不同施肥水平下花生對肥料的吸收積累特性

陳志德劉瑞顯沈 一劉永惠沈 悅張旭堯王曉婧

(江蘇省農業科學院經濟作物研究所,江蘇 南京 210014)

作物生產中主要是通過增施肥料來提高產量[1],但過量施肥加重了病蟲害的發生,造成土壤鹽漬化和酸化,增加環境污染風險[2～4]。為發展環境友好型現代農業,2015年農業農村部制定并印發了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農藥使用量零增長行動方案》,開啟了我國農業生產減肥減藥發展新模式。

花生是我國重要的油料作物,2018年全國花生種植面積462.0萬hm2,單產3751.8 kg/hm2,總產17332 kt[5]。花生生產中同樣存在過量施肥和盲目施肥問題,減少化肥用量,改進施肥技術,提高肥料利用率一直是花生科研和生產中的重要內容[6]。不同類型肥料[7-8]、有機無機肥料混配[2,9]、非生物脅迫與肥料互作[11]等對花生干物質積累、肥料利用特性、產量形成、品質影響等已有大量研究,為花生綠色高效栽培和品質改良提供了堅實的理論基礎。

有關氮、磷、鉀肥用量及配比對花生養分吸收、光合產物積累、農藝性狀和產量表現等影響已有較多研究[11-14],但多數側重于單種肥料的減施效應,很少涉及對復合元素肥料元素吸收和積累特性的研究。生產實踐中花生大多施用多元復合肥或專用肥以滿足其對大量元素的需求,因此,開展復合肥減量施用研究具有重要的現實意義。本研究選用不同籽仁大小的花生品種,分析其在不同復合肥用量條件下肥料的吸收利用特性,旨為花生生產中的肥料減施技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究材料

選用濮花28、蘇花0537和泰花5 號3 個品種,其中,濮花28的百仁質量84.7 g,蘇花0537百仁質量101.8 g,泰花5號百仁質量69.9 g。

1.2 試驗地點及土壤肥力水平

試驗于2017年在江蘇省農科院六合試驗基地進行,土壤為馬肝土,冬閑田,供試土壤(0～20 cm土層)有機質含量10.60 g/kg、全氮0.71 g/kg、硝態氮6.49 mg/kg、銨態氮9.12 mg/kg、全磷0.42 g/kg、全鉀15.68 g/kg、速效磷26.09 mg/kg、速效鉀249.11 mg/kg。

1.3 試驗設計

裂區設計,肥料為主區,品種為副區,3次重復。分不施肥(CK),半量施肥(375 kg/hm2,簡稱0.5F),全量施肥(750 kg/hm2,簡稱1F)3個處理。肥料為45%的高效復合肥(15%N∶15%P2O5∶15%K2O),全部作基肥起壟后撒施于壟面。小區長5.1 m,寬2.55 m,壟距0.85 m,每小區3壟,每壟2行,穴距0.18 m,小區面積13.0 m2。

1.4 田間管理

試驗田旋耕2次,4月27日機械起壟,起壟前用5%毒死蜱顆粒劑37.5 kg/hm2拌毒土撒施防治蠐螬等地下害蟲。5月1日人工播種,5月5日用960 g/L精異丙甲草胺乳油2250 mL/hm2兌水噴霧防控雜草,6月2日、7月18日各進行人工除草1次,以后不定期人工除草。9月13日收獲。

1.5 全氮、全磷、全鉀含量和積累量測定

在開花期(6/15,月/日)和結莢期(7/20)每個處理選2個重復,每重復取3株依莖、葉分開,先在105℃烘箱中殺青1 h,然后烘至恒質量,稱其干質量；成熟期由于部分葉片脫落,未進行干質量測定。

用凱氏定氮法[15]、鉬銻抗比色法[15]和火焰光度法[16]分別測定全氮、全磷和全鉀含量。按下列公式計算植株莖(葉)中全氮(磷、鉀)累積量、肥料貢獻率和農學利用率[17-19]。

1.6 產量測定

成熟后小區全部收獲,莢果曬干稱質量計產。

2 結果與分析

2.1 不同施肥水平下葉片全氮含量及積累量差異

表1顯示,濮花28開花期葉片全氮含量隨施肥水平的提高而增加,結莢期則相反；蘇花0537開花期和結莢期均以半量施肥為最高；泰花5號開花期以半量施肥為最高,結莢期則隨施肥水平提高而增加。濮花28、蘇花0537開花期葉片全氮積累量隨施肥水平提高而增加,泰花5號表現為半量施肥＞全量施肥＞不施肥。結莢期蘇花0537和泰花5號葉片全氮積累量隨施肥水平提高而增加,濮花28則相反。從平均值看,全量施肥、半量施肥和不施肥處理葉片全氮積累量分別為18.162 g/株、18.161 g/株和15.713 g/株。可見,隨施肥水平的提高,花生植株莖、葉全氮含量及積累量均有增加的趨勢,大粒型品種的這種趨勢較明顯。

