一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法

1.本发明涉及花生育种技术领域，具体而言，涉及一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法。


背景技术：

2.钙是花生仅次于氮、磷的第三位必需大量元素，缺钙会造成生长发育不良，荚果发育减退，空秕烂果增多，严重缺钙时，形成大量空荚或烂果。花生缺钙原因可分为三类：遗传性缺钙、土壤性缺钙、生理性缺钙。遗传性缺钙是由亚种、品种间遗传背景差异造成，例如珍珠豆型亚种对缺钙的敏感度低于普通型亚种。钙是土壤中极易淋失的盐基离子，土壤性缺钙主要由气候、地形等因素对土壤影响造成的，例如在降雨量大、雨日较多、地势较高的区域尤其是南方地区更容易缺钙。生理性缺钙则主要由钙在植物体内极难移动与再利用的特性决定的。
3.相对于大量必需养分磷、钾而言，氮素对作物源、库的大小和流速具有决定性作用，一般增施氮肥则作物生物量大，对土壤的钙素吸收就多。花生是生物固氮作物，对增施氮肥高度敏感，即多氮往往造成营养体巨大，其发达的根系容易将根际土壤中钙素吸收殆尽，生长前期、中期是营养体建成期，其积累的钙素极难转运到后期形成的荚果中去，荚果自身从土壤吸收钙素时，根际土壤钙素已然不足，这就是所谓的生理性缺钙。
4.营造花生荚果生理性缺钙条件，对于开展花生种质的钙敏感性鉴定，筛选出耐低钙土壤的种质资源，培育钙高效新品种，开展相应的农艺调控，充分利用不同有效钙含量土壤资源，促进花生高产稳产，均具有重要意义。因此我们提出一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：在花生土壤有效钙不缺乏(交换性钙含量高于临界值800mg/kg)条件下，通过增施氮肥营造生理性缺钙条件，筛选出耐低钙土壤的种质资源，培育钙高效新品种。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供了通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，以改善上述问题。
7.本技术具体是这样的：
8.一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，包括以下步骤：
9.a、选择花生品种；
10.b、选择种植土壤；
11.c、对土壤主要养分进行化验；
12.d、向花生土壤施入氮磷钾肥做底肥，再增施1/3、1/2、1倍的氮肥量；
13.e、花生生育期测定叶色值spad，测定主茎高、茎、叶、根(营养器官)生物量、荚果(生殖器官)产量，计算空秕果率；成熟后化验茎、叶、根与荚果的钙含量、株间20cm耕作层交
换性钙含量；
14.f、花生成熟收获后，在经过临界平衡处理的土壤中，不施氮肥、施高氮肥处理的荚果干物重、荚果钙积累量以及空秕果数率差异达到显著水平的为敏感种质，差异不显著的为耐性种质。
15.作为本技术优选的技术方案，步骤a中，选择对缺钙敏感度中等的花生品种。
16.作为本技术优选的技术方案，步骤b中，土壤选择历年种植花生未发生明显空壳现象、产量水平中等以上的土壤，土壤各养分含量均衡。
17.作为本技术优选的技术方案，步骤c中，土壤碱解氮中等以上(90-180mg/kg)、交换钙含量高于临界值，其他养分达到中等水平以上，以排除钙以外的养分因子造成花生空壳。
18.作为本技术优选的技术方案，步骤d中氮肥在苗期进行施加。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果：
20.在本技术的方案中：
21.本发明能够在花生土壤有效钙不缺乏(交换性钙含量高于临界值800mg/kg)条件下，通过增施氮肥营造生理性缺钙条件，筛选出耐低钙土壤的种质资源，培育钙高效新品种，充分利用不同有效钙含量土壤资源，促进花生高产稳产。
附图说明
22.图1为本技术提供的不同氮肥处理对主茎高的影响图；
23.图2为本技术提供的不同氮肥处理对叶色值sapd的影响图；
