不同施氮量對花生干物質(zhì)積累及氮肥利用率的影響

江晨，張智猛，孟愛芝，姜常松，丁紅

（1.山東省花生研究所，山東 青島 266100；2.青島市即墨區(qū)溫泉街道辦事處，山東 青島 266200；3.海陽市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 海陽 265100）

施肥是促進作物生長發(fā)育、提高干物質(zhì)積累量繼而增產(chǎn)的主要栽培措施。合理施用氮肥對作物干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量形成具有顯著影響。研究表明，同一作物不同品種達到最大干物質(zhì)積累量時的施氮量存在差異［1，2］，且不同施氮量影響總干物質(zhì)量在不同器官中的分配比例［3-5］。

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物。施用氮肥對花生葉片葉綠素含量、光合速率等具有重要作用，能夠促進花生的生長發(fā)育，具有顯著增產(chǎn)效果［6，7］。作為豆科植物，花生生長發(fā)育所需的氮素除部分來源于土壤和肥料外，其自身根瘤固氮也為花生提供豐富氮源。近年研究表明，花生根瘤固氮占其需氮量的40% ～50%，一半以上氮素仍需從土壤和肥料中獲得［8，9］。因此，合理施用氮肥是花生獲得高產(chǎn)的重要手段之一［10］。

目前作物生產(chǎn)中存在盲目施肥、過量施肥現(xiàn)象。氮肥過量施用增產(chǎn)效果不顯著且降低氮肥利用率，由此還會帶來嚴重環(huán)境污染問題?；ㄉ芯恳啾砻?，氮肥利用率隨施氮量增加呈現(xiàn)先升高后降 低 趨 勢［11，12］。我 國 的 氮 肥 利 用 率 只 有30%～35%，遠低于歐美等發(fā)達國家50% ～70%的平均水平［13，14］。因此，在充分發(fā)揮花生根瘤菌固氮能力基礎(chǔ)上開展花生氮肥效應(yīng)研究、實現(xiàn)合理施用氮肥，對提高花生產(chǎn)量和氮肥利用率、增加經(jīng)濟效益具有重要意義。為此，本試驗以花育36號為試材，研究不同施氮量對花生生長發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響，以期為提高花生氮肥利用率、實現(xiàn)增產(chǎn)及降低環(huán)境污染風(fēng)險提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生品種為高產(chǎn)油用大花生新品種花育36號。供試肥料為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和硫酸鉀（含K2O 51%）。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

試驗于2018年在山東省花生研究所萊西試驗站進行。土壤為砂壤土，0～20 cm土層有機質(zhì)含量11.70 g／kg、水解氮83.29 mg／kg、速效磷59.56 mg／kg和速效鉀93.68 mg／kg，田間持水量25.69%。

根據(jù)調(diào)查，農(nóng)民常規(guī)施肥為750 kg／hm2三元復(fù)合肥（N-P2O5-K2O＝15-15-15），因此試驗在相同施磷（P2O5）112.5 kg／hm2、鉀（K2O）112.5 kg／hm2基礎(chǔ)上設(shè)4個施氮水平，即N0：不施氮肥；N1：75 kg／hm2；N2：112.5 kg／hm2；N3：150 kg／hm2。

采用壟作覆膜種植方式，1壟2行。每處理5壟，壟長10 m，壟寬0.85 m。隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。

1.3 測定指標及方法

分別于苗期、花針期、結(jié)莢期和飽果期采集植株樣本，并將植株分為營養(yǎng)器官和生殖器官分別進行生物量調(diào)查，測量用烘干法。成熟期選取有代表性的連續(xù)10穴植株進行室內(nèi)考種，測量主莖高、側(cè)枝長。小區(qū)實收計產(chǎn)，莢果曬干后放入室內(nèi)平衡10天測量。

氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力計算：氮肥農(nóng)學(xué)效率＝（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）／施氮量；氮肥偏生產(chǎn)力＝花生產(chǎn)量／施氮量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)整理和作圖，用DPS 7.05數(shù)據(jù)分析軟件進行統(tǒng)計分析，采用LSD法進行差異顯著性檢驗（α＝0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對花生主莖高和側(cè)枝長的影響

主莖高和側(cè)枝長能直觀反映不同處理花生的生長發(fā)育情況。由圖1可知，花生主莖高和側(cè)枝長隨施氮量的增加而增加。與N0相比，N1、N2和N3處理主莖高分別增加1.76%、6.81%和7.91%；側(cè)枝長分別增加4.08%、5.76%和8.32%。由此表明，施用氮肥促進花生主莖高和側(cè)枝長的生長。

2.2 不同施氮量對花生營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響

不同氮肥用量處理下，花生營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量均呈結(jié)莢期達最大值后又緩慢降低的變化趨勢（圖2）。不同施氮量對苗期干物質(zhì)積累量無顯著影響，花針期隨施氮量增加而增加。與N0相比，N1和N2處理均降低結(jié)莢期花生營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量，而N3與N1、N2處理的效應(yīng)相反。至飽果期，N1處理的干物質(zhì)積累量最高，比N0高出10.68%。成熟期施氮處理營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量增加，N1、N2和N3分別比N0增加29.70%、5.16%和36.42%。

