氮磷鉀在冀東春花生上的產量效應研究

趙英杰，劉建玲，張月博，劉書娥，孫海軍

(1．河北農業大學 資源與環境科學學院，河北 保定 071000;2．河北省遷安市農業畜牧水產局，河北 遷安 064400)

花生是我國廣泛種植的油料和經濟作物之一，河北省是我國花生主要種植省份，冀東灤河沖積扇區域(燕山山前平原區)是河北省優質春花生產區，花生優質高產對于提高當地農業經濟發展具有重要作用。

已有資料多為不同花生品種對氮磷鉀和施肥方式的響應[1]；氮肥用量對花生產量和品質的影響，其中，N用量120 kg/hm2時花生產量最高，N用量150 kg/hm2花生蛋白質含量最高，之后，隨N用量的增加花生的莢果數下降，蛋白質、粗脂肪含量和產量隨之下降[2]。已有結果表明，過量施用氮肥主要是通過影響花生生根瘤菌的固氮能力而影響花生正常生長[3]。不同品種花生對施氮量的響應存在明顯差異，施氮可以顯著提高花生籽粒的蛋白質和氨基酸含量[4]。增施磷肥可以促進花生根系發育及根瘤生長，提高花生固氮能力，進而增加產量[5]。施鉀量為150～180 kg/hm2時。花生高產N、P、K的施肥配比為2∶1∶2，施鉀量超過225 kg/hm2時，花生產量和效益顯著下降[6]。已有結果多為1 a田間肥料試驗研究氮、磷、鉀在花生上的產量效應，試驗研究發現施肥顯著提高花生產量，鉀肥的增產效果大于氮、磷肥[7-8]；氮磷鉀配施促進了花生對氮、磷、鉀養分的吸收利用，提高了花生產量[9]。綜上結果，關于長期施肥對花生產量和生長的影響等研究資料尚少，因此，難以闡明肥料養分積累效應對花生產量的貢獻等問題。

平衡施肥理論與技術的研究一直是國內外研究熱點之一，不同作物或同一作物不同品種需肥規律；土壤理化性狀尤其土壤養分含量；肥料用量及養分間配比等均是影響肥料效應重要因素[10-11]。近年來，關于過量施肥導致土壤供試區域農田磷養分大量積累[12]，凸顯肥料利用率低等問題[13-14]。肥料定位試驗是研究肥料當季產量效應及土壤積累養分產量效應的理想方法，我國20世紀80年代在全國典型土壤上肥料定位試驗多為氮磷鉀在主栽大田作物上的產量效應[15]。因此，基于肥料定位試驗研究氮磷鉀在花生上的產量效應對解決豆科作物科學施肥理論與技術具有重要理論和實踐意義。

基于上述問題，本研究通過田間肥料定位試驗，系統研究氮、磷、鉀在花生上的產量效應，氮磷鉀的去向及其不同施肥量下土壤氮磷鉀收支平衡狀況等，旨在探討氮、磷、鉀在花生上的產量效應及減量施肥后對花生生長和產量的影響機制，提出花生高產節肥增效施肥技術。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗于河北省遷安市農業科技園區進行，位于燕山南麓，灤河岸邊，東經118°26′～118°55′，北緯39°51′～40°15′，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，全年日照2 292.5 h，無霜期198 d，年均氣溫11.5 ℃，年均降水量600～800 mm。

供試土壤：中壤質潮褐土。土壤基本理化性狀：有機質10.40 g/kg，全氮0.626 g/kg，有效磷26.30 mg/kg，速效鉀71.20 mg/kg。

種植方式：花生-春玉米輪作。試驗地為肥料定位試驗，始于2010，2010年種植花生，2011年種植春玉米，依次順延。2018年種植花生。

花生品種：冀花16。播種密度為30萬株/hm2。

1.2 試驗設計

試驗處理：處理1：全肥(NPK)；處理2：-N(PK)；處理3：-P(NK)；處理4：-K(NP)；處理5：1/2N(l/2NPK)；處理6：1/2P(N1/2PK)；處理7：1/2K(NP1/2K)；處理8：2/3N(2/3NPK)，8個處理，重復3次，區組排列。處理2，3，4分別為不施N、P、K，其他同處理1；處理5，6，7分別將處理1中的N、P、K用量減半，處理8為將處理1中的N用量減少1/3，其他不變，小區面積為36 m2。

肥料：N(尿素N 46%)用量：180 kg/hm2，P2O5(磷酸二銨，N 18%，P2O546%)用量90 kg/hm2，K2O(硫酸鉀，K2O 50%)用量90 kg/hm2。

施肥方式：磷肥、鉀肥均做基肥施用，氮肥用量的1/2作底肥，1/2在下針期追施。

田間管理：播種期為5月初，9月中旬收獲，全區收獲后測產。

植物樣品測定：花生在苗期、花期、下針期、結莢期、收獲期分別取樣測定花生生物量等，收獲期測定花生秧、花生仁、花生皮中氮磷鉀含量。

測定方法: 植物全氮、全磷與全鉀均采用常規的分析方法測定[16]。

1.3 數據分析

試驗中花生生育期的生物量調查數據為2018年數據，花生產量和花生秧質量是2016，2018年2 a平均數據，土壤氮磷鉀收支平衡是基于2 a平均產量數據進行相關計算的結果。

