磷鋅配施對花生不同生育期磷鋅吸收與分配的影響①

索炎炎，張 翔*，司賢宗，毛家偉，余 瓊，李 亮，李國平，余 輝

磷鋅配施對花生不同生育期磷鋅吸收與分配的影響①

索炎炎1，張 翔1*，司賢宗1，毛家偉1，余 瓊1，李 亮1，李國平1，余 輝2

(1 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，鄭州450002；2 正陽縣花生研究所，河南正陽 463600)

對植物體內(nèi)磷–鋅復(fù)雜的交互關(guān)系，采用田間試驗(yàn)，研究了磷鋅配施對花生不同生育期磷鋅吸收、積累、分配及花生產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：施磷和施鋅均顯著提高了花生地上部干重和產(chǎn)量。相同鋅用量下，施磷提高了花生地上部、花生殼和花生仁的磷含量和積累量，但降低了其鋅含量、磷鋅收獲指數(shù)和莢果磷利用率。其中，施磷對地上部鋅含量的降低程度取決于生育期和鋅施用水平。隨施磷量的增加，在花生苗期、花針前期及不施鋅肥時(shí)，花生地上部鋅含量顯著降低；而在花針后期、結(jié)莢期和成熟期及施鋅肥時(shí)，花生地上部鋅含量的降低程度逐漸減弱，表明磷-鋅拮抗作用在花生生育前期強(qiáng)于生育后期，不施鋅肥強(qiáng)于施鋅肥。施磷對花生鋅積累量的影響取決于鋅供應(yīng)水平和花生生長部位。不施鋅肥時(shí)，僅適量供磷促進(jìn)了地上部鋅積累，而施鋅肥時(shí)，適量供磷和高量供磷均促進(jìn)了地上部鋅積累；不同于地上部，高量供磷顯著降低了花生殼和花生仁鋅積累量。相同磷用量下，增施鋅肥對整個(gè)生育期花生各部位磷含量和花生生育后期磷積累量無顯著影響，顯著增加了花生苗期和花針前期地上部及成熟期花生殼和花生仁的磷積累量、磷收獲指數(shù)和莢果磷利用率?？傊?，花生體內(nèi)磷–鋅相互作用大小受其生育期、生長部位和鋅供應(yīng)水平的影響，且施磷對鋅的影響較施鋅對磷的影響大。

