花生專用緩釋復(fù)混肥分層條施促進(jìn)花生根系生長、產(chǎn)量形成及氮素利用

王建國，張佳蕾，郭 峰，楊 莎，高華鑫，張春艷，趙紅軍，李新國*，萬書波*

（1 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濟(jì)南 250100；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華東地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，山東東營 257000；3 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院，山東濟(jì)南 250100）

近年來，我國食用油自給率不足32%，油料供需矛盾相當(dāng)嚴(yán)峻。提高花生的總產(chǎn)量成為解決我國油脂安全的重要途徑，為了提高產(chǎn)量，一次性過多投入化學(xué)肥料尤其是速效肥料，造成養(yǎng)分的流失和花生“氮阻遏”效應(yīng)，嚴(yán)重抑制了根瘤菌的固氮作用，降低了肥料利用率[1]。同時(shí)，施肥方式仍以傳統(tǒng)的人工撒施為主，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且易造成花生后期脫肥、早衰和莢果空秕等，成為限制花生產(chǎn)量提高的瓶頸。因此，如何緩解“氮阻遏”，提高氮素利用效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)花生不同生育期按需供肥、根部與莢果針對(duì)性供肥是當(dāng)前重要的研究方向之一。

緩、控釋復(fù)合肥作為一種新型肥料，能夠在特定的控釋時(shí)間內(nèi)持續(xù)不斷地釋放養(yǎng)分，顯著提高作物的肥料利用率等[2–4]。施用控釋肥可提高坡耕地花生葉片葉綠素含量、凈光合速率，產(chǎn)量增加15.7%～17.1%[4]。控釋尿素采用機(jī)械側(cè)深施顯著提高機(jī)插水稻干物質(zhì)積累、產(chǎn)量和氮素利用效率[5]?？蒯屇蛩厣钍┯?5 cm土層，能夠促進(jìn)夏玉米土壤深層根系生長，增加干物質(zhì)積累量，進(jìn)而獲得較高的籽粒產(chǎn)量和氮素利用率[6]。對(duì)于麥套花生，緩控釋肥深施于20 cm土層較淺施于10 cm土層處理，其SPAD值、產(chǎn)量、氮磷鉀積累量均提高[7]。無論是普通尿素，還是控釋尿素配合深施可顯著提高冬小麥花期旗葉光合性能，促進(jìn)氮素吸收利用，增加產(chǎn)量[8]。而普通氮肥、磷肥等采用合理的施肥方式對(duì)作物生長與產(chǎn)量提高效果明顯。磷肥深施15 cm可顯著提高夏玉米產(chǎn)量，促進(jìn)植株對(duì)磷肥的吸收和利用[9]。底肥按1﹕2﹕3分別條施于地表下8、16和24 cm土層處理提高了小麥凈光合速率、籽粒產(chǎn)量和肥料農(nóng)學(xué)效率[10]。前人關(guān)于肥料深施和分層施肥的研究多是在土柱栽培[9, 11]，或采用人工開溝施肥[4, 6, 12]方式開展小區(qū)試驗(yàn)，且研究多集中于水稻、小麥、玉米等作物?，F(xiàn)有的生產(chǎn)條件下花生不宜追肥，前期一次性分層施肥對(duì)其養(yǎng)分需求更為重要。目前，有關(guān)花生專用緩釋復(fù)混肥，特別是基于花生根、莢果養(yǎng)分吸收特點(diǎn)的分層施肥技術(shù)的相關(guān)研究更是鮮有報(bào)道。本研究在大田條件下，利用團(tuán)隊(duì)研發(fā)的花生雙層施肥多功能精密播種機(jī)[13]和花生專用緩釋復(fù)混肥[14]，設(shè)置人工撒施和肥料分層條施處理，選用普通復(fù)合肥、花生專用緩釋復(fù)混肥，研究不同類型肥料分層條施對(duì)花生根系生長、產(chǎn)量形成及氮素利用的影響，為花生全程可控施肥技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)2019年在山東省臨沂市莒南縣花生試驗(yàn)地和山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濟(jì)陽綜合試驗(yàn)示范基地進(jìn)行，2020年只在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濟(jì)陽綜合試驗(yàn)示范基地進(jìn)行。莒南縣花生試驗(yàn)地位于山東省臨沂市莒南縣 (N 35°10′，E 118°56′；海拔 85 m)，土壤質(zhì)地為壤土；濟(jì)陽基地位于山東省濟(jì)南市濟(jì)陽區(qū)太平鎮(zhèn) (N 36°58′，E 116°58′；海拔 18.1 m)，土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分見表1。2個(gè)試驗(yàn)區(qū)均屬溫帶季風(fēng)氣候。2019年莒南試驗(yàn)區(qū)花生生育期內(nèi)降雨量、平均氣溫、平均日照時(shí)數(shù)分別為453.6 mm、25.3℃、5.6 h；2019和2020年濟(jì)陽試驗(yàn)區(qū)分別為449.6 mm、25.6℃、7.5 h 和 508.9 mm、24.3℃、7.4 h。

