不同施肥水平下花生對(duì)肥料的吸收積累特性

陳志德劉瑞顯沈 一劉永惠沈 悅張旭堯王曉婧

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所,江蘇 南京 210014)

作物生產(chǎn)中主要是通過增施肥料來提高產(chǎn)量[1],但過量施肥加重了病蟲害的發(fā)生,造成土壤鹽漬化和酸化,增加環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[2～4]。為發(fā)展環(huán)境友好型現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2015年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定并印發(fā)了《到2020年化肥使用量零增長行動(dòng)方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動(dòng)方案》,開啟了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減肥減藥發(fā)展新模式。

花生是我國重要的油料作物,2018年全國花生種植面積462.0萬hm2,單產(chǎn)3751.8 kg/hm2,總產(chǎn)17332 kt[5]?；ㄉa(chǎn)中同樣存在過量施肥和盲目施肥問題,減少化肥用量,改進(jìn)施肥技術(shù),提高肥料利用率一直是花生科研和生產(chǎn)中的重要內(nèi)容[6]。不同類型肥料[7-8]、有機(jī)無機(jī)肥料混配[2,9]、非生物脅迫與肥料互作[11]等對(duì)花生干物質(zhì)積累、肥料利用特性、產(chǎn)量形成、品質(zhì)影響等已有大量研究,為花生綠色高效栽培和品質(zhì)改良提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

有關(guān)氮、磷、鉀肥用量及配比對(duì)花生養(yǎng)分吸收、光合產(chǎn)物積累、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)等影響已有較多研究[11-14],但多數(shù)側(cè)重于單種肥料的減施效應(yīng),很少涉及對(duì)復(fù)合元素肥料元素吸收和積累特性的研究。生產(chǎn)實(shí)踐中花生大多施用多元復(fù)合肥或?qū)Ｓ梅室詽M足其對(duì)大量元素的需求,因此,開展復(fù)合肥減量施用研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究選用不同籽仁大小的花生品種,分析其在不同復(fù)合肥用量條件下肥料的吸收利用特性,旨為花生生產(chǎn)中的肥料減施技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究材料

選用濮花28、蘇花0537和泰花5 號(hào)3 個(gè)品種,其中,濮花28的百仁質(zhì)量84.7 g,蘇花0537百仁質(zhì)量101.8 g,泰花5號(hào)百仁質(zhì)量69.9 g。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)及土壤肥力水平

試驗(yàn)于2017年在江蘇省農(nóng)科院六合試驗(yàn)基地進(jìn)行,土壤為馬肝土,冬閑田,供試土壤(0～20 cm土層)有機(jī)質(zhì)含量10.60 g/kg、全氮0.71 g/kg、硝態(tài)氮6.49 mg/kg、銨態(tài)氮9.12 mg/kg、全磷0.42 g/kg、全鉀15.68 g/kg、速效磷26.09 mg/kg、速效鉀249.11 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

裂區(qū)設(shè)計(jì),肥料為主區(qū),品種為副區(qū),3次重復(fù)。分不施肥(CK),半量施肥(375 kg/hm2,簡稱0.5F),全量施肥(750 kg/hm2,簡稱1F)3個(gè)處理。肥料為45%的高效復(fù)合肥(15%N∶15%P2O5∶15%K2O),全部作基肥起壟后撒施于壟面。小區(qū)長5.1 m,寬2.55 m,壟距0.85 m,每小區(qū)3壟,每壟2行,穴距0.18 m,小區(qū)面積13.0 m2。

1.4 田間管理

試驗(yàn)田旋耕2次,4月27日機(jī)械起壟,起壟前用5%毒死蜱顆粒劑37.5 kg/hm2拌毒土撒施防治蠐螬等地下害蟲。5月1日人工播種,5月5日用960 g/L精異丙甲草胺乳油2250 mL/hm2兌水噴霧防控雜草,6月2日、7月18日各進(jìn)行人工除草1次,以后不定期人工除草。9月13日收獲。

