郭凱 李紅梅 蔡金蘭 母俊 蔣相國
摘要:通過田間試驗研究4個花生品種不同生育期氮磷鉀吸收和分配特征,旨在為花生科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。結(jié)果表明:不同取樣時期4個花生品種對 N、P、K的吸收量均表現(xiàn)為N>KO>PO,花生播后50~77 d和77~110 d是花生氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的高峰期,其中氮素的吸收高峰出現(xiàn)在結(jié)莢期(占生育期總吸收量的46.72%),鉀素吸收高峰出現(xiàn)在花針初期(占生育期總吸收量的47.69%),磷素在花針初期、結(jié)莢期的吸收量分別占磷素總吸收量的39.56%、32.22%。不同花生品種生產(chǎn)100 kg 莢果所需氮磷鉀養(yǎng)分量分別為3.18~4.62、0.34~0.49、1.25~1.80 kg,中花16、冀花16每生產(chǎn)100 kg莢果產(chǎn)量所需營養(yǎng)元素顯著低于開農(nóng)1760、豫花37,養(yǎng)分和干物質(zhì)生產(chǎn)效率也較高,是養(yǎng)分高效利用品種;而開農(nóng)1760、豫花37是養(yǎng)分需求較多的品種。
關(guān)鍵詞:花生品種;養(yǎng)分;吸收;分配;特征研究;生育期;氮磷鉀
中圖分類號:S565.206 文獻標(biāo)志碼:A
文章編號:1002-1302(2022)11-0091-06
收稿日期:2021-08-13
基金項目:國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(編號:CARS-13)。
作者簡介:郭 凱(1991—),男,河南林州人,碩士,助理研究員,主要從事花生栽培生理及育種工作。E-mail:925763843@qq.com。
通信作者:蔣相國,研究員,主要從事油料作物育種及栽培技術(shù)研究。E-mail:xfjxg1972@163.com。
花生(Arachis hypogaea L.) 別稱長生果、落花生,是我國的主要油料作物,也是油脂和副食品工業(yè)的重要原料。我國是世界上最大的花生生產(chǎn)國,年產(chǎn)量在1 700萬t以上,種植面積約占全球花生面積的17%,排名全球種植面積的第2位。不同花生品種由于遺傳背景不同,其在產(chǎn)量、抗逆性、養(yǎng)分利用、干物質(zhì)積累等方面存在較大差異。氮、磷、鉀是花生生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)元素,科學(xué)施肥能有效提高肥料利用效率、提高花生產(chǎn)量并改善花生品質(zhì)。王秀娟等報道了花生不同生育期養(yǎng)分吸收量在不同器官的分配規(guī)律。劉子凡等分別研究了木薯花生間作、膜下滴灌追肥、不同土壤容重處理下花生對氮磷鉀營養(yǎng)元素的吸收與利用效率。高旭華等研究結(jié)果表明,在不同覆蓋條件下花生各生長時期的氮、磷、鉀累積吸收量均表現(xiàn)為PE(普通地膜)>BD(生物降解膜)>CK(不蓋膜)。張克朝等研究發(fā)現(xiàn),增施鈣肥顯著增加了花生養(yǎng)分利用效率、氮素利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力和鈣肥利用率,其中施鈣量為 75 kg/hm 時,氮素利用效率最高。閆童等研究了不同化肥減量增效模式對花生產(chǎn)量和肥料利用率的影響,結(jié)果表明,秸稈還田+配方肥處理、有機肥+80%配方肥處理可以明顯提高肥料利用率和農(nóng)學(xué)效率。張運紅等研究發(fā)現(xiàn),噴施CBP(海藻酸鈉寡糖、水楊酸等配制而成)可促進花生對氮的吸收,提高其在葉和花生仁中所占的比例。武慶慧等研究結(jié)果表明,潮土區(qū)高產(chǎn)夏播花生氮、磷、鉀肥配比為126.2、95.8、137.6 kg/hm能夠顯著提高產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收利用效率及經(jīng)濟效益。