氮肥和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻生育特性、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響

吳 慧,殷 婕,朱廣龍,焦秀榮,周桂生,3*

(1.揚(yáng)州大學(xué) 實(shí)驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng),江蘇 揚(yáng)州 225009;2.教育部 農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,江蘇 揚(yáng)州 225009; 3.揚(yáng)州大學(xué) 農(nóng)業(yè)科技發(fā)展研究院,江蘇 揚(yáng)州 225009)

蓖麻(RiciunscommunisL.)屬大戟科(Euphorbiaceae)蓖麻屬雙子葉植物,是重要的油料作物之一[1-2]。蓖麻籽含油量高,出油率達(dá)45%～55%[3]。蓖麻油具有粘度大、燃燒點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天和精密儀器領(lǐng)域[4]。近年來,蓖麻的能源價(jià)值逐步得到重視,在印度、巴西和中國(guó)等國(guó)作為重要的能源作物得到大面積種植[4]。

氮、磷、鉀是作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成必需的大量元素。氮和磷不僅是植物體重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì),還通過多種途徑參與植物體內(nèi)的各種代謝活動(dòng),影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成[5]。鉀肥對(duì)作物生長(zhǎng)、發(fā)育和抗逆有著重要作用。要想獲得作物高產(chǎn),必須以一定量的氮磷鉀投入作為保障。近年來,國(guó)內(nèi)外蓖麻工作者在蓖麻豐產(chǎn)栽培技術(shù)研究領(lǐng)域做了大量工作[6-8]。但迄今有關(guān)在蓖麻生產(chǎn)中氮、磷、鉀肥三者合理配施方面的研究還很少見,難以為蓖麻高產(chǎn)栽培提供技術(shù)支撐。我們以大面積推廣種植的蓖麻品種淄蓖7號(hào)為試驗(yàn)品種,在粘壤土上設(shè)置試驗(yàn),研究了施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻生育特性、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響,得出了氮磷鉀的最佳配比,為蓖麻高產(chǎn)栽培提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地的基本情況

試驗(yàn)于2015年在揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為粘壤土,0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量1.2%，全氮含量1.2 g/kg，速效磷含量13.3 mg/kg，速效鉀含量78.3 mg/kg。2014年0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量1.0%，全氮含量1.1 g/kg，速效磷含量12.4 mg/kg，速效鉀含量77.3 mg/kg。試驗(yàn)地前茬作物為棉花,將棉稈粉碎后全部還田。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和處理

供試蓖麻品種為淄蓖7號(hào),由山東省淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。試驗(yàn)采用大田直播方式種植,于4月27日播種。種植密度為15000穴/hm2,行距1.0 m,穴距0.67 m,每穴播3粒種子。于2葉1心期間苗,定植密度為15000株/hm2。試驗(yàn)設(shè)施氮量和氮磷鉀配比(N∶P2O5∶K2O)2個(gè)試驗(yàn)因子。施氮量設(shè)2個(gè)水平,分別為純氮225.0和375.0 kg/hm2,依次用A1和A2表示。氮磷鉀配比設(shè)4個(gè)水平,分別為1∶0∶0、1∶0.3∶0.6、1∶0.6∶1.2和1∶0.9∶1.5,依次用B1、B2、B3和B4表示。2個(gè)試驗(yàn)因子的不同水平共組合成8個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次,合計(jì)24個(gè)小區(qū)，試驗(yàn)采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),小區(qū)長(zhǎng)8.0 m,寬3.5 m,面積28.0 m2。施用的氮肥品種為尿素,運(yùn)籌為基施40%，開花期施用60%,分別于播種后和7月上旬施用。磷肥為過磷酸鈣,鉀肥為氯化鉀,兩者運(yùn)籌相同,均為基施和開花期追施各占50%。田間其它管理按照高產(chǎn)要求進(jìn)行。

1.3 主要調(diào)查和測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 農(nóng)藝性狀 分別于7月13日(始花期)、8月13日(灌漿盛期)、9月13日(始熟期),對(duì)每個(gè)小區(qū)的第2、3行取長(zhǎng)勢(shì)基本一致且具有代表性的蓖麻植株，進(jìn)行生育特性的調(diào)查和記載,包括株高和主莖真葉數(shù)等。

1.3.2 干物重 分別于7月13日(始花期)、8月13日(灌漿盛期)、9月13日(始熟期),對(duì)每個(gè)小區(qū)選取具代表性的2株蓖麻,將植株按葉、莖和果穗分開。測(cè)定葉面積后,先將植株樣品于105 ℃殺青0.5 h，然后于70 ℃烘干至恒重,測(cè)定干物重。

1.3.3 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成 對(duì)每個(gè)小區(qū)選取具有代表性的5株蓖麻,從9月13日開始每10 d分批收獲果穗,風(fēng)干后統(tǒng)計(jì)單株果穗數(shù)、每果穗粒數(shù)和百粒重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