1.5 全氮、全磷、全鉀含量和積累量測定

在開花期(6/15,月/日)和結(jié)莢期(7/20)每個(gè)處理選2個(gè)重復(fù),每重復(fù)取3株依莖、葉分開,先在105℃烘箱中殺青1 h,然后烘至恒質(zhì)量,稱其干質(zhì)量；成熟期由于部分葉片脫落,未進(jìn)行干質(zhì)量測定。

用凱氏定氮法[15]、鉬銻抗比色法[15]和火焰光度法[16]分別測定全氮、全磷和全鉀含量。按下列公式計(jì)算植株莖(葉)中全氮(磷、鉀)累積量、肥料貢獻(xiàn)率和農(nóng)學(xué)利用率[17-19]。

1.6 產(chǎn)量測定

成熟后小區(qū)全部收獲,莢果曬干稱質(zhì)量計(jì)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥水平下葉片全氮含量及積累量差異

表1顯示,濮花28開花期葉片全氮含量隨施肥水平的提高而增加,結(jié)莢期則相反；蘇花0537開花期和結(jié)莢期均以半量施肥為最高；泰花5號(hào)開花期以半量施肥為最高,結(jié)莢期則隨施肥水平提高而增加。濮花28、蘇花0537開花期葉片全氮積累量隨施肥水平提高而增加,泰花5號(hào)表現(xiàn)為半量施肥＞全量施肥＞不施肥。結(jié)莢期蘇花0537和泰花5號(hào)葉片全氮積累量隨施肥水平提高而增加,濮花28則相反。從平均值看,全量施肥、半量施肥和不施肥處理葉片全氮積累量分別為18.162 g/株、18.161 g/株和15.713 g/株?？梢?隨施肥水平的提高,花生植株莖、葉全氮含量及積累量均有增加的趨勢,大粒型品種的這種趨勢較明顯。

2.2 不同施肥水平下莖全氮含量及積累量差異

表2表明,參試品種開花期莖全氮含量和積累量隨施肥水平的提高而增加,全量施肥條件下莖全氮含量和積累量分別為4.892 mg/g和8.138 g/株,半量施肥為4.331 mg/g和6.440 g/株,不施肥為3.951 mg/g和5.238 g/株。結(jié)莢期參試品種均以半量施肥為最高,蘇花0537和泰花5號(hào)以全量施肥次之,濮花28以不施肥次之。結(jié)莢期參試品種莖全氮積累量均表現(xiàn)為半量施肥＞全量施肥＞不施肥,平均值依次為119.681 g/株、99.223 g/株和71.247 g/株,差異明顯?？梢?隨施肥水平的提高,莖全氮含量及積累量增加的趨勢明顯,籽仁大小與莖全氮含量及積累量無關(guān)。

2.3 不同施肥水平下葉片全磷含量及積累量差異

表3可知,全量和半量施肥條件下,濮花28、蘇花0537開花期葉片全磷含量差異小,但均明顯高于不施肥處理；不施肥處理下,泰花5號(hào)葉片全磷含量為1.986 mg/g,高于全量和半量施肥。全量施肥葉片平均全磷含量為1.979 mg/g,半量施肥為1.982 mg/g,不施肥處理1.806 mg/g。結(jié)莢期參試品種葉片全磷含量以不施肥為最高,全量、半量和不施肥條件下葉片平均全磷含量分別為2.483 mg/g、2.503 mg/g和2.672 mg/g。

除開花期濮花28外,其他品種開花期和結(jié)莢期葉片全磷積累量均隨施肥水平提高而增加,且差異較大。開花期全量、半量和不施肥處理葉片平均全磷積累量分別為5.664 g/株、4.978 g/株和4.129 g/株,結(jié)莢期分別為26.809 g/株、25.343 g/株和23.135 g/株?？梢?花生品種在不同生育期葉片全磷含量表現(xiàn)不同,積累量隨生育進(jìn)程推進(jìn)和施肥水平提高呈增加趨勢,這種增加與籽仁大小無關(guān)。

