炭基緩釋花生專用肥對(duì)砂姜黑土夏花生干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

姜 濤，倪皖莉，王 嵩，汪 清，趙西擁，朱曉峰

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/安徽省農(nóng)作物品質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031)

生物質(zhì)炭是由作物秸稈、玉米芯、花生殼及農(nóng)林生產(chǎn)廢棄物等通過(guò)嫌氧不完全燃燒制取的生物質(zhì)炭[1-2]。生物質(zhì)炭具有提高土壤有機(jī)碳含量、改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤 pH 等特性[3-5]。生產(chǎn)上將生物炭和化學(xué)肥料混合制成生物炭基肥，能延緩養(yǎng)分在土壤中的釋放與淋失[6]，提高肥料的利用率[7-8]，改良土壤[9]，促進(jìn)干物質(zhì)積累，穩(wěn)定增產(chǎn)[10-12]，且炭基肥料能起到一定的增溫作用，利于出苗，提高出苗率，增加花生單株結(jié)果數(shù)、出仁率和果質(zhì)量，從而增加產(chǎn)量[13]。

花生是我國(guó)重要的食用油料作物之一，安徽省花生常年種植面積約200 khm2，是全國(guó)重要的花生生產(chǎn)基地[14]，其中70%以上的花生種植在淮北平原砂姜黑土中低產(chǎn)田地區(qū)[15]。本研究利用炭基緩釋專用肥，以夏花生為研究對(duì)象，通過(guò)田間試驗(yàn)，研究炭基緩釋花生專用肥對(duì)砂姜黑土地區(qū)夏花生干物質(zhì)累積特性、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成的影響，以期為炭基緩釋花生專用肥在該地區(qū)花生生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年在安徽省固鎮(zhèn)縣良種繁殖場(chǎng)進(jìn)行。項(xiàng)目區(qū)位于淮北平原，地處亞熱帶和暖溫帶的過(guò)渡地帶，暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，兼有南北方過(guò)渡類型的氣候特點(diǎn)。年平均氣溫14.9 ℃，多年平均降水量871.7mm，雨量年際變化大，降水年內(nèi)分配不均。年平均無(wú)霜期為215d，日照2170h。

供試土壤為黃土性古河流沉積物發(fā)育的砂姜黑土，耕層0～20 cm土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)16.14g·kg-1，pH值6. 24，全氮1.02g·kg-1，堿解氮51.8mg·kg-1，速效鉀(K)169.5 mg·kg-1，速效磷(P)18.7 mg·kg-1。前茬為小麥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大田試驗(yàn)，選用中粒型花生品種“皖花4號(hào)”為材料，3個(gè)處理：①不施肥對(duì)照(CK)、②常規(guī)施肥(施用復(fù)合肥CF，氮磷鉀含量15-15-15)、③炭基緩釋花生專用肥(下稱炭基肥PSF，氮磷鉀含量為10-13-13)。小區(qū)面積12m×12m=144m2，3次重復(fù)，共6個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。處理②、③的氮、磷、鉀施用量分別為純N：120 kg·hm-2、P2O5：105 kg·hm-2、K2O：150 kg·hm-2，施用復(fù)合肥和碳基肥為主，不足養(yǎng)分用尿素(46%)、過(guò)磷酸鈣(12%)、氯化鉀(60%)補(bǔ)充，確保氮、磷、鉀施用量相同，所有肥料結(jié)合整地時(shí)作為基肥施入。機(jī)械起壟，人工播種，壟距85cm，壟上播2行，行距25 cm，播種密度15萬(wàn)穴·hm-2，每穴播2粒。播種前1 d用30%辛硫磷微囊懸浮劑及多菌靈拌種，播種后即打封閉(乙草胺)。2016年6月11日播種，10月5日收獲。生育期按常規(guī)大田管理。

1.3 取樣與測(cè)定方法

分別在播種后26 d(苗期)、61 d(花針末期)、76 d(結(jié)莢期)、96 d(飽果期)和114 d(成熟期)采集植物樣品，每個(gè)小區(qū)取有代表性的 5穴植株樣品，用清水洗凈，按根(包括下胚軸)、莖(包括果針)、葉(包括葉柄)、莢果分開(kāi)，烘干法測(cè)定干物質(zhì)重量。在播種后61 d(花針末期)、76 d(結(jié)莢期)、96 d(飽果期)和114 d(成熟期)，晴天上午9:00-11:00，在自然光照強(qiáng)度下，用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定花生主莖倒3葉葉片SPAD值。

