播期與施氮量對花生干物質、產量及氮素吸收利用的影響

王建國，唐朝輝?，張佳蕾，高華鑫，尹 金，李新國,3，萬書波,3，郭 峰*

（1 山東省農業科學院農作物種質資源研究所，山東濟南 250100；2 山東省作物遺傳改良與生態生理重點實驗室，山東濟南 250100；3 農業農村部華東地區作物栽培科學觀測實驗站，山東東營 257000）

花生是我國重要的油料和經濟作物，種植面積約占世界的20%[1]。山東省是我國花生主產區，種植面積和產量均居全國第二位?；ㄉL發育和產量形成受溫度、光照和降水等生態條件影響。通常播種時期變化導致溫度、光照和降水季節性差異，影響花生光合產物積累分配與轉運，甚至降低產量[2–4]。播期過早或過晚嚴重影響花生的百果重和飽果率，不利于花生高產[5]。近年來，花生品種的遺傳改良和更新換代步伐加快，推動了高油酸花生產業的發展。花生新品種多為中早熟，生育期較傳統品種縮短10～30天。生產上農民在4月中下旬搶墑早播，出苗期時常遭遇低溫、冷害天氣，影響花生出苗，特別對高油酸花生出苗影響較大，而后期雨季收獲時爛果的問題則是影響花生產量和質量的關鍵[6]。因此，研究合理的播期與氮肥調控措施并綜合考慮花生品種特性作為提高播種質量、產量、氮肥利用率的關鍵措施，對實現該地區花生優質豐產具有重要理論與實際意義。

氮肥是影響花生生長發育和產量的重要因素之一。適宜的施氮量對花生增產顯著[7–10]，不同品種花生對氮肥的響應存在差異[11]。氮肥顯著影響了花生植株氮素積累和利用[12–14]。當施氮量為 90 kg/hm2時，花生的氮素積累量和氮素利用率最高，之后隨施氮量的增加二指標降低[15]。通過對近25年氣候環境和土壤的研究發現，調整播期對氮肥利用效率的提升效果顯著[16]。播期推遲后皮棉氮、磷和鉀吸收量增加，但皮棉產量和養分利用效率顯著降低[17]。早播(9月20日) 條件下小麥產量、氮素積累量、吸收效率以低密度處理最高[18]，也有研究顯示推遲播期則加速冬小麥的干物質和氮素積累，有利于小麥的穗粒數形成[19]。隨播期的推遲，不同類型水稻品種主要生育期的吸氮量呈逐步下降的趨勢[20]。綜上，有關花生播期的研究主要集中在物候期、品種篩選、農藝性狀、生理特性、產量和品質等方面，對于播期與施氮量互作下花生干物質積累動態、氮素吸收積累與利用特征的研究，以及相關的研究在高油酸花生方面未見報道。基于此，本研究以生產中推廣的普通型大花生品種“花育22號”和高油酸花生品種“冀花16號”為試驗材料，參考黃淮海地區農民習慣花生播種時間、施氮量，設置4個播期，3個氮素水平，研究播期與氮肥互作下不同類型花生品種產量形成、干物質積累、氮素吸收積累特征及氮肥利用效率，為花生高產和資源高效利用技術研究提供支撐，確?；ㄉ皟炠|豐產、提質增效”。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019—2020年在山東省農業科學院濟陽綜合試驗示范基地進行。濟陽基地位于山東省濟南市濟陽區太平鎮 (36°58′N，116°58′E，海拔 18.1 m)。兩年試驗區位于同一地塊的不同地段，前茬作物種植方式為夏玉米—冬小麥，冬小麥在每年3月底進行壓青還田。土壤質地為砂壤土。土壤基礎肥力是兩年的平均值，基本理化性狀：堿解氮124.2 mg/kg、有效磷 39.0 mg/kg、速效鉀 140.0 mg/kg、有機質 17.3 g/kg、pH 8.24。2019 和 2020 年不同播期處理的花生生育時期內平均氣溫、積溫及降雨量差異較小，詳見表1。