2.4 不同施肥水平下莖全磷含量及積累量差異

表4可知,濮花28和蘇花0537開花期莖全磷含量和積累量均呈現(xiàn)全量施肥＞不施肥＞半量施肥,泰花5號(hào)表現(xiàn)不施肥＞全量施肥＞半量施肥。從均值看,全量、半量和不施肥處理莖全磷含量分別為1.856 mg/g、1.509 mg/g 和1.983 mg/g,莖全磷積累量分別為3.064 g/株、2.220 g/株和2.643 g/株。結(jié)莢期莖全磷含量以不施肥為最高,半量施肥次之,全量施肥最低；蘇花0537、泰花5號(hào)莖全磷積累量表現(xiàn)為不施肥＞半量施肥＞全量施肥。全量、半量和不施肥條件下莖全磷含量依次為3.205 mg/g、3.563 mg/g和4.016 mg/g,積累量分別為22.265 g/株、26.323 g/株和27.838 g/株?？梢?開花期施肥水平與莖全磷含量、全磷積累量關(guān)系較復(fù)雜,結(jié)莢期莖全磷含量和積累量隨施肥水平提高呈下降趨勢,全磷含量和積累量與籽仁大小無關(guān)。

2.5 不同施肥水平下葉片全鉀含量及積累量差異

表5可知,開花期葉片全鉀含量均以半量施肥最高,平均12.871 mg/g；全量施肥和不施肥處理平均為11.855 mg/g和11.939 mg/g。結(jié)莢期葉片全鉀含量以不施肥最高,均值14.877 mg/g；其次為全量施肥,半量施肥最低,平均13.309 mg/g。隨施肥水平提高,品種間葉片全鉀積累量高低表現(xiàn)趨勢不一,開花期全量、半量和不施肥條件下平均積累量分別為34.054 g/株、32.263 g/株和26.854 g/株,結(jié)莢期分別為150.851 g/株、134.656 g/株和128.620 g/株,差異較大。大粒型品種蘇花0537全鉀含量較高,而全鉀積累量與籽仁大小無關(guān)。

2.6 不同施肥水平下莖全鉀含量及積累量差異

表6可知,開花期濮花28和蘇花0537莖全鉀含量為全量施肥＞半量施肥＞不施肥,泰花5號(hào)則相反；全量、半量和不施肥處理下莖全鉀含量平均值分別為22.632 mg/g、21.947 mg/g和20.839 mg/g。不同施肥條件下結(jié)莢期莖全鉀含量差異較小,平均值變幅30.018～30.938 mg/g,極差0.82 mg/g。莖全鉀積累量隨施肥水平提高而增加,其中,濮花28、蘇花0537增加明顯；全量、半量和不施肥處理下,開花期莖全鉀積累量均值分別為37.366 g/株、31.664 g/株和27.431 g/株,結(jié)莢期為215.488 g/株、222.461 g/株和213.025 g/株。由此可見,隨施肥水平的提高,葉片和莖全鉀含量和積累量呈現(xiàn)增加趨勢,這種增加趨勢與籽仁大小無關(guān)。

2.7 不同施肥水平的肥料貢獻(xiàn)率和農(nóng)學(xué)利用率

全量施肥莢果產(chǎn)量達(dá)310.41 kg/667m2,極顯著高于半量和不施肥處理(表7),半量施肥處理272.96 kg/667m2,極顯著高于不施肥處理的產(chǎn)量。全量施肥條件下肥料貢獻(xiàn)率18.84%,遠(yuǎn)高于半量施肥的7.71%,肥料農(nóng)學(xué)利用率也較高?？梢?施肥是花生高產(chǎn)的重要措施。