2.2 不同施肥水平下莖全氮含量及積累量差異

表2表明,參試品種開花期莖全氮含量和積累量隨施肥水平的提高而增加,全量施肥條件下莖全氮含量和積累量分別為4.892 mg/g和8.138 g/株,半量施肥為4.331 mg/g和6.440 g/株,不施肥為3.951 mg/g和5.238 g/株。結莢期參試品種均以半量施肥為最高,蘇花0537和泰花5號以全量施肥次之,濮花28以不施肥次之。結莢期參試品種莖全氮積累量均表現為半量施肥＞全量施肥＞不施肥,平均值依次為119.681 g/株、99.223 g/株和71.247 g/株,差異明顯。可見,隨施肥水平的提高,莖全氮含量及積累量增加的趨勢明顯,籽仁大小與莖全氮含量及積累量無關。

2.3 不同施肥水平下葉片全磷含量及積累量差異

表3可知,全量和半量施肥條件下,濮花28、蘇花0537開花期葉片全磷含量差異小,但均明顯高于不施肥處理；不施肥處理下,泰花5號葉片全磷含量為1.986 mg/g,高于全量和半量施肥。全量施肥葉片平均全磷含量為1.979 mg/g,半量施肥為1.982 mg/g,不施肥處理1.806 mg/g。結莢期參試品種葉片全磷含量以不施肥為最高,全量、半量和不施肥條件下葉片平均全磷含量分別為2.483 mg/g、2.503 mg/g和2.672 mg/g。

除開花期濮花28外,其他品種開花期和結莢期葉片全磷積累量均隨施肥水平提高而增加,且差異較大。開花期全量、半量和不施肥處理葉片平均全磷積累量分別為5.664 g/株、4.978 g/株和4.129 g/株,結莢期分別為26.809 g/株、25.343 g/株和23.135 g/株。可見,花生品種在不同生育期葉片全磷含量表現不同,積累量隨生育進程推進和施肥水平提高呈增加趨勢,這種增加與籽仁大小無關。

2.4 不同施肥水平下莖全磷含量及積累量差異

表4可知,濮花28和蘇花0537開花期莖全磷含量和積累量均呈現全量施肥＞不施肥＞半量施肥,泰花5號表現不施肥＞全量施肥＞半量施肥。從均值看,全量、半量和不施肥處理莖全磷含量分別為1.856 mg/g、1.509 mg/g 和1.983 mg/g,莖全磷積累量分別為3.064 g/株、2.220 g/株和2.643 g/株。結莢期莖全磷含量以不施肥為最高,半量施肥次之,全量施肥最低；蘇花0537、泰花5號莖全磷積累量表現為不施肥＞半量施肥＞全量施肥。全量、半量和不施肥條件下莖全磷含量依次為3.205 mg/g、3.563 mg/g和4.016 mg/g,積累量分別為22.265 g/株、26.323 g/株和27.838 g/株。可見,開花期施肥水平與莖全磷含量、全磷積累量關系較復雜,結莢期莖全磷含量和積累量隨施肥水平提高呈下降趨勢,全磷含量和積累量與籽仁大小無關。

2.5 不同施肥水平下葉片全鉀含量及積累量差異

表5可知,開花期葉片全鉀含量均以半量施肥最高,平均12.871 mg/g；全量施肥和不施肥處理平均為11.855 mg/g和11.939 mg/g。結莢期葉片全鉀含量以不施肥最高,均值14.877 mg/g；其次為全量施肥,半量施肥最低,平均13.309 mg/g。隨施肥水平提高,品種間葉片全鉀積累量高低表現趨勢不一,開花期全量、半量和不施肥條件下平均積累量分別為34.054 g/株、32.263 g/株和26.854 g/株,結莢期分別為150.851 g/株、134.656 g/株和128.620 g/株,差異較大。大粒型品種蘇花0537全鉀含量較高,而全鉀積累量與籽仁大小無關。

