有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

張志華，呂豐娟，肖運萍，汪瑞清，林洪鑫，袁展汽，魏林根，呂茹潔

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料與資源環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室/國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 330200； 2.井岡山紅壤研究所 江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院井岡山分院，江西 吉安 343016)

0 引 言

花生(ArachishypogaeaL.)是我國重要的油料和經(jīng)濟(jì)作物[1-2]，具有種植歷史悠久、分布范圍廣等特征，其種植面積和產(chǎn)量均居世界前列[3-4]。南方丘陵區(qū)在我國花生生產(chǎn)中占有重要地位，且種植地多為紅壤旱地，紅壤具有酸、瘠、黏、板等特征，因而，紅壤旱地花生生產(chǎn)過程中需要投入大量養(yǎng)分。為獲得較高產(chǎn)量，種植戶大量施用化肥，而有機肥投入嚴(yán)重不足[5]，然而，長期大量施用化肥又極易導(dǎo)致土壤板結(jié)加劇、養(yǎng)分嚴(yán)重失衡和作物產(chǎn)量下降等問題。

有機無機配施和合理施用氮肥可有效提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)，關(guān)于水稻[6]、小麥[7]、玉米[8]、油菜[9]和大豆[10]等作物的有機無機配施和氮肥用量已開展了大量研究，花生亦有相關(guān)報道。研究表明，有機無機配施可以改善土壤理化性狀，提升養(yǎng)分綜合利用效率，促進(jìn)花生生長，增加花生產(chǎn)量，進(jìn)而改善花生莢果品質(zhì)[11-15]?；ㄉ鳛槎箍谱魑?，其根部的共生根瘤菌可直接利用大氣中的氮氣作為氮源[16]，因而，其氮肥利用效率相對其它作物較高。研究表明，合理施用氮肥可有效促進(jìn)花生根瘤固氮，提升氮素和光能利用效率，增加花生產(chǎn)量和改善莢果品質(zhì)，進(jìn)而增加種植效益[17-21]。

然而，關(guān)于花生有機無機配施和氮肥合理施用的相關(guān)研究多集中于我國北方花生產(chǎn)區(qū)，針對南方紅壤丘陵區(qū)花生施肥的研究相對較少。此外，前人對花生有機無機配施和氮肥用量的研究基本為單項研究，關(guān)于有機無機配施下花生氮肥適宜用量的研究鮮見報道。因此，本研究通過田間試驗，探索了有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為紅壤旱地花生合理施肥和高效種植提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在江西省南昌市進(jìn)賢縣羅溪鎮(zhèn)(28°22′42″N，116°11′47″E)進(jìn)行，試驗地為典型紅壤旱地，土壤質(zhì)地為紅壤土，其理化性狀見表1。2020年4月至10月進(jìn)賢縣旬溫變化趨勢如圖1所示，贛中北地區(qū)氣溫常年較贛南地區(qū)要低，因而贛中北地區(qū)花生播種較贛南地區(qū)要晚，一般集中在4月上中旬左右播種，在花生成熟期(8月中旬)又極易遇高溫干旱極端氣候，對花生產(chǎn)量形成和收獲造成不利影響。

表1 試驗地土壤理化性狀

注：紅色線代表江西花生生長發(fā)育時期界線。

1.2 試驗設(shè)計

供試花生品種為汕油523，試驗肥料為商品有機肥(有機質(zhì)≥60%，N 2.5%，P2O51.5%，K2O 2.0%)、尿素(N 46%)、鈣鎂磷肥(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)。試驗共設(shè)7個處理：① CK0(單施化肥對照，N 135 kg·hm-2)；② CK1(常規(guī)施肥，N 135 kg·hm-2，其中有機肥供氮25%，用量為1 350 kg·hm-2，化肥供氮75%，基肥氮45%，追肥氮30%)；③ B15(常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，基施化肥減氮15%)；④ B30(常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，基施化肥減氮30%)；⑤ B45(常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，基施化肥減氮45%)；⑥ B15T15(常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，基施化肥減氮15%，追施化肥減氮15%)；⑦ T30(常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，追施化肥減氮30%)，重復(fù)3次，共21個小區(qū)，小區(qū)面積13 m2(2.6 m×5 m)，隨機區(qū)組排列。以上所有施肥處理中，有機肥、鈣鎂磷肥(P2O5135 kg·hm-2)、氯化鉀(K2O 135 kg·hm-2)均作基肥，在開播種溝前一次性撒施，氮肥70%為基肥，30%作為花針期追肥，追施尿素按小區(qū)處理均勻撒施?；ㄉ?月10日播種，種植密度約為2.25×106穴·hm-2(行距33 cm，穴距13.5 cm)，每穴1粒種子，在8月7日進(jìn)行采樣并收獲，期間所有田間管理參照常規(guī)。