史曉龍等研究發(fā)現(xiàn),外源鈣對鹽脅迫下花生植株各器官氮、磷、鈣、鎂的吸收累積有明顯的促進作用,尤其對籽仁中磷素積累的調(diào)節(jié)最為顯著,其在籽仁中的積累量提高50%以上。長江流域春夏花生區(qū)是我國重要的花生主產(chǎn)區(qū)之一,近年來花生播種面積和產(chǎn)量逐年增加,而對該地區(qū)主栽花生品種氮磷鉀養(yǎng)分吸收分配差異方面的研究較少。為此,本研究通過研究不同花生品種生育期各器官對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收量、分配系數(shù)、養(yǎng)分生產(chǎn)效率、干物質(zhì)生產(chǎn)效率、100 kg莢果所需氮磷鉀量和比例的差異,旨在為該地區(qū)花生高產(chǎn)高效品種的篩選和科學(xué)施肥提供技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于2020年在湖北省襄陽市南漳縣泉水堰村襄陽農(nóng)科院花生試驗基地(112°01′N,31°53′E)進行。該地屬亞熱帶季風(fēng)型大陸氣候過渡區(qū),光照充足,熱量豐富,降水適中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件好,年均無霜期為241 d,年均氣溫15.1~16.9℃,年均降水量750~900 mm。
試驗田土壤為崗地黃棕壤土,地勢平坦,土壤肥力均勻,排灌條件良好,空閑冬炕地。0~20 cm 耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為:有機質(zhì)含量15.2 g/kg、堿解氮含量88.5 mg/kg、速效磷含量16.1 mg/kg、速效鉀含量 63.8 mg/kg、pH值 7.39。
1.2 試驗設(shè)計
試驗選用花生品種為當(dāng)?shù)刂魍聘哂退崞贩N開農(nóng)1760、冀花16、豫花37以及長江流域花生新品種中花16。以品種為處理,隨機區(qū)組排列,重復(fù)3次,試驗小區(qū)面積為10 m(2 m×5 m),密度15.0萬穴/hm,每穴2粒。試驗以當(dāng)?shù)爻R?guī)方法進行施肥(N 180 kg/hm、PO 120 kg/hm、KO 150 kg/hm),氮肥選用尿素(N 46%)、磷肥為過磷酸鈣(PO 12%)、鉀肥為氯化鉀(KO 60%),所有肥料結(jié)合整地時作為基肥一次性施入?;ㄉ?月29日播種,5月16日出苗,9月14日收獲,常規(guī)大田管理。
1.3 樣品采集與分析
整地施肥前采集基礎(chǔ)土壤(0~20 cm)樣品 0.5 kg,測定基礎(chǔ)地力。分別在播種后31 d(苗期)、50 d (花針初期)、77 d(結(jié)莢初期)、110 d(飽果期)、123 d(收獲期)采集植物樣品,每個處理取有代表性的花生10株,按照花生根、莖、葉、花生果(花生仁和花生殼)等器官分開,在105℃下殺青 15 min,65℃恒溫烘干,測定其干物質(zhì)質(zhì)量,樣品粉碎后測定其氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。采用濃HSO-HO消煮,凱氏定氮法測定植株全氮含量;鉬銻抗比色法測定植株全磷含量;火焰光度計法測定植株全鉀含量。
1.4 收獲與計產(chǎn)
花生成熟后,分小區(qū)進行收獲、晾曬、稱質(zhì)量計產(chǎn),測定其主莖高、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率等性狀指標(biāo)。
1.5 數(shù)據(jù)分析
試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)初步整理,并用SPSS 22.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。
養(yǎng)分的分配系數(shù)和生產(chǎn)效率計算公式如下:
氮(磷、鉀)分配系數(shù)=氮(磷、鉀)累積量/植株總氮(磷、鉀)累積量;
