隴葵雜2號(hào)植株各器官對(duì)氮磷鉀吸收積累量的研究

賈秀蘋，王德壽，卯旭輝， 南彥東，岳 云

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，甘肅 蘭州 730070；2.北京三瑞農(nóng)業(yè)科技有限公司，北京101100；3.甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730020）

向日葵（包括油用向日葵、食用向日葵）屬于菊科向日葵屬，是我國(guó)東北、西北、華北干旱和半干旱地區(qū)主要的油料及經(jīng)濟(jì)作物，在世界貿(mào)易及食品供應(yīng)方面有重大影響的油料作物有大豆、花生、棉花、油用向日葵等［1］，其中油用向日葵是近30 a來(lái)產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的世界三大油料作物之一，也是我國(guó)第四大油料作物［2］。油用向日葵較食用葵更具有耐瘠薄、耐干旱、耐鹽堿等特性，所以大多種植于較瘠薄或廢棄鹽荒地，其產(chǎn)量低，品質(zhì)差。近幾年我國(guó)向日葵產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，種植面積不斷擴(kuò)大，隨著高產(chǎn)田口號(hào)的提出，提高向日葵產(chǎn)量及含油率成為人們最關(guān)注的問(wèn)題之一。油用向日葵的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及含油率的高低不僅取決于品種，而且取決于氮、磷、鉀三要素的供應(yīng)水平及平衡吸收［3］，這種平衡關(guān)系主要取決于向日葵在不同生長(zhǎng)階段不同部位對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收積累［4］。過(guò)度施肥不但肥料利用效率降低，而且經(jīng)濟(jì)效益下降明顯，污染環(huán)境及水源對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的負(fù)面影響突出［5］。許多學(xué)者對(duì)有關(guān)作物在氮磷鉀利用方面做了詳細(xì)的研究并指出，現(xiàn)階段我國(guó)化肥利用率多在15%～35%，其中氮肥的利用率僅為28%～41%，磷肥利用率為10%～20%，鉀肥利用率為35%～50%，氮肥和磷肥養(yǎng)分的損失對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。近幾年有關(guān)向日葵施肥的研究主要集中于部分營(yíng)養(yǎng)元素或水肥互作對(duì)產(chǎn)量的影響方面［6］，有關(guān)向日葵在不同生育期各器官對(duì)氮磷鉀的吸收積累以及轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)难芯繄?bào)道較少。我們以油用向日葵雜交種隴葵雜2號(hào)為指示品種，通過(guò)對(duì)向日葵不同生育期、不同器官對(duì)吸收積累氮磷鉀變化研究，以及氮磷鉀之間吸收積累的相互關(guān)系，為向日葵施肥及三要素的合理配比提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試尿素（含N 46%）由中國(guó)石油蘭州化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)，普通過(guò)磷酸鈣（含P2O512%）由白銀虎豹磷肥廠生產(chǎn)，氯化鉀（含K2O 60%）由白銀豐寶農(nóng)化科技有限公司生產(chǎn)，磷酸二銨（含N 18%，P2O546%）由云南三環(huán)中化美盛化肥有限公司生產(chǎn)。指示品種為油用向日葵雜交種隴葵雜2號(hào)，甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011年在秦王川引大灌區(qū)玫瑰園試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試土壤為砂壤土，前茬為大麥。試驗(yàn)田耕層0～20 cm土壤含有機(jī)質(zhì)1.132 g/kg（過(guò)磷酸鈣外加熱法）、堿解氮38.80 mg/kg（K2SO4-Cu-SO4-Se蒸餾，半微量凱氏定氮法）、速效磷57.60 mg/kg（NaHCO3浸提法）、速效鉀 209.28 mg/kg（NaOH熔融，火焰光度計(jì)法），pH 8.63。

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，處理1為不施肥（CK），處理2為施尿素225 kg/hm2，處理3為施普通過(guò)磷酸鈣150 kg/hm2，處理4為施尿素225 kg/hm2、普通過(guò)磷酸鈣150 kg/hm2，處理 5為施尿素 225 kg/hm2、普通過(guò)磷酸鈣150 kg/hm2、氯化鉀 150 kg/hm2，處理6為施尿素225 kg/hm2、磷酸二銨225 kg/hm2。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2（6 m×5 m）。播前先將所有肥料按試驗(yàn)設(shè)計(jì)用量在播種行兩側(cè)開溝深施，然后于4月20日按株距30 cm、行距50 cm人工開溝點(diǎn)播，管理措施同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 樣品處理