表1 2019和2020年不同播期下花生生育期內平均氣溫、積溫和降雨量Table 1 Average temperature, accumulated temperature and precipitation during peanut growth period under different sowing dates in 2019 and 2020

1.2 試驗設計

根據黃淮海地區常用花生品種、種植時間及常用施氮量，選普通大花生品種花育22號和高油酸花生品種冀花16號為供試材料；設3個氮肥用量：0、120、240 kg/hm2，表示為 N0、N120、N240；設4 個播期：SD1 (4 月 30 日)、SD2 (5 月 10 日)、SD3(5月20日)、SD4 (5月30日)。氮肥選擇普通尿素(N 46.4%)。各處理鈣肥、磷鉀肥施用量相同，鈣鎂磷肥 600 kg/hm2、磷酸二氫鉀 57 kg/hm2、硫酸鉀(K2O 50.0%) 201 kg/hm2。所有肥料均在播種前 7 天基施，旋耕起壟，壟距80 cm。單粒播種，株距10 cm，密度25萬株/hm2，覆膜栽培。小區面積為48 m2，設3次重復。2019和2020年花生播種時間和收獲時間一致，均按照試驗設定播期依次進行播種和收獲。每個處理花生從播種到收獲時間為120天。按大田常規化管理。

1.3 樣品采集方法

葉片葉綠素含量利用SPAD-502Plus分別于苗期、花針期、結莢期、飽果期、成熟期測定主莖倒三葉。每個處理測定9次重復。植株干物質取樣時間與葉綠素含量測定時間一致。每個處理取6株，3次重復。植株按器官分為根、莖、葉、果針和莢果5個部分，放置在烘箱中105℃殺青30 min后，85℃烘干至恒重。將成熟期植株樣品，按根、莖 (莖和果針)、葉、莢果進行粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮法，利用AA3型流動分析儀測定全氮含量。收獲時每個小區測產面積3.2 m2，記錄株數，并將蟲、芽、爛果挑出，3次重復。莢果曬干后稱重，統計小區結果數 (飽果數、秕果數)，測定百果重、莢果含水量等，計算莢果產量 (莢果產量按5.0%含水量折算)。將部分花生莢果進行人工剝種，統計百仁重，挑選其中大小均勻的籽仁，采用多功能谷物近紅外分析儀 (DA7250) 測定粗蛋白和粗脂肪含量。

1.4 計算公式

單位面積氮素積累量 (kg/hm2)=單株氮素積累量(mg/株)×種植密度 (株/hm2)/106

氮肥偏生產力 (kg/kg)=施氮區莢果產量 (kg/hm2)/施氮量 (kg/hm2)

氮肥農學效率 (kg/kg)=(施氮區莢果產量–不施氮區莢果產量，kg/hm2)/施氮量 (kg/hm2)

1.5 數據與分析

所用數據為2019和2020年試驗結果的平均值。在進行成熟期干物質、氮素積累與分配的計算時將果針的數據歸到莖。圖表用Microsoft Excel 2019軟件繪制；數據分析用SPSS 22.0統計軟件。

2 結果與分析

2.1 播期與施氮對花生產量和產量構成的影響

由表2可知，播期和施氮量顯著影響兩品種的產量性狀和產量。莢果產量、單株結果數、百果重和百仁重在一定氮肥水平內隨施氮量的增加而顯著提高?；ㄓ?2產量隨施氮量的增加先升后降，施氮量120 kg/hm2產量最高，較N240處理提高6.1%，與N0相比在SD1、SD2、SD3和SD4播期下分別提高19.0%、19.6%、19.5%和17.3%。冀花16在施氮量240 kg/hm2產量最高，與N0相比在SD1、SD2、SD3和SD4播期下分別提高16.9%、19.2%、19.2%和15.9%，N120和N240產量無顯著性差異。增施氮肥，單株結果數和百果重分別顯著提高15.9%～33.3%和5.9%～7.1%。同一氮肥水平下隨著播期推遲，花生的產量逐漸降低。SD1產量最高，較SD2、SD3、SD4分別顯著提高5.5%、12.8%、30.7% (花育22) 和7.3%、20.2%和44.9% (冀花16)，表明適時早播有利于產量的提高，播期過晚造成產量顯著降低。增加氮肥施用可提高晚播花生產量。單株結果數、百果重和百仁重隨播期的變化規律與產量一致。適當早播和施氮優化了花生產量性狀，有利于高產形成。