氮(磷、鉀)養(yǎng)分生產(chǎn)效率(kg/kg) =莢果產(chǎn)量/植株氮(磷、鉀)累積總量;
氮(磷、鉀)干物質(zhì)生產(chǎn)效率(kg/kg) =單位面積植株干物質(zhì)累積總量/單位面積植株氮(磷、鉀)累積總量。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同花生品種的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀指標(biāo)
從表1可看出,冀花16主莖為35.3 cm,顯著高于其他品種;冀花16、開農(nóng)1760分枝數(shù)較多;單株生產(chǎn)力(單株花生莢果產(chǎn)量)較高的為中花16、冀花16,分別為48.9、46.8 g,比豫花37、開農(nóng)1760高18.2%~31.5%。中花16、冀花16百果質(zhì)量均在 200 g 以上,百仁質(zhì)量大于90 g;出仁率最高的為豫花37(75.2%),出仁率最低的中花16為69.7%;中花16、冀花16的莢果產(chǎn)量分別為5 036.1、4 911.6 kg/hm,顯著高于豫花37、開農(nóng)1760。
2.2 不同花生品種的養(yǎng)分累積分配特征
2.2.1 氮素累積分配特征
花生整株氮素積累整體隨著花生的生長而逐漸增加(表2),成熟期4個花生品種總氮累積量達160.1~213.6 kg/hm(按花生常規(guī)種植密度30萬株/hm算)。播后31 d時氮素主要集中于葉,其累積分配系數(shù)為0.64~0.68,莖、根僅為0.22~0.26、0.09~0.12。花生生長至50 d時(花針初期),根系、莖枝、葉中累積的氮素的分配系數(shù)較31 d時變化不大,分別為0.08~0.12、0.23~0.29、0.60~0.69。生長至77 d時(結(jié)莢初期),莢果累積氮素的分配系數(shù)為0.15~0.20,葉中氮素分配系數(shù)大幅度減少。生長至110 d時(飽果期),莢果的氮素分配系數(shù)已增長至0.63~0.70,莖、葉中的氮素分配系數(shù)已分別降至0.08~0.13、0.08~0.21。播后123 d(收獲期)時根、葉、莖枝的分配系數(shù)較110 d時又大幅降低,莢果的氮素分配系數(shù)達到0.65~0.80。播種后31~50 d,冀花16的根、莖、葉的氮素累積量較高,吸氮能力較強;中花16次之;開農(nóng)1760、豫花37較低,且與冀花16、中花16存在較大差異。
生長至77 d時(結(jié)莢初期),開農(nóng)1760、冀花16的莢果氮累積量較大,顯著高于其他2個品種,而開農(nóng)1760根、莖的氮素累積量顯著低于冀花16、中花16。生長至110 d時(飽果期),冀花16、中花16莖的氮素累積量顯著高于其他2個品種,而冀花16的葉氮素累積量顯著低于其他3個品種。4個品種莢果的氮素累積量為 363.75~436.79 mg/株,其中開農(nóng)1760莢果氮的累積量顯著高于其他3個品種。生長至123 d時(收獲期),開農(nóng)1760、豫花37的單株氮素累積量較高,中花16最低,而莢果的氮素累積量表現(xiàn)為豫花37最高,冀花16次之,開農(nóng)1760莢果氮分配系數(shù)最低,明顯低于其他3個品種。
2.2.2 磷素累積分配特征
由表3可知,花生植株磷素累積量也隨植株生長整體呈增加趨勢。播后31 d(苗期)、50 d(花針初期)、77 d(結(jié)莢初期),磷素主要分布在葉和莖,累積分配量占整株平均累積分配量的73%~92%,根、莢果中磷素累積分配系數(shù)分別為0.07~0.15、0.13~0.16。播后110 d(飽果期)、123 d(收獲期)磷素主要累積分配于莢果中,累積分配系數(shù)分別為0.54~0.62、0.66~0.75。從整個生育期來看,根、葉中磷素累積分配系數(shù)逐漸降低,莢果中磷素累積分配系數(shù)逐漸升高,而莖中的累積分配系數(shù)先升高后降低。收獲時中花16整株磷累積量為57.70 mg/株,顯著低于其他3個品種,單株磷積累量與最高的豫花37相差18.22 g,莢果中磷累積量也顯著低于冀花16、豫花37。收獲時開農(nóng)1760葉中磷累積量顯著高于其他3個品種,而其莢果磷素累積分配系數(shù)為0.66,顯著低于其他品種。