磷鋅配施；花生；生育期；磷–鋅關(guān)系

磷是作物生長和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的必需營養(yǎng)元素。磷在土壤及作物體內(nèi)易與多種微量元素發(fā)生作用[1]，其中磷-鋅關(guān)系問題一直是研究的熱點(diǎn)之一。植物體內(nèi)磷-鋅交互作用十分復(fù)雜，針對磷-鋅交互作用，國內(nèi)外專家學(xué)者開展了廣泛研究，研究結(jié)論仍存在爭議，多數(shù)研究認(rèn)為大量施用磷肥會(huì)抑制作物對鋅元素的吸收，磷-鋅關(guān)系表現(xiàn)為拮抗作用[2-5]；然而另一些研究認(rèn)為施磷促進(jìn)了作物對鋅元素的吸收，磷-鋅關(guān)系表現(xiàn)為協(xié)同作用[6-7]。關(guān)于磷-鋅關(guān)系的影響因素，有研究者發(fā)現(xiàn)磷-鋅關(guān)系取決于介質(zhì)中磷濃度，低磷時(shí)呈協(xié)同關(guān)系，高磷時(shí)呈拮抗關(guān)系[3-8]。Ova等[2]認(rèn)為植物體內(nèi)磷-鋅關(guān)系受生長介質(zhì)影響，自然土壤中冬小麥體內(nèi)磷-鋅呈現(xiàn)拮抗作用，高壓滅菌土和營養(yǎng)液中磷-鋅無明顯相互作用。Zhang等[3]研究表明，小麥拔節(jié)期鋅積累量隨施磷量增加而增加；而開花期和成熟期鋅積累量隨施磷量增加先增加后降低。武際等[9]研究認(rèn)為磷-鋅關(guān)系在小麥生育前期表現(xiàn)為協(xié)同作用，在成熟期表現(xiàn)為拮抗作用?？梢姡?鋅關(guān)系因生長介質(zhì)、介質(zhì)中磷/鋅濃度水平、作物生育期及生長部位的不同而異[1]。以上研究多采用盆栽或營養(yǎng)液培養(yǎng)的方法，而對田間條件下作物全生育期磷-鋅關(guān)系的研究還很少，且磷-鋅交互作用主要在小麥、玉米、水稻等大宗糧食作物上研究較多。花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，對磷的需求量相對其他作物較多[10]，大量施用磷肥必然會(huì)影響花生鋅的吸收和利用。然而，根據(jù)現(xiàn)有知識，磷鋅配施對花生全生育期磷-鋅關(guān)系的影響還未見相關(guān)報(bào)道。鑒于此，本文選取典型砂姜黑土為研究對象，研究田間自然條件下不同磷鋅組合對花生全生育期磷鋅吸收、積累及分配的影響，以期為調(diào)控花生高產(chǎn)和提高花生仁中鋅營養(yǎng)的磷鋅肥合理施用技術(shù)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于 2016年6—10月在河南省正陽縣蘭青鄉(xiāng)大余莊進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤類型為砂姜黑土，質(zhì)地為黏壤，試驗(yàn)地地勢平坦，土壤肥力均勻，排灌條件良好。耕層土壤基本性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)14.20 g/kg，全氮 0.90 g/kg，速效氮 102.98 mg/kg，有效磷 17.20 mg/kg，速效鉀125.42 mg/kg，有效鋅 1.02 mg/kg，pH6.00。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，包括磷肥和鋅肥兩個(gè)因素，其中磷肥(P2O5)設(shè)3個(gè)水平，分別為0(不施P0)、90(P1)和150 kg/hm2(P2)，鋅肥(ZnSO4·7H2O)設(shè)3個(gè)水平，分別為0(不施Zn0)、30(Zn1)和60 kg/hm2(Zn2)，共9個(gè)處理，重復(fù)3次，小區(qū)面積為 15 m2(3 m × 5 m)。

供試肥料品種為尿素(含N 460 g/kg)、過磷酸鈣(含 P2O597 g/kg)、氯化鉀(含K2O 600 g/kg)和硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)。肥料全部以撒施的方式作基肥施用。氮肥與鉀肥的用量分別為N 150 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。供試花生品種為遠(yuǎn)雜6，種植方式為起壟種植，壟寬80 ~ 85 cm，壟高15 ~ 20 cm，壟上播兩行花生，每穴播種2粒，播種密度18萬穴/hm2。于2016年6月10日播種，9月29日收獲。試驗(yàn)期間其他田間管理措施按照一般豐產(chǎn)大田進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

花生苗期(7月6日)和花針前期(7月25日)，每個(gè)處理選有代表性的10株花生，花針后期(8月15日)、結(jié)莢期(9月4日)和成熟期(9月26日)，每個(gè)處理采取有代表性的5株花生，分根、莖、葉、花生仁和花生殼等部位，于105℃下殺青15 min，65℃下烘至恒重，測定各部位的干物質(zhì)量；各樣品粉碎后，采用雙酸((HNO3)∶(H2O2)=4∶1)微波消解法制備消解液，用ICP-MS(Agilent 7500a)測定消解液中P、Zn濃度。成熟期，每個(gè)處理分別取4 m2進(jìn)行收獲、晾曬、稱重計(jì)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析采用雙因素和三因素有重復(fù)分析方法，平均值多重比較采用Ducan新復(fù)極差法(顯著性水平<0.05)。借助Microsoft Excel 2013進(jìn)行作圖。各指標(biāo)的計(jì)算方法為：植株養(yǎng)分累積量(mg) = 植株某部位養(yǎng)分含量×該部位干物質(zhì)量；養(yǎng)分收獲指數(shù)(HI) = 收獲期莢果中養(yǎng)分累積量/整株養(yǎng)分累積量×100%；某部位養(yǎng)分吸收利用率 (%, GRE)=(施肥區(qū)該部位某養(yǎng)分積累量?不施肥區(qū)該部位某養(yǎng)分積累量)/肥料中養(yǎng)分量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷鋅配施對花生地上部生物量和莢果產(chǎn)量的影響