分別于苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期各取樣1次，每次取樣5株，按根、莖稈、葉片、花盤、籽粒5部分分別處理，用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干表面水分后測(cè)定鮮重，然后將各部分分別置于烘箱，在108℃條件下殺青烘1 h，然后將溫度降至85℃下烘8 h，冷卻稱重；再以同樣的方法烘1 h直至恒重，稱其干重，然后粉碎供分析測(cè)定。

1.4 測(cè)定分析方法

H2SO4-H2O2消煮后，用半微量凱氏定氮法測(cè)定樣品中全氮含量；釩鉬黃比色法測(cè)定全磷含量；火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析與處理

所得數(shù)據(jù)采用DPS7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

圖1 不同生育期根中N素的積累

圖2 不同生育期根中P素的積累

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期各器官對(duì)氮磷鉀的吸收

2.1.1 根中氮、磷、鉀吸收積累量的變化 從圖1可以看出，不同處理下，苗期根中氮素含量較高，其中處理2根中的氮素含量最高，為1.346 mg/kg，處理1最低，為1.084 mg/kg，隨生育期推進(jìn)，開花期根中氮素含量降至最低，處理1最低，為0.257 mg/kg，處理5最高，為0.442 mg/kg，開花期到成熟期根中氮素含量下降不明顯。從圖2可以看出，苗期到開花期，根中磷素含量總體下降，但從苗期到現(xiàn)蕾期處理1、處理2、處理3較處理4、處理5、處理6下降快。苗期處理2根中磷素含量最高，為0.457 mg/kg，處理4最低，為0.384 mg/kg；開花期到成熟期有所回升，其中處理2最高，為0.154 mg/kg，處理4、處理5最低，為0.120 mg/kg。從圖3可以看出，6個(gè)處理的根中鉀素含量苗期均為最高，其中處理3最高，為4.125 mg/kg，處理4最低，為3.592 mg/kg。苗期到現(xiàn)蕾期各處理根中鉀元素含量急劇降低，現(xiàn)蕾期到開花期有所回升，開花期到成熟期又有所下降，其中處理4最低，為0.875 mg/kg。

2.1.2 莖稈中氮、磷、鉀吸收積累變化 從圖4可以看出，苗期到成熟期，莖稈中氮積累呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，成熟期降至最低。各處理苗期莖稈中氮素含量均最高，其中以處理6最高，為2.030 mg/kg；處理4最低，為1.638 mg/kg。成熟期氮素含量仍以處理6最高，為0.578 mg/kg；處理3最低，為0.196 mg/kg。從圖5可以看出，處理1、3、4、5、6苗期到現(xiàn)蕾期莖稈中磷素含量呈下降，但下降趨勢(shì)比較平緩，其中苗期處理6磷素含量最高，為0.336 mg/kg；處理3含量最低，為0.297 mg/kg?，F(xiàn)蕾期到開花期莖稈中磷素含量急劇降低，成熟期降至最低。從圖6可以看出，出苗期到現(xiàn)蕾期莖稈中鉀素含量呈下降趨勢(shì)且降至最低，苗期處理2含量最高，為7.083 mg/kg；處理1最低，為5.805 mg/kg?，F(xiàn)蕾到開花期莖稈中鉀素含量積累達(dá)最高，成熟期略有下降，處理2最低，為3.993 mg/kg；處理6最高，為5.227 mg/kg。

2.1.3 葉片中氮、磷、鉀吸收積累量的變化 從圖7可以看出，向日葵苗期到現(xiàn)蕾期葉片中氮素含量除處理2、處理6略有上升外，其余4個(gè)處理氮素含量均下降，苗期處理2葉片中氮素含量最高，為3.902 mg/kg；處理3最低，為3.389 mg/kg。現(xiàn)蕾期到成熟期葉片中氮素含量降至最低，其中處理1最低，為0.826 mg/kg；處理6最高，為1.716 mg/kg。從圖8可以看出，除處理1、4外，苗期到現(xiàn)蕾期葉片中磷素含量呈增加趨勢(shì)，現(xiàn)蕾期葉片中磷素積累量達(dá)最大值，其中處理2最高，為0.508 mg/kg；處理3最低，為0.357 mg/kg。開花期葉片中磷素含量降至最低，其中處理1最低，為0.185 mg/kg；處理6最高，為0.286 mg/kg。成熟期磷素含量又有所回升，但回升幅度不明顯。從圖9看出，葉片中的鉀素含量從苗期到開花期均為上升趨勢(shì)，在開花期達(dá)最大值，其中處理6葉片中鉀素含量最高，為5.384 mg/kg；處理4最低，為4.534 mg/kg。成熟期葉片中鉀素含量降至最低，其中處理1葉片中鉀素含量最低，為2.949 mg/kg。