2.2.3 鉀素累積分配特征
由表4可知,花生整株鉀素累積較快的時期為播后31~77 d,77 d(結(jié)莢初期)后積累增加較慢。31 d(苗期)時冀花16的鉀素累積量為14.04 mg/株,顯著高于豫花37、中花16,葉中鉀素分配系數(shù)最高,介于0.55~0.60之間。生長50 d(花針初期)時鉀素主要集中于莖、葉中,其累積分配系數(shù)分別為0.37~0.45、0.48~0.57,其中,中花16葉中鉀素累積分配系數(shù)顯著高于其他品種,而莖中鉀素分配系數(shù)顯著低于其他品種;整株的鉀素累積量較高的為冀花16、中花16。77 d(結(jié)莢初期)時,鉀素在莖中的分配系數(shù)為0.40~0.41,在葉中的分配系數(shù)為0.37~0.39;中花16的平均整株鉀素累積量最少,為162.93 mg/株,顯著低于其他3個品種。生長110 d(飽果期)時莖、葉的鉀素累積分配系數(shù)較77 d(結(jié)莢初期)降低,有的品種的鉀素累積量出現(xiàn)負增長,開農(nóng)1760、冀花16的整株鉀累積量分別為245.76、235.10 mg/株,均顯著高于豫花37、中花16。生長123 d(收獲期)時莢果中鉀素分配系數(shù)增加,葉中鉀素分配系數(shù)減少;整株鉀累積量最高的是豫花37,為286.89 mg/株,其次為開農(nóng)1760,為270.55 mg/株。
2.3 不同花生品種生產(chǎn)100 kg莢果的養(yǎng)分需求量
由表5可知,4個品種生產(chǎn)100 kg莢果所需的氮、磷、鉀養(yǎng)分量分別為3.18~4.62、0.34~0.49、1.25~1.80 kg,開農(nóng)1760、豫花37的100 kg莢果產(chǎn)量需氮、磷量顯著高于冀花16、中花16;中花16需鉀量顯著低于其他品種,豫花37最高,為1.80 kg,其次為開農(nóng)1760,為1.76 kg。5個不同生育期4個花生品種對 N、P、K的吸收量均表現(xiàn)為N>K>P。播后50、77 d所需鉀素較多,而磷素在播后77 d所需量較多。
2.4 不同花生品種的養(yǎng)分生產(chǎn)效率和干物質(zhì)生產(chǎn)效率
從表6可以看出,中花16的氮、磷、鉀養(yǎng)分生產(chǎn)效率最高,分別為31.46、290.95、80.12,顯著高于其他品種,豫花37、開農(nóng)1760較低。中花16、冀花16的氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率顯著高于其他品種,中花16的磷、鉀干物質(zhì)生產(chǎn)效率最高,其次為冀花16。開農(nóng)1760、豫花37的氮、磷、鉀干物質(zhì)生產(chǎn)效率相似且低于其他2個品種。
3 討論與結(jié)論
本研究中,花生根、莖、葉中的氮素分配系數(shù)隨植株的生長總體呈下降趨勢;根、葉磷素分配系數(shù)整體呈下降趨勢,而莖中的磷素分配系數(shù)先升高后下降;根中鉀素分配系數(shù)表現(xiàn)較為平穩(wěn),莖中鉀素分配系數(shù)先升高后下降,葉中鉀素分配系數(shù)呈下降趨勢。不同生育階段,營養(yǎng)器官氮素含量葉片>莖>根,葉片、莖中磷素和鉀素含量均大于根中的磷素和鉀素含量;飽果期和成熟期莢果中的氮、磷含量高于根、莖、葉中的含量,而莢果中鉀素的分配量整體低于莖、葉中鉀素的分配量。不同取樣時期4個花生品種對 N、P、K的吸收量均表現(xiàn)為N>KO>PO,這與房增國等的研究結(jié)果相似。李俊慶等研究認(rèn)為,旱地花生各生育階段氮積累量苗期、花針期階段積累量較少,分別為 187.89、124.94 mg/株,分別占積累總量的13.58%、9.03%;結(jié)莢期是氮積累高峰期,磷素積累動態(tài)與氮素基本一致,鉀的積累高峰在花針期(占總積累量的34.28%),其次為結(jié)莢期(占總積累量的32.12%),飽果成熟期鉀積累量最少。本研究中,在播后31 d(苗期)內(nèi),花生對氮、磷、鉀的需求量較少,各占全生育期總吸收量的5.76%、3.31%、4.71%,該時期植株生長較慢,根系逐漸形成,所需氮磷鉀營養(yǎng)較少。