收獲時(shí)每小區(qū)選取5個(gè)典型穴，每穴2株，進(jìn)行室內(nèi)考種，計(jì)算單株生產(chǎn)力。各小區(qū)選5個(gè)有代表性的點(diǎn)，每點(diǎn)選2壟，每壟選擇2 m長(zhǎng)，每點(diǎn)測(cè)產(chǎn)面積為3.4 m2(2m壟長(zhǎng)×0.85m壟寬×2)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及作圖；SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)砂姜黑土夏花生干物質(zhì)累積特征的影響

2.1.1 對(duì)不同生育時(shí)期花生各器官干物質(zhì)累積量的影響

花生干物質(zhì)的形成與積累主要來(lái)自綠色葉片的光合產(chǎn)物。在花生各生育時(shí)期，優(yōu)勢(shì)器官作為生長(zhǎng)中心優(yōu)先分配到更多的光合產(chǎn)物，并且干物質(zhì)累積對(duì)花生產(chǎn)量品質(zhì)形成有直接影響[16]。

由圖1可知，不同處理各器官干物質(zhì)質(zhì)量在不同生育時(shí)期的變化趨勢(shì)基本相同。就不同器官而言，隨生育期推進(jìn)根、莖的干物質(zhì)質(zhì)量呈“S”型變化趨勢(shì)，葉干物質(zhì)質(zhì)量呈先增后降的變化趨勢(shì)，莢果干物質(zhì)質(zhì)量不斷增加，并在成熟期達(dá)到峰值。

在同一生育時(shí)期中不同處理的根干物質(zhì)質(zhì)量不同，苗期根干物質(zhì)質(zhì)量復(fù)合肥>炭基肥>對(duì)照；苗期以后，炭基肥處理的根干物質(zhì)質(zhì)量增長(zhǎng)迅速，并高于隨生育期的推進(jìn)復(fù)合肥和對(duì)照處理，根干物質(zhì)質(zhì)量的峰值復(fù)合肥和對(duì)照處理出現(xiàn)在結(jié)莢期，而炭基肥處理則出現(xiàn)在飽果期，這說(shuō)明施用炭基肥能促進(jìn)花生根系持續(xù)保持較高的活力，延緩根系衰老的時(shí)間。各處理莖干物質(zhì)質(zhì)量峰值都出現(xiàn)在飽果期，苗期至花針期各處理差異不顯著，從花針期以后炭基肥處理莖的干物質(zhì)質(zhì)量開(kāi)始快速增加，并超過(guò)復(fù)合肥和對(duì)照處理。各處理葉的干物質(zhì)質(zhì)量在花針期以前基本相同，并且都在結(jié)莢期達(dá)到峰值，從苗期至花針期，復(fù)合肥處理的葉片干物質(zhì)質(zhì)量>炭基肥處理>對(duì)照；而花針期以后炭基肥處理的葉片干物質(zhì)質(zhì)量快速增加，并超過(guò)復(fù)合肥和對(duì)照處理，成熟期炭基肥處理的葉干質(zhì)量比復(fù)合肥處理增加52.73%，比對(duì)照增加140.00%?；ㄡ樒诟魈幚砬v果干物質(zhì)質(zhì)量以復(fù)合肥處理為最多，炭基肥次之，對(duì)照最低；而從結(jié)莢期開(kāi)始至成熟期，炭基肥處理的單株莢果干物質(zhì)質(zhì)量始終為最多，成熟期時(shí)炭基肥處理的莢果干質(zhì)量約是復(fù)合肥處理的1.13倍，是對(duì)照的1.30倍。

可見(jiàn)，炭基肥能滿足花生生長(zhǎng)后期的養(yǎng)分需求，較好地促進(jìn)后期生長(zhǎng)發(fā)育，并能延緩后期衰老進(jìn)程，有利于增加光合產(chǎn)物，并促進(jìn)光合物質(zhì)向莢果的轉(zhuǎn)移，從而增加花生植株尤其是莢果發(fā)育后期的干物質(zhì)累積量。

圖1 不同生育時(shí)期花生各器官干物質(zhì)累積量(g/株) Fig.1 Dry matter accumulation in organs of peanut at different growth stages (g/plant) 注：圖中不同字母表示不同處理間差異達(dá) 5%顯著水平。下同。Note: Different letters above the bars mean significance among different treatments at the 5% level. The same as below.