數(shù)據(jù)錄入、預(yù)處理、計(jì)算和制圖采用Excel 2016進(jìn)行。統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 16.0進(jìn)行,多重比較采用LSD0.05法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻生育特性的影響

從表1可知,蓖麻在7月13日到8月13日的株高增加速度明顯低于8月13日到9月13日,表明在本試驗(yàn)條件下蓖麻株高在灌漿期仍然保持著較快增長(zhǎng)。方差分析結(jié)果表明,施氮量、氮磷鉀配比以及兩者互作對(duì)株高的影響在各時(shí)期都達(dá)到顯著水平,均表現(xiàn)為隨施氮量和磷鉀肥施用比例的增加而提高。多重比較結(jié)果顯示,施氮量375 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0.9∶1.5的處理(A2B4)的植株最高,而A1B1處理的植株最矮,在7月13日、8月13日和9月13日前者分別比后者高出104.1%、41.7%和41.7%。

表2結(jié)果表明,在施氮量225.0 kg/hm2條件下,隨著施氮量和磷鉀肥施用比例的增加, 蓖麻的主莖真葉數(shù)呈現(xiàn)一定的增加態(tài)勢(shì),但處理間的差異未達(dá)到顯著水平;在施氮量375.0 kg/hm2條件下,以1∶0.3∶0.6配比的主莖真葉數(shù)最高,但處理間的差異也未達(dá)顯著水平。進(jìn)入灌漿期后主莖真葉數(shù)基本穩(wěn)定,僅略有增加。

2.2 施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻干物質(zhì)積累的影響

由表3～表4可知,隨著施氮量和磷鉀配比的增加,葉片和莖干重增加。各時(shí)期均以施氮量375.0 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0.9∶1.5的處理(A2B4)的葉片和莖干重最高,以施氮量225.0 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0∶0的處理(A1B1)的葉片和莖干重最低,前者在始花期、灌漿盛期和始熟期的葉片和莖干重分別比后者高12.4%和11.3%、16.0%和13.4%、23.6和53.8%。從始花期到始熟期葉片和莖干重增長(zhǎng)迅速,始熟期達(dá)到高峰,之后隨著灌漿的進(jìn)行葉片和莖干重增加趨緩,這主要是由于葉片和莖稈中的干物質(zhì)迅速向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn),用于籽粒灌漿。

表1 氮肥施用量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻株高的影響

注:表中同一列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母表示在0.05概率水平上差異顯著。下同。

表2 氮肥施用量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻植株主莖真葉數(shù)的影響

表3 不同施氮量和氮磷鉀配比條件下蓖麻各時(shí)期的葉片干重

2.3 施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻葉面積指數(shù)的影響

從圖1可以看出：蓖麻的葉面積指數(shù)在開花初期較小,從始花期到灌漿盛期增加較快,在始熟期仍保持著較高的葉面積指數(shù)。較高的施氮量和磷鉀施用比例促進(jìn)了葉面積指數(shù)的增加,各時(shí)期均以施氮量375.0 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0.9∶1.5的處理(A2B4)的葉面積指數(shù)最大,而以施氮量225.0 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0∶0的處理(A1B1)的葉面積指數(shù)最小,且這兩個(gè)處理從灌漿盛期到始熟期的葉面積指數(shù)幾乎沒有增加。

表4 不同施氮量和氮磷鉀配比條件下蓖麻各時(shí)期的莖干重

圖1 不同施氮量和氮磷鉀配比條件下蓖麻各時(shí)期的葉面積指數(shù)

2.4 施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

方差分析結(jié)果表明,施氮量、氮磷鉀配比及兩者互作對(duì)蓖麻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響均達(dá)到顯著或極顯著水平。在同一氮磷鉀配比條件下,蓖麻籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加。在同一施氮量條件下,蓖麻產(chǎn)量隨磷鉀肥比例的增加而增加。在不同處理中,以施氮量375.0 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0.9∶1.5的處理(A2B4)的產(chǎn)量最高,達(dá)到2163.6 kg/hm2；其次為A2B3處理,達(dá)到2123.3 kg/hm2；施氮量225 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0∶0的處理(A1B1)的產(chǎn)量最低,僅為959.5 kg/hm2。從產(chǎn)量構(gòu)成來看,在施氮量225.0 kg/hm2條件下,氮磷鉀配比1∶0∶0、1∶0.3∶0.6、1∶0.6∶0.9條件下的蓖麻單株穗數(shù)差異不大,但1∶0.9∶1.5條件下的單株穗數(shù)顯著高于前三者的;在施氮量375.0 kg/hm2條件下,氮磷鉀配比1∶0∶0和1∶0.3∶0.6的單株穗數(shù)差異不大,但均顯著低于1∶0.6∶0.9和1∶0.9∶1.5配比的。在施氮量225.0 kg/hm2條件下的每穗粒數(shù)顯著低于施氮量375.0 kg/hm2條件下的；但在同一施氮量條件下,不同氮磷鉀配比條件下的每穗粒數(shù)無顯著差異。蓖麻百粒重隨著施氮量的增加而提高,在同一施氮量條件下,其隨著磷鉀施用比例的增加而提高(表5)。