表1 土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 1 Basic soil physical and chemical properties

1.2 供試材料

花生品種為‘花育25號(hào)’。普通復(fù)合肥中N、P2O5、K2O含量分別為15.0%、15.0%和15.0%，山東三方化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。磷酸二氫鉀 (P2O552.0%、K2O 34.0%) 由什邡西川興達(dá)化工有限公司生產(chǎn)。

基于花生莢果和根系對(duì)氮、磷、鉀、鈣這4種養(yǎng)分的需求量[15]，且花生鈣素主要依靠0—10 cm土層內(nèi)的果針和幼果吸收[16]，收獲指數(shù)一般在0.42～0.49[14]，制定了分層施肥方式下花生專用緩釋復(fù)混肥中N、P2O5、K2O、CaO的配方?；ㄉ鷮Ｓ镁忈審?fù)混肥包括莢果肥料和根系肥料。莢果肥料為速效養(yǎng)分形式，N、P2O5、K2O、CaO含量分別為12.3%、9.2%、15.0%、3.4%，施用于結(jié)果層 (土層 0—10 cm)。根系肥料N、P2O5、K2O含量分別為19.6%、14.3%和14.5%，氮素包括12.3%的緩釋肥 (25℃釋放期為100 天) 和7.3%的常規(guī)氮肥，施用深度為根系集中的10—20 cm土層。花生專用緩釋復(fù)混肥由史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大田試驗(yàn)設(shè)人工撒施(B)、分層條施(L) 2種施肥方式，供試肥料有普通復(fù)合肥(CF)、花生專用緩釋復(fù)混肥(SF)，以不施氮肥為對(duì)照。普通復(fù)合肥撒施處理(CFB)在土層表面0—10 cm的肥料施用量均為 1050 kg/hm2；普通復(fù)合肥分層條施處理 (CFL) 在土層深 8、16 cm 處施用量分別為 495、555 kg/hm2。花生專用緩釋復(fù)混肥撒施處理 (SFB) 在土層表面0—10 cm的肥料施用量為975 kg/hm2，其中包含莢果肥料 525 kg/hm2、根系肥料 450 kg/hm2；花生專用緩釋復(fù)混肥分層條施處理 (SFL) 在8 cm層為莢果肥料 525 kg/hm2，16 cm 層為根系肥料 450 kg/hm2。不施氮肥處理 (N0) 施用磷酸二氫鉀 302.9 kg/hm2。肥料中主要養(yǎng)分用量詳見表2。所有肥料均作為基肥一次性施用。

表2 各處理中不同土層主要養(yǎng)分用量 (kg/hm2)Table 2 Application rates of main nutrients in different soil layers in each treatment

分層條施處理利用花生雙層施肥多功能精密播種機(jī)，采取施肥、起壟播種、噴施除草劑和覆膜等一次完成田間作業(yè)方式?；ㄉp層施肥多功能精密播種機(jī)，由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院和青島萬農(nóng)達(dá)花生機(jī)械有限公司聯(lián)合研制[13]，分層施肥位置見圖1。人工撒施處理，先撒施肥料，后旋耕，再采用卸下分層施肥裝置的雙層施肥多功能精密播種機(jī)進(jìn)行起壟播種、噴施除草劑和覆膜等。采用單粒播種方式，密度約為23.5 萬株/hm2，株距10～11 cm。起壟覆膜栽培，一壟2行。每個(gè)處理小區(qū)面積204.0 m2，壟長為60 m、壟寬為85 cm，共計(jì)4壟。每個(gè)處理3次重復(fù)。