2.6 不同施肥水平下莖全鉀含量及積累量差異

表6可知,開花期濮花28和蘇花0537莖全鉀含量為全量施肥＞半量施肥＞不施肥,泰花5號則相反；全量、半量和不施肥處理下莖全鉀含量平均值分別為22.632 mg/g、21.947 mg/g和20.839 mg/g。不同施肥條件下結莢期莖全鉀含量差異較小,平均值變幅30.018～30.938 mg/g,極差0.82 mg/g。莖全鉀積累量隨施肥水平提高而增加,其中,濮花28、蘇花0537增加明顯；全量、半量和不施肥處理下,開花期莖全鉀積累量均值分別為37.366 g/株、31.664 g/株和27.431 g/株,結莢期為215.488 g/株、222.461 g/株和213.025 g/株。由此可見,隨施肥水平的提高,葉片和莖全鉀含量和積累量呈現增加趨勢,這種增加趨勢與籽仁大小無關。

2.7 不同施肥水平的肥料貢獻率和農學利用率

全量施肥莢果產量達310.41 kg/667m2,極顯著高于半量和不施肥處理(表7),半量施肥處理272.96 kg/667m2,極顯著高于不施肥處理的產量。全量施肥條件下肥料貢獻率18.84%,遠高于半量施肥的7.71%,肥料農學利用率也較高。可見,施肥是花生高產的重要措施。

表7 不同施肥條件下肥料貢獻率和農學利用率Table 7 The fertilizer contribution rate and agronomic utilization rate under different fertilization levels

3 討論

3.1 施肥水平與莖、葉全氮、全磷、全鉀含量和積累量的關系

中國是世界化肥施用大國,2017年中國化肥施用量占世界用量的23.9%(折純量),化肥施用綜合效率低[20]。降低化肥用量,提高肥料利用率是未來中國農業可持續發展的必由之路。高麗敏等[21]研究表明,隨著生育期的推進,高粱葉片氮素分配比例降低,莖稈氮素分配比例增加,隨供氮量增加,葉片和莖稈氮素濃度及累積量顯著增加。不同花生品種對肥料的積累能力存在差異,大粒型品種花育17的氮素積累量高于小粒型品種白沙1016[22]。鄭亞萍等[17]報道,不同花生品種營養體、生殖體和整株鉀濃度差異明顯,花生莢果產量與生殖體鉀積累量呈極顯著正相關。于天一等[23]研究認為,施磷提高了花生對肥料氮、土壤氮及根瘤固氮的積累量。

本研究中,不同施肥條件下,植株莖葉全氮、全磷、全鉀含量和積累量的表現不同,這種差異也存在于開花期和結莢期。植株葉莖的全氮含量及積累量、全鉀含量及積累量、葉片全磷積累量等隨施肥水平提高呈增加趨勢,結莢期莖全磷含量和積累量呈下降趨勢。除莖、葉全氮含量及積累量與籽仁大小相關外,多數情況下,全氮、全磷、全鉀含量及積累量與籽仁大小無關,即復合肥減施對不同籽仁大小品種植株莖葉全氮、全磷、全鉀含量和積累量的影響相似,但此結論僅限于開花期和結莢期,至于成熟期是否相關及相關程度有待測定分析。

3.2 施肥水平與產量的關系

有關氮、磷、鉀施用量對作物產量影響的相關研究較多。周錄英等[24]研究表明,隨施氮量增加花生產量顯著提高,磷、鉀肥以中等施肥量的產量最高,鉀肥的增產作用大于氮肥和磷肥。袁維翰等[25]研究認為,隨施用量增加,肥料的增產效應呈下降趨勢。前人研究表明,施氮量過多,磷、鉀肥供應不平衡是我國花生產量難以提升,肥料嚴重損失的主要原因[26]；在等量施肥條件下,有機無機復混肥對土壤速效養分含量的增加、花生農藝性狀的改善以及產量的提升具有較好促進作用,肥料偏生產力和肥料貢獻率更高[9]；磷肥農學效率隨施磷量增加而降低[23],減量施肥提高氮素農學效率和氮肥偏生產力[27]。

本研究表明,全量施肥的產量極顯著高于半量施肥,半量施肥又高于不施肥處理,植株莖葉中全氮、全磷、全鉀含量和積累量與產量高低關系不大。全量施肥的肥料貢獻率18.84%,農學利用率1.17 kg/kg,半量施肥的肥料貢獻率為7.71%,農學利用率0.84 kg/kg。可見,大田生產上施肥仍是花生能否取得高產的重要措施,至于如何提高肥料利用效率,減施復合肥,還需做進一步的探討。