數據分析使用Excel 2007和SPSS 19. 0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 氮磷鉀對花生生長的影響

施用氮、磷、鉀對花生生長的影響如表1所示。結果表明：不施氮、磷、鉀顯著降低了花生苗期、花期、下針期、結莢期等主要生育期的生物量(以鮮質量計)。苗期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2N(PK)、1/2P(NK)、1/2K(NP)、2/3N(PK)處理花生苗期的生物量分別降低了37.3%，38.0%，39.8%，32.7%，36.9%，38.3%，14.8%，差異均達到顯著水平。

花期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2N(PK)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理花生生物量分別降低46.4%，48.9%，50.8%，23.7%，37.6%，37.5%，差異均達到顯著水平；2/3N(PK)處理生物量無顯著變化。

下針期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理花生生物量分別降低20.3%，33.1%，23.3%，15.7%，13.1%，差異均達到顯著水平。1/2N(PK)處理、2/3N(PK)處理生物量均無顯著差異。

結莢期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理的花生生物量均顯著降低，分別降低12.5%，36.0%，21.2%，11.1%，9.1%。1/2N(PK)處理、2/3N(PK)處理生物量均無顯著差異。

以上結果說明：不施氮、磷、鉀肥均明顯影響了花生的營養和生殖生長，隨著生育期的推移，氮肥對花生營養生長影響逐漸弱化，而不施磷鉀肥或磷鉀肥用量減半處理均顯著降低花生營養和生殖生長。

表1 氮磷鉀對花生各生育期生物量的影響Tab.1 The effects of fertilizations on peanut growth g/株

2.2 氮磷鉀對花生產量及產量構成因素的影響

施用氮、磷、鉀肥對花生產量及產量構成因素的影響如表2所示。結果表明：不施氮、磷、鉀均顯著降低了花生單株果數和百果質量，進而顯著降低了花生產量。單株果數：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)處理花生單株果數分別降低了35.7%，32.1%，26.4%，27.1%，差異均達到顯著水平；1/2N(PK)、1/2K(NP)、2/3N(PK)處理差異不顯著。百果質量：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理花生的百果質量分別降低了6.5%，9.0%，13.3%，3.2%，3.4%，差異均達到顯著水平；1/2N(PK)、2/3N(PK)處理差異不顯著。

NPK處理花生產量達到4 590.6 kg/hm2，與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理分別相當于NPK處理產量的81.9%，82.3%，81.2%，86.2%，83.7%，差異均達到顯著水平；1/2N(PK)、2/3N(PK)處理差異不顯著。各處理產量大小依次為：NPK>2/3N(PK)>1/2N(PK)>1/2P(NK)>1/2K(NP)>-P(NK)>-N(PK)>-K(NP)。

上述結果說明：不施氮、磷肥主要通過降低花生的果數而減產，不施鉀肥主要通過顯著降低百果質量而減產。基于各施肥處理產量狀況分析，本試驗中氮磷鉀對花生增產貢獻率為：K>N>P,該區域鉀素是限制花生高產的首要養分因子，其次為氮和磷。

表2 氮磷鉀對花生產量及產量構成因素的影響Tab.2 The effects of N, P, K on peanut yield and yield components

注：相對產量(%)=-N(-P,-K)/NPK ×100。

Note:Relative yield(%) =-N(-P,-K)/NPK ×100.

2.3 不同施肥處理的土壤氮、磷、鉀收支平衡

不同施肥下土壤氮、磷、鉀的收支平衡如表3所示。結果表明：依據花生產量，花生秧不還田下，計算土壤氮、磷、鉀的收支平衡。土壤N收支平衡狀況：NPK處理中N用量180.00 kg/hm2，花生輸出N 198.67 kg/hm2，土壤N收支表觀平衡為-9.4%。由于-N(PK)處理的產量相當于NPK處理產量的81.9%，即土壤供N量161.50 kg/hm2，考慮了土壤N后，土壤N實際盈余71.9%；同理計算，2/3N(PK)處理和1/2N(PK)處理，土壤氮素實際盈余分別為42.4%,27.6%。

土壤磷素收支平衡：P用量為39.30 kg/hm2時，花生輸出P 18.76 kg/hm2，土壤P收支的表觀平衡為109.5%。由于-P(NK)處理產量相當于NPK處理產量的82.3%，即相當于土壤供P量15.20 kg/hm2，施磷處理土壤P盈余190.5%，同理，磷肥減半，土壤P實際盈余114.1%。

土壤鉀素收支平衡：K用量為74.69 kg/hm2時，花生輸出K 118.33 kg/hm2，土壤K表觀平衡為-36.9%；由于-K(NP)處理產量相當于NPK處理產量的81.2%，土壤供K量95.15 kg/hm2，土壤K實際盈余43.5%，同理，鉀肥減半，土壤K實際盈余29.6%。

表3 不同氮磷鉀用量下土壤氮、磷、鉀收支平衡Tab.3 Balance of input and output of soil N,P and K under different N, P and K rates

注：表觀平衡(%)=(肥料輸入量-作物輸出量)/輸出量×100；實際盈余(%)=(肥料輸入量+土壤供肥量-作物輸出量)/輸出量×100。

Note:Apparent balance(%)=(Input of NPK fertilizer-Output NPK of crop)/ Output NPK of crop ×100; Actual balance(%)=(Input of NPK fertilizer+Soil supply of NPK-Output NPK of crop)/Output NPK of crop ×100.

