趨勢，最大的是J處理組，分別為69.20%、40.78%，說明化肥減施配施生物有機肥可以促進花生干物質積累以及促進將光合產物分配至莢果，進而提高花生產量。

成熟期植株各部分器官干物質積累量除根外最高的是M處理組。原因可能為生物有機肥養分釋放慢，肥效長，能夠供給作物后期生長充足的營養，進而導致花生生長后期營養生長較為旺盛。收獲指數最高的為K處理組，其次是I處理組。

2.4 不同處理對花生植株保護酶活性及MDA含量的影響

2.4.1 不同處理對SOD活性的影響 由表5可知，不同處理對花生葉片中SOD活性的影響較大，除苗期外，各處理花針期、結莢期葉片中的SOD活性均高于對照組和純化肥組。苗期葉片中SOD活性最高的是J處理組，較對照組和純化肥組分別提高47.26%、74.15%;花針期葉片中SOD活性最高的是L處理組，較對照組和純化肥組分別提高104.75%、88.43%;結莢期葉片中SOD活性最高的是I處理組，較對照組和純化肥組分別提高25.48%、17.88%;成熟期葉片中SOD活性最高的是J處理組。說明減施適量的化肥并配施生物有機肥，有利于提高植株葉片中SOD活性，從而避免葉片中過多的積累O-2·對植物造成的氧化損傷。

2.4.2 不同處理對POD活性的影響

作為植物逆境條件下酶促防御系統的重要關鍵酶，POD能夠分解活性氧及因自由基氧化而產生的過氧化氫和過氧化物，消除O-2·、羥自由基（·OH）等對細胞的傷害，可以作為衡量植株衰老的一種生理指標。不同處理葉片中POD活性測定結果見表6。

由表6可知，同一處理不同生育期葉片中POD活性呈先降后升的變化趨勢。苗期除J處理組POD活性略高于對照組外，其他各處理組均低于對照組和純化肥組;花針期I處理組POD活性高于對照組，但差異不顯著（P>0.05），除K處理組外，其他各處理組POD活性均高于純化肥組;結莢期I處理組POD活性最高，較對照組和純化肥組分別提高24.75%、40.00%;成熟期葉片中POD活性較結莢期大幅度提高，最高的是J處理組，為 22.06 U/mg，說明適量的減施化肥配施生物有機肥，可以延緩花生植株的衰老，及時有效地將SOD歧化反應生成的H2O2降解為H2O和O2。

2.4.3 不同處理對CAT活性的影響

由表7可知，隨著花生生育期的推進，葉片中CAT活性總體呈下降趨勢。苗期各處理組葉片中CAT活性均高于對照組，但低于純化肥組，其中CAT活性最高的是K處理組，較對照組提高1 024.19;花針期各處理葉片中CAT活性均低于對照組而高于純化肥組，但各處理間差異不顯著，其中活性最高的是I處理組，較化肥處理組提高52.94%;結莢期除M處理組外，其他各處理組葉片中CAT活性均高于對照組和純化肥組，其中最高的是J處理組;成熟期K處理組CAT活性最低，M處理組CAT活性最高，較對照和純化肥組分別提高421.95%、275.44%。說明適量減少化肥施用并配施生物有機肥能提高花生不同生育期葉片中CAT活性，避免因H2O2等的積累對花生植株造成氧化傷害。本研究結果與余高等的研究結果[14]一致。

2.4.4 不同處理對MDA含量變化的影響

膜脂過氧化的最終產物為MDA，毒性很強，可與核酸或蛋白質反應，抑制蛋白質的合成，也可與酶反應，使酶失活。MDA含量高低不但能體現花生植株生理代謝的強弱和抗氧化能力，而且能反映植物受逆境傷害的程度[15-16]。植株中MDA含量高，說明花生植株細胞膜質過氧化程度高，細胞膜受到的傷害嚴重，MDA含量測定結果見表8。苗期、花針期各處理組葉片中MDA含量與對照組和純化肥組之間差異不顯著（P>0.05）。苗期各處理葉片中MDA含量均低于純化肥組，花針期、結莢期各處理葉片中MDA含量均低于對照組，花針期以K處理組MDA含量最低;結莢期各處理組均低于對照組，以J處理組MDA含量最低，較對照組和純化肥組分別降低81.82%、50.00%;成熟期各處理葉片中MDA含量均低于對照組和純生物有機肥組，但高于純化肥組。原因為對照組和純生物有機肥組處理在生育期的后期，花生生長所需要的氮磷鉀等主要營養元素缺乏，導致花生植株過早衰老，從而使花生葉片細胞中MDA含量增加。