表2 播期和施氮對花生產量和產量構成的影響Table 2Effects of sowing date and nitrogen application rate on the yieldand yield composition of two peanut cultivars

2.2 播期與施氮對花生品質的影響

施氮提高花生籽仁中粗蛋白質和脂肪含量 (表3)。隨施氮量的增加，花育22的粗蛋白含量逐漸升高；冀花16粗蛋白含量、花育22和冀花16粗脂肪含量先升后降，與N0相比三者的N120處理分別提高17.6%、6.9%和4.7%。隨播期的推遲，花育22粗蛋白含量先增后減，以SD2處理粗蛋白含量最高；冀花16粗蛋白含量先降后升，以SD1處理粗蛋白含量最高?；ㄓ?2和冀花16粗脂肪含量均隨播期的推遲呈降低趨勢。

表3 播期和施氮對花生粗蛋白和粗脂肪的影響Table 3 Effects of sowing date and nitrogen application rate on crude protein and fat contents of peanut (%)

2.3 播期與施氮對花生干物質積累和分配的影響

由圖1可知，播期和施氮量對花生植株干物質積累量影響顯著。早播花生生育前期 (苗期SS和開花下針期FP) 的干物質積累較慢，表現為生長緩慢；生育后期干物質積累速率加快，表現為生長較快。晚播花生生長表現規律與早播相反，生育前期生長加快，干物質積累多；而生育中后期干物質積累緩慢，尤其是轉向莢果的積累相對較少，表明花生晚播不利于高產。成熟期 (MS)，花育22植株干物質量在SD1、SD2、SD3播期下相比SD4分別提高14.4%～17.6%、10.4%～15.1%和5.7%～9.6%，冀花16植株干物質量分別提高17.7%～21.1%、12.8%～13.9%和7.3%～11.3%。施氮量為240 kg/hm2時，植株干物質量最高，在結莢期 (PS) 和成熟期較N0分別平均增加28.0%和26.1% (花育22)、27.0% 和 25.4% (冀花 16)。

圖1 花育22和冀花16的干物質量積累動態Fig. 1 Dry matter accumulation dynamics of cultivar Huayu 22 and Jihua 16

由表4可知，施氮顯著影響成熟期花生莖、葉、莢果干物質積累及其分配。播期顯著影響莢果干物質積累及其分配 (P<0.05)。隨施氮量增加，兩品種花生莖、葉、莢果干物質量顯著增加，與N0相比，N120和N240莢果干物質量分別提高27.6%～33.7%和34.9%～36.7%。N120和N240不同器官干物質量無明顯差異?；ㄓ?2和冀花16莢果分配比例分別以N120、N240處理最高，較其N0顯著提高8.7%、7.6%和6.9%、7.6%。晚播顯著降低了莢果干物質量，其中SD2、SD3、SD4莢果干物質量相比SD1分別減少5.9%、12.4%、22.0% (花育22)和8.9%、16.3%、26.9% (冀花16)?；ㄉ绮ゴ龠M干物質向莢果中積累，提高了其分配比例，利于高產。

表4 播期與施氮對花生成熟期各器官干物質分配的影響Table 4 Effects of sowing date and nitrogen application rate on dry matter distribution in various organs of peanut at maturity stage

2.4 施氮對花生葉片葉綠素含量的影響

施氮對不同生育時期花生葉片SPAD影響顯著。隨施氮量增加，兩品種花生葉片SPAD值升高 (圖2)，冀花16的SPAD高于花育22?；ㄡ樒?(FP) 不同處理葉片SPAD達到峰值，N120、N240處理SPAD較N0處理分別顯著增加4.6%、9.1% (冀花16) 和4.8%、10.0% (花育22)。施氮延緩了生育期后期葉綠素含量的降低速率，成熟期N120、N240處理SPAD較N0平均提高了7.0%和11.6%。

