不同产量及磷利用效率花生品种磷素及干物质累积、分配特点

不同产量及磷利用效率花生品种磷素及干物质累积、分配特点于天一;王春晓;孙学武;吴正锋;郑永美;孙秀山;沈浦;王才斌
【摘要】探讨不同产量及磷利用效率（简称磷效率）花生品种的干物质及磷素累积、分配特性，为高产及磷高效利用花生品种选育提供依据。

在山东莱西和招远两基点大田条件下，研究了34个花生品种的产量及磷效率差异，以两指标平均值为基准，将供试品种划分为高产磷高效（简称双高型）、高产磷低效、低产磷高效和低产磷低效（简称双低型）四大类型，并分析了不同类型花生磷素及干物质累积、分配特点。

结果表明：（1）34个品种中有27个品种产量及磷效率类型在两试验点表现一致，占供试品种的79．4％，总体表现稳定。

（2）当产量类型相同时，花生磷效率主要取决于植株磷浓度及累积量，而器官中磷浓度偏高及营养体磷积累过多，是磷低效的主要原因，基于花生磷高效植株适宜的磷浓度为0．49％～0．55％；磷素干物质生产效率与花生产量的关系较小。

双低型品种磷收获指数低于低产磷高效型，其多吸收的磷素主要用于茎、叶、针等无经济价值的器官，对产量贡献较小。

（3）与低产型品种相比，生殖体及整株较高的磷累积量以及干物质生产能力是高产品种的显著特征，磷浓度及磷收获指数对产量影响较小。

综上，较高的磷素干物质生产效率和能力、适当偏低的植株磷浓度和适中的磷累积量是高产磷高效花生的主要特征。

%The accumulation and distribution characteristics of phosphorus (P)and dry matter for various pea-nut (Arachis hypogaea L.)varieties were investigated to provide a base for peanut variety breeding with high yield and high phosphorus use efficiency (PUE).Changes in yields and PUE of 34 varieties were determined in 2 typical peanut producing field sites of Laixi and Zhaoyuan,Shandong Province.Four major types of these peanut varieties containing high yield and high P efficiency type
(HYHPT),high yield and low P efficiency type (HYLPT),low yield and high P efficiency type (LYHPT)and low yield and low P efficiency type (LYLPT)were classified ac-cording to the differences in yields and PUE by calculating the mean values of both sites.Results showed that:(1 ) variations of yields and PUE were generally stable,27 varieties had the same trends in yields and PUE between the two sites,which accounted for 79.4% of the total 34 testing varieties;(2)For the same high yield or low yield peanut types,the PUE was mainly decided by plant P concentration and P accumulation.The preferable plant Pconcentration was 0.49% -0.55%,whereas higher plant P concentration and accumulation resulted in low PUE.No significant correlation existed between dry matter production efficiency and yields in 4 peanut types.The P har vest index of LYLPT was lower than that of LYHPT.And the redundant P of LYLPT was accumulated into stem,leaf and peg without economic value,which made almost no contributions to the yield formation;(3)High yieldpeanut types had the remarkable characteristics with higher P accumulation in reproductive organs and whole plant,and also had the higher dry matter producing ability compared with the low yield types.However,P concentrationand P harvest index exerted little positive effects on peanut yield.In conclusion,high dry matter producing efficien cy and ability,low plant P concentration and moderate P accumulation were beneficial to produce the peanut withhigh yield and high PUE.
【期刊名称】《中国油料作物学报》
【年(卷),期】2016(038)006
【总页数】7页(P788-794)
【关键词】花生;品种;磷利用效率;产量;磷累积与分配;干物质重
【作者】于天一;王春晓;孙学武;吴正锋;郑永美;孙秀山;沈浦;王才斌
【作者单位】山东省花生研究所，山东青岛，266100;烟台市农科院，山东烟台，265500;山东省花生研究所，山东青岛，266100;山东省花生研究所，山东青岛，266100;山东省花生研究所，山东青岛，266100;山东省花生研究所，山东青岛，266100;山东省花生研究所，山东青岛，266100;山东省花生研究所，山东青岛，266100
【正文语种】中文
【中图分类】S565.201
花生籽仁中富含蛋白质和脂肪，其形成、转化和累积与磷素的直接参与密不可分，磷还以多种方式影响植株光合作用、碳氮代谢等重要生理过程［1，2］，对花生
产量和品质的形成有不可替代的作用［3，4］。