1.3 測定項目

花生成熟收獲期，按小區(qū)收獲自然曬干后單獨計算莢果產(chǎn)量，并連續(xù)選取10株生長較為一致的花生植株，測定其產(chǎn)量構(gòu)成和農(nóng)藝性狀。

收獲指數(shù)=莢果重/(莢果重+植株重)出仁率(%)=果仁重/莢果重

將10株花生收取到的莢果剝殼，采用近紅外分析儀(FOSS Infratec TM 1241)測定籽仁品質(zhì)，包括含油率、蛋白質(zhì)含量、油酸和亞油酸含量。

將花生莖葉、果殼、果仁分別風(fēng)干后稱重，粉碎，采用H2SO4-H2O2法進(jìn)行消煮，再利用凱氏定氮儀測定氮含量，鉬銻抗比色法測定磷含量，火焰光度計測定鉀含量[22]。

氮肥偏生產(chǎn)力(kg·kg-1)=施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥用量

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2016和Origin 2021進(jìn)行統(tǒng)計分析和作圖，采用 SPSS 17.0 軟件進(jìn)行處理間各指標(biāo)的差異顯著性檢驗，顯著水平為α=0.05，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生產(chǎn)量及生長的影響

由圖2可以看出，有機無機配施可以顯著增加花生產(chǎn)量。有機無機配施下氮肥減施，基肥氮隨著減施比例的增加，花生產(chǎn)量呈現(xiàn)先增后減的趨勢；相同氮肥減施比例下，隨著追肥氮減施比例的增加，其花生產(chǎn)量呈下降趨勢。與單施化肥(CK0)相比，有機無機配施(CK1，3 895 kg·hm-2)的花生產(chǎn)量顯著增加22.4%(P<0.05)，其它有機無機配施下氮肥減施處理的花生產(chǎn)量增幅在15.7%～28.0%，均達(dá)顯著性差異。在有機無機配施條件下，與CK1處理相比，僅基施減氮15%處理(B15，4 073 kg·hm-2)增產(chǎn)177.9 kg·hm-2，增幅達(dá)4.7%，其余減氮處理均減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度為1.3%～5.4%，其中B45處理產(chǎn)量最低(3 683.7 kg·hm-2)，顯著減產(chǎn)5.4%；有機無機配施條件下減氮30%，基施減氮30%處理(B30)的花生產(chǎn)量較B15T15和T30處理分別增加45.2 kg·hm-2和145.2 kg·hm-2，但處理間差異未達(dá)顯著水平。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

由表2可知，有機無機配施可以不同程度改善花生生長的農(nóng)藝性狀，但有機無機配施下氮肥減施對花生農(nóng)藝性狀并無顯著影響。與單施化肥(CK0)處理相比，有機無機配施(CK1)處理的花生主莖高、分枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株莖葉重均有所增加，收獲指數(shù)降低了0.06，均達(dá)顯著差異(P<0.05)。在有機無機配施條件下，基施減氮處理對花生主莖高、分枝數(shù)、單株飽果數(shù)均無顯著性變化，與CK1處理相比，花生主莖高呈下降趨勢，B45處理最低，為54.8 cm；分枝數(shù)呈增加趨勢，B45處理最高為8個，增加了1個，各減氮處理的單株莖葉重分別下降7.3 g、2.3 g和2.9 g，收獲指數(shù)僅B15處理顯著增加了13.7%(P<0.05)；有機無機配施條件下減氮30%，基施減氮30%(B30)處理、B15T15和T30處理之間花生農(nóng)藝性狀無顯著差異。

