膜下滴灌追肥時(shí)期對(duì)花生干物質(zhì)及氮素積累和產(chǎn)量的影響

王曉穎周宇浩鄒曉霞張曉軍于曉娜王月福司 彤

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266109)

花生是我國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物。 發(fā)展花生生產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)食用植物油供給安全、增加農(nóng)民收入都具有重要意義。 由于我國(guó)人多地少的國(guó)情,加上城市化、工業(yè)化的不斷推進(jìn),耕地面積日益縮減,導(dǎo)致糧油、糧經(jīng)等作物爭(zhēng)地矛盾日益突出,依靠擴(kuò)大花生種植面積提高花生總產(chǎn)很不現(xiàn)實(shí),因此,只有通過(guò)提高花生單產(chǎn)來(lái)增加花生總產(chǎn)量才是保障花生產(chǎn)品持續(xù)供應(yīng)的根本途徑。

科學(xué)合理的施肥是提高花生單產(chǎn)的重要措施之一。 確定適宜的肥料施用量和合理施肥時(shí)期是減少肥料損失、提高作物對(duì)肥料吸收利用效率和產(chǎn)量的重點(diǎn)和核心[1]。 關(guān)于肥料施用量對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和肥料吸收利用影響的研究較多,如施氮[2-4]、施磷[5-6]、施鉀[7-8]、施鈣量[9]等對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響,確定了適宜的施用量。 由于花生是地上開(kāi)花地下結(jié)果的作物,加上地膜覆蓋栽培技術(shù)的普及應(yīng)用,在生育期間若進(jìn)行土壤追肥,一是破壞地膜,二是影響果針入土;不進(jìn)行土壤追肥,施肥效果就差。 因此,在施肥措施上主要采用一次性基施“一炮轟”的施肥方法。 該施肥方法導(dǎo)致生育前期肥料過(guò)量易引起莖葉旺長(zhǎng),生育后期易脫肥引起早衰,影響產(chǎn)量和肥料利用率的提高。

花生不同生育時(shí)期,對(duì)養(yǎng)分需求存在明顯差異,一般苗期需肥較少,結(jié)莢期是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期,需肥最多[10]。 根據(jù)花生不同生育時(shí)期的需肥規(guī)律進(jìn)行分期施肥,使肥料供應(yīng)與其需求盡量相吻合,才能顯著提高花生產(chǎn)量和肥料利用效率。 近年來(lái)推廣應(yīng)用的膜下滴灌水肥一體化栽培技術(shù),使花生生育期間追肥成為可能。但是,目前關(guān)于膜下滴灌肥料運(yùn)籌的研究尚少且不深入。 干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ),氮素積累是影響作物干物質(zhì)形成的重要因素[11]。因此,本研究通過(guò)田間試驗(yàn),研究了膜下滴灌追肥時(shí)期對(duì)花生干物質(zhì)及氮素積累分配和產(chǎn)量的影響,旨在為花生科學(xué)合理施肥、高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2017和2018年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園(36.45°N,120.09°E)進(jìn)行。 供試品種青花7號(hào),肥料為尿素(總氮≥46.4%)、硝酸鈣(Ca(NO3)2·4H2O≥99.0%)和硼砂(分析純),土壤為砂姜黑土,2017和2018年0～20 cm 土層土壤分別含有機(jī)質(zhì)1.15%和1.15%,堿解氮55.93 mg/kg和66.76 mg/kg,速效磷31.84 mg/kg和30.39 mg/kg,速效鉀80.38 mg/kg和75.50 mg/kg,全鈣5.09 g/kg和4.81 g/kg,有效硼0.87 mg/kg和0.80 mg/kg,p H 為7.68和7.53。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用膜下滴灌方式,在統(tǒng)一施復(fù)合肥(N:P:K=15:15:15)300 kg/hm2的基礎(chǔ)上,在生育期間設(shè)置不灌水不追肥(對(duì)照),花針期追施1次肥,結(jié)莢期追施1次肥,飽果期追施1次肥,花針期和結(jié)莢期各追施1次肥,花針期和飽果期各追施1次肥,結(jié)莢期和飽果期各追施1次肥,花針期、結(jié)莢期和飽果期各追施1次肥,共8個(gè)處理,分別用T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8表示。 小區(qū)面積20 m×2.7 m=54 m2,隨機(jī)排列,重復(fù)3次,共24個(gè)小區(qū)。 各追肥處理的追肥種類、總量和灌水總量均相同,每次每處理灌水量為10 mm,追肥種類和數(shù)量見(jiàn)表1。