圖1 一壟兩行花生栽培和分層施肥示意圖[13]Fig. 1 Illustration of peanut sowing and fertilization location

莒南播種和收獲時(shí)間分別為2019年5月16日播種，9月8日收獲。濟(jì)陽基地播種和收獲時(shí)間分別為2019年6月1日播種，9月23日收獲；2020年5月1日播種，8月30日收獲。其他管理措施均按大田常規(guī)方式進(jìn)行管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 產(chǎn)量及構(gòu)成因素測(cè)定 于2019和2020年成熟期取3.2 m2，記錄株數(shù)，摘下所有莢果，及時(shí)晾曬。莢果晾曬干后稱重。統(tǒng)計(jì)飽果數(shù)、秕果數(shù)，測(cè)定百果重、百仁重。

1.4.2 SPAD測(cè)定 葉片葉綠素含量利用SPAD-502 Plus測(cè)定。莒南取樣時(shí)間分別為2019年播種后30、50、71、91和116 天；濟(jì)陽為2019年播種后30、50、69、89和115 天。選取主莖倒三葉，每個(gè)處理測(cè)定8次重復(fù)。

1.4.3 根系形態(tài)指標(biāo)測(cè)定 2019—2020年濟(jì)陽播種后69 天取樣。根系取樣采用根鉆法。利用根鉆 (根鉆由北京新地標(biāo)土壤設(shè)備有限公司生產(chǎn)，型號(hào)XDBY5/200，外徑為 6 cm、內(nèi)徑為 5.2 cm) 在同一行相鄰兩株花生間(株間)和同一壟上兩行之間(行間)分別進(jìn)行取樣。取根土層為0—20、20—40、40—60 cm。將根系挑出后用水沖洗干凈，帶回實(shí)驗(yàn)室采用EPSON Scan掃描，將掃描后的圖片采用WinRhizo Pro 2019根系形態(tài)結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)分析根系的總表面積、總根系長度、總體積和根系直徑等，最后將根系樣品裝入信封，并烘干、稱量干重。

1.4.4 干物質(zhì)量和氮素含量測(cè)定 取樣時(shí)間參照1.4.2。按小區(qū)連續(xù)選取花生植株6株，將每株分為根系、莖 (含果針)、葉片、莢果，105℃殺青30 min后，于80℃烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)。烘干的花生植株各器官用高速萬能粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，過0.18 mm 篩，采用 H2SO4–H2O2消煮，利用 San++連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定氮含量[5]。

1.5 相關(guān)計(jì)算公式

單位土壤面積的根系總干重 (g/m2)、根系總長度(×103m/m2)，即單位土壤面積的不同土層根長 (干重)相加的和。

根干重密度、根長密度是指單位土壤體積的根干重、根長。根干重密度 (×10?5g/cm3) 和根長密度(cm/cm3) 分別由式 (1) 和 (2) 確定[17]：

式中：M為根干重 (g)，L為根長 (cm)，V為土體體積 (cm3)，土體體積：V= πr2h，r為鉆頭半徑 (r=2.6 cm)，h為取樣深度 (h= 20 cm)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2019整理數(shù)據(jù)并作圖，用IBM SPSS Statistics 21數(shù)據(jù)分析軟件分析數(shù)據(jù)，采用LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型肥料分層條施對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3可知，施肥方式和肥料類型顯著影響花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 (P<0.05)。人工撒施條件下，花生專用緩釋復(fù)混肥處理 (SFB) 比復(fù)合肥處理 (CFB)的花生莢果產(chǎn)量在2019年莒南和濟(jì)陽分別平均增產(chǎn)11.7%、13.2% ，2020年濟(jì)陽平均增產(chǎn)13.1%。而肥料分層條施條件下 ，花生專用緩釋復(fù)混肥處理(SFL)比復(fù)合肥處理 (CFL)在2019年莒南和濟(jì)陽分別平均增產(chǎn)3.6%、7.3%，2020年濟(jì)陽平均增產(chǎn)5.5%。不論撒施還是分層條施，花生專用緩釋復(fù)混肥的增產(chǎn)效果均顯著高于普通復(fù)合肥。