24.图3为本技术提供的成熟期不同氮处理下指标相关性分析表；
25.图4为本技术提供的通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法的步骤图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.请参考图4，一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，包括以下步骤：
29.a、选择花生品种；
30.b、选择种植土壤；
31.c、对土壤主要养分进行化验；
32.d、向花生土壤施入氮磷钾肥做底肥，再增施1/3、1/2、1倍的氮肥量，促使花生达到低、中、高度旺长状态，且不得实施抑制生长的化控措施；
33.e、花生生育期测定叶色值spad，测定主茎高、茎、叶、根(营养器官)生物量、荚果(生殖器官)产量，计算空秕果率；成熟后化验茎、叶、根与荚果的钙含量、株间20cm耕作层交换性钙含量，这些数据将有助于评估花生在缺钙条件下的生理反应和适应性。
34.f、花生成熟收获后，在经过临界平衡处理的土壤中，不施氮肥、施高氮肥处理的荚
果干物重、荚果钙积累量以及空秕果数率差异达到显著水平的为敏感种质，差异不显著的为耐性种质。
35.进一步的，步骤a中，选择对缺钙敏感度中等的花生品种，选择中等敏感度的花生品种可以更好地观察和研究荚果在缺钙条件下的生理变化和适应性。
36.进一步的，步骤b中，为了获得可靠的实验结果，土壤选择历年种植花生未发生明显空壳现象、产量水平中等以上的土壤，土壤各养分含量均衡，此外，土壤中各种养分的含量应保持均衡，以避免其他养分因素对花生空壳的影响。
37.进一步的，步骤c中，土壤碱解氮中等以上(90-180mg/kg)、交换钙含量高于临界值，其他养分达到中等水平以上，以排除钙以外的养分因子造成花生空壳，在种植前对土壤进行主要养分的化验分析是必要的，特别关注土壤中的碱解氮含量，它应该在中等以上水平(约90-180mg/kg)，以确保花生在生长过程中能够获取足够的氮素营养，此外，土壤中的交换钙含量应高于临界值，以确保荚果不会因钙的不足而出现空秕果现象，其他养分的含量也应达到中等水平以上，以排除除钙以外的其他养分因素对空壳的影响。
38.进一步的，步骤d中氮肥在苗期进行施加，以确保花生在生长过程中能够获取更多的氮素供应，从而引发荚果生理缺钙的条件。
39.进一步的，对于敏感种质和耐性种质，在荚果生理缺钙条件下进行更深入的研究，这可以包括对荚果的生长速率、大小和形态的监测，以及荚果内部结构的观察，此外，可以对荚果中的钙分布进行分析，以了解钙在荚果内的运输和分配机制，这些研究将进一步揭示荚果在缺钙条件下的生理和形态变化，有助于理解钙的重要性以及植物对钙营养的响应；
40.除了考虑荚果产量和钙含量外，还应评估荚果的品质特性，通过测定荚果的口感、风味、营养成分和保存性能等指标，了解荚果生理缺钙条件对荚果品质的影响，这将为培育具有良好品质的耐性品种提供重要依据，并满足消费者对高品质花生产品的需求。
41.进一步的，还包括：研究荚果生理缺钙条件下的生理变化，包括荚果生长速率、大小和形态的监测，荚果内部结构的观察，以及荚果钙分布的分析。
42.进一步的，评价荚果的品质特性，包括口感、风味、营养成分和保存性能。
43.进一步的，进行钙相关基因的表达分析，探究敏感种质和耐性种质在荚果生理缺钙条件下的基因表达变化。
44.进一步的，建立荚果钙素应用指南，包括荚果钙素的施用时机、剂量和施肥方法，以及对荚果生长、发育和品质的影响评估。
45.实施例2
46.1.1、试验地概况：试验于2019年在长沙市芙蓉区东部(e113
°4′
、n28
°
10
′
)的湖南农业大学耘园旱作基地进行，属中亚热带季风湿润气候，年平均气温16.8～17.2℃，年积温5457℃，年均降水量1422.4mm。
47.1.2、试验材料：供试花生品种为湖南省主栽的大籽花生品种湘花2008，对缺钙敏感度中等，由湖南农业大学旱地作物研究所提供，供试肥料有复合肥、尿素。
