不同施肥水平對風(fēng)沙地花生氮含量的影響

劉寶勇，張 成，史普想，劉欣玲，王海新

（1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，遼寧阜新123000；2.遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧阜新123000）

花生是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物，不僅在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，也是單產(chǎn)潛力最高的油料作物，其單產(chǎn)、總產(chǎn)和折油量均位于全國首位[1]。近年來，花生高產(chǎn)栽培實踐證明，花生根瘤固氮只能滿足其需氮量的40%～50%，另有1/2 以上的氮素需從土壤和肥料中獲得[2-3]。而單一的施肥種類和施肥方式不僅不能滿足花生的氮素需求，而且還容易降低土壤肥力，造成土壤氮、鉀養(yǎng)分流失，養(yǎng)分供應(yīng)不平衡[4-6]。合理施肥是提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)的有效途徑，在減少施肥總量的情況下，通過不同種類的追施肥，可以提高土壤肥力或緩解土壤速效養(yǎng)分含量的降低，使土壤中氮鉀養(yǎng)分含量趨于平衡；同時，又可避免本身不富余的某些養(yǎng)分種類的耗竭[7-9]。通過不同底肥不同追肥水平提高肥料養(yǎng)分利用效率既是花生持續(xù)高產(chǎn)的重要保障，也是節(jié)約肥料、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。關(guān)于花生植株內(nèi)的氮分配規(guī)律，前人已有研究報道[10]，但不同底肥不同種類追肥對花生和土壤綜合氮含量的影響目前尚無報道。目前，國內(nèi)關(guān)于花生種植的研究也僅限于施用單一的一次性肥料[11-14]。章明清等[15-17]研究發(fā)現(xiàn)，不同種類的氮鉀肥配合施用，不僅可以明顯提升調(diào)配花生根莖葉各器官的氮含量，增加產(chǎn)量，還能有效防止花生生長對土壤氮鉀養(yǎng)分的損耗。風(fēng)沙土是我國東北地區(qū)花生主產(chǎn)區(qū)的主要土壤類型之一，其有機(jī)質(zhì)含量低，保水保肥能力差，含水量低，容易風(fēng)蝕。而關(guān)于在風(fēng)沙土花生種植中不同底肥不同種類追施肥對花生植株、果實和豐收后土壤養(yǎng)分含量影響的綜合研究相對較少，通過覆膜滴灌方式的不同種類配施肥對于風(fēng)沙土種植有著重要的意義。

本研究基于風(fēng)沙區(qū)土壤花生種植中選擇合適的施肥種類與數(shù)量，研究其對花生的氮含量和產(chǎn)量品質(zhì)及土壤氮、鉀含量的影響，旨在為風(fēng)沙區(qū)土壤的可持續(xù)種植提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2018 年5—9 月在阜新市阜蒙縣桃李村（E121°01′～122°25′；N41°44′～42°34′）進(jìn)行。該區(qū)屬于北溫帶半干旱季風(fēng)大陸性氣候，干旱少雨；土壤為風(fēng)沙土，土層0～20 cm含水率為3.8%，pH 值為5.63；土層初始土壤養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)14.99 g/kg、速效磷20.92 mg/kg、全磷0.87 g/kg、堿解氮77.39 mg/kg、全氮0.71 g/kg、速效鉀15.14 mg/kg、全鉀6.23 g/kg。