表2 氮肥減施對紅壤旱地花生農(nóng)藝性狀的影響

由表3可以看出，有機無機配施和氮肥減施對紅壤旱地花生產(chǎn)量構(gòu)成具有一定影響。較CK0處理，CK1處理單株生產(chǎn)力顯著增加了24.5%(P<0.05)，百果重和百仁重雖有所下降，但差異并不顯著。有機無機配施下基施氮肥減施，與CK1處理相比，除B45處理百果重和白仁重顯著降低了7.29%和7.01%外(P<0.05)，其余各處理不同指標(biāo)雖有降低的趨勢，但差異均未達(dá)到顯著水平。有機無機配施條件下減氮30%，與基施減氮30%(B30)處理相比，B15T15和T30處理的百果重、百仁重呈增加趨勢，500 g果數(shù)和單株生產(chǎn)力呈減少的趨勢，但處理間差異均未達(dá)到顯著水平。所有處理的出仁率在68.0%～70.6%之間，且處理間無顯著差異。

表3 氮肥減施對紅壤旱地花生產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生各部位氮磷鉀含量的影響

由圖3可知，有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生不同部位氮、磷、鉀含量的影響不盡相同。與CK0處理相比，除CK1處理莖葉中鉀含量顯著增加了0.25個百分點(P<0.05)外，莖葉、果殼和果仁氮素含量雖呈下降趨勢，果仁中磷含量表現(xiàn)為增加趨勢，但均未達(dá)顯著水平。有機無機配施下不同基施減氮比例，與CK1處理相比，B15和B45處理的莖葉氮含量分別增加了0.06和0.10個百分點，處理間無顯著差異；果殼中氮含量呈下降趨勢，其中B30和B45處理均顯著下降了0.11個百分點；果仁中氮含量雖有所增加，但處理間差異未達(dá)顯著水平?；ㄉo葉、果殼和果仁中磷素含量均無差異性變化。B15、B30和B45處理的莖葉鉀含量分別顯著增加了0.27、0.26和0.32個百分點(P<0.05)，果殼和果仁中鉀含量無顯著差異。有機無機配施條件下減氮30%，與B30相比，T30的莖葉氮含量顯著增加了0.15個百分點(P<0.05)，B15T15和T30處理的果殼氮含量分別顯著增加了0.18和0.10個百分點(P<0.05)果仁中氮含量，B15T15處理顯著增加了0.43個百分點(P<0.05)，T30處理則顯著降低了0.47個百分點(P<0.05)；除T30的莖葉磷含量顯著增加了0.27個百分點(P<0.05)外，果殼和果仁中磷含量無顯著差異；B15T15處理的果殼鉀含量顯著增加了0.13個百分點(P<0.05)，處理間的莖葉和果仁鉀含量無顯著差異。

圖3 氮肥減施對紅壤旱地花生各部位氮、磷和鉀含量的影響

由圖4可以看出，有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)的影響均表現(xiàn)為增加趨勢。與CK0處理相比，CK1處理的氮肥偏生產(chǎn)力顯著增加22.4%(P<0.05)；有機無機配施下不同基施減氮處理，與CK1相比，B15、B30和B45處理的氮肥偏生產(chǎn)力分別提升了3.65 kg·kg-1、11.83 kg·kg-1和20.76 kg·kg-1，處理間均表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05)；有機無機配施條件下減氮30%，B30、B15T15和T30處理的氮肥偏生產(chǎn)力均表現(xiàn)為無顯著差異。

圖4 氮肥減施對紅壤旱地花生氮肥偏生產(chǎn)力的影響

2.3 有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生品質(zhì)的影響

由表4可以看出，有機無機配施下氮肥減施對紅壤旱地花生品質(zhì)的影響不盡一致。與CK0處理相比，CK1處理的含油率(52.5%)和亞油酸含量(30.0%)分別增加了0.67個百分點和0.49個百分點，蛋白質(zhì)(26.2%)和油酸含量(26.2%)均下降了0.55個百分點。有機無機配施下不同基施減氮比例，與CK1相比，B30處理含油率最高，達(dá)52.8%，B15處理最低，處理間無顯著性差異；B15處理蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)26.7%；B15和B30處理的油酸含量均表現(xiàn)為增加，B45處理下降，亞油酸含量則表現(xiàn)為先增后減的趨勢，B45處理最低，但未達(dá)顯著差異。有機無機配施條件下減氮30%，與B30相比較，B15T15和T30處理含油率表現(xiàn)為下降，但趨勢不顯著，T30蛋白質(zhì)含量略有增加，且顯著高于B15T15處理；各處理間油酸含量和亞油酸含量差異均未達(dá)顯著水平。

