花生化肥減施途徑與潛力

王春曉，王世福，鹿?jié)蓡?，?蔚，臧宏偉，張 偉，姚 杰，蘭 豐，柳 璇，劉傳德*，鄭亞萍

(1.山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院/農(nóng)業(yè)部果品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(煙臺(tái))/農(nóng)業(yè)部果品及苗木質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(煙臺(tái))，山東 煙臺(tái)265500；2.甘肅貴金屬冶煉有限公司，甘肅 定西 730500；3.山東省花生研究所，山東 青島 266100)

長(zhǎng)期以來(lái)，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，我國(guó)花生生產(chǎn)走的是高投入高產(chǎn)出的“雙高”模式，其中肥料的投入尤為突出，過(guò)量甚至盲目施肥在許多產(chǎn)區(qū)已成為習(xí)慣。我國(guó)花生生產(chǎn)推薦施肥量遠(yuǎn)高于世界其他花生主產(chǎn)國(guó)。美國(guó)花生除在缺鈣地區(qū)結(jié)莢前追施一定數(shù)量的鈣肥、生茬地補(bǔ)施適量的根瘤菌劑外，不再施用其他任何種類的肥料。日本較注重磷肥的施用，90%的氮素依靠根瘤菌固氮提供。印度、越南等發(fā)展中國(guó)家花生施肥量?jī)H為我國(guó)的5%～10%[1]。

大量的化肥投入雖然在提高產(chǎn)量方面發(fā)揮了重要作用，但由化肥帶來(lái)的負(fù)面影響也日趨明顯：一是造成花生徒長(zhǎng)倒伏、早衰減產(chǎn)；二是抑制根瘤發(fā)育，降低根瘤菌固氮能力；三是肥料浪費(fèi)大，利用低，生產(chǎn)成本高；四是對(duì)生態(tài)環(huán)境潛在威脅大；五是引起土壤鹽漬、酸化，結(jié)構(gòu)變劣，持續(xù)生產(chǎn)能力下降。因此，過(guò)量施肥已成為我國(guó)花生持續(xù)增產(chǎn)增效和生態(tài)安全的主要障礙因素之一。節(jié)肥省肥、科學(xué)施肥已成為事關(guān)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的大事。

2005年，農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，提出了未來(lái)五年我國(guó)主要農(nóng)作物化肥使用量的目標(biāo)任務(wù)，拉開了我國(guó)節(jié)肥減肥、高效施肥的序幕，這是繼配方施肥、沃土工程之后，推出的又一實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。花生是我國(guó)重要的油料作物、經(jīng)濟(jì)作物，在農(nóng)業(yè)增收、農(nóng)民增效、保障食用油脂安全等方面有舉足輕重的地位。我國(guó)人多地少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肩負(fù)著提高產(chǎn)量和減少環(huán)境污染的雙重任務(wù)，在保證花生產(chǎn)量穩(wěn)中有升的前提下減少化肥用量，是未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)花生科研和生產(chǎn)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 花生施肥現(xiàn)狀

我國(guó)每年花生氮磷鉀養(yǎng)分總需求約為70萬(wàn)t，N:P2O5:K2O比例約為1:0.35:0.75[2]。山東和河南需求量最大，兩省之和占總需求量的48%，其次為河北、遼寧、廣東、安徽、河北、四川等省。自上世紀(jì)60年代末，為提高花生產(chǎn)量，施肥受到高度重視，山東省花生研究所根據(jù)單位花生植株所吸收養(yǎng)分量，結(jié)合各元素營(yíng)養(yǎng)特性，提出了氮減半、磷加倍、鉀全量的施肥原則，要求每生產(chǎn)100 kg莢果施純N 2.5 kg、P2O52 kg和K2O 2.5 kg[3]，這一技術(shù)沿用至今，為提高我國(guó)花生產(chǎn)量發(fā)揮了重要作用。然而這一基于產(chǎn)量為主目標(biāo)的施肥技術(shù)氮磷鉀都有一定程度的結(jié)余，尤其是磷，推薦量為實(shí)際需要量的2倍。如此連年施肥，土壤中氮磷鉀養(yǎng)分總體都有一定的富余，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)花生氮磷鉀肥表觀剩余率分別約為19.0%、63.0%和38.5%。不僅造成肥料浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大壓力。

肥料結(jié)構(gòu)的改變對(duì)我國(guó)花生施肥產(chǎn)生了很大影響。隨著高濃度復(fù)合肥比例的逐漸增加，尤其是三元復(fù)合肥(多為N、P2O5、K2O各含15%)廣泛應(yīng)用，花生田養(yǎng)分殘余狀況更加嚴(yán)重(圖1)，磷素尤為突出，進(jìn)一步加劇了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 花生需肥與施肥現(xiàn)狀