1.2 試驗材料

供試花生品種為阜花30 號。

1.3 試驗方法

試驗共設(shè)2 組，11 個處理，每個處理重復(fù)3 次。于5 月中旬土壤耕翻30 cm 后撒肥，鋪設(shè)滴灌帶，小區(qū)面積50 m2。按花生每形成100 kg 莢果需有效N 5.0 kg、P2O51.3 kg、KO23.8 kg 計算，當(dāng)?shù)鼗ㄉ鷨萎a(chǎn)4 500 kg/hm2則需尿素147.45 kg/hm2、過磷酸鈣344.25 kg/hm2、硫酸鉀335.25 kg/hm2。同時以不施肥處理為對照，其余處理在花生不同生育時期通過水肥一體化滴灌機(jī)施用肥料。第1 組試驗為處理T2～T5，磷鉀肥施用量相同，其中，施氮肥總量T2 處理為73.8 kg/hm2、T3 處理為147.45 kg/hm2、T4 處理為184.49 kg/hm2、T5 處理為221.25 kg/hm2，磷肥（過磷酸鈣344.25 kg/hm2）和鉀肥（硫酸鉀335.25 kg/hm2全部用作底肥一次性施入土壤，氮肥（尿素）作為追肥施用；第2 組試驗為處理T6～T11，磷肥施用量相同，其中，氮肥（尿素147.45 kg/hm2）、鉀肥（硫酸鉀336 kg/hm2）分別按全部用量的0、20%、40%、60%、80%、100%作為底肥施用，其余作為追肥，磷肥（過磷酸鈣344.25 kg/hm2）全部用作底肥。不同追肥時期施肥量按花生不同生育時期生長需求量進(jìn)行分配（表1）[18]。

表1 不同施肥水平樣地施肥配方 kg/hm2

1.4 測定項目及方法

于花生出苗期、開花期、結(jié)莢期3 個生育時期施肥，10 d 后取樣，每個時期每個處理按3 次重復(fù)取樣考查性狀；將植株分為根、莖、葉3 個部分于105 ℃殺青后75 ℃烘干至恒質(zhì)量，粉碎過0.25 mm篩；采用H2O2-H2SO4法消煮-凱式定氮法測定氮含量。于花生飽果期施肥，15 d 后（9 月17 日）收獲，測定花生產(chǎn)量及品質(zhì)，用土鉆采集0～20 cm 土層土壤，風(fēng)干后測定氮、鉀含量。

花生品質(zhì)采用FOSS 近紅外谷物分析儀測定，其中，全N 含量采用半微量凱氏定氮法測定；堿解N 含量采用堿解擴(kuò)散法測定；全P 含量采用氫氧化鈉高溫熔融比色法測定；速效P 含量采用浸提、鉬銻抗比色法測定；全K 含量采用氫氧化鈉高溫熔融、火焰光度計法測定；速效K 含量采用NH4OAc浸提、火焰光度計法測定[19]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 以及SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析、繪圖及制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥水平對花生不同生長時期根、莖、葉中氮含量的影響

花生植株的氮含量與花生的生長形成有著密切的聯(lián)系，通過根從肥料中吸收氮轉(zhuǎn)化為植株中的全氮，能增加花生根莖葉的氮含量，從而增加產(chǎn)量[20]。從表2 可以看出，不同生長時期花生根部氮含量達(dá)13.68～32.77 g/kg，在出苗期，僅追施氮肥處理根部氮含量大小表現(xiàn)為T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1，追施氮鉀肥處理根部氮含量大小表現(xiàn)為T8＞T10＞T7＞T9＞T11；在開花期，僅追施氮肥處理根部氮含量表現(xiàn)為T5＞T6＞T4＞T3＞T1＞T2，追施氮鉀肥處理根部氮含量大小表現(xiàn)為T10＞T8＞T9＞T7＞T11；在結(jié)莢期，僅追施氮肥處理根部氮含量大小表現(xiàn)為T5＞T2＞T3＞T6＞T4＞T1，追施氮鉀肥處理根部氮含量大小表現(xiàn)為T8＞T11＞T10＞T7＞T9。不同生長時期花生莖部氮含量達(dá)16.39～28.20 g/kg，在出苗期，僅追施氮肥莖部氮含量大小表現(xiàn)為T5＞T6＞T4＞T3＞T2＞T1，追施氮鉀肥處理莖部氮含量大小表現(xiàn)為T8＞T10＞T7＞T9＞T11；在開花期，僅追施氮肥處理莖部氮含量大小表現(xiàn)為T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1，追施氮鉀肥處理莖部氮含量大小表現(xiàn)為T8＞T10＞T7＞T9＞T11；在結(jié)莢期，僅追施氮肥處理莖部氮含量大小表現(xiàn)為T3＞T5＞T4＞T2＞T6＞T1，追施氮鉀肥處理莖部氮含量大小表現(xiàn)為T10＞T8＞T7＞T11＞T9。不同生長時期花生葉部氮含量達(dá)19.50～31.17 g/kg，在出苗期，僅追施氮肥處理葉部氮含量大小表現(xiàn)為T5＞T3＞T2＞T4＞T6＞T1，追施氮鉀肥處理葉部氮含量大小表現(xiàn)為T11＞T8＞T9＞T7＞T10；在開花期，僅追施氮肥處理葉部氮含量大小表現(xiàn)為T5＞T3＞T2＞T4＞T6＞T1，追施氮鉀肥處理葉部氮含量大小表現(xiàn)為T11＞T8＞T10＞T9＞T7；在結(jié)莢期，僅追施氮肥處理葉部氮含量大小表現(xiàn)為T5＞T4＞T3＞T6＞T2＞T1，追施氮鉀肥處理葉部氮含量大小表現(xiàn)為T8＞T7＞T11＞T9＞T10。