磷鋅配施對花生地上部干物質(zhì)量的影響如圖1A所示。雙因素方差分析結(jié)果顯示，磷肥、鋅肥及磷肥×生育期互作對地上部干干物質(zhì)量影響顯著；磷肥×鋅肥互作、鋅肥×生育期互作和磷肥×鋅肥×生育期互作對地上部干干物質(zhì)量影響不顯著。在整個(gè)生育期，相同鋅用量下，增施磷肥提高了地上部干干物質(zhì)量；相同磷用量下，增施鋅肥地上部干干物質(zhì)量也呈增加趨勢。相同磷、鋅用量下，不同生育期相比，地上部干干物質(zhì)量在苗期至花針后期快速增加，在結(jié)莢期至成熟期趨于穩(wěn)定。

(P：磷肥；Zn：鋅肥；GP：生育期；ns、*和**分別表示差異不顯著(P>0.05)、顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)，下同；柱狀圖上不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05))

磷鋅配施對花生莢果產(chǎn)量的影響如圖1B所示。雙因素方差分析結(jié)果顯示，磷肥和鋅肥對花生莢果產(chǎn)量影響顯著；而磷肥×鋅肥互作對莢果產(chǎn)量影響不顯著。相同鋅用量下，與不施磷肥相比，P1處理顯著提高了花生莢果產(chǎn)量，P2處理對花生增產(chǎn)差異不顯著。相同磷用量下，Zn1和Zn2處理比Zn0處理顯著提高了花生莢果產(chǎn)量，Zn1與Zn2處理間差異不顯著。

2.2 磷鋅配施對花生地上部磷、鋅含量和積累量的影響

花生不同生育期地上部磷含量和積累量對磷鋅配施的響應(yīng)如圖2A、2B。雙因素方差分析結(jié)果表明，磷肥、生育期及磷肥×生育期互作對地上部磷含量和積累量影響顯著；而鋅肥、磷肥×鋅肥互作、鋅肥×生育期互作、磷肥×鋅肥×生育期互作對地上部磷含量和積累量影響不顯著。在整個(gè)生育期，無論是否施用磷肥地上部磷含量隨生育期的推進(jìn)逐漸降低。相同鋅用量下，與不施磷相比，施用磷肥顯著增加整個(gè)生育期地上部磷含量和積累量，但P1與P2兩個(gè)施磷量處理間無顯著差異。相同磷用量下，不同鋅肥供應(yīng)水平對整個(gè)生育期地上部磷含量和生育后期磷積累量均無顯著影響，但施鋅肥顯著增加了花生苗期和花針前期地上部的磷積累量。

從圖2C、2D可以看出，磷肥、鋅肥、生育期及磷肥×鋅肥互作顯著影響地上部鋅含量和積累量；磷肥×生育期互作僅顯著影響地上部鋅積累量，而鋅肥×生育期互作、磷肥×鋅肥×生育期互作對地上部鋅含量和積累量影響不顯著。無論是否施用鋅肥地上部鋅含量隨生育期的推進(jìn)也逐漸降低。關(guān)于施磷肥對地上部鋅含量的影響，總體上，施用磷肥顯著降低整個(gè)生育期地上部鋅含量，但降低程度因生育期和鋅施用水平不同而異。具體表現(xiàn)為，相同鋅用量下，Zn0水平下，整個(gè)生育期內(nèi)不同施磷水平對鋅含量的影響為P2P2≈P0；Zn1和Zn2水平下為P2≈P1>P0(圖2D)。相同磷用量下，增施鋅肥顯著增加整個(gè)生育期地上部鋅含量和積累量。

(圖中圖柱上方不同小寫字母表示同一生育期不同處理間差異達(dá)P<0.05顯著水平)