表4 氮肥減施對紅壤旱地花生品質(zhì)的影響

3 討 論

3.1 有機無機肥配施對花生產(chǎn)量的影響

無機化肥具有養(yǎng)分單一、含量高、見效快等特點，但長期施用會導(dǎo)致土壤酸、板、瘠，破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致養(yǎng)分吸收利用率低，不利于作物可持續(xù)生產(chǎn)。然而，有機肥則養(yǎng)分全面，富含有機質(zhì)，可改善土壤環(huán)境，促進(jìn)養(yǎng)分吸收和作物生長，但其養(yǎng)分含量低、釋放速率慢。因此有機無機肥配合施用不僅能夠優(yōu)勢互補，而且還能增加產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益[23-26]。本研究表明，與單施無機化肥相比，有機無機肥配合施用可以顯著提高花生產(chǎn)量，其花生產(chǎn)量可達(dá)3 895.2 kg·hm-2，增產(chǎn)幅度達(dá)22.4%。孫鷹翔等[11]已有研究表明，同等施肥量條件下，施用有機無機復(fù)混肥較化肥處理花生產(chǎn)量增加7.1%～9.3%；有機肥比例為35%時，花生莢果產(chǎn)量較常規(guī)施肥提高20.14%[13]。胡承偉等[27]研究發(fā)現(xiàn)，有機無機合理配施可培肥地力，改善花生農(nóng)藝性狀，從而增加結(jié)果枝數(shù)、單株果數(shù)、百果質(zhì)量，顯著提高花生產(chǎn)量。在本研究中，有機肥替代25%氮肥時，其花生的主莖高、分枝數(shù)、單株飽果數(shù)、莖葉質(zhì)量、單株生產(chǎn)力均顯著高于單施化肥處理，這與許小偉[14]、張敏[28]等人研究結(jié)果一致。本研究中，有機無機肥配施的花生氮素養(yǎng)分含量較單施化肥要低，這主要由于其有機無機肥配施的花生生長旺盛、生物量大，對氮素會有稀釋作用，顯著提升氮總吸收量。此外，單施化肥時花生的收獲指數(shù)較高，有機無機肥配施導(dǎo)致收獲指數(shù)降低，這是因為養(yǎng)分吸收不足時，光合產(chǎn)物會傾向于運往生殖器官，容易導(dǎo)致作物早熟，從而使得收獲指數(shù)提升[29]。

3.2 氮肥用量對花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

氮素是必需營養(yǎng)元素之一，對作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量具有重要影響[30-31]?；ㄉm屬豆科作物，具有根瘤固氮能力，但并不能滿足其對氮素營養(yǎng)的需求，因此施氮仍是滿足花生氮素養(yǎng)分需求和提高產(chǎn)量的重要措施[32]。有研究表明，在一定范圍內(nèi)增施氮肥可顯著提高花生產(chǎn)量，且隨施氮量增加，其產(chǎn)量也相應(yīng)增加，此時氮肥用量對花生產(chǎn)量起決定性作用[33-34]。劉兆輝等[35]研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)減少氮肥用量，不僅不會減少作物產(chǎn)量，還可以降低生產(chǎn)成本。提高氮肥利用率氮素的積累與轉(zhuǎn)化對花生品質(zhì)具有重要影響，適量施用氮肥可以提高花生籽仁中蛋白質(zhì)的含量，過量施用氮肥則會降低蛋白質(zhì)和粗脂肪含量[36]。本研究表明，在有機無機配施條件下，氮肥減施15%(B15)不僅產(chǎn)量最高，達(dá)4 073.1 kg·hm-2，較CK0增產(chǎn)28.0%，較CK1增產(chǎn)4.7%，還提升了花生的分枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、收獲指數(shù)及出仁率等農(nóng)藝性狀，其花生仁的蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸含量等品質(zhì)指標(biāo)也有所改善。此外，在減氮30%情況下，基肥減施氮處理的花生產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和品質(zhì)要優(yōu)于追肥減施氮處理。因此，在有機無機肥配施條件下，氮肥減施15%可以提升花生產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)，且基施減氮效果優(yōu)于追施減氮。

4 結(jié) 論

紅壤旱地上有機無機配施和氮肥減施15%可顯著增加花生產(chǎn)量，其農(nóng)藝性狀、養(yǎng)分吸收和果仁品質(zhì)方面也均表現(xiàn)為不同程度提升，且基肥期氮肥減施的效果更佳。