種植方式為起壟覆膜、膜下鋪設(shè)滴灌帶,壟寬0.9 m,壟上種2行,壟上行距30 cm,穴距16.5 cm,每穴2粒,滴灌帶鋪設(shè)于壟上中間。 2017年于5月8日播種,9月13日收獲。 花針期、結(jié)莢期和飽果期追肥時(shí)間分別為7月3日、7月29日和8月23日。 2018年于5月9日播種,9月11日收獲。 花針期、結(jié)莢期和飽果期追肥時(shí)間分別為7月5日、8月1日和8月14日。 其他田間管理同一般大田生產(chǎn)。

1.3 取樣與測(cè)定

分別于花針期追肥(2017 年7 月3 日,2018年7月6 日)后12 d(S1)、結(jié)莢期追肥后12 d(S2)、飽果期追肥后12 d(S3)取樣。 每次每小區(qū)取長(zhǎng)勢(shì)一致、有代表性的植株5株,按莖稈、葉片、果針、果殼和籽仁分樣,分別裝于牛皮紙袋中,于105℃殺青0.5 h后75℃烘干至恒質(zhì)量,稱量其干質(zhì)量。 粉碎后測(cè)定含氮量。 全氮含量采用半微量凱氏定氮法半自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定,數(shù)據(jù)分析取兩年平均值。 收獲期每小區(qū)選擇代表性地段連續(xù)收獲20穴,將莢果摘入網(wǎng)袋,自然晾曬,測(cè)定莢果產(chǎn)量和籽仁產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010和DPS軟件,顯著性測(cè)驗(yàn)采用LSD 方法(p＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響

表2可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加莖葉干物質(zhì)積累。 其中,生育期間只追1次肥,莖葉干物質(zhì)量各期均表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。 生育期間追2次肥,莖葉干物質(zhì)量各期均表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。 在所有處理中,除S1期T5少于T2,其余2期莖葉干物質(zhì)量均以T5最大。 生育期間追3次肥處理的莖葉干物質(zhì)量前期小于T2,后期大于T2。 在同一時(shí)期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大莖葉干質(zhì)量逐漸增多,在同樣的追肥次數(shù)下前期追肥更有利于干物質(zhì)積累。 與對(duì)照相比,花生生育期追兩次肥的T5處理促進(jìn)花生莖葉干質(zhì)量的幅度最大。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于花生莖葉干物質(zhì)積累。

表2 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生莖葉干質(zhì)量變化的影響 (g/株)Table 2 Effects of different fertigation period and times on dry matter mass of stem and leaf of peanut under mulched drip irrigation

2.2 對(duì)生殖器官干物質(zhì)積累的影響

表3可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加生殖器官干物質(zhì)積累。 其中,生育期間只追1次肥的處理,果針、果殼、籽仁和莢果干物質(zhì)量各期均表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。 生育期間追2次肥的處理,果針、果殼、籽仁和莢果干物質(zhì)量各期均表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。 在所有處理中,除S1期T5少于T2,其余2期果針、果殼、籽仁和莢果干物質(zhì)量均以T5最大。 生育期間追3次肥處理的果針、果殼、籽仁和莢果干物質(zhì)量前期小于T2,后期大于T2。 同一時(shí)期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大莢果干質(zhì)量逐漸增多。 與對(duì)照相比,花生生育期追兩次肥的T5處理促進(jìn)花生莢果形成的幅度最大。 說(shuō)明追肥時(shí)期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于促進(jìn)花生莢果發(fā)育,有利于花生莢果干質(zhì)量的積累,飽果期追肥對(duì)花生莢果形成有一定影響。

表3 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生果針、果殼、籽仁干質(zhì)量變化的影響 (g/株)Table 3 Effects of fertigation period and times on dry mass changes of needle,shell and kernel of peanut under mulched drip irrigation

2.3 對(duì)營(yíng)養(yǎng)器官含氮量的影響

由表4可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加莖葉含氮量。 其中,生育期間只追1次肥的處理,莖葉含氮量各期均表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。T2、T3、T4在追肥后12 d葉片含氮量較對(duì)照分別增加12.7%、11.9%、3.9%,莖中含氮量較對(duì)照分別增加14.4%、13.7%、10.6%。 生育期間追2次肥的處理,莖葉含氮量各期均表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。 生育期間追3次肥處理的莖葉含氮量在各期均處于較高水平。 在同一時(shí)期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大提高莖葉含氮量的幅度增大。在所有處理中,生育期追兩次肥的T5處理可以大幅提高莖葉含氮量。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于提高花生莖葉含氮量,而飽果期追肥對(duì)提高莖葉含氮量的幅度較小。