圖2 不同氮水平花生葉片SPAD值動態變化Fig. 2 Dynamics of SPAD value of peanut leaves under different N rates

2.5 播期與施氮對花生不同器官氮含量的影響

施氮對花生植株各器官氮含量影響顯著 (P<0.05)，且兩品種不同器官氮含量隨施氮量增加表現出相同的趨勢，但總體上冀花16各器官氮含量高于花育22(圖3)。對于花育22，N120和N240處理較N0分別顯著提高了莖、葉、莢果氮素含量27.3 %和30.6%、10.1%和13.1%、19.1%和23.1%；冀花16莖、葉、莢果氮含量分別提高13.3%和18.3%、10.4%和14.2%、13.5%和14.4%。

圖3 不同氮水平下花生各器官氮含量Fig. 3 Nitrogen content in different organs of peanut under different N application rates

播期對花生植株各器官氮含量產生明顯影響 (圖4)。莖的氮含量隨播期推遲逐漸降低，SD1較其SD2、SD3、SD4分別顯著提高9.2%、8.3%、10.3% (花育22) 和 15.9%、20.8%、21.4% (冀花 16)。葉和莢果氮含量以播期SD1最高，SD3氮含量最低，其中SD1播期下花育22葉和莢果氮含量較SD3分別顯著增加16.0%和10.5%，冀花16分別顯著提高20.2%和 10.2% (P<0.05)。

圖4 不同播期處理下花生各器官氮含量Fig. 4 Nitrogen content in different peanut organs under different sowing dates

2.6 播期與施氮對花生植株氮素吸收與分配的影響

由表5可知，播期和施氮量均極顯著影響成熟期花育22植株各器官氮素積累量和分配比例，二者交互影響根系氮素積累與分配。適當早播和施氮有利于促進花生對氮素的吸收，提高花生的氮素積累量。不同器官中氮素積累量和分配比例表現為莢果>葉>莖>根。同一播期條件下，隨施氮量的增加，莖、葉、莢果及植株氮素積累量增加，其中N240SD1處理植株氮素積累量最大，為405 kg/hm2。SD1、SD2、SD3和SD4播期下N120和N240的莖、葉、莢果氮素積累量分別較N0顯著提高45.4%、23.7%、58.5%和55.9%、33.7%、68.8%。隨著播期的推遲，植株氮素積累量逐漸降低。SD1植株氮素積累量分別比SD2、SD3、SD4顯著提高15.4%、22.9%和32.1%。

表5 播期和施氮對花育22花生植株各器官氮素積累與分配的影響Table 5 Nitrogen accumulation and distribution in different organs of Huayu 22 as affected by N application rate and sowing date

根、莖、葉的氮素分配比例隨施氮量的增加呈降低趨勢，莢果的氮素分配比例則是隨施氮量的增加呈升高趨勢 (P<0.05)；當施氮量為240 kg/hm2時，莢果氮素分配比例略低于N120處理。隨著播期的推遲，莖和葉的氮素分配比例逐漸升高，莢果中氮素分配比例逐漸降低。

從表6可知，隨施氮量增加，冀花16植株各器官氮素積累量均顯著升高。相比N0，N120和N240條件下莖、葉、莢果氮素積累量分別顯著增加29.3%、22.3%、47.0%和37.3%、31.9%、57.9%。根、莖、葉的氮素分配比例隨施氮量的增加逐漸降低，莢果中氮素分配比例隨施氮量的增加而升高。各器官氮素積累量和植株氮素積累量均在SD1播期下最大，相比SD2、SD3、SD4處理分別提高18.5%、27.5%和35.3%。隨播期推遲，花生莖、葉和莢果的氮素積累量逐漸降低，進而降低了花生植株對氮素的吸收和積累量，同時播期推遲后莢果氮素分配比例降低。莢果氮素積累量以N240SD1處理最高，為328.3 kg/hm2，而莢果氮素分配比例則以N120SD1最高，為75.0%。播期、施氮及其交互作用顯著影響花生根、莖、葉氮素積累量及根系氮素分配比例。