表2 不同施肥水平對不同生長時期花生根、莖、葉中氮含量的影響 g/kg

2.2 不同施肥水平對花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

由圖1 可知，在第1 組僅追施氮肥試驗中，隨著施氮水平的不斷增加，花生產(chǎn)量呈先增加后降低的變化趨勢，在處理T4 達(dá)到峰值5 179.59 kg/hm2，不同處理產(chǎn)量大小表現(xiàn)為處理T4＞T5＞T2＞T3＞T1；在第2 組追施氮鉀肥試驗中，則是在處理T8 產(chǎn)量達(dá)到峰值5 110.83 kg/hm2，不同處理產(chǎn)量大小表現(xiàn)為處理T8＞T9＞T10＞T6＞T11＞T7。由此可見，施肥對于產(chǎn)量提升有明顯的作用，但當(dāng)施肥量超過一定水平后，再增加施肥量產(chǎn)量不但不會增加，反而會造成減產(chǎn)。

由圖2 可知，第1 組試驗花生的脂肪含量隨著追施氮水平的增加呈先增后減的趨勢，處理T2 達(dá)到最大值；而第2 組試驗的脂肪含量中處理T6、T9、T11 較高，T10 處理較低。

由圖3 可知，第1 組試驗的花生蛋白質(zhì)含量隨著施氮水平的增加呈遞增趨勢，處理T5 達(dá)到峰值；第2 組試驗處理T6、T8 的花生蛋白質(zhì)含量較高。

由圖4 可知，第1 組試驗花生的油酸含量呈先增后減再增的變化趨勢，但變化不明顯，各處理與對照間差異不顯著，T2 處理達(dá)最高；而第2 組試驗的油酸含量處理T9、T10 較高。

從圖5 可以看出，第1 組試驗的亞油酸含量隨著施氮水平的增加呈先增加后減少的變化趨勢，T3 處理達(dá)最高；第2 組試驗的亞油酸含量處理T6、T8 較高。

從圖6 可以看出，花生的蔗糖含量各處理間幾乎沒有顯著差異性，其中，處理T2、T6 的蔗糖含量較高。

2.3 不同施肥水平對土壤氮鉀含量的影響

收獲后土壤中的氮鉀含量是衡量土壤養(yǎng)分含量的重要指標(biāo)。根據(jù)我國土壤養(yǎng)分的等級標(biāo)準(zhǔn)，各處理土壤堿解氮含量為100.33～129.5 mg/kg，其中，處理T3、T6、T9、T10 皆達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)，其余處理皆達(dá)到三級標(biāo)準(zhǔn)；各處理土壤全氮含量為0.62～0.71 g/kg，所有處理皆達(dá)到五級標(biāo)準(zhǔn)；各處理土壤速效鉀含量為12.67～17.39 mg/kg，所有處理皆達(dá)到六級標(biāo)準(zhǔn)；各處理土壤全鉀含量為6.97～8.17 g/kg。

其中，在第1 組試驗中，土壤堿解氮含量、速效鉀含量、全鉀含量均隨著施氮水平的增加呈先增加后減少的趨勢，皆在處理T3 達(dá)到峰值，全氮含量也隨施氮水平的增加呈先增加后減少的趨勢，在處理T2 達(dá)到峰值；在第2 組試驗中，土壤堿解氮含量、全氮含量、全鉀含量在處理T6、T10 較高，速效鉀含量在處理T7、T8、T10 較高。各樣地之間堿解氮和全鉀含量差異均不顯著，全氮含量處理T10 顯著高于對照，速效鉀含量處理T7 最高，顯著高于其他處理（圖7～10）。