表4 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生莖葉含氮量變化的影響(%)Table 4 Effects of fertigation period and times on nitrogen content of peanut stem and leaf under mulched drip irrigation

2.4 對(duì)生殖器官含氮量的影響

表5可看出,花生不同時(shí)期追肥對(duì)S2期花生生殖器官含氮量的影響相對(duì)較小,但較對(duì)照顯著提高了S3期生殖器官含氮量。 其中,生育期間只追1次肥的處理,果針、果殼、籽仁含氮量各期均表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。 生育期間追2次肥的處理,果針、果殼、籽仁含氮量各期均表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。生育期間追3次肥處理的果針、果殼、籽仁含氮量在各期均處于較高水平。 所有處理中,果針、果殼、籽仁含氮量均以T5最大。 在同一時(shí)期追肥表現(xiàn)為隨追肥量的增大提高果針、果殼、籽仁含氮量的幅度增大。 與對(duì)照相比,所有處理中,T5處理營(yíng)養(yǎng)器官含氮量積累增幅最大。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于提高花生莢果含氮量。

表5 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生果針、果殼、籽仁含氮量變化的影響 (%)Table 5 Effects of fertigation period and times on nitrogen content of needle,shell and kernel of peanut under mulched drip irrigation

2.5 對(duì)營(yíng)養(yǎng)器官氮積累量的影響

表6可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加莖葉氮積累量。 其中,生育期間只追1次肥的處理,莖葉氮積累量各期均表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。 生育期間追2次肥的處理,莖葉氮積累量各期均表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。 在所有處理中,除S1期T5少于T2 外,其余2 期莖葉氮積累量均以T5最大。 生育期間追3次肥處理的莖葉氮積累量前期小于T2、T5和T6,后期僅小于T5。 在同一時(shí)期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大莖葉氮積累量增多。 結(jié)合追肥時(shí)期和追肥次數(shù),表現(xiàn)為花針期和結(jié)莢期兩次追肥的T5處理對(duì)營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累的促進(jìn)最大。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于花生莖葉氮積累。

表6 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生莖葉氮積累量變化的影響 (mg/株)Table 6 Effects of fertigation period and times on nitrogen accumulation in peanut stem and leaf under mulched drip irrigation

2.6 對(duì)生殖器官氮積累量的影響

表7可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加生殖器官氮積累量。 其中,生育期間只追1次肥的處理,果針、果殼、籽仁和莢果氮積累量各期均表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。 生育期間追2次肥的處理,果針、果殼、籽仁和莢果氮積累量各期均表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。 在所有處理中,除S1期T5少于T2外,其余2期果針、果殼、籽仁和莢果氮積累量均以T5最大。 生育期間追3次肥處理的果針、果殼、籽仁和莢果氮積累量前期小于T2,后期僅次于T5。 同一時(shí)期追肥表現(xiàn)為隨著追肥量的增大莢果氮積累量增多。 花針期和結(jié)莢期追肥(T5)能顯著促進(jìn)花生生殖器官的氮素積累。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于促進(jìn)花生莢果氮素的積累。

表7 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生果針、果殼、籽仁氮積累量變化的影響 (mg/株)Table 7 Effects of fertigation period and times on nitrogen accumulation in needle,shell and kernel of peanut under mulched drip irrigation

2.7 追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生產(chǎn)量的影響

表8可看出,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能顯著增加莢果和籽仁產(chǎn)量。 其中,生育期間只追1次肥的處理,莢果和籽仁產(chǎn)量表現(xiàn)為T2＞T3＞T4。生育期間追2次肥的處理,莢果和籽仁產(chǎn)量表現(xiàn)為T5＞T6＞T7。 分次追肥較一次追肥處理的莢果和籽仁產(chǎn)量高。 但在所有處理中,生育期追兩次肥的T5處理莢果和籽仁產(chǎn)量最高,其次為生育期間追3次肥的T8處理。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于提高花生莢果和籽仁產(chǎn)量。從滴灌追肥成本及效益方面考慮,認(rèn)為花針期+結(jié)莢期追肥(T5)更適用于花生生產(chǎn)。

表8 膜下滴灌追肥時(shí)期和次數(shù)對(duì)花生產(chǎn)量的影響 (kg/hm2)Table 8 Effects of fertigation period and times on peanut yield under mulched drip irrigation