2 花生化肥減施途徑與潛力

2.1 合理耕作，增施有機(jī)物料

花生為地下結(jié)果作物，對(duì)土壤緊實(shí)狀況響應(yīng)非常敏感，通過(guò)深耕及深松等耕作方式，可降低土壤容重，提高通透性，改變土壤氧化還原電位，增加元素的有效性，促進(jìn)花生對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，具有一定的節(jié)肥潛力[4-5]。加大有機(jī)物料的投入，是沃土肥田、化肥減施后保證花生持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的最有效措施之一。增施有機(jī)肥和秸稈還田是目前增加有機(jī)物料投入的主要方式?，F(xiàn)有研究表明，有機(jī)肥與化肥配施比單施化肥能增加花生田細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量，提高脲酶、酸性磷酸酶及蔗糖酶活性，增加土壤速效氮磷鉀養(yǎng)分含量，進(jìn)而提高肥料利用率及花生產(chǎn)量[6-7]。在小麥—花生兩熟制栽培條件下，連續(xù)兩年進(jìn)行小麥秸稈還田，土壤有機(jī)質(zhì)比不還田處理和試驗(yàn)前分別提高0.05和0.034個(gè)百分點(diǎn)[8]。因此，深耕配合增施有機(jī)物料，是花生化肥減施得以長(zhǎng)期堅(jiān)持實(shí)施的基礎(chǔ)，需認(rèn)真對(duì)待。

2.2 改進(jìn)肥料性能與施肥技術(shù)

2.2.1 研發(fā)新型肥料

緩/控釋肥能控制養(yǎng)分釋放速度，實(shí)現(xiàn)作物需要與肥料供應(yīng)相對(duì)一致，從而提高肥料利用率和降低肥料對(duì)環(huán)境的污染，被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的一種新型肥料[9]。張玉樹等[10]在福建紅壤土上試驗(yàn)表明，在等量養(yǎng)分均做基肥時(shí)，控釋肥比普通肥花生增產(chǎn)2.5%～10.8%，氮、磷、鉀當(dāng)季利用率分別提高3.9%～15.8%、0.6%～4.2%和2.6%～14.2%。成艷紅等[11]報(bào)道，在江西紅壤上，配施20%控釋肥較常規(guī)施肥氮肥利用率提高57.4%，莢果增產(chǎn)5.7%。初長(zhǎng)江試驗(yàn)表明，緩釋肥用量減少20%～25%，產(chǎn)量與常規(guī)施肥相當(dāng)[12]。今后，應(yīng)根據(jù)花生生育期間氮素需求規(guī)律研發(fā)花生專用緩/控釋肥，力求在供應(yīng)時(shí)間和供應(yīng)強(qiáng)度兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)氮素供需的“精準(zhǔn)、同步”。

2.2.2 普及測(cè)土配方施肥技術(shù)

測(cè)土配方施肥是根據(jù)花生需肥規(guī)律、土壤供肥能力和肥料效應(yīng)，提出氮、磷、鉀及中微量元素的施用數(shù)量、比例、時(shí)間和方法的一套施肥基礎(chǔ)體系，是實(shí)現(xiàn)各種養(yǎng)分平衡供應(yīng)、肥料減量增效、花生增產(chǎn)提質(zhì)的有效措施。其中肥料效應(yīng)函數(shù)—養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法是目前最為常用的配方施肥技術(shù)，其推薦施肥量和配方的科學(xué)性及嚴(yán)謹(jǐn)性較高[13]。近年來(lái)，全國(guó)已在多個(gè)省份建立了花生測(cè)土配方施肥體系，確定了花生氮磷鉀肥經(jīng)濟(jì)施用量及推薦施用量[14-16]。試驗(yàn)表明，測(cè)土配方施肥較常規(guī)施肥增產(chǎn)16.9%～24.4%，氮、磷、鉀配施較各自單施肥料利用率提高2.0%～7.3%[9]。利用計(jì)算機(jī)專家決策系統(tǒng)實(shí)行區(qū)域配方施肥比常規(guī)專用肥增產(chǎn)5.6%～9.8%，節(jié)肥5.7%～24.9%[17]。節(jié)肥降耗、增產(chǎn)增效潛力大。由于我國(guó)農(nóng)民知識(shí)水平不高，花生田面積小而分散，對(duì)單一農(nóng)戶田塊進(jìn)行測(cè)土配方施肥既不經(jīng)濟(jì)、也不現(xiàn)實(shí)，如何將測(cè)土配方施肥與肥料企業(yè)結(jié)合，按一定的區(qū)域直接生產(chǎn)適合農(nóng)民需要的肥料，是未來(lái)測(cè)土配方施肥工作需要進(jìn)一步探究的重要課題。