2.3 磷鋅配施對花生殼和花生仁中磷、鋅含量和積累量的影響

從表1可以看出，磷肥對花生殼和花生仁中磷鋅含量與積累量影響均顯著；鋅肥對花生殼和花生仁中磷含量影響不顯著，對磷積累量、鋅含量和鋅積累量影響顯著；磷肥×鋅肥互作對花生殼和花生仁中磷鋅含量和積累量影響均不顯著。關(guān)于磷鋅配施對花生殼和花生仁中磷含量和積累量的影響，相同鋅用量下，P1和P2處理比P0處理顯著提高花生殼和花生仁中磷含量，除Zn0處理外，P1與P2處理間差異不顯著；與磷含量變化規(guī)律一致，花生殼和花生仁磷積累量在磷肥施與不施之間差異顯著，兩個(gè)施磷量間差異不顯著。相同磷用量下，花生殼和花生仁磷含量在3個(gè)鋅處理水平間無顯著差異；Zn1和Zn2處理比Zn0處理顯著增加花生殼和花生仁磷積累量，且Zn1與Zn2處理間差異不顯著。

關(guān)于磷鋅配施對鋅含量和積累量的影響，相同鋅用量下，施磷處理顯著降低了花生殼和花生仁中鋅含量，P2與P1處理相比也有降低花生殼和花生仁中鋅含量的作用，但差異不顯著；不同于鋅含量，相同磷用量下，與不施磷相比，僅P2處理顯著降低了花生殼和花生仁中鋅積累量。

2.4 磷鋅配施對花生莢果磷、鋅利用的影響

從表2可以看出，磷肥、鋅肥及二者互作對磷和鋅收獲指數(shù)影響顯著，對鋅利用率影響不顯著；磷利用率僅受施磷影響顯著。相同鋅用量下，增施磷肥顯著降低磷收獲指數(shù)和磷利用率；施磷條件下，Zn2比Zn0處理顯著提高了花生莢果磷收獲指數(shù)和磷利用率，說明高鋅促進(jìn)了花生體內(nèi)的磷向莢果中轉(zhuǎn)運(yùn)。對于鋅利用情況，相同鋅用量下，施磷比不施磷顯著降低鋅收獲指數(shù)，對鋅利用率無顯著影響。相同磷用量下，Zn2比Zn0處理顯著降低了鋅收獲指數(shù)；Zn2與Zn1處理相比，鋅利用率的降低程度隨磷用量增加逐漸加大，在P2處理下差異達(dá)顯著水平。

表1 花生殼和花生仁中磷、鋅含量和積累量

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異達(dá)<0.05顯著水平，下表同。

3 討論

施磷顯著增加花生地上部干重和莢果產(chǎn)量，但花生莢果產(chǎn)量隨施磷量的提高略有降低，與Bai等[12]和Zhang等[3]研究結(jié)果一致，表明較高的磷用量并不能一直增加花生莢果產(chǎn)量，生產(chǎn)上應(yīng)控制磷用量過大。土壤有效磷含量是影響作物產(chǎn)量的重要因素[11]，Bai等[12]研究表明，土壤有效磷含量在10.9 ~ 21.4 mg/kg范圍是獲得作物最佳產(chǎn)量的關(guān)鍵水平。本試驗(yàn)供試土壤有效磷含量背景值為17.2 mg/kg，雖屬中等磷水平，但由于花生相對于其他作物需磷量較多[10]，所以施磷(90 kg/hm2)可顯著提高花生莢果產(chǎn)量。當(dāng)磷用量達(dá)到150 kg/hm2時(shí)，花生產(chǎn)量有降低的趨勢，主要原因有兩點(diǎn)：一是施磷量為150 kg/hm2時(shí)，土壤有效磷含量可能偏離了花生獲得最佳產(chǎn)量的土壤有效磷水平；二是營養(yǎng)生長過剩在一定程度上阻礙生殖器官的生長[13]，本研究也證實(shí)這一觀點(diǎn)，即花生地上部的干物質(zhì)量隨施磷量增加而提高(圖1)。練春蘭等[5]研究發(fā)現(xiàn)在鋅有效性低的土壤上，土施鋅肥對作物增產(chǎn)效果較好。本研究供試土壤有效鋅含量為1.02 mg/kg，屬潛在缺鋅土壤[14]，因此，施鋅肥對花生有增產(chǎn)作用。