2.1.4 花盤中氮、磷、鉀吸收積累量的變化 從圖10可以看出，現(xiàn)蕾期到成熟期花盤中氮素含量處于下降趨勢(shì)，各處理現(xiàn)蕾期花盤中氮素含量均為最高，其中處理6最高，為3.640 mg/kg；處理3最低，為2.994 mg/kg。成熟期花盤中氮素含量降至最低，其中處理3最低，為0.551 mg/kg；處理6最高，為1.265 mg/kg。從圖11可以看出，除處理5以外，其余各處理從現(xiàn)蕾期到成熟期花盤中磷素含量一直處于下降趨勢(shì)，現(xiàn)蕾期花盤中磷素積累量以處理6最高，為0.699 mg/kg；處理1最低，為0.540 mg/kg。成熟期花盤中磷素含量降至最低，其中處理3最低，為0.255 mg/kg；處理6最高為0.428 mg/kg。從圖12可以看出，現(xiàn)蕾期到開花期花盤中鉀素含量積累較快?，F(xiàn)蕾期處理4花盤中鉀素含量最高，為2.586 mg/kg，處理3含量最低，為2.228 mg/kg。成熟期達(dá)最大值，其中處理5花盤中鉀素積累量最大，為4.964 mg/kg，處理3最低為4.324 mg/kg。

2.1.5 籽粒中氮、磷、鉀吸收積累量的變化 從圖13可以看出，在不同處理下，向日葵籽粒中氮素含量最高，磷、鉀含量基本一致。表明不同處理對(duì)向日葵籽粒中氮、磷、鉀含量的變化影響不明顯。

圖13 各處理?xiàng)l件下籽粒中N、P、K含量

2.2 不同生育期植株中氮磷鉀吸收積累量的變化

2.2.1氮素吸收積累量的變化 從圖14分析可以看出，在不同處理下，向日葵植株中氮素含量現(xiàn)蕾期最高；成熟期最低?，F(xiàn)蕾期以處理6氮素含量最高，為9.600 mg/kg；成熟期處理2含量最低，為6.430 mg/kg。處理3各生育期植株氮素含量均較其余處理低。

圖14 各處理?xiàng)l件下植株中N素積累

2.2.2 磷素吸收積累量的變化 從圖15可以看出，在不同處理下，開花期植株中磷素積累量除處理1外，其余各處理均為最高，其中處理5、處理6植株中磷素積累量最高，均為1.790 mg/kg；處理1最低，為1.630 mg/kg。其次為現(xiàn)蕾期。苗期各處理植株中磷素積累量最低，其中處理3最低，為1.120 mg/kg。

圖15 各處理?xiàng)l件下植株中P素積累

2.2.3 鉀素吸收積累量的變化 從圖16可以看出，在不同處理下，開花期植株中鉀素含量均為最高，其次為成熟期，現(xiàn)蕾期植株中鉀素含量最低。現(xiàn)蕾期以處理4植株中鉀素含量最低，為13.950 mg/kg，處理2植株中鉀素含量最高，為15.610 mg/kg，但各處理間差異不明顯。

圖16 各處理?xiàng)l件下植株中K素積累

2.3 隴葵雜2號(hào)籽粒單位養(yǎng)分吸收量及產(chǎn)量

由表1可知，在各施肥處理?xiàng)l件下，每形成100 kg隴葵雜2號(hào)籽粒，氮的吸收量為4.27～7.32 kg，磷的吸收量為1.40～1.69 kg，鉀的吸收量為12.72～15.52 kg。籽粒產(chǎn)量以處理5最高，折合產(chǎn)量為3 809.85 kg/hm2。對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行顯著性分析結(jié)果表明，處理5與處理6之間差異不顯著，與其它處理的差異達(dá)極顯著水平。可見，氮、磷、鉀三要素配合施用不僅可以促進(jìn)向日葵植株對(duì)氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素的平衡吸收，而且顯著提高單位面積產(chǎn)量。處理5氮、磷、鉀施用量配比合理，產(chǎn)量達(dá)最高值，其它處理氮、磷、鉀施用量配比不盡合理，影響油葵植株對(duì)氮、磷、鉀各元素的平衡吸收以及代謝，進(jìn)而導(dǎo)致其產(chǎn)量下降。因此，處理5施肥條件下，形成100 kg隴葵雜2號(hào)籽粒所吸收的氮、磷、鉀量及其比例可作為計(jì)劃產(chǎn)量指標(biāo)需肥量的參考依據(jù)，即隴葵雜2號(hào)每形成100 kg籽粒，需 N 6.79 kg、P2O51.65 kg、K2O 15.52 kg，氮、磷、鉀平衡施肥比例為4.1∶1∶9.4。植株對(duì)氮、磷、鉀的這種定量平衡吸收比例關(guān)系可作為對(duì)向日葵平衡施肥的理論依據(jù)。