表6 播期和施氮對冀花16植株器官氮素積累與分配的影響Table 6 Nitrogen accumulation and distribution in different organs of Jihua16 as affected by sowing date and N application rate

2.7 播期與施氮對花生氮肥利用效率的影響

由表7可知，播期和施氮量顯著影響兩品種氮肥農學效率和氮肥偏生產力。N120處理氮肥農學效率顯著高于N240處理 (P<0.05)，其中花育22 N120SD1、冀花16 N120SD2處理最高，均為8.2 kg/kg。氮肥農學效率隨播期的推遲呈降低趨勢，花育22在SD1播期條件下氮肥農學效率最高，較SD2、SD3、SD4顯著提高3.8%、10.2%和38.5%；冀花16氮肥農學效率在SD2播期下最高，較SD1、SD3、SD4顯著提高5.0%、12.5%和46.5%。

表7 播期和施氮對花生氮肥利用效率的影響 (kg/kg)Table 7 Effects of sowing date and nitrogen application rate on nitrogen use efficiency of peanut

花育22和冀花16氮肥偏生產力以N120SD1處理最高，分別為51.2和54.2 kg/kg。兩品種的氮肥偏生產力隨播期推遲顯著降低，花育22和冀花16均在SD1播期條件下最高，分別較SD2、SD3、SD4顯著提高5.3%、12.5%、31.4%和6.8%、19.6%、45.7%。播期和施氮的交互作用對氮肥偏生產力影響顯著。綜上結果說明播期在4月30日至5月10日，且施氮量為120 kg/hm2，花生氮肥偏生產力、氮肥農學效率均較高。

3 討論

3.1 播期和施氮對花生植株和產量性狀的影響

播期影響花生前期和中期的發育進程，對后期影響較小[3, 21]。本研究發現，花生早播 (4月30日～5月10日)，兩品種在生育前期植株干物質積累較慢、生育中后期干物質積累速率加快，成熟期植株干物質積累量顯著高于晚播處理 (5月20日以后)。晚播花生生長發育特性與夏花生相似，表現為“前快后慢”，莢果干物質積累相對較少。早播有利于花生整個生育時期干物質的累積與產量形成，這與于旸[22]、馮昊等[23]研究結果相似。青花5號適宜播期在4月30日至5月10日，花育22號在膠東地區最適播期為4月25日至5月15日，山花108號在麥田套種模式下最適播期為5月25 日，以上適宜播期處理下干物質積累和產量均高于晚播處理[22–24]。適宜播期協調了地上部和地下部生長，促進干物質的有效積累和運轉，最終實現高產[24]。晚播花生 (夏花生)生育進程中有“三短、一快”的特點，主要表現為開花期短、有效花期短、飽果成熟期短、前期干物質積累快[25]，同時根系活力下降快，葉片生理功能明顯降低、衰老快[26]，嚴重影響營養生長和干物質積累[22, 26]，導致晚播花生產量不高。