表2 磷鋅配施對花生莢果磷、鋅利用的影響

施磷往往會(huì)誘導(dǎo)植物鋅缺乏，但關(guān)于產(chǎn)生這一現(xiàn)象的機(jī)制說法并不一致，主要存在以下幾種觀點(diǎn)：①AM菌根真菌可提高作物鋅的吸收[15-16]，施磷抑制了菌根真菌活力；②施磷改善了作物磷營養(yǎng)狀況，促進(jìn)作物根系發(fā)育和植株生長，產(chǎn)生生物稀釋效應(yīng)[8]；③高量施磷可使作物根部非選擇性吸收大量磷，從而抑制了對鋅的吸收[9, 17]。本研究發(fā)現(xiàn)施磷對花生地上部干物質(zhì)量的增幅平均為33.6%，而對其地上部鋅含量降幅平均為15.1%，說明施磷對花生地上部鋅含量的降低作用可能主要是由生物稀釋效應(yīng)引起的，這與劉芳等[8]在小麥上的研究結(jié)果一致。施磷顯著影響花生不同生育期地上部磷鋅積累量(圖2)，無論何種鋅供應(yīng)水平下，適量施磷(P1)均顯著增加地上部磷含量和積累量，繼續(xù)增加磷用量并未對地上部磷含量和積累量有明顯影響。與磷元素不同，地上部鋅積累量對施磷量的響應(yīng)取決于鋅供應(yīng)水平：不施鋅(缺鋅)條件下，適量供磷(P1)促進(jìn)花生地上部鋅積累，高量供磷(P2)對地上部鋅積累無明顯影響，主要原因可能在于缺鋅時(shí)高量供磷產(chǎn)生的花生地上部鋅含量降低效應(yīng)大于生物量增加效應(yīng)，適量供磷處理則相反；施鋅條件下，適量和高量供磷均顯著增加地上部鋅積累量，但兩個(gè)磷供應(yīng)量間差異不顯著，可能與土壤補(bǔ)充鋅肥后，增加了土壤鋅的有效性，緩解了高量供磷對鋅含量的降低作用有關(guān)[18](圖2C)。

與地上部鋅含量一致，施磷顯著降低了花生殼和花生仁中鋅含量，本研究結(jié)果與以往多數(shù)研究結(jié)果一致[4, 17-19]。關(guān)于施鋅對作物磷含量和積累量的影響，劉芳等[8]采用土培試驗(yàn)，認(rèn)為施鋅對小麥籽粒磷含量的影響取決于供磷水平，在低磷(P，<21.82 mg/kg)條件下，施鋅降低了小麥籽粒磷含量，抑制地上部的磷向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，高磷(P，174.56 mg/kg)條件下，施鋅提高了小麥籽粒磷含量，促進(jìn)了地上部的磷向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。施鋅對作物體內(nèi)磷含量影響與生產(chǎn)介質(zhì)及植株部位有關(guān)，水培方式下，小麥籽粒中磷含量和吸收量顯著增加[17]，地上部磷含量顯著降低，根中磷含量無顯著變化[2]；土培方式下，小麥籽粒中磷含量顯著降低，地上部磷含量無顯著變化[2]；不同于水培和土培等控制試驗(yàn)得到的結(jié)果，田間自然條件下，小麥籽粒中磷含量無顯著變化[20]?？梢?，作物收獲器官中施鋅對作物體內(nèi)磷元素的影響并不一致。本研究雖發(fā)現(xiàn)施鋅對花生生育后期地上部和花生仁的磷含量和積累量無顯著影響，但卻增加了花生生育前期地上部和花生仁中磷積累量，其主要原因在于施鋅提高了花生仁磷利用率，增加了磷收獲指數(shù)，促進(jìn)了地上部磷向花生仁轉(zhuǎn)運(yùn)(表2)，加之施鋅增加了花生仁干重，從而提高了其積累量。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，相同鋅用量下，施磷降低了花生地上部、花生殼和花生仁的鋅含量和鋅收獲指數(shù)，磷-鋅拮抗關(guān)系隨施鋅量增加和生育期的推進(jìn)而削弱。施磷對花生鋅積累量的影響取決于鋅施用水平和花生生長部位：不施鋅肥時(shí)，僅適量供磷顯著促進(jìn)了地上部鋅積累，施鋅肥時(shí)，適量供磷和高量供磷均顯著促進(jìn)了地上部鋅積累；而無論土壤是否施鋅，高量施磷降低了花生殼和花生仁鋅積累量。相同磷用量下，增施鋅肥促進(jìn)了花生苗期和花針前期地上部磷積累，提高了成熟期花生殼和花生仁的磷積累量、磷收獲指數(shù)和莢果磷利用率。因此，合理施用磷鋅肥是提高花生磷鋅積累和利用的重要保障。