2.1.2 對(duì)花生各生育時(shí)期植株干物質(zhì)累積特性的影響

如表1所示，不同施肥處理?xiàng)l件下，從苗期到成熟期，花生植株干物質(zhì)累積總量為逐漸增加的趨勢(shì)，而干物質(zhì)累積速率呈現(xiàn)“慢—快—慢”的“S”型動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。不同處理的干物質(zhì)累積速率峰值均出現(xiàn)在結(jié)莢期，且兩施肥和對(duì)照處理干物質(zhì)累積速率峰值間差異顯著。

花針期是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的過(guò)渡期，此時(shí)，花生生長(zhǎng)旺盛，是植株干物質(zhì)迅速增長(zhǎng)的時(shí)期，各處理的干物質(zhì)均快速增長(zhǎng)。產(chǎn)量形成期 (結(jié)莢期、飽果期、成熟期)各處理植株干物質(zhì)累積總量迅速增長(zhǎng)，干物質(zhì)累積量和累積速率均以炭基肥處理最大，復(fù)合肥處理次之，對(duì)照最低，各處理差異顯著；該時(shí)期對(duì)照、復(fù)合肥和炭基肥處理的干物質(zhì)累積量分別占全生育期干物質(zhì)總量的59.24%、57.87%和65.88%。這說(shuō)明炭基緩釋花生專用肥的養(yǎng)分緩釋效果能為花生生長(zhǎng)后期提供充足的養(yǎng)分，滿足花生后期生長(zhǎng)的需要，從而增加干物質(zhì)累積量，為增加產(chǎn)量打下基礎(chǔ)。

表1 不同施肥處理對(duì)花生各生育時(shí)期植株干物質(zhì)累積特性的影響

注：數(shù)值后不同字母表示不同處理差異達(dá)5%顯著水平。下同。

Note: Different letters followed by values mean significance among different treatments at the 5% level. The same as below.

2.2 對(duì)花后功能葉片SPAD值的影響

SPAD值能較好地反映葉綠素含量的變化趨勢(shì)[17]。花后功能葉葉綠素含量的高低直接反映了花后功能葉功能活性的強(qiáng)弱和光合作用強(qiáng)度的高低[18]。圖2可看出，各處理從花針期到成熟期葉片SPAD值變化趨勢(shì)基本相同，從花針期至飽果期均緩慢降低，隨后都快速降低的變化過(guò)程。炭基肥處理花生功能葉SPAD值在不同生育期均高于復(fù)合肥和對(duì)照處理，這說(shuō)明炭基肥的緩釋功能能夠?yàn)榛ㄉ笃谏L(zhǎng)持續(xù)提供養(yǎng)分，促進(jìn)花生后期的生長(zhǎng)，同時(shí)保持較高的葉綠素含量，延長(zhǎng)葉片功能期，防止早衰。

2.3 對(duì)花生農(nóng)藝性狀的影響

表2所示，炭基肥處理主莖高度及側(cè)枝長(zhǎng)度高于CK，分別增加了6.94%和5.68%；比復(fù)合肥處理的主莖高度和側(cè)枝長(zhǎng)度低了3.00%和2.04%。各處理中的單株分枝數(shù)以CK為最多，復(fù)合肥及炭基肥處理均低于CK，分別比對(duì)照降低了3.60%和14.57%。炭基肥處理中的單株飽果數(shù)、單株總果數(shù)比CK分別增加12.09%和10.59%；比復(fù)合肥分別增加5.66%和8.31%，差異達(dá)顯著水平。這說(shuō)明施用炭基肥能夠減少花生的無(wú)效分枝，增加莢果數(shù)量和飽果數(shù)，有利于增加產(chǎn)量。

圖2 不同生育時(shí)期花生葉片SPAD值 Fig.2 SPAD value of peanut leaves at different growth stages

表2 不同處理花生農(nóng)藝性狀

表3 不同處理花生產(chǎn)量構(gòu)成

2.4 對(duì)花生產(chǎn)量性狀的影響

表3可知，從產(chǎn)量構(gòu)成因子來(lái)看，炭基肥處理的單株生產(chǎn)力比對(duì)照(CK)增加27.89%，比復(fù)合肥增加10.58%，差異達(dá)顯著水平；而百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量分別比對(duì)照(CK)增加了3.86%、6.11%；比復(fù)合肥分別增加了0.25%、1.86%。炭基肥處理的花生莢果產(chǎn)量為4366.01kg·hm-2，比對(duì)照增產(chǎn)29.58%；比復(fù)合肥增產(chǎn)11.78%?？梢?jiàn)，花生生產(chǎn)上施用炭基緩釋花生專用肥的增產(chǎn)效果顯著。