表3 不同肥料不同施用方式下花生產(chǎn)量及其構(gòu)成Table 3 Yield and its components of peanut with different application methods of fertilizers

復(fù)合肥分層條施處理 (CFL) 比人工撒施處理(CFB) 莢果產(chǎn)量在 2019 年提高 14.8% (莒南)、16.5%(濟(jì)陽)，2020年提高了20.7% (濟(jì)陽)；而花生專用緩釋復(fù)混肥分層條施處理(SFL)比人工撒施處理(SFB)平均增產(chǎn)了 6.5% (莒南)、10.4% (2019 年濟(jì)陽)和12.6% (2020年濟(jì)陽)。SFL處理比CFB處理平均增產(chǎn) 19.0% (莒南)、24.9% (2019 年濟(jì)陽) 和 27.3% (2020年濟(jì)陽)。莒南和濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)莢果產(chǎn)量表現(xiàn)為SFL>CFL>SFB>CFB>N0，兩種肥料的增產(chǎn)效果分層條施均大于撒施。

與人工撒施相比，肥料分層條施顯著提高了花生的單株結(jié)果數(shù)和單株飽果數(shù)，其中單株結(jié)果數(shù)以SFL處理最高。無論采用人工撒施，還是分層條施，施用花生專用緩釋復(fù)混肥比復(fù)合肥處理增加單株飽果數(shù)6.4%～14.1%。肥料分層條施方式較人工撒施處理，單株飽果數(shù)增加9.0%～16.3%，而SFL處理單株飽果數(shù)比CFB處理增加23.7%～24.3%。各施肥處理間單株秕果數(shù)、出仁率間差異較小。肥料分層條施處理百果重和百仁重明顯高于人工撒施處理，顯著高于N0處理 (P<0.05)，但不同分層條施處理間差異不顯著。綜上所述，SFL、CFL處理產(chǎn)量較高的主要原因是具有更高的單株飽果數(shù)、單株果數(shù)和百果重。

2.2 不同類型肥料分層條施對(duì)花生SPAD的影響

由圖2可知，肥料類型和施肥方式能夠影響莒南和濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)不同生育時(shí)期花生葉片SPAD值?；ㄡ樒?播種后50天) 各施肥處理葉片SPAD值均達(dá)到峰值。在結(jié)莢期 (播種后69或71天)、飽果期(播種后89或91天) 和成熟期(播種后115或116天)，不同施肥處理間葉片SPAD值表現(xiàn)為SFL>CFL>SFB>CFB>N0的變化趨勢(shì)，但CFL、SFL處理間差異不明顯。

圖2 不同肥料不同施用方式下花生葉片SPAD值Fig. 2 SPAD values in leaves of peanut with different application methods of fertilizers

2.3 不同類型肥料分層條施對(duì)根系空間分布的影響

從表4可以看出，施肥方式和肥料類型影響0—60 cm深土壤中花生根系株間和行間干重和根長。除N0和CFB處理外，其余各處理行間根系干重和根系長高于株間，表明分層條施施肥方式或施用花生專用緩釋復(fù)混肥有利于花生根系向橫向伸展、生長。行間單位面積根系干重表現(xiàn)為SFL>SFB>CFL>CFB>N0，表明肥料分層條施促進(jìn)了行間根系生長。不同施肥方式對(duì)行間和株間單位面積根系長度無顯著影響。

表4 0—60 cm土層花生根系干重和長度Table 4 Length and dry weight of peanut roots at 0?60 cm soil depth

由圖3可知，與人工撒施處理相比，肥料分層條施降低了株間和行間0—20 cm以上土層中根干重密度。但在株間20—40、40—60 cm土層，分層條施處理比人工撒施處理的根干重密度平均分別提高7.9%、49.6%，且20—60 cm土層根干重密度占整個(gè)土層的比例為55.5%～57.2%。在行間20—40、40—60 cm土層，分層條施處理根系干重密度比人工撒施平均分別顯著提高39.1%、58.8%，且20—60 cm根干重密度占整個(gè)土層的比例為60.7%～66.8%。由此可見，肥料分層條施雖然減少了花生表層根系密度，卻促使根系向橫向和縱向、深層發(fā)展，增加深層根系的分布比例，有利于提高根系對(duì)深層土壤養(yǎng)分、水分的吸收利用，利于增產(chǎn)。