2.5 不同處理對花生產量及其構成因素的影響

由表9可知，不同的化肥減施措施對花生經濟性狀影響較大?；ㄉ鷨沃昕偳v果數各處理均比對照大，其中以J處理組單株總莢果數和飽果數最大，分別達21.03、10.07個/株，較對照組和純化肥組分別提高18.61%、25.09%和4.89%、13.53%;各處理組飽果數率均高于純化肥處理組，以J處理組最高，分別較對照及單施化肥處理組升高2.48百分點、3.65百分點;飽果質量率以I處理組最大，分別較對照組和純化肥組提高2.71%、4.24%，且飽果質量率隨生物有機肥施用量增加（化肥施用量減少）呈現先升后降的趨勢;L處理組果仁飽和度最高，為86.17%;爛果率均低于純化肥處理組。說明適當減少化肥施用量并配施生物有機肥，可以有效地改善花生的經濟性狀。研究結果與王寧等的研究結果[17]類似。

由表10可知，不同化肥減施處理對花生產量構成因素的影響不同。各處理的單株莢果產量均高于對照組和純化肥處理組，其中以J處理組最高，較對照組和純化肥處理組分別提高16.04%、19.66%，J處理組百果質量較對照組和純化肥組分別提高5.97%、1.16%;K處理組的百仁質量較對照組和純化肥組分別提高5.52%、3.17%，但各處理之間差異不顯著。隨著有機肥施用量的增加，花生產量呈先增后減的趨勢，其中以J處理組的小區產量和單位面積產量最高，分別為10.15 kg/區和 338.31 kg/666.7 m2，單位面積產量分別較純化肥處理組和對照組增產11.28%、16.65%，差異達到顯著水平，但與K處理組差異不顯著，說明花生種植過程中減施40%～60%的化肥，并配施生物有機肥具有較好的增產效果，同時發現生物有機肥施用量越高，花生生長后期越旺盛，且花生結果數少。主要原因為生物有機肥肥效釋放緩慢，導致花生營養生長期過長而影響花生的產量因素構成和產量。試驗結果與陳平等的研究結果[18-19]一致。

3 討論與結論

化肥減施配施生物有機肥可以提高花生葉片葉綠素SPAD值，尤其對苗期花生葉綠素SPAD值影響最為顯著。隨著有機肥施用量的增加，花生葉片葉綠素含量增加，比純化肥組增加了9.54%～22.07%，比不施肥組（對照組）提高了12.83%～25.74%?；ㄉ髑o高、第一側枝長分別較不施肥組（對照組）提高了4.81%～25.12%、23.92%～71.29%，較純化肥組提高了7.72%～26.51%、20.92%～67.13%。

化肥減施配施生物有機肥可以促進花生植株干物質量的積累，并且有利于花生植株將光合產物分配至莢果。試驗表明，試花生植株生物總量隨生物有機肥用量比例的增加而增加。當化肥減施 20%～60%配施生物有機肥時，可以提高R/V及收獲指數，降低根冠比，促進花生生長后期將光合產物分配至莢果，進而提高花生產量。

化肥減施配施生物有機肥可以提高花生葉片中保護酶的活性，降低葉片中MDA含量。試驗表明，試驗組花生葉片中SOD、POD、CAT活性較對照組和純化肥組提高。表明化肥減施配施生物有機肥，可以有效降低花生植株中H2O2和過氧化物等的含量，從而避免了因H2O2等的積累對花生植株造成氧化傷害。

試驗結果表明，使用生物有機肥替代化肥，花生飽果數、飽果率、單株莢果產量、百仁質量均高于對照組。生物有機肥替代40%的化肥，單株莢果產量、單位面積產量較對照組和純化肥處理組分別提高16.04%、19.66%和16.65%、11.28%。

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