48.1.3、土壤化验：结果如表1所示：
49.表1土壤理化性质
[0050][0051]
1.4、试验设计：在土壤背景值碱解氮中等以上(179mg/kg)、交换性钙中等(960mg/kg)基础上，按照增施土壤碱解氮的0、1/3、2/3、1倍设置4个齐苗期氮肥追施水平，详情见表2；采取单粒精播、起垄栽培，播种前基施复合肥30kg/亩，温水浸种3小时，药剂拌种，采用随机区组设计，3次重复，小区面积13.34m2，5月19日播种，9月13日收获，其他管理同常规田。
[0052]
表2齐苗期氮肥追施量设计
[0053][0054]
2.1、不同氮肥处理对主茎高的影响
[0055]
图1可见，随着氮肥的增加三个时期的主茎高都呈增加趋势，结荚期，n3、n2、n1处理较n0分别高出17.06％、12.58％、9.84％，其中n3、n2、n1与n0差异显著，饱果期主茎高大小为n3＞n2＞n1＞n0，n3处理主茎高显著高于n1、n0，成熟期n0处理的株高最低，n3处理较n1、n0分别显著高出9.13％、8.25％，说明增施氮肥促进了株高的生长。
[0056]
2.2、不同氮肥处理对叶色值sapd的影响
[0057]
图2可见，增施氮肥的可以提高各时期的叶色值，从整个生育期来看，叶色值呈先降低后升高的趋势，结荚期，n0处理的叶色值最低，但是各处理间相差不大，差异不显著，饱果期叶色值大小为n3＞n2＞n1＞n0，n3、n2、n1处理较n0分别高出13.17％、7.28％、3.82％，且n3、n2、n1与n0差异显著，成熟期n0处理的叶色值最低，n3和n2处理叶色值显著大于n1、n0处理。
[0058]
2.3、不同氮肥处理对干物质重的影响
[0059]
由表3可知，增施氮肥对各时期营养器官和生殖器官干物质的影响各异，整体来看
增施氮肥降低了各时期荚果干物质重，营养体干物质重反之，各时期荚果干物质重大小均表现为n0＞n1＞n2＞n3，其中在成熟期，各处理之间差异最为明显，n1、n2、n3处理较n0分别降低10.36％、27.55％、30.34％，且n3、n2、n1与n0差异显著，结荚期和饱果期营养体干物质重大小均表现为n3＞n2＞n1＞n0；结荚期，n1、n2、n3处理较n0分别显著提高24.40％、56.50％、74.98％；饱果期，n3处理显著大于n0和n1；成熟期，营养体干物质重大小为n2＞n3＞n1＞n0，其中n2和n3显著大于n0和n1；说明增施氮肥提高了营养体干物质积累，抑制了荚果干物质积累。
[0060]
表3不同氮肥处理对干物质重的影响
[0061][0062][0063]
2.4、不同氮肥处理对钙的吸收与分布的影响
[0064]
由表4所示，土壤交换性钙含量与背景值比较，随着氮肥的增加逐渐降低，其中n3处理变化最明显，较背景值降幅18.66％,较n0处理降低17.83％；营养体钙含量和积累量均在n3处理达最大值，较n0处理分别高出15.87％、54.08％，其中钙含量n3与n0差异显著，钙积累量n3、n2与n0、n1差异显著；荚果钙含量在n3处理最小，显著低于n1、n2、n3处理；荚果钙积累量大小表型为n0＞n1＞n2＞n3，较no处理n1、n2、n3分别降低9.03％、24.30％、43.20％，且n2、n3与n0差异显著；说明增施氮肥提高了营养体对钙的吸收和积累，抑制了荚果对钙的吸收。
[0065]
表4成熟期钙吸收与分布情况
[0066][0067]
2.5不同氮肥处理对产量构成的影响
[0068]
由表5可知，增施氮肥不同程度降低了出仁率、饱果重率和饱果数率，增加了空秕果数率；出仁率表现为n0＞n1＞n2＞n3，各处理间差异不显著；饱果重率和饱果数率均在n2处理时达最低值，较n0处理分别降低11.41％、23.00％，其中n1、n2、n3处理与n0差异显著；空秕果数率较n0处理，n1、n2、n3分别显著增加55.19％、113.63％、46.35％。
[0069]
表5成熟期产量构成情况
[0070][0071]
2.6、相关性分析
[0072]