3 討 論

研究表明，炭基肥能緩慢釋放養(yǎng)分，有利于生育后期干物質(zhì)的積累[19]，到了花生生長(zhǎng)中后期控釋肥養(yǎng)分逐漸釋放，能提供較充足的養(yǎng)分供花生吸收利用，花生干物質(zhì)積累則比普通肥料處理有不同程度的增加[20]。與普通復(fù)合肥相比，炭基肥能提高青椒根長(zhǎng)和地上部生物量[21]，而施用生物質(zhì)炭基肥料對(duì)黑麥草的株高、根系長(zhǎng)度、根表面積、生物量等均有提高[22]，對(duì)小麥植株地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、總干質(zhì)量起到了明顯促進(jìn)作用[10]，能顯著增加馬鈴薯的莖葉干物質(zhì)積累量，干物質(zhì)積累量和積累速率均高于普通化肥[23]。本試驗(yàn)也得出類似結(jié)論，產(chǎn)量形成期 (結(jié)莢期、飽果期、成熟期)各處理植株干物質(zhì)累積總量迅速增長(zhǎng)，炭基肥處理的干物質(zhì)累積量和累積速率均最大。原因可能是生物質(zhì)炭較大的比表面積可以吸附養(yǎng)分，減少養(yǎng)分的淋失，同時(shí)能促進(jìn)微生物活性，增加土壤孔隙度，改善土壤性狀，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)。而炭基肥的養(yǎng)分緩釋效果能為花生生長(zhǎng)后期提供充足的養(yǎng)分，滿足花生后期生長(zhǎng)的需要，從而增加干物質(zhì)累積量，為增加產(chǎn)量打下基礎(chǔ)。

楊勁峰等[1]認(rèn)為施用炭基肥可以提高花生葉片光合性能，能有效改善花生的農(nóng)藝性狀， 在生育后期仍能提供充足的營(yíng)養(yǎng)，保持較高的葉綠素含量[24]。本試驗(yàn)中，炭基肥處理花生功能葉SPAD值在不同生育期均高于復(fù)合肥和對(duì)照處理，這說(shuō)明炭基肥能夠促進(jìn)花生生育后期保持較高的葉綠素含量，延長(zhǎng)葉片功能期，防止早衰。究其原因，可能是因?yàn)樘炕实幕|(zhì)顆粒炭具有良好的吸附作用，從而延長(zhǎng)了肥效期，避免了普通化肥的前期養(yǎng)分過(guò)剩、后期養(yǎng)分供應(yīng)不足的供肥狀況，滿足作物整個(gè)生育期所需的養(yǎng)分。

有試驗(yàn)表明，施用炭基肥可以改良土壤[13,25]，改善土壤理化性狀，提高土壤有效養(yǎng)分[26-28]，炭基肥處理植株干物質(zhì)增長(zhǎng)速率大于其他處理，對(duì)產(chǎn)量的增加均起到了促進(jìn)作用[18]，增產(chǎn)效果顯著[29-30]。施炭基緩釋花生專用肥增產(chǎn)的原因主要是增加單株結(jié)果數(shù)、出仁率和果質(zhì)量[13]。本試驗(yàn)中，與不施肥及復(fù)合肥相比，炭基緩釋花生專用肥能增加花生飽果數(shù)、百果質(zhì)量及百仁質(zhì)量，提高花生出米率，提高花生單株生產(chǎn)力，從而顯著增加花生莢果產(chǎn)量，與其他處理相比差異達(dá)顯著水平。

4 結(jié) 論

花生植株干物質(zhì)累積總量為逐漸增加的趨勢(shì)，而干物質(zhì)累積速率呈現(xiàn)“慢—快—慢”的“S”型動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。炭基緩釋花生專用肥能保持葉片較高的葉綠素含量，延長(zhǎng)葉片功能期，防止早衰，顯著促進(jìn)花生干物質(zhì)積累。炭基肥處理的花生莢果產(chǎn)量為4366.01 kg·hm-2，比對(duì)照(CK)增產(chǎn)29.58%；比復(fù)合肥處理增11.78%?；ㄉa(chǎn)上施用炭基緩釋花生專用肥的增產(chǎn)效果顯著。