磷是不可再生资源，我国磷矿储
量预计仅能维持50 ～70年的需求，供求形势严峻［5，6］。

花生是需磷较多的
作物，每生产100kg荚果约需要1kg磷（P2O5），而磷肥利用率目前只有10%～25%，明显低于氮和钾［7］。

提高磷利用效率，实施节磷栽培是未来花生施肥的重要内容之一。

花生节磷至少有两种途径，一是通过农艺途径，包括合理调控施肥过程中养分配比、用量及施用新型肥料等来提高磷肥利用效率［8～11］；二是通过生物途径，主要是指提高花生自身的磷素利用效率（简称磷效率）。

作物磷素利用效率是指作物吸
收单位磷素所生产的籽粒产量，即籽粒产量与植株磷素累积量的比值［12］。

以
往关于花生提高磷效率的研究主要集中在农艺途径，而生物途径的报道较少。

近年来发现，同一作物不同品种（或基因型）间磷效率存在广泛的遗传变异［13～17］。

张政勤等［18］研究表明，不同花生品种营养生长盛期磷素干物质
生产效率相差4.1%～60.7%。

作者前期研究表明［15］，盆栽条件下，12个花
生品种磷利用效率为104.1～128.2kg·kg－1，基因型间最高相差23.5%。

表明种植具有磷素高效利用遗传潜力的品种是花生节磷及增效生产的有效途径，具有广泛的应用前景。

目前不同作物磷高效利用的生理机制已成为研究热点［19～21］。

王晓慧等［14］报道，磷高效玉米品种在生育后期向子粒分配的磷素比例较多，并具有较高粒重和磷素干物质生产效率。

阳显斌等［22］研究表明，磷利用效率高的小麦品种在拔
节期后有较强干物质、子粒产量形成能力，且植株磷浓度较高。

敖雪等［23］研
究结果显示，低磷处理下，开花期至始熟期磷高效大豆品种的根系磷浓度均高于磷低效品种，平均高41.4%。

随施磷量增加（0～165kg· hm－2），磷低效品种根
系磷累积量显著提高，而磷高效品种根系磷累积量增加不显著。

而花生这方面的报道甚少。

本文以我国花生主产区34个品种为材料，探讨了不同产量及磷利用效率类型花生的磷素及干物质累积、分配特点，以期为花生高产磷高效品种利用及选育提供依据。

1.1 试验设计
试验于2014年在山东省花生研究所莱西试验站及山东省招远市齐山镇朱疃村进行，其中莱西试验点处于温带半湿润季风气候区，干湿显著，雨热同季，年平均降水量为732.0mm，平均气温11.3℃。

招远试验点位于暖温带季风区大陆性半湿润气候区，四季分明，光照充足，年平均气温11.5℃，年平均降雨量671.1mm。

两试验点供试土壤均为砂壤土，其中莱西试验点土壤（0～20cm）基础肥力为：pH5.61，
有机质含量11.6g·kg－1，全氮1.21g· kg－1，全磷0.89g·kg－1，速效磷为42.1mg·kg－1；招远点土壤（0～20cm）基础肥力为：pH5.20，有机质
10.2g·kg－1，全氮1.05g·kg－1，全磷0.98g·kg－1，速效磷为36.2mg·kg－1。

供试花生品种共34个（表1），包括山东、河南、湖南及广东等省份近年来审定
或育成的品种。

两试验点农事操作基本一致。

即试验田垄距85cm，垄面宽50cm，垄上行距
30cm，穴距20cm，每穴播两粒种子，小区面积为13.6m2，重复3次，随机区
组排列。

春播覆膜栽培，起垄前均匀撒施肥料。

N、P2O5及K2O施用量分别为
90kg·hm－2，60kg·hm－2及105kg·hm－2，肥料种类为三元复合肥
（N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15）、尿素（N≥46.0%）和氯化钾
（K2O≥60.0%）。

施肥后旋耕15cm，其他管理措施同当地常规。

1.2 取样及测定方法
花生收获期，每小区选取有代表性的6穴花生植株，将花生营养体（根、茎及叶）和生殖体（果针及荚果）分别在105℃下杀青30min后，80℃烘至恒重，称重后粉碎备用。

结荚末期至收获期收集不同花生品种落叶，将落叶烘干后与收获期未脱落叶合在一起称重，计算各器官干物质累积量；样品经粉碎过0.25mm筛后，采
用钼锑抗比色法测定植株各器官磷浓度。