2.2.3 因地制宜發(fā)展水肥一體化技術(shù)

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，膜下滴灌是花生常用的一種水肥一體化施肥技術(shù)[18]，在測(cè)土配方施肥的基礎(chǔ)上應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)，比常規(guī)技術(shù)可節(jié)肥30%～50%，在減少肥料用量40%的基礎(chǔ)上，莢果增產(chǎn)15%以上。節(jié)肥增產(chǎn)潛力大[19]。該技術(shù)在新疆及東北農(nóng)牧交錯(cuò)帶等花生產(chǎn)區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。我國(guó)花生肥水一體化技術(shù)現(xiàn)處在起步階段，整體技術(shù)及肥料運(yùn)籌技術(shù)尚不成熟、完善，在一定程度影響了該技術(shù)節(jié)肥節(jié)水、增產(chǎn)增效的效果?；诰C合考慮不同生育期土壤供肥能力、植株需肥特性、肥料吸收利用等因素的不同種類肥料搭配與運(yùn)籌，是未來(lái)該技術(shù)需突破的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是未來(lái)工作的重點(diǎn)。

2.2.4 探索精準(zhǔn)施肥可行性

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)于1993-1994年起源于美國(guó)明尼蘇達(dá)州的兩個(gè)農(nóng)場(chǎng)，精準(zhǔn)施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)中的核心內(nèi)容，該技術(shù)用全球定位系統(tǒng)可在每一操作單元上因土、因作物全面平衡施肥，可顯著提高肥料利用率和施肥經(jīng)濟(jì)效益及作物產(chǎn)量，降低化肥用量及施肥對(duì)環(huán)境的不良影響，是提高化肥利用率、最大限度地利用土地資源，以及以合理的肥料投入量獲取最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和自然資源的有效途徑和措施。近年來(lái)，我國(guó)在小麥、玉米、水稻等作物上開展了精準(zhǔn)施肥研究與應(yīng)用，節(jié)肥、增產(chǎn)效果顯著[20]，具有廣闊的發(fā)展前景。但目前花生上應(yīng)用甚少。

2.2.5 適時(shí)追施葉面肥

花生葉片有直接吸收養(yǎng)分的能力[21]，可有效彌補(bǔ)逆境(干旱、鹽堿、酸化、瘠薄、根系老化等)條件下根系吸收能力不足的問(wèn)題。目前，葉面追肥種類較多，生育中期一般以硼、鉬、鐵等為主，生育后期主要追施氮、磷、鉀等?，F(xiàn)有試驗(yàn)表明，花生葉面追肥可增產(chǎn)3.7%～33.1%[3,22-23]。增產(chǎn)效果不穩(wěn)定是影響葉面肥應(yīng)用最主要瓶頸，其原因與品種類型、土壤供肥能力、植株長(zhǎng)勢(shì)及葉面肥濃度、噴施時(shí)間、次數(shù)等有關(guān)。探明葉面肥的使用條件，對(duì)發(fā)揮葉面追肥在花生節(jié)肥增產(chǎn)中的作用有重要意義[9]。

2.3 應(yīng)用生物學(xué)原理，提高養(yǎng)分效率

2.3.1 接種根瘤菌，提高根瘤菌固氮能力

作為豆科作物，花生有利用與固氮功能，固氮量為3.5～7.0 N kg/(667m2·季)，此量可占花生生育所需氮素的24%～81%，因品種和土壤生境不同而異[9,24-25]。接種根瘤菌劑能為花生提供一定的氮素營(yíng)養(yǎng)，達(dá)到肥料減施增效目的[26-27]。林國(guó)林等[28]報(bào)道，接種根瘤菌可促進(jìn)植株生長(zhǎng), 提高葉面積系數(shù)，莢果增產(chǎn)7.5%～12.9%。史清亮等[29]研究表明，在石灰性土壤施肥條件下，花生接種根瘤菌效果顯著，結(jié)瘤數(shù)增加5倍，莢果增產(chǎn)17.2%，籽仁粗蛋白含量提高3.0%～7.0%。劉世旺等[30]多點(diǎn)試驗(yàn)表明，接種根瘤菌的花生飽果率、百果干質(zhì)量和單株根瘤數(shù)等均有明顯增加，莢果平均增產(chǎn)14.5%。當(dāng)?shù)适┯貌蛔銜r(shí)，接種根瘤菌效果不明顯，當(dāng)?shù)适┯眠m量時(shí)，接種根瘤菌可增產(chǎn)11.4%～11.7%[31]。王永長(zhǎng)等[32]研究表明，常規(guī)施肥減半，接種根瘤菌，花生根瘤數(shù)明顯增加，莢果增產(chǎn)5%左右。綜合目前研究，接種根瘤菌一般可節(jié)氮1/4～1/2，增產(chǎn)5%以上，發(fā)展前景廣闊。然而，目前生產(chǎn)上根瘤菌劑并未得到廣泛應(yīng)用，重要原因之一是效果不穩(wěn)定。今后要進(jìn)一步加強(qiáng)“土著根瘤菌—接種根瘤菌劑—土壤生境—花生品種類型”相互關(guān)系的研究，篩選優(yōu)秀高效根瘤菌菌株，研制根瘤菌菌劑(肥)適宜劑型、使用方法等，進(jìn)一步提高根瘤菌菌劑(肥)的接種效果及穩(wěn)定性。