2.3 不同施氮量對花生莢果干物質(zhì)積累的影響

由圖3可知，隨生育進程，花生莢果干物質(zhì)積累量呈逐漸增加趨勢，至成熟期達最大值。施氮處理對花針期莢果干物質(zhì)積累量無顯著影響。結(jié)莢期和飽果期N2、N3處理莢果干物質(zhì)積累量均顯著高于N0，增幅分別為14.50%和16.18%。成熟期N1和N3處理均顯著高于N0、N2，其中N1處理分別比N0、N2和N3高17.42%、15.45%和1.12%。

由表1可見，用Logistic曲線擬合的花生莢果干物質(zhì)積累量的決定系數(shù)R2均達極顯著水平，表明不同氮肥處理下莢果干物質(zhì)積累量均可用Logistic生長曲線良好擬合。與N0相比，N1處理最大生長速率出現(xiàn)時間（Tm）滯后7.91 d，且降低最大生長速率（Vmax）；N2處理最大生長速率出現(xiàn)時間（Tm）提前4.87 d，最大生長速率（Vmax）提高22.90%。由此表明，不同施氮處理對花生莢果發(fā)育情況有較大影響。

表1 不同施氮量處理的莢果干物質(zhì)積累速率

2.4 不同施氮量對產(chǎn)量構(gòu)成因素和氮肥利用率的影響

由表2可知，N0處理花生莢果產(chǎn)量及單株果數(shù)均顯著低于N1、N3，N1、N2和N3處理產(chǎn)量比N0分別增加13.48%、7.80%和13.83%，單株果數(shù)分別增加15.99%、17.79%和17.37%。施用氮肥增加雙仁果率，N1、N2和N3處理比N0分別增加5.28%、5.95%和0.81%。氮肥農(nóng)學(xué)效率的大小為N1＞N3＞N2，N1處理分別是N2、N3的2.59倍和1.95倍。氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量增加而顯著降低。由此可知，N1處理產(chǎn)量和氮肥利用率均較高，為適宜的施氮水平。

表2 不同施氮量處理的花生產(chǎn)量構(gòu)成和氮肥利用率

3 討論與結(jié)論

作物光合產(chǎn)物積累量及其分配對產(chǎn)量形成具有重要作用［15］。氮肥對改善植株營養(yǎng)狀況、促進植株建成具有明顯促進作用。研究表明，花生各生育期干物質(zhì)積累量隨施氮量增加呈先增加后降低趨勢［16］。適宜的氮肥用量在生育后期能促進干物質(zhì)向生殖器官分配，具有增產(chǎn)作用；過量施氮會使植株徒長，生育后期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量較高，且降低干物質(zhì)向莢果的分配率，造成減產(chǎn)［7］。適量施氮顯著提高花生葉片葉綠素含量、延長葉片功能期、增加植株的光合產(chǎn)物從而提高花生莢果產(chǎn)量［10］。本研究表明，施用氮肥能提高花生營養(yǎng)器官和莢果干物質(zhì)積累量，與前人研究結(jié)果一致。玉米中研究表明，群體干物質(zhì)最大增長速率出現(xiàn)時間的延遲可促進玉米開花期至成熟期有較高的干物質(zhì)積累［17］。目前花生生產(chǎn)中常規(guī)施氮量為112.5 kg／hm2（N2），本研究中N1處理飽果期和成熟期花生營養(yǎng)器官和生殖器官干物質(zhì)積累量均高于N2，且其莢果干物質(zhì)積累量最大生長速率出現(xiàn)時間比其它處理均滯后，表明適量減施氮肥可促進花生生育后期光合產(chǎn)物積累。

研究表明，在一定施氮量范圍內(nèi)，隨施氮量增加花生莢果產(chǎn)量呈增加趨勢，施氮量為180 kg／hm2時最高［18，19］。也有研究表明，在一定施氮量范圍內(nèi)花生產(chǎn)量隨施氮量增加呈拋物線形變化趨勢，獲得最高產(chǎn)量的施氮量因品種不同而不同［20，21］。本試驗條件下，施氮增加花生莢果產(chǎn)量，N1和N3處理增幅大于N2，這與前人研究結(jié)果不盡一致。其原因可能是由地力水平、不同磷鉀肥施用量及產(chǎn)地氣候因素等所造成。本試驗條件下N1處理花生莢果產(chǎn)量及氮肥利用率均最高，而N3處理產(chǎn)量最高，但氮肥利用率較低，表明施用氮肥能顯著提高花生產(chǎn)量，但再增加施氮量產(chǎn)量增加不顯著，且肥料利用率降低。綜合考慮花生產(chǎn)量和氮肥利用率認為，適宜施氮量為純氮75 kg／hm2。