2.4 不同施肥下氮、磷、鉀在花生中的分配

不同施肥處理的氮磷鉀去向如表4所示。結果表明，NPK處理中氮磷鉀在花生中的分配為：花生吸收N量為198.67 kg/hm2，其中，花生秧吸收N占32.3%，花生果占67.7% ，果中的花生仁占62.1%， 皮占5.6%。花生吸收P量為18.76 kg/hm2，其中，花生秧吸收P占26.3%，花生果占73.7%，果中花生仁占70.2%，皮占3.5%。花生吸收K量為118.33 kg/hm2，其中，花生秧吸收K占59.0%，花生果占41.0%，果中的花生仁占26.4%，皮占14.6%。其他處理有相同趨勢。

表4 不同施肥處理下氮、磷、鉀去向Tab.4 The effects of fertilizations on the fates of N, P and K

3 結論與討論

3.1 氮磷鉀對花生生長及產量的影響

氮磷鉀對花生生長的影響：與NPK處理相比，不施氮磷鉀肥均明顯影響花生前期營養生長，且氮肥影響大于磷鉀肥，隨著生育期從營養生長向生殖生長的轉化，不施氮肥對花生生長的影響程度逐漸降低，如：苗期、下針期分別反映花生的營養生長和生殖生長初期，-N(PK)處理生物量分別相比NPK處理減少了37.3%,20.3%；1/2N(PK)和2/3N(PK)處理花生營養生長的生物量分別比NPK處理減少了32.7%和14.8%，生殖生長的生物量沒有顯著差異，其原因是隨著花生生育期的推進，根瘤的固氮作用提供花生生長所需的氮素。有資料表明：花生營養生長吸收的氮素主要來源于土壤供給和施入的氮肥，生殖生長吸收的氮素主要來源于根瘤固氮[17-18]。

磷鉀對花生生長的影響隨著生育期的推進逐漸降低，但降低程度低于氮素，如：苗期、下針期-P(NK)和-K(NP)處理生物量分別相比NPK處理減少了38.0%和33.1%，39.8%和23.3%。這些結果表明，花生種植中基肥應適量降低氮素避免花生營養生長過旺。目前，常規施肥中由于肥料用量較高，花生營養生長過旺，多在花生下針期前后噴矮壯素(“打封閉”)以控制其營養生長，不僅費工同時增加成本[19]。

氮磷鉀對花生產量構成因素的影響：與NKP比較，不施氮肥、磷肥主要通過減少花生果數而減產，花生單株果數分別降低35.7%和32.1%；而不施鉀肥主要通過降低花生果質量而減產。可見，氮、磷肥對花生生長的影響主要通過影響營養生長進而影響生殖開花坐果，而鉀肥主要影響后期果實膨大后營養物質向地下部果實的轉移。這與董曉霞、秦文利等[20-21]的研究結果一致。趙長星等[22]對施磷量對花生生長和產量的影響研究發現，增施磷肥提高花生單株果數和莢果飽滿度進而提高花生產量。基于此結果，傳統栽培技術和施肥多在下針期追氮肥，對于土壤速效鉀較低土壤尤其是沙地土壤，追肥適量補鉀理論上利于花生果實生長。關于花生后期追氮鉀替換單氮及追鉀與否與土壤速效鉀的關系等對花生產量的影響等有待于進一步探討。本試驗中氮磷鉀對花生增產的貢獻率為：K>N>P。周錄英等[7]研究表明，施用氮、磷、鉀肥均可顯著提高花生產量，鉀肥的增產效果最明顯。這與本研究結果一致。

3.2 土壤氮磷鉀收支平衡及氮磷鉀推薦用量

本研究結果：生產100 kg花生(莢果)需要N、P2O5、K2O量分別為4.32，0.93，3.13 kg。周可金等[6]研究結果為：3.45～6.66 kg，0.6～1.2 kg，2～4 kg，結果范圍較大與供試品種有關。不同施肥處理土壤氮磷鉀收支平衡：N、P2O5、K2O用量分別為180，90，90 kg/hm2時，氮、磷、鉀的表觀平衡分別為-9.4%，109.5%，-36.9%，土壤地力產量為81.9%，82.3%，81.2%，這樣考慮地力產量后，滿足花生目前產量水平，肥料用量減半即可滿足花生生長需求。花生推薦施肥量為：N 67.5～90.0 kg/hm2，P2O545.0～90.0 kg/hm2，K2O 45.0～90.0 kg/hm2。