表7 不同施肥條件下肥料貢獻(xiàn)率和農(nóng)學(xué)利用率Table 7 The fertilizer contribution rate and agronomic utilization rate under different fertilization levels

3 討論

3.1 施肥水平與莖、葉全氮、全磷、全鉀含量和積累量的關(guān)系

中國是世界化肥施用大國,2017年中國化肥施用量占世界用量的23.9%(折純量),化肥施用綜合效率低[20]。降低化肥用量,提高肥料利用率是未來中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。高麗敏等[21]研究表明,隨著生育期的推進(jìn),高粱葉片氮素分配比例降低,莖稈氮素分配比例增加,隨供氮量增加,葉片和莖稈氮素濃度及累積量顯著增加。不同花生品種對(duì)肥料的積累能力存在差異,大粒型品種花育17的氮素積累量高于小粒型品種白沙1016[22]。鄭亞萍等[17]報(bào)道,不同花生品種營養(yǎng)體、生殖體和整株鉀濃度差異明顯,花生莢果產(chǎn)量與生殖體鉀積累量呈極顯著正相關(guān)。于天一等[23]研究認(rèn)為,施磷提高了花生對(duì)肥料氮、土壤氮及根瘤固氮的積累量。

本研究中,不同施肥條件下,植株莖葉全氮、全磷、全鉀含量和積累量的表現(xiàn)不同,這種差異也存在于開花期和結(jié)莢期。植株葉莖的全氮含量及積累量、全鉀含量及積累量、葉片全磷積累量等隨施肥水平提高呈增加趨勢,結(jié)莢期莖全磷含量和積累量呈下降趨勢。除莖、葉全氮含量及積累量與籽仁大小相關(guān)外,多數(shù)情況下,全氮、全磷、全鉀含量及積累量與籽仁大小無關(guān),即復(fù)合肥減施對(duì)不同籽仁大小品種植株莖葉全氮、全磷、全鉀含量和積累量的影響相似,但此結(jié)論僅限于開花期和結(jié)莢期,至于成熟期是否相關(guān)及相關(guān)程度有待測定分析。

3.2 施肥水平與產(chǎn)量的關(guān)系

有關(guān)氮、磷、鉀施用量對(duì)作物產(chǎn)量影響的相關(guān)研究較多。周錄英等[24]研究表明,隨施氮量增加花生產(chǎn)量顯著提高,磷、鉀肥以中等施肥量的產(chǎn)量最高,鉀肥的增產(chǎn)作用大于氮肥和磷肥。袁維翰等[25]研究認(rèn)為,隨施用量增加,肥料的增產(chǎn)效應(yīng)呈下降趨勢。前人研究表明,施氮量過多,磷、鉀肥供應(yīng)不平衡是我國花生產(chǎn)量難以提升,肥料嚴(yán)重?fù)p失的主要原因[26]；在等量施肥條件下,有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的增加、花生農(nóng)藝性狀的改善以及產(chǎn)量的提升具有較好促進(jìn)作用,肥料偏生產(chǎn)力和肥料貢獻(xiàn)率更高[9]；磷肥農(nóng)學(xué)效率隨施磷量增加而降低[23],減量施肥提高氮素農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力[27]。

本研究表明,全量施肥的產(chǎn)量極顯著高于半量施肥,半量施肥又高于不施肥處理,植株莖葉中全氮、全磷、全鉀含量和積累量與產(chǎn)量高低關(guān)系不大。全量施肥的肥料貢獻(xiàn)率18.84%,農(nóng)學(xué)利用率1.17 kg/kg,半量施肥的肥料貢獻(xiàn)率為7.71%,農(nóng)學(xué)利用率0.84 kg/kg?？梢?大田生產(chǎn)上施肥仍是花生能否取得高產(chǎn)的重要措施,至于如何提高肥料利用效率,減施復(fù)合肥,還需做進(jìn)一步的探討。