2.3.2 培育營(yíng)養(yǎng)高效品種

同一作物不同基因型品種對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收能力及利用率存在較大差異，篩選和利用高效的基因型，有望成為未來(lái)花生節(jié)肥省肥的有效途徑。萬(wàn)書波等[33]研究表明，不同品種類型花生氮利用率相差7.6%～8.3%，根瘤菌固氮率相差5.0%～23.0%。鄭永美等[34]比較了20個(gè)花生品種氮素利用特點(diǎn)，結(jié)果氮素生產(chǎn)效率和氮肥利用率分別為8.1～29.6 kg/kg和16.3%～34.6%，最高值分別達(dá)到最低值的3.7倍和2.1倍，篩選出“花育22”、“濰花8”等5個(gè)高產(chǎn)氮高效品種。山東省花生研究所研究了42個(gè)不同基因型品種磷素利用特點(diǎn)，結(jié)果磷效率為78.2～119.4 kg/kg，最大值為最小值的1.5倍，篩選出“花育36”和“花育39”等6個(gè)高產(chǎn)磷高效品種[9]。表明，培育、應(yīng)用養(yǎng)分利用率高的花生品種，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

2.3.3 合理化控

花生具有半無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性，在水肥優(yōu)越的條件下，往往因植株徒長(zhǎng)導(dǎo)致結(jié)莢后仍有較多的養(yǎng)分用于營(yíng)養(yǎng)體的消耗，不僅影響莢果的充實(shí)而減產(chǎn)，同時(shí)也降低了養(yǎng)分利用效率。植物生長(zhǎng)抑制劑，可有效控制莖葉徒長(zhǎng)，提高庫(kù)源比例，在提高莢果產(chǎn)量同時(shí)，減少了肥料不必要的浪費(fèi)，是花生節(jié)肥、增產(chǎn)的有效途徑。目前，有關(guān)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑控制花生徒長(zhǎng)倒伏、提高產(chǎn)量方面的報(bào)道較多。今后應(yīng)加強(qiáng)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑增產(chǎn)與節(jié)肥的協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步挖掘化控的節(jié)肥潛力。

3 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，受成土母質(zhì)、氣候及人為因素影響，相當(dāng)一部分花生田中的障礙性因子逐漸增加，主要表現(xiàn)為土壤酸化、鹽漬(堿)化、粘重等，降低了肥料中營(yíng)養(yǎng)元素的有效性，抑制了花生對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而降低肥料利用率。因此，花生化肥減施首先應(yīng)從充分發(fā)揮土壤潛能入手，通過(guò)提升土壤基礎(chǔ)肥力，活化土壤養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)等，提高土壤供肥能力，維持花生持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)肥料養(yǎng)分釋放特性及施用方式，提高肥料利用率。另外，選擇營(yíng)養(yǎng)高效品種、提高根瘤固氮能力以及減少營(yíng)養(yǎng)體無(wú)效消耗等，也是花生減少化肥用量的有效途徑?；蕼p施最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“三效”協(xié)調(diào)一致，即經(jīng)濟(jì)效益、資源效益和環(huán)境效益的同步提高。

不同減肥措施(途徑)均有一定的節(jié)肥效果，然而，我國(guó)花生分布廣泛，不同產(chǎn)區(qū)土壤類型、品種特性、種植制度、生態(tài)條件以及生產(chǎn)水平等存在較大差異，因地制宜有選擇地對(duì)這些單項(xiàng)措施進(jìn)行優(yōu)化組裝，建立適合不同產(chǎn)區(qū)的化肥減施體系，并根據(jù)現(xiàn)有施肥水平，制定近、中、長(zhǎng)不同階段花生化肥減施目標(biāo)和實(shí)施方案，是未來(lái)化肥減施的首要任務(wù)。