圖3 花生根干重密度在0—60 cm土層垂直分布Fig. 3 The vertical distribution of dry root weight density of peanut at 0?60 cm soil depth

由圖4可知，與人工撒施相比，肥料分層條施降低了株間0—40 cm土層、行間0—20 cm土層中根長密度，顯著提高株間40—60 cm土層根長密度，增幅35.8%。在行間20—40、40—60 cm土層，分層條施處理的根長密度比人工撒施平均分別提高6.5%、99.5%，且20—60 cm根長密度占整個(gè)土層的比例為57.5%～59.7%。表明肥料分層條施減少了花生株間0—40 cm根系和行間0—20 cm根系分布，卻促使根系向株間和行間深層土壤生長，增加深層根系的分布比例。

圖4 花生根長密度在0—60 cm土層的垂直分布Fig. 4 The vertical distribution of root length density of peanut at 0?60 cm soil depth

2.4 不同類型肥料分層條施對(duì)花生干物質(zhì)積累與分配的影響

由圖5可知，隨著生育期推進(jìn)，各施肥處理花生干物質(zhì)積累量呈S型曲線變化。整個(gè)生育時(shí)期不同處理間花生干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為SFL>CFL>SFB>CFB>N0。肥料類型和施肥方式均可顯著影響花生干物質(zhì)積累。不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為花生專用緩釋復(fù)混肥處理顯著高于復(fù)合肥處理，分層條施處理顯著高于人工撒施。花生專用緩釋復(fù)混肥處理在苗期 (播種后30天)、花針期 (播種后50天)、結(jié)莢期 (播種后 69、71 天)、飽果期 (播種后 89、91 天)、成熟期 (播種后115或116天)干物質(zhì)積累量較復(fù)合肥處理分別增加10.4%、7.2%、5.0%、6.1%、5.5%(莒南) 和 15.6%、5.4%、5.6%、4.6%、7.7% (濟(jì)陽)。與人工撒施處理相比，分層條施處理在苗期、花針期、結(jié)莢期、飽果期、成熟期干物質(zhì)累積量分別增加 16.7%、14.4%、18.0%、10.8%、16.2% (莒南) 和5.8%、17.6%、12.0%、12.7%、13.3% (濟(jì)陽)。與CFB處理相比，SFL處理在不同生育時(shí)期干物質(zhì)累積量提高 17.6%～30.3% (莒南) 和 18.0%～23.7% (濟(jì)陽)。

圖5 不同肥料不同施用方式下花生干物質(zhì)累積動(dòng)態(tài)Fig. 5 Dynamics of dry matter accumulation in peanut with different application methods of fertilizers

不同施肥處理間成熟期花生植株各器官干物質(zhì)分配比例為莢果>莖>葉>根 (圖6)。與復(fù)合肥處理比較，緩釋復(fù)混肥處理莢果干物質(zhì) (生殖器官) 分配比例 (收獲指數(shù)) 分別增加 2.9 個(gè)百分點(diǎn) (莒南) 和 2.5 個(gè)百分點(diǎn) (濟(jì)陽)。與人工撒施處理相比，分層條施處理莢果干物質(zhì)分配比例分別升高2.9個(gè)百分點(diǎn) (莒南)和3.2個(gè)百分點(diǎn) (濟(jì)陽)。與CFB處理相比，SFL處理莢果干物質(zhì)分配比例分別增加5.8個(gè)百分點(diǎn) (莒南)和5.7個(gè)百分點(diǎn) (濟(jì)陽)。莒南試驗(yàn)點(diǎn)營養(yǎng)器官干物質(zhì)(根莖葉) 分配比例低于濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)，但莢果干物質(zhì)分配比例顯著高于濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)。兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)莢果干物質(zhì)分配比例均表現(xiàn)為SFL>CFL>SFB>CFB>N0；莖干物質(zhì)分配比例均表現(xiàn)為N0>CFB> SFB>CFL>SFL。綜上所述，肥料分層條施提高了花生干物質(zhì)積累量和莢果產(chǎn)量，進(jìn)而提高了收獲指數(shù)。