如图3所示，不同氮处理情况下，各指标间的相关性不同，在不施氮处理条件下，各指标间的相关性没有达到显著水平；在施氮处理下，荚果干重与营养体干重、营养体钙积累呈极显著负相关关系；荚果钙积累与营养体钙积累呈显著负相关关系；空秕果数率与饱果
重率、饱果数率呈极显著负相关关系。
[0073]
3、结论
[0074]
在中等施氮水平基础上增施氮肥情况下，此品种生物量变大，对土壤的钙素吸收变多，根际土壤中钙素降至临界值，营养体积累的钙素难转运到荚果中去，当荚果自身从土壤吸收钙素时，根际土壤钙素已然不足，导致空秕果率增加，出现了明显的荚果生理性缺钙症状。
[0075]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0076]
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、选择花生品种；b、选择种植土壤；c、对土壤主要养分进行化验；d、向花生土壤施入氮磷钾肥做底肥，再增施1/3、1/2、1倍的氮肥量；e、花生生育期测定叶色值spad，测定主茎高、茎、叶、根(营养器官)生物量、荚果(生殖器官)产量，计算空秕果率；成熟后化验茎、叶、根与荚果的钙含量、株间20cm耕作层交换性钙含量；f、花生成熟收获后，在经过临界平衡处理的土壤中，不施氮肥、施高氮肥处理的荚果干物重、荚果钙积累量以及空秕果数率差异达到显著水平的为敏感种质，差异不显著的为耐性种质。2.根据权利要求1所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，步骤a中，选择对缺钙敏感度中等的花生品种。3.根据权利要求2所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，步骤b中，土壤选择历年种植花生未发生明显空壳现象、产量水平中等以上的土壤，土壤各养分含量均衡。4.根据权利要求3所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，步骤c中，土壤碱解氮中等以上(90-180mg/kg)、交换钙含量高于临界值，其他养分达到中等水平以上，以排除钙以外的养分因子造成花生空壳。5.根据权利要求4所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，步骤d中氮肥在苗期进行施加。6.根据权利要求1所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，还包括：研究荚果生理缺钙条件下的生理变化，包括荚果生长速率、大小和形态的监测，荚果内部结构的观察，以及荚果钙分布的分析。7.根据权利要求1所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，评价荚果的品质特性，包括口感、风味、营养成分和保存性能。8.根据权利要求1所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，进行钙相关基因的表达分析，探究敏感种质和耐性种质在荚果生理缺钙条件下的基因表达变化。9.根据权利要求1所述的一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，其特征在于，建立荚果钙素应用指南，包括荚果钙素的施用时机、剂量和施肥方法，以及对荚果生长、发育和品质的影响评估。

技术总结
本申请提供了一种通过增施氮肥营造荚果生理缺钙条件的方法，涉及花生育种技术领域。本发明能够在花生土壤有效钙不缺乏(交换性钙含量高于临界值800mg/kg)条件下，通过增施氮肥营造生理性缺钙条件，筛选出耐低钙土壤的种质资源，培育钙高效新品种，充分利用不同有效钙含量土壤资源，促进花生高产稳产。促进花生高产稳产。促进花生高产稳产。


技术研发人员：唐康 李林 刘登望 张诗慧 曾宁波 罗梓楠 杨龙兴 卢选康 向雪林 朱丹青
受保护的技术使用者：湖南农业大学
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/9/13