表示磷素累积、利用特性的相关指标计算公式如下［12，13］：
植株营养体（生殖体）磷累积量（kg·hm－2）＝植株营养体（生殖体）全磷浓度×营养体（生殖体）干物重；
整株磷含量＝（生殖体磷含量×生殖体干重+营养体磷含量×营养体干重）／（生
殖体干重+营养体干重）
磷素利用效率（kg·kg－1）＝荚果重量／收获期整株磷素累积量×100%
磷收获指数＝收获期荚果中磷素累积量／整株磷素累积量
磷素干物质生产效率（kg·kg－1）＝整株干物质重／整株磷素累积量
1.3 数据处理
用SPSS 13.0软件检验处理间的差异显著性（LSD法）及各指标间的相关性，用Word 2007和Excel 2007进行绘图和制表。

2.1 不同基因型花生产量与磷利用效率分类
以34个花生品种的产量及磷效率平均值为基准，将供试品种划分为高产磷高效（双高型）、高产磷低效、低产磷高效和低产磷低效型（双低型）四大类型。

其中双高型品种的产量及磷效率均高于供试品种的平均值，高产磷低效型品种产量高于平均值，磷效率低于平均值，以此类推。

供试品种中有27个品种的产量及磷利用效率类型在两试验点表现一致，占供试品种的 79.4%，说明品种在不同的生态条
件下产量和磷利用效率相对稳定。

其中天府20 等10个品种在两试验点表现一致，属于双高型，占供试品种的29.4%；冀花8号等4个品种属于高产磷低效型，仲
恺1号等4个品种属于低产磷高效型，均占供试品种的11.8%；山花8号等9个
品种属于双低型，占供试品种的26.5%；冀花4号、冀花5号等7个品种磷效率
属于环境不稳定型（图1）。

2.2 不同类型花生磷浓度及累积、分配特点
2.2.1 磷浓度产量类型相同时，双高型品种的营养体、生殖体及整株磷浓度均显著低于高产磷低效型，其中莱西点分别低21.3%、11.1%和10.2%，招远点分别低19.7%、8.6%和10.3%；低产磷高效型花生仅生殖体磷浓度显著低于双低型，莱
西点和招远点分别低6.6%和6.0%。

两类花生营养体及整株磷浓度差异不显著。

表明花生植株磷浓度只要维持在一个适当的值即可，过高的浓度并不利于磷效率增加，这种现象在高产水平下更为明显（图2）。

基于花生磷高效植株适宜的磷浓度为0.49%～0.55%。

磷效率类型相同时，双高型品种的营养体、生殖体及整株磷
浓度与低产磷高效型差异不显著，上述三指标在两个磷低效类型（高产磷低效型与
双低型）间的差异也不显著。

表明产量与植株中磷浓度的关系不大（图2）。

2.2.2 磷累积量由图3可知，莱西点双高型品种的生殖体、营养体及整株磷累积量较高产磷低效型分别降低11.3%、32.5%和15.2%，低产磷高效型比双低型分别
降低3.3%、35.1%和10.3%；招远点双高型较高产磷低效型分别低9.1%、16.9%和10.3%，低产磷高效型比双低型分别降低3.5%、29.7%和8.5%。

上述结果表明，产量类型相同时，磷高效型花生的生殖体、营养体及整株磷累积量均低于磷低效型，营养体尤为明显，说明营养体中过高的磷累积量是导致品种磷低效的主要原因。

图3结果显示，莱西点双高型品种的生殖体、营养体及整株磷累积量较低产磷高
效型分别高30.9%、20.5%和29.3%，高产磷低效型比双低型分别高42.8%、15.9%和36.9%；招远点，双高型的生殖体、营养体及整株磷累积量比低产磷高
效型分别高9.7%、10.3%和9.8%，高产磷低效型的生殖体及整株磷累积量比双低型分别高16.4%和12.0%，而两种类型营养体磷的累积量差异不大。

上述结果表明，磷效率类型相同时，高产型花生的生殖体、营养体及整株磷累积量均高于低产型，生殖体尤为明显。

2.2.3 磷收获指数及磷素干物质生产效率磷收获指数是表征植株体内磷素分配的重要指标。

由图4A可知，双低型品种的磷收获指数明显低于其它三种类型品种，而且这三类品种间差异不显著。

图4B显示，产量类型相同时，双高型的磷素干物质生产效率显著高于高产磷低效型，而低产磷高效型与双低型的差异不显著，两试验点表现一致。

较高的磷素干物质生产效率是双高型花生的重要特征。

磷效率类型相同时，双高型的磷素干物质生产效率与低产磷高效型差异不显著，高产磷低效型虽略低于双低型，但两种类型之间差异也不显著，说明磷素干物质生产效率与花生产量的关系较小。