表5 不同施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 小結(jié)與討論

氮素是植物需求量最大的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素,既是植物體最重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì),又是參與植物生理代謝最活躍的物質(zhì)——各種酶的主要成分[1]。周桂生等發(fā)現(xiàn),施氮量對(duì)沿海灘涂中度鹽堿地蓖麻各器官和整株干物質(zhì)的積累有明顯影響[9];在施氮量150 kg/hm2條件下,開花期和灌漿期花序的干物重積累速率最高,最有利于莖和葉片中貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向花序轉(zhuǎn)運(yùn),從而促進(jìn)果穗形成和籽粒灌漿[10]。本試驗(yàn)在非鹽堿地開展,我們采用了更高的施氮量處理,發(fā)現(xiàn)與225.0 kg/hm2施氮量相比,375.0 kg/hm2施氮量對(duì)蓖麻生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)更好,產(chǎn)量提高效應(yīng)更為顯著,這與在鹽堿地上研究的結(jié)果并不一致。究其原因，一方面在于試驗(yàn)品種的需肥特性不同,另一方面試驗(yàn)地的土壤含鹽量和養(yǎng)分含量相差很大。在鹽堿地上,鹽分會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)(特別是根系生長(zhǎng))造成脅迫,根系吸收水分和養(yǎng)分的能力降低；而在非鹽堿地上,這種脅迫就很小或不存在,根系吸收水分和養(yǎng)分的能力顯著增強(qiáng)。

除氮素營(yíng)養(yǎng)外,磷鉀素配合對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育也很重要。前人在不同土壤質(zhì)地和土壤環(huán)境下研究了蓖麻吸收肥料的特性,發(fā)現(xiàn)單位重量蓖麻籽吸收的氮磷鉀量差異較大。Hocking等認(rèn)為,每生產(chǎn)100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮2.8 kg、磷0.9 kg、鉀2.9 kg[14]。白金銘研究認(rèn)為,在黑鈣土上每生產(chǎn)100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮10.6 kg、磷1.4 kg[15]。熊志軍等認(rèn)為,在西北鹽堿土上每生產(chǎn)100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮6.2～7.2 kg、磷0.7～0.8 kg[16]。江惠瓊等認(rèn)為,在紅壤土上每生產(chǎn)100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮7.7 kg、磷1.3 kg[17]。蔣小軍等研究發(fā)現(xiàn),在施用純氮50.0 kg/hm2、P2O5105.0 kg/hm2,即N∶P2O5=1∶2.1條件下獲得的蓖麻產(chǎn)量最高,N∶P2O5=1∶2.1可作為氮磷肥配施的參考依據(jù)[11]。童晨等以淄蓖8號(hào)為試驗(yàn)品種研究發(fā)現(xiàn),在沿海灘涂中度鹽堿地種植蓖麻,在施氮量225.0 kg/hm2、施磷量(P2O5)90.0 kg/hm2、不施鉀肥條件下獲得的產(chǎn)量最高[12]。董偉偉等在中度鹽堿地對(duì)淄蓖5號(hào)進(jìn)行了研究,得出在施氮量120.0 kg/hm2、施磷量(P2O5)50.0 kg/hm2、不施鉀肥條件下獲得的蓖麻產(chǎn)量最高[13]。本研究發(fā)現(xiàn),在非鹽堿地上種植蓖麻,當(dāng)施氮量為375 kg/hm2、施磷量(P2O5)為337.5 kg/hm2、施鉀量(K2O)為562.5 kg/hm2時(shí)獲得的蓖麻籽粒產(chǎn)量最高。本研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果差異較大,這除了與試驗(yàn)品種的特性不同有關(guān)外,還與試驗(yàn)土壤的質(zhì)地、供肥能力不同密切相關(guān),還可能與試驗(yàn)期間的氣候條件差異有關(guān)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明,在粘壤土上種植蓖麻,施氮量和氮磷鉀配比對(duì)蓖麻的生育特性、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量有顯著影響,施氮量375.0 kg/hm2、氮磷鉀配比1∶0.9∶1.5的處理對(duì)蓖麻生長(zhǎng)的促進(jìn)效果最好,獲得的產(chǎn)量最高,達(dá)到2163.6 kg/hm2。本研究結(jié)果為粘壤土蓖麻高產(chǎn)肥料運(yùn)籌提供了參考依據(jù)。