圖6 不同肥料不同施用方式下成熟期花生干物質(zhì)分配Fig. 6 Dry matter distribution of peanut at mature stage under different application methods of fertilizers

2.5 不同類型肥料分層條施對(duì)花生植株氮素積累和分配的影響

由圖7可知，施肥方式和肥料類型顯著影響花生氮素積累。不同生育時(shí)期花生植株氮素積累量均表現(xiàn)為花生專用緩釋復(fù)混肥處理顯著高于復(fù)合肥處理，分層條施處理顯著高于人工撒施。與復(fù)合肥處理相比，花生專用緩釋復(fù)混肥處理在不同生育時(shí)期花生植株氮素積累量提高5.2%～10.9% (莒南) 和4.8%～6.3% (濟(jì)陽)。與人工撒施處理相比，分層條施處理在不同生育時(shí)期花生植株氮素積累量增加13.4%～35.4% (莒南) 和 11.7%～25.7% (濟(jì)陽)。與CFB處理相比，SFL處理在不同生育時(shí)期花生植株氮素積累量分別增加19.9%～43.8% (莒南) 和18.5%～33.1% (濟(jì)陽)?？傮w上，不同施肥處理花生植株氮素積累量表現(xiàn)為SFL>CFL>SFB>CFB>N0。

圖7 不同肥料不同施用方式下花生氮素累積動(dòng)態(tài)Fig. 7 Dynamics of nitrogen accumulation in peanut with different application methods of fertilizers

不同施肥處理間成熟期植株氮素積累主要集中在生殖器官莢果 (圖8)，施肥影響營養(yǎng)器官、生殖器官的氮素分配比例。與人工撒施相比，肥料分層條施處理莢果氮素分配比例分別升高2.5個(gè)百分點(diǎn) (莒南) 和2.6個(gè)百分點(diǎn) (濟(jì)陽)。與CFB處理相比，SFL處理莢果氮素分配比例分別增加4.2個(gè)百分點(diǎn) (莒南)和4.6個(gè)百分點(diǎn) (濟(jì)陽)。兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)莢果氮素分配比例均表現(xiàn)為SFL>CFL>SFB>CFB>N0，而莖氮素分配比例均表現(xiàn)為N0>CFB>SFB>CFL>SFL。綜上所述，花生專用緩釋復(fù)混肥、肥料分層條施促進(jìn)更多的氮素吸收并積累到莢果中，為莢果發(fā)育提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖8 不同肥料不同施用方式下成熟期花生氮素分配Fig. 8 Nitrogen distribution in peanut at mature stage under different application methods of fertilizers

2.6 不同類型肥料分層條施對(duì)氮素利用的影響

施肥方式和肥料類型顯著影響花生氮素利用(表5)。SFB處理氮肥偏生產(chǎn)力比CFB處理顯著提高 15.2% (2019 年莒南)、16.7% (2019 年濟(jì)陽) 和16.5% (2020年濟(jì)陽)。分層條施處理氮肥偏生產(chǎn)力比人工撒施處理平均提高6.5%～20.7%。與CFB處理相比，SFL處理氮肥偏生產(chǎn)力顯著增加22.7%～31.2%，其中，2019年莒南試驗(yàn)點(diǎn)提高了22.7%，濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)提高了28.8%，2020年濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)提高了31.2%。與復(fù)合肥處理相比，花生專用緩釋復(fù)混肥處理氮肥農(nóng)學(xué)效率提高16.7%～75.8%。與人工撒施處理相比，肥料分層條施處理顯著提高了氮肥農(nóng)學(xué)效率，莒南和濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)分別提高25.6%～85.2%和19.9%～71.1%。與CFB處理相比，SFL處理氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著增加120.9%～145.1%，其中，2019年莒南試驗(yàn)點(diǎn)提高了120.9%，濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)提高了125.4%，2020年濟(jì)陽試驗(yàn)點(diǎn)提高了145.1%。說明花生專用緩釋復(fù)混肥配套分層條施技術(shù)是提高花生氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率的最佳施肥方式。