2.3 不同类型花生干物质累积、分配特点
2.3.1 干物质积累由表2可以看出，产量类型相同时，双高型品种的营养体、生殖体及整株干重与高产磷低效型差异不显著，两试验点表现基本一致，说明两类花生干物质生产能力相当；而低产磷高效型与双低型品种生物产量的差异主要体现在营养体及果针干重，其中莱西点低产磷高效型的营养体及果针干重较双低型分别低22.2%和46.9%，招远点分别低22.5%和40.7%。

说明低产类型品种营养体和果
针等器官（无经济价值）干重过高不利于磷效率增加。

磷效率类型相同时，双高型品种的营养体、生殖体及生物产量均高于低产磷高效型，其中莱西点，三指标分别高出30.7%、28.3%和28.8%，招远点分别高出20.7%、16.0%和17.6%；高产磷低效品种的生殖体干重及生物产量高于双低型，其中莱
西点两指标分别高出35.3%和22.2%，招远点分别高出17.3%和7.6%。

这一结果表明，磷效率类型相同时，各器官较高的干物质积累，特别是生殖体和生物产量积累，有利于产量形成。

2.3.2 干物质分配不同类型品种收获指数（荚果产量／植株干重）也存在一定差异。

产量类型相同时，双高型品种的收获指数与高产磷低效型相当，而低产磷高效品种的收获指数高于双低型，其中招远点两处理间差异达显著水平。

磷效率类型相同时，双高型品种的磷收获指数与低产磷高效型相当，而高产磷低效型品种的磷收获指数则高于双低型。

3.1 花生磷利用效率与磷素及干物质累积、分配的关系
作物磷高效利用是指生产单位产量所吸收的磷素较少［12］。

植株磷浓度及累积
量是评价磷效率的重要指标。

本研究表明，产量类型相同时，花生磷效率主要取决于植株磷浓度及累积量，器官中磷浓度偏高及营养体磷积累过多，是磷低效的主要原因。

王晓慧等［14］在玉米上也得到了类似的结论。

这主要是因为磷利用效率
是产量与磷累积量的比值，在产量相近的条件下，磷累积量越高越不利于磷效率增加。

研究还表明，莱西和招远两试验点双高型品种整株磷累积量较高产磷低效型分
别低12.5%和10.3%，低产磷高效型品种较双低型分别低10.3% 和8.5%，表明
在保证产量不降低的情况下，种植磷利用效率高的花生品种可节省大约10%磷素，节肥潜力巨大。

磷素在植株体内分配是决定作物磷利用效率的又一重要因素。

作物磷利用效率与磷素分配的关系，前人研究观点不一致。

王晓慧等［14］研究表明，磷高效型、磷
中效型及磷低效型玉米的磷收获指数高于磷超低效型。

于天一等［15］在盆栽条
件下研究表明，花生磷利用效率与磷收获指数无显著相关性。

而本研究表明，花生磷利用效率与磷收获指数的关系与产量水平有关，其中双高型与高产磷低效型品种的磷收获指数差异不显著，而低产磷高效型品种的磷收获指数高于双低型。

说明花生磷效率在高产条件下主要受磷累积量影响，而在低产条件下受磷素的累积和分配两方面影响。

本研究表明，双高型花生的生物产量与高产磷低效型差异较小，而磷高效型与低效型生物产量的差异主要体现在营养体及果针干重。

这主要是因为，与高产磷低效型品种相比，双高型虽然磷累积量较少，但其磷素干物质生产效率高，即植株吸收单位磷素所生产的干物质量较高，因此两类品种生物产量相差不大。

而低产磷高效型与双低型品种的磷素干物质生产效率相当，因此，在双低型品种磷吸收量较高的情况下，其具有更高的生物产量，但多出生物产量主要用于生产无经济价值的器官。

3.2 花生产量与磷素及干物质累积、分配的关系
花生是磷吸收量较多的作物，磷素的累积和分配对于花生产量的形成具有举足轻重的作用［1］。

本研究表明，磷效率类型相同时，较高的生殖体及整株磷累积量是花生高产的主要原因，再一次印证了磷在花生光合作用及糖类、蛋白质和脂肪代谢过程中的重要作用。

李莉等［16］研究表明，水稻产量与植株磷累积量密切相关，而与磷收获指数关
系较小。

本课题组［15］在盆栽条件下的研究表明，花生产量与磷收获指数无显
著相关性。

本研究也得到了类似的结论，即在磷效率类型相同时，高产型品种的磷收获指数并未显著高于低产型。

这说明在磷收获指数达到一定水平时，花生产量的提高主要通过磷累积量的提高来实现。

然而过高的磷累积量则不利于磷效率的增加，因此保持植株磷累积量在一个适宜的范围是花生产量与磷利用效率协同提高的关键。

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