表1 隴葵雜2號(hào)籽粒單位養(yǎng)分吸收量及產(chǎn)量

3 小結(jié)與討論

1） 試驗(yàn)結(jié)果表明，油用向日葵品種隴葵雜2號(hào)苗期根、莖中氮、磷含量最高，隨生育期推進(jìn)，其含量下降。各處理根中鉀素含量苗期到現(xiàn)蕾期下降，現(xiàn)蕾期到開花期上升。葉片中鉀素含量苗期到開花期上升，開花期到成熟期有所降低。花盤中鉀素含量現(xiàn)蕾期到成熟期增多，成熟期達(dá)最高。籽粒中氮素含量最高，全植株現(xiàn)蕾期氮素含量最高；開花期鉀素含量最高。在氮、磷、鉀三要素中，隴葵雜2號(hào)植株對(duì)鉀素的需求量最大。隴葵雜2號(hào)每形成100 kg籽粒，需N 6.79 kg、P2O51.65 kg、K2O 15.52 kg，氮、磷、鉀平衡施肥比例為4.1∶1∶9.4。植株對(duì)氮、磷、鉀的這種定量平衡吸收比例關(guān)系可作為對(duì)向日葵平衡施肥的理論依據(jù)。

2）氮素主要是促進(jìn)植株地上部分生長(zhǎng)，特別是對(duì)葉片的增厚增大，以及對(duì)提高光合速率有主要作用。從總趨勢(shì)看，不同生育期向日葵根、莖對(duì)氮吸收量苗期最高，爾后隨生育期推進(jìn)氮素向地上部分轉(zhuǎn)移，其含量下降。苗期到現(xiàn)蕾期由于根、莖中的氮素向葉片中轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在不同試驗(yàn)處理下，現(xiàn)蕾期向日葵植株屬新陳代謝最活躍、光合作用最強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)需求量加大，相應(yīng)所需氮素量較多；其次為開花期；成熟期植株氮含量最低。

3）磷素主要是促進(jìn)細(xì)胞分裂、伸長(zhǎng)、提高籽粒飽滿度及結(jié)實(shí)率。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期向日葵莖稈增粗快，葉片面積急劇擴(kuò)大，磷素需用量加大，根中轉(zhuǎn)移運(yùn)輸速率提高，使根中磷素總體處于下滑趨勢(shì)（現(xiàn)蕾到開花期尤為突出）。莖、葉中磷素含量較高，進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段磷素集中向花盤中轉(zhuǎn)移，用于籽粒的形成并提高其飽滿度，所以莖、葉中磷素積累顯著降低。成熟期植株及籽粒對(duì)磷素的需求不再增加，有可能是回流現(xiàn)象所致，使根、葉中磷素含量均有所上升，其中根中磷素含量回升明顯?，F(xiàn)蕾期及開花期是光合作用、呼吸作用及生物量合成最大時(shí)期，也是需磷量最多時(shí)期，植株從土壤中吸取磷素增加，植株中積累量較大。成熟期下降，用于提高向日葵產(chǎn)量，植株中磷素向籽粒中轉(zhuǎn)移。

4）鉀素是向日葵需要量最多的營(yíng)養(yǎng)元素，鉀素主要提高向日葵植株的抗病，抗倒伏等抗逆性及光合作用。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期為向日葵植株新陳代謝及光合作用最活躍階段，所以根，莖中鉀元素向葉片中轉(zhuǎn)移速度較快，葉片中鉀含量增加，根、莖中鉀素積累量減少。生殖期葉片中儲(chǔ)備的鉀素轉(zhuǎn)移至花盤，以滿足花盤及籽粒需要，提高產(chǎn)量，所以葉片中鉀素含量出現(xiàn)先升后降趨勢(shì)。就整個(gè)生育期而言，開花期植株中鉀素積累最多，該階段植株中鉀素的積累為向日葵籽粒飽滿及豐產(chǎn)性奠定了基礎(chǔ)。

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