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Effects of Combined Application of Phosphorus and Zinc on Phosphorus and Zinc Absorption and Distribution in Peanuts at Different Growth Stages

SUO Yanyan1, ZHANG Xiang1*, SI Xianzong1, MAO Jiawei1, YU Qiong1, LI Liang1, LI Guoping1, YU Hui2

(1 Institute of Plant Nutrient, Resources and Environment, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China; 2 Zhengyang Institute of Peanut, Zhengyang, Henan 463600, China)

For the complex relationship between phosphorus (P) and zinc (Zn) in plants, a field experiment was conducted to study the combined effects of phosphorus (P) and zinc (Zn) fertilizers on P, Zn absorption, accumulation, distribution at different growth stages and yield of peanut. The results showed that the shoot dry weight and peanut yield were significantly increased under both P and Zn application. Under the same amount of Zn, compared with no P application, P content and accumulation in peanut shoots, shells and kernels were increased, but Zn content, P and Zn harvest indexes and pod Putilization efficiency were decreased under P application. The reduction of Zn content in shoots depended on the growth stage and Zn application rate. With the increase of P rate, Zn content in peanuts was significantly decreased at the seedling stage, pre-flower stage and without Zn application, the reduction of Zn content in shoots was gradually weaken at the late stage of anthesis, podding stage, maturity stage and the application of Zn fertilizer, indicating that the antagonistic effect of P and Zn was stronger in the earlier growth stage than that in the latter one, no application Zn fertilizer than the application of Zn fertilizer. The effect of P application on Zn accumulation in peanuts depended on Zn rate and the growing part of peanut. Zn accumulation in shoots was promoted by the medium P rate under no Zn application, while under Zn application, Zn accumulation in shoots was promoted by the medium and high P rate. Unlike the aboveground part, Zn accumulation in shells and kernels were significantly decreased under high P rate. Under the same rate of P, Zn fertilizer had no significant effect on P content in all parts at the whole growth stage and P accumulation at the late growth stage, but P accumulation in shoots at seedling stage and pre-flower stage, P accumulation in shells and kernels at early maturing stage, P harvest index and pod P efficiency were significantly increased. In short, the interaction of P and Zn is affected by peanut growth stage, growing parts and Zn application rate, and the effect of P on Zn was stronger than the effect of Zn on P.

Combined application of phosphorus and zinc; Peanut; Growth stages; Phosphorus and zinc relationship

S143.7+2；S565.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.01.009

索炎炎, 張翔, 司賢宗, 等. 磷鋅配施對花生不同生育期磷鋅吸收與分配的影響. 土壤, 2020, 52(1): 61–67.

河南省花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“耕作栽培崗位”項(xiàng)目(S2012-05-G02)和河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(172102110081，192102110010)資助。

索炎炎(1985—)，女，河南夏邑人，博士，助理研究員，主要從事作物營養(yǎng)與施肥研究。E-mail: suoyanyan2006@163.com