在沙质土壤中，硼的有效性相比锌与花生产量响应关联更强

《Cogent Food & Agriculture》：Boron availability appears more strongly associated with peanut yield response than zinc in sandy soil

本文针对沙质土壤中花生（Arachis hypogaea L.）的生产力受硼（B）和锌（Zn）等微量元素限制的问题，通过温室盆栽试验系统评估了B和Zn施用量对花生生长、产量构成及农学效率（Agronomic Efficiency, AE）的影响。研究发现，B供应显著增强了荚果及种子相关参数，而Zn施用对产量性状影响有限，揭示了在供试沙壤条件下，B的有效性可能是比Zn更为关键的产量限制因子。

　　

引言：沙质土壤中花生的微量元素挑战

花生（Arachis hypogaeaL.）是热带和亚热带地区重要的油料和蛋白作物。然而，在粗质地沙质土壤中，其生产力常受到限制。这类土壤有机质（OM）极低，阳离子交换能力弱，养分淋溶严重，导致包括硼（B）和锌（Zn）在内的微量元素普遍缺乏。尽管认识到这些限制，但在养分贫瘠的沙质土壤中，针对花生的最佳B和Zn施肥策略仍不明确，尤其是在B和Zn交互作用方面缺乏深入理解。本研究旨在评估不同B和Zn施用量对沙质土壤中花生生长的影响，并识别在原生B有效性极低、Zn水平中等的条件下，主要的限制性微量元素。

材料与方法：温室盆栽试验设计

本研究在泰国玛哈沙拉堪大学的温室内进行，试验周期为2024年11月至2025年4月。试验采用4 × 4因子完全随机设计，两个因素分别为：四个B施用量（0， 0.006， 0.012 和 0.017 g B 盆^-1）和四个Zn施用量（0， 0.019， 0.038 和 0.058 g Zn 盆^-1），每个处理设置四次重复。供试土壤为沙土，其初始化学性质显示：pH为6.49（微酸性），有机质（0.06%）和全氮（0.01%）含量极低。关键的微量元素指标为：DTPA提取的Zn浓度为1.00 mg kg^-1（中等水平），而热水提取的B浓度仅为0.13 mg kg^-1（极低水平）。试验中同步施用基肥，并分别在种植后5天施用ZnSO₄·7H₂O，以及在种植后5天和果针形成期（约35天）分两次施用Na₂B₄O₇·10H₂O。花生品种为孔敬6号，在生理成熟期（种植后120天）收获，测定植株地上部干重、荚果数、荚果重、种子数、总种子重、饱仁重、百仁重等指标，并计算农学效率（AE）和收获指数（HI）。数据分析采用双因素方差分析、皮尔逊相关性分析和主成分分析（PCA）。

结果与讨论：B显著提升产量，Zn效应有限

土壤初始性质与生长响应

试验所用沙土肥力贫瘠，其极低的B背景值（0.13 mg kg^-1）是后续观察到强烈产量响应的关键前提。在生长指标方面，Zn施用对地上部干重有显著影响，但最高生物量出现在不施Zn的对照处理（18.52 g 盆^-1），表明在土壤Zn本底值中等（1.00 mg kg^-1）的条件下，额外施Zn并未持续促进营养生长。B施用对地上部干重则无显著影响，这与B更侧重于调控生殖发育的生理角色一致。

产量构成与农学效率的鲜明对比

与营养生长不同，B施用对多个关键的产量构成指标产生了显著积极影响：

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  荚果与种子重量：B施用显著增加了荚果重、总种子重和饱仁重。其中，总种子重在B施用量为0.006和0.017 g 盆^-1时达到最高（分别为16.82和16.78 g 盆^-1），较不施B对照增加了46-51%。
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  收获指数：B施用也显著提高了HI，在最高B施用量下达到0.51，表明B有助于促进同化物向经济产量（种子）的有效分配。
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  锌的有限作用：相比之下，Zn施用对上述产量相关性状的影响有限或不显著。在荚果重等指标上观察到了显著的B × Zn交互作用，但Zn的主效应通常不显著。

农学效率的对比尤为明显：所有Zn施用水平的AE值均为负值（例如，在0.038 g Zn盆^-1时为-70.8 g 种子 g^-1Zn），表明施Zn未带来增产收益。相反，B的AE在最低施用量（0.006 g B盆^-1）时高达513.3 g 种子 g^-1B，即使在较高施用量（0.017 g B盆^-1）下也保持正值（178.8 g 种子 g^-1B）。这清晰地表明，在本试验条件下，花生对B肥的响应效率和增产潜力远高于Zn肥。

性状关联与多元分析揭示产量驱动因子

相关性分析和主成分分析（PCA）进一步从整体上阐明了各性状之间的关系及B的关键作用。

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  相关性网络：总种子重与荚果数、种子数、百仁重等呈强正相关，构成了产量形成的核心关联网络。而地上部干重与收获指数呈微弱负相关，印证了营养生长优势不一定转化为高产。
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  主成分分析：前两个主成分（PC1和PC2）共同解释了总变异的81.4%。PCA双标图显示，PC1（贡献率60.1%）主要与总种子重、荚果数、百仁重等产量性状高度相关，并且处理点沿PC1的分布与B施用量表现出明显的关联模式。相比之下，不同Zn处理间的分离较不明显。这从多元统计角度证实，在供试沙壤系统中，产量变异的主要驱动因素与B的有效性关联更为紧密，而Zn的贡献相对次要。

结论：B是沙质土壤花生增产更关键的微量元素

综合本研究结果，在供试的低B、中Zn沙质土壤条件下，花生对微量元素肥料的响应与硼（B）的有效性关联更强，而非锌（Zn）。B施肥显著改善了荚果发育、种子灌浆和收获指数，展现出对生殖生长的决定性影响。相反，由于土壤本身DTPA-Zn处于中等水平，额外施Zn对产量相关性状影响有限，其农学效率甚至为负值。多元分析进一步确认，荚果和种子性状是产量变异的主要贡献者。因此，在本温室盆栽体系内，对于原生B有效性极低的粗质地沙土，B管理对于提高花生产量表现比Zn施肥更为重要。这些发现为在类似土壤条件下的花生微量元素精准管理提供了重要依据，但将其外推至大田环境时需谨慎。