表5 不同肥料不同施用方式下花生氮素利用率Table 5 Nitrogen utilization efficiency of peanut with different application methods of fertilizers

3 討論

3.1 不同類型肥料分層條施對(duì)花生干物質(zhì)與產(chǎn)量形成的影響

作物根系形態(tài)與作物產(chǎn)量形成密切相關(guān)[17–18]。施肥對(duì)作物根系有顯著的調(diào)控作用，能夠增加作物的根重密度和根長密度[19–20]。施鈣肥有利于花生根毛及側(cè)根的生長，同時(shí)增加根系表面積和體積，提高花生群體質(zhì)量和產(chǎn)量[21]。通常肥料深施能夠誘導(dǎo)根系向深層生長，增加深層根長密度分布和根重密度[22]。本研究結(jié)果顯示，肥料分層條施提高了株間、行間深層根干重密度和根長密度及分布比例，促進(jìn)根系向橫向和縱向、深層發(fā)展，有利于提高花生對(duì)深層土壤養(yǎng)分和水分的吸收利用。上層施肥使得根系接觸肥料早，有利于根系健壯生長[23]，而下層肥料更加有利于根系下扎，提高根系吸收面積和根系活力，延緩根系衰老[24]。

施肥作為作物生產(chǎn)中重要的栽培措施，不僅影響根系形態(tài)分布，且對(duì)干物質(zhì)和氮素積累及分配、產(chǎn)量有重大影響[5, 9, 16]。前人研究表明，控釋肥能改善植株性狀，改善葉片光合性能，增加光合產(chǎn)物積累，最終提高作物產(chǎn)量[4]?？蒯屇蛩貍?cè)深施或深施顯著提水稻、玉米干物質(zhì)積累及產(chǎn)量[5–6]。本研究中花生專用緩釋復(fù)混肥提高了花生葉片SPAD值和干物質(zhì)積累量?；ㄉ鷮Ｓ镁忈審?fù)混肥配套分層條施技術(shù)更有利于干物質(zhì)的積累，顯著促進(jìn)氮素莢果分配比例。有研究表明，不同緩控釋肥組配對(duì)成熟期機(jī)插粳稻群體干物質(zhì)重的影響表現(xiàn)為摻混肥>4個(gè)月樹脂尿素>硫包衣尿素，施肥方式表現(xiàn)為：基施+分蘗期施肥方式優(yōu)于一次性施肥[25]。我們前期的研究結(jié)果也顯示，與復(fù)合肥處理相比，中氮、高氮緩釋摻混肥處理增加了花生不同器官干物質(zhì)積累，提高了莢果產(chǎn)量和收獲指數(shù)[14]。李永虎等[26]以施肥水平距離、施肥深度、氮、磷、鉀施用量5個(gè)因素進(jìn)行二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)對(duì)干物質(zhì)積累的影響大小表現(xiàn)為肥料類型、施肥水平距離、施肥深度。而本研究中分層條施施肥方式對(duì)干物質(zhì)積累的提高效果要優(yōu)于肥料類型，這與朱從樺等[5]在機(jī)插水稻研究得出的測(cè)深施肥對(duì)干物質(zhì)積累的影響結(jié)果相似。施肥方式和肥料類型均顯著影響花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的主要因素一方面是增加了根系長度、根表面積等[22, 27–28]，促進(jìn)了群體干物質(zhì)的建成[3, 29]，增加了單株結(jié)果數(shù)、飽果數(shù)、百果重[29–30]。另一方面，本研究采用分層條施，尤其是基于花生根與莢果養(yǎng)分吸收特點(diǎn)的分層施肥技術(shù)，優(yōu)化了養(yǎng)分在耕層土壤的分布。這與溫櫻等[31]基于不同耕層施用兩種不同配方的肥料，特別是針對(duì)小麥根系集中層施用緩釋復(fù)混肥，調(diào)節(jié)小麥各生育階段的養(yǎng)分供給研究結(jié)果類似，進(jìn)而提高了花后干物質(zhì)同化量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率[32]。施肥方式和肥料類型的交互效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了花生不同生育期、地下根與莢果分區(qū)針對(duì)性施肥[1]，最終實(shí)現(xiàn)花生高產(chǎn)與養(yǎng)分高效利用。