氮肥對花生植株個體生長發育、產量形成作用顯著[11, 27–28]。花生莢果產量對供氮水平的響應因品種、區域、土壤肥力水平不同有所差異。不同花生品種獲得最高產量時施氮量不同，例如遠雜9102在施氮量75 kg/hm2時莢果產量最高，魯花12和白沙1016在施氮量112.5 kg/hm2時莢果產量最高[8]。中低產田施氮量為150～225 kg/hm2，花育25可獲得高產[10]。前人依據產量水平和土壤基礎地力水平來計算最佳施氮量。地膜覆蓋栽培春花生莢果產量6000～6750 kg/hm2時，最佳施氮量為 184.6 kg/hm2[29]。綜合考慮試驗樣點0—30 cm土層無機氮含量，山東省74個試驗點花生平均產量為4914.0 kg/hm2，該產量水平下最佳土壤+氮肥用量為256.8 kg/hm2[30]。本研究中試驗區域為中低產田，施氮量為120 kg/hm2，花育22莢果產量最高，施氮量再增加產量減少；冀花16的莢果產量隨施氮量的增加不斷增加?？山忉尀榈蚀龠M了花生根系生長，促進干物質積累，通過增加單位面積的果數和提高莢果的飽滿度來實現花生增產[25, 27–28, 31]。本試驗區域兩品種產量水平在3700～6500 kg/hm2，高油酸花生品種冀花16平均產量略高于花育22，可能主要原因是冀花16的葉色濃綠、葉綠素及植株氮含量高，根系對氮素的吸收能力強，更好的促進了植株干物質積累，為多結果、結飽果提供了物質基礎。對于中低產田花生種植，除了傳統的地膜覆蓋、輪作換茬、增施氮磷鉀鈣肥外[25]，還應注重選用良種良法、農機農藝融合，進一步發揮花生根瘤固氮作用，實現資源高效利用。

3.2 播期和施氮對花生氮素吸收利用的影響

適時早播可提高小麥籽粒的氮素積累量、吸收效率和氮素收獲指數等[18]。播期過晚影響小麥對氮肥的吸收積累、降低籽粒氮含量[32]，進而導致氮素利用率降低[33]。本研究表明隨播期的推遲，花生植株不同器官中氮素含量降低，植株吸收和積累氮素減少，并降低了莢果中氮素分配比例及氮肥農學效率和氮肥偏生產力。這與水稻相關研究結論相似，早、中、遲熟不同類型水稻吸收氮量隨播期的推遲而降低[20]。也有報道隨播期的推遲，皮棉氮吸收量增加，但皮棉養分利用效率顯著降低[17]。播期推遲主要影響了作物根系活力，降低了葉片葉綠素含量及氮代謝酶活性[22]，減少了花前營養器官中儲存氮素向籽粒的轉運量[32]，不利于作物對氮素的吸收與利用。

適量施氮促進更多的氮素分配到生殖器官，更好的調控了群體質量，有利于花生產量的形成和氮肥利用效率的提高[10]，而過量施氮導致更多的氮素分配到花生營養器官，造成地上部生長過旺，限制產量的提高。本研究中隨施氮量的增加，花生各器官氮含量和積累量均顯著增加，莢果氮素分配比例顯著提高，但降低了莖、葉氮素分配比例，這與劉佳等[34]研究結果一致。有研究認為，施氮量180 kg/hm2時，早播玉米獲得高產，氮肥偏生產力隨施氮量增大而減小[35]。隨氮肥施用量增加，常規播期和遲播油菜根、莖、角果殼和籽粒氮含量、氮積累量呈上升趨勢，當施氮量為240 kg/hm2時，籽粒氮素利用率最高[36]。但本試驗中施氮量為120 kg/hm2時，花育22和冀花16氮肥農學效率和氮肥偏生產力均最高，這可能由于不同作物對氮肥需求不一致引起的，也可能是由于氮肥處理設置較少，可再增加氮肥梯度處理進一步研究。

4 結論

適當早播與增施氮肥可促進植株對氮素吸收，花生根、莖、葉和莢果中氮含量顯著增加，提高了植株干物質和氮素積累，增加了莢果干物質和氮素分配比例，通過增加單株結果數和百果重實現了花生高產。花育22在施氮量120 kg/hm2時莢果產量達到最高，冀花16在施氮量240 kg/hm2時莢果產量達到最高，且兩品種產量在120和240 kg/hm2施氮水平差異不顯著。施氮量為120 kg/hm2時，兩品種氮肥農學效率和氮肥偏生產力最高。綜上所述，對于普通高產花生和高油酸花生，早播 (4月30日—5月10日) 可提高花生莢果產量，施氮量應控制在120 kg/hm2左右，以提高籽仁品質和氮肥利用效率。