3 討論與結(jié)論

確定適宜的肥料施用量和合理的施肥時(shí)期是減少肥料損失、提高作物對(duì)肥料吸收利用效率的重點(diǎn)和核心[1]。 合理調(diào)控施肥時(shí)期和次數(shù)是提高花生產(chǎn)量、肥料利用率和效益的有效措施。 氮是參與花生植株構(gòu)建和體內(nèi)新陳代謝的一種營(yíng)養(yǎng)元素,在花生生長(zhǎng)后期營(yíng)養(yǎng)器官氮素會(huì)轉(zhuǎn)移到生殖器官中,過(guò)度的轉(zhuǎn)移會(huì)引起植株早衰而減產(chǎn)[12]。作物生長(zhǎng)期間進(jìn)行滴灌施肥能顯著提高作物產(chǎn)量和肥料利用率,而設(shè)置合理的追肥時(shí)期和次數(shù)是提高產(chǎn)量、效益和肥料利用率的保證。

張?zhí)鸬萚13]通過(guò)不同時(shí)期土壤追肥對(duì)花生生長(zhǎng)影響的研究認(rèn)為花生生育前期施肥有利于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),但不利于中后期生殖生長(zhǎng);開(kāi)花下針期追肥既可促進(jìn)植株健壯生長(zhǎng),又可增加有效花、有效果針,促進(jìn)生殖生長(zhǎng);生長(zhǎng)后期追肥對(duì)地上部生長(zhǎng)的影響變小。 張翔等[14]研究認(rèn)為,在施氮120 kg/hm2的前提下,不同時(shí)期施氮均可以顯著增加夏花生莢果產(chǎn)量,其中以基施40 kg/hm2+苗期40 kg/hm2+花針期40 kg/hm2處理最高,但與基施60 kg/hm2+花針期60 kg/hm2、基施60 kg/hm2+苗期60 kg/hm2處理差異不顯著。 萬(wàn)書波等[15]采用15N示蹤法研究氮肥施用時(shí)期對(duì)花生生長(zhǎng)的影響,認(rèn)為基施75 kg/hm2+花針期75 kg/hm2氮肥最有利于花生對(duì)氮素的吸收利用,結(jié)莢期追施氮肥對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)無(wú)顯著促進(jìn)作用,而基施75 kg/hm2+苗期37.5 kg/hm2+花針期37.5 kg/hm2氮肥有利于增加花生生殖體氮素的吸收積累。 劉佳等[16]研究結(jié)果認(rèn)為花生生物量累積、氮素累積均可用Logistic方程擬合,施氮時(shí)期顯著影響了生物量及氮素的累積特征,分次施用氮肥并適當(dāng)比例后移可顯著提高生物量及氮素的最大累積速率、推遲吸收“峰值”的出現(xiàn)時(shí)間,延長(zhǎng)快速累積的持續(xù)時(shí)間,從而提高產(chǎn)量及氮肥利用率,但氮肥后移比例過(guò)大也不利于肥效的充分發(fā)揮。 以基施氮肥50%+花針期追施30%+結(jié)莢期追施20%的效果最好。

本研究結(jié)果表明,花生不同時(shí)期追肥較對(duì)照均能增加營(yíng)養(yǎng)和生殖器官干物質(zhì)積累、含氮量、氮積累量、莢果和籽仁產(chǎn)量。 以花針期+結(jié)莢期追肥對(duì)營(yíng)養(yǎng)和生殖器官干物質(zhì)積累、含氮量、氮積累量、莢果和籽仁產(chǎn)量的促進(jìn)效果最好,花針期追肥次之,飽果期效果最差。 其中,生育期間只追1次肥,增加營(yíng)養(yǎng)和生殖器官干物質(zhì)積累、含氮量、氮積累量、莢果和籽仁產(chǎn)量表現(xiàn)為花針期追肥效果最好,其次為結(jié)莢期,飽果期效果最差。 生育期間追2次肥,增加營(yíng)養(yǎng)和生殖器官干物質(zhì)積累、含氮量、氮積累量、莢果和籽仁產(chǎn)量以花針期+結(jié)莢期追肥效果最好,花針期+飽果期追肥次之,結(jié)莢期+飽果期追肥最差。 分次追肥效果較1次追肥效果好。 但生育期間追3次肥的效果不是最好的。 在所有處理中,以生育期追2次肥的花針期+結(jié)莢期追肥處理(T5)對(duì)花生生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成的促進(jìn)最優(yōu)。 說(shuō)明追肥時(shí)期早、前期追肥量大和分次追肥有利于促進(jìn)花生生長(zhǎng)和氮素的吸收積累,從而提高莢果和籽仁產(chǎn)量。 在本試驗(yàn)條件下,綜合考慮滴灌追肥成本及效益,認(rèn)為花生生育期追2次肥,即在花針期+結(jié)莢期追肥(T5)可使花生生長(zhǎng)和產(chǎn)量表現(xiàn)最優(yōu),適用于花生生產(chǎn)。