3.2 不同類型肥料分層條施對(duì)花生氮素積累與利用的影響

近年來，本團(tuán)隊(duì)針對(duì)花生的施肥現(xiàn)狀，依據(jù)花生生長發(fā)育需肥特點(diǎn)，提出花生全程可控施肥理論與技術(shù)，并研發(fā)了花生專用緩釋復(fù)混肥[14]和分層施肥播種機(jī)械[13]。本研究是對(duì)該理論和技術(shù)的進(jìn)一步豐富，并在大田生產(chǎn)中的驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，肥料類型和施肥方式可顯著影響花生氮素積累，不同生育時(shí)期氮素積累量均表現(xiàn)為花生專用緩釋復(fù)混肥處理顯著高于常規(guī)復(fù)合肥處理，肥料分層條施處理顯著高于人工撒施。前人在麥套夏花生上的研究發(fā)現(xiàn)，相比人工開溝淺施緩控釋肥 (土層10 cm處)，深施處理 (土層 20 cm 處) 明顯提高氮素積累量[12]。本試驗(yàn)中為壟作春花生，通過機(jī)械化輔助實(shí)現(xiàn)了每壟內(nèi)2個(gè)層次施肥 (花生結(jié)果層、根系集中層)，相比人工挖溝施肥，機(jī)械化分層施肥更精準(zhǔn)、節(jié)約成本。但本研究中未對(duì)莢果層肥料與根系層肥料的分配比例進(jìn)行詳細(xì)研究，下一步將開展相應(yīng)研究，確定基于不同耕層施用的兩種類型肥料的優(yōu)化配比與施用量，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)肥料減施與增效協(xié)同。

緩控釋肥能提高養(yǎng)分利用效率，提高產(chǎn)量[6, 27, 30]。而普通尿素、磷肥采取分層施肥方式同樣提高了養(yǎng)分利用效率[5, 9–10, 22]，但緩釋尿素+分層施肥技術(shù)則更進(jìn)一步提高了氮肥利用率[5–6]。本研究中，花生專用緩釋復(fù)混肥顯著提高了氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率；與人工撒施相比，肥料分層條施處理同樣顯著提高了氮素偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率，而分層條施花生專用緩釋復(fù)混肥更是進(jìn)一步提高了氮肥利用率。這可解釋為根據(jù)作物需要，控釋肥將營養(yǎng)元素緩慢地釋放到土壤中，而分層條施相比肥料撒施更有利于降低無機(jī)氮淋洗總量，從而降低養(yǎng)分流失，提高肥料利用率，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)[33–34]。綜上所述，人工撒施條件下花生專用緩釋復(fù)混肥的增產(chǎn)效果優(yōu)于常規(guī)復(fù)合肥，而采用分層條施技術(shù)可延長其肥效，進(jìn)而提高花生莢果產(chǎn)量。實(shí)際生產(chǎn)中，在沒有分層施肥機(jī)械或者不利于機(jī)械作業(yè)的產(chǎn)區(qū)，建議施用花生專用緩釋復(fù)混肥；在有分層施肥機(jī)械，但沒有緩釋復(fù)混肥的產(chǎn)區(qū)，建議采用復(fù)合肥+肥料分層條施技術(shù)，以提高肥料利用率和產(chǎn)量。

4 結(jié)論

花生專用緩釋復(fù)混肥分層條施可顯著提高不同生育時(shí)期花生干物質(zhì)積累量、氮素積累量及莢果分配比例，顯著提高結(jié)莢期花生株間40—60 cm、行間20—60 cm的根系干重密度和根長密度以及在深層根系的分布比例，因而獲得更多的單株結(jié)果數(shù)和飽果數(shù)、百果重。相同施肥條件下，花生專用緩釋復(fù)混肥處理的莢果產(chǎn)量比復(fù)合肥處理增加了3.6%～13.2%，分層條施比人工撒施的莢果產(chǎn)量提高了6.5%～20.7%。因此，緩釋復(fù)混肥分層條施可作為提高氮素利用和花生產(chǎn)量的有效施肥方法。