2.4 不同時期根、莖、葉氮含量與花生產(chǎn)量品質(zhì)之間的相關(guān)性分析

由表3 可知，產(chǎn)量與開花期莖的氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與出苗期的莖、葉的氮含量均呈顯著正相關(guān)，與開花期葉的氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)；油酸含量與出苗期根和開花期葉的氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與結(jié)莢期根的氮含量呈極顯著正相關(guān)，與產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)；亞油酸含量與出苗期根和開花期葉的氮含量呈極顯著正相關(guān)，與結(jié)莢期根的氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與產(chǎn)量、蛋白質(zhì)、油酸均呈極顯著負(fù)相關(guān)；蔗糖含量與出苗期根和開花期葉的氮含量呈極顯著正相關(guān)，與結(jié)莢期根和出苗期莖的氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與產(chǎn)量、蛋白質(zhì)、油酸含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與亞油酸含量呈極顯著正相關(guān)；脂肪含量與各時期的根莖葉氮含量相關(guān)性均不顯著，與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。

表3 不同時間根、莖、葉氮含量與花生產(chǎn)量品質(zhì)之間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，在僅追施氮肥的第1 組試驗中，從各時期根莖葉平均氮含量來看，處理T5 含量最高，之后再提高施氮水平植株根莖葉氮含量反而減少，當(dāng)施氮水平達(dá)到處理T4 后再增加氮肥量產(chǎn)量并沒有明顯的提升，這與王小龍等[21-22]研究得出的當(dāng)施氮量達(dá)到一定水平后，再增加施氮量不僅不能增加氮吸收和物質(zhì)的積累，還會造成氮肥浪費(fèi)結(jié)論一致。在追施氮鉀肥的第1 組試驗中，植株根莖葉的平均氮含量在處理T8 最高，隨著底肥量的增加，花生的氮含量逐漸減少，這與王華松等[23-24]研究得出的一次性施肥不能滿足花生的生長需要結(jié)論一致?；ㄉ煌幚聿煌瑫r期的根莖葉氮含量差別較大[25]，且各個處理相比對照皆有明顯提升。

收獲后所有樣地土壤堿解氮含量（包括對照）相對于初始土皆有提高；全氮含量相對于初始土降低或不變；處理T3、T7、T8、T10 土壤速效鉀含量相對于初始土提升，其余處理速效鉀含量皆低于初始土；全鉀含量相對于初始土皆有提高。僅追施氮肥不能滿足花生生長不同階段對鉀素的需求，對土壤鉀含量損害較大，應(yīng)追施氮鉀肥，以保持土壤養(yǎng)分平衡[26-27]。不同種類肥料的配施在各個生育時期追肥能滿足作物的生長需求，對于農(nóng)田養(yǎng)分含量的維持有著重要的作用[28-29]。

按當(dāng)?shù)厥┓蕟萎a(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，各個處理以保持產(chǎn)量除處理T7 外皆超過預(yù)期水平（4 500 kg/hm2），綜合2 組試驗比較得出，處理T4、T5、T8 效果較好，但處理T5 雖然產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)以及根莖葉的氮含量較高，收獲后卻嚴(yán)重?fù)p害了土壤的速效鉀含量；處理T4 與處理T8 的總產(chǎn)量相近，土壤氮鉀養(yǎng)分含量相近，處理T8 在總施肥量相同的情況下花生的品質(zhì)略優(yōu)于處理T4。

當(dāng)施氮水平達(dá)到147.45 kg/hm2時效果最佳。本試驗結(jié)果表明，以施尿素59.2 kg/hm2、硫酸鉀134.4 kg/hm2、過磷酸鈣335.25 kg/hm2為底肥，在幼苗期追施尿素6.4 kg/hm2、硫酸鉀24.3 kg/hm2，在開花下針期追施尿素52 kg/hm2、硫酸鉀151.4 kg/hm2，在結(jié)莢期追施尿素20.8 kg/hm2、硫酸鉀24.3 kg/hm2，在飽果期追施尿素9.6 kg/hm2、硫酸鉀1.6 kg/hm2的T8 處理效果最佳。