31~50 d(苗期花針初期),氮、磷、鉀元素的需求量分別為73.03、6.15、53.39 g/株,分別占總吸收量的11.74%、9.07%、21.67%,該階段,花生所需鉀元素較多、磷元素較少。50~77 d(花針初期—結(jié)莢期),氮、磷、鉀元素的需求量增長較多,分別為190.12、27.40、122.91 g/株,分別占總吸收量的29.58%、39.56%、47.69%。該階段花生生長快,生長量大,是花生開花下針莢果形成關(guān)鍵期,需要的養(yǎng)分量最多,為花生養(yǎng)分的吸收高峰期。因此,實際生產(chǎn)中,應(yīng)保證該時期充足的氮、磷、鉀養(yǎng)分供應(yīng),特別是磷、鉀元素的供應(yīng)。在77~110 d(結(jié)莢初期—飽果期),氮、磷、鉀元素的需求量為295.76、22.36、33.44 g/株,分別占總吸收量的46.72%、32.22%、13.53%。此階段需要較多的氮、磷營養(yǎng),以完成從營養(yǎng)器官到生殖器官的生長,完成莢果發(fā)育、仔仁形成。110~123 d,氮、磷、鉀需求量降低,分別占總吸收量的6.20%、15.85%、12.40%,此時期根系吸收能力減弱,對養(yǎng)分吸收減少。綜上,花生播后50~77 d(花針初期—結(jié)莢期)和77~110 d(結(jié)莢初期—飽果期)是花生氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的高峰期,其中氮素的吸收高峰出現(xiàn)在結(jié)莢期(占生育期總吸收量的46.72%),鉀素吸收高峰出現(xiàn)在花針初期(占生育期總吸收量的47.69%),磷素在花針初期、結(jié)莢期的吸收量分別占磷素總吸收量的39.56%、32.22%,生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)花生不同生育時期的需肥特性,合理安排施肥,確保滿足花生生長后期的養(yǎng)分需求,提高產(chǎn)量。
王秀娟等研究結(jié)果表明花生產(chǎn)量為 3 092 kg/hm 時,花生對氮磷鉀養(yǎng)分吸收量為氮>鉀>磷,形成100 kg莢果產(chǎn)量需要N、PO、KO分別為4.01、1.56、2.65 kg。司賢宗等研究表明在N、PO、KO施用量分別為180、120、150 kg/hm條件下,每形成100 kg莢果需求的N、PO、KO養(yǎng)分量分別為3.46~4.25、0.93~1.25、0.99~1.92 kg。本研究中,不同花生品種生產(chǎn)100 kg 莢果產(chǎn)量所需氮、磷、鉀養(yǎng)分量分別為3.18~4.62、0.34~0.49、1.25~1.80 kg,即N 3.18~4.62 kg、PO 0.79~1.12 kg、KO 1.50~2.12 kg,均表現(xiàn)為 N>KO>PO。考慮到花生屬于固氮作物,生產(chǎn)中除了要注意生育前期氮的施用外,還應(yīng)注意施氮對庫源關(guān)系的調(diào)控,防止地上部旺長而影響莢果形成,因此在肥料施用量上應(yīng)采取“多鉀、少磷、氮適中”的施肥方法。本研究4個品種中,中花16、冀花16是需氮、磷、鉀元素較少的品種,顯著低于其他品種,其養(yǎng)分生產(chǎn)效率也較高,說明這2個品種對養(yǎng)分的吸收累積能力較好;開農(nóng)1760、豫花37養(yǎng)分生產(chǎn)效率較低,說明該品種對養(yǎng)分的吸收累積能力較差,是需氮、磷、鉀元素較多的花生品種。施肥時,應(yīng)滿足不同品種花生對氮磷鉀養(yǎng)分的需求,科學(xué)調(diào)整氮磷鉀的比例,達到花生高產(chǎn)、高效的目的。對于養(yǎng)分生產(chǎn)效率較高的品種,能否在實際生產(chǎn)中減少氮、磷、鉀養(yǎng)分供應(yīng),而對產(chǎn)量不構(gòu)成顯著影響,從而實現(xiàn)節(jié)本增效的目的,還需要進一步驗證。
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