陇葵杂2号植株各器官对氮磷钾吸收积累量的研究

贾秀苹，王德寿，卯旭辉， 南彦东，岳 云

（1.甘肃省农业科学院作物研究所，甘肃 兰州 730070；2.北京三瑞农业科技有限公司，北京101100；3.甘肃省农业技术推广总站，甘肃 兰州 730020）

向日葵（包括油用向日葵、食用向日葵）属于菊科向日葵属，是我国东北、西北、华北干旱和半干旱地区主要的油料及经济作物，在世界贸易及食品供应方面有重大影响的油料作物有大豆、花生、棉花、油用向日葵等［1］，其中油用向日葵是近30 a来产量增长最快的世界三大油料作物之一，也是我国第四大油料作物［2］。油用向日葵较食用葵更具有耐瘠薄、耐干旱、耐盐碱等特性，所以大多种植于较瘠薄或废弃盐荒地，其产量低，品质差。近几年我国向日葵产业迅速发展，种植面积不断扩大，随着高产田口号的提出，提高向日葵产量及含油率成为人们最关注的问题之一。油用向日葵的生长发育、产量及含油率的高低不仅取决于品种，而且取决于氮、磷、钾三要素的供应水平及平衡吸收［3］，这种平衡关系主要取决于向日葵在不同生长阶段不同部位对营养元素的吸收积累［4］。过度施肥不但肥料利用效率降低，而且经济效益下降明显，污染环境及水源对产品品质的负面影响突出［5］。许多学者对有关作物在氮磷钾利用方面做了详细的研究并指出，现阶段我国化肥利用率多在15%～35%，其中氮肥的利用率仅为28%～41%，磷肥利用率为10%～20%，钾肥利用率为35%～50%，氮肥和磷肥养分的损失对生态环境造成严重污染。近几年有关向日葵施肥的研究主要集中于部分营养元素或水肥互作对产量的影响方面［6］，有关向日葵在不同生育期各器官对氮磷钾的吸收积累以及转移运输的研究报道较少。我们以油用向日葵杂交种陇葵杂2号为指示品种，通过对向日葵不同生育期、不同器官对吸收积累氮磷钾变化研究，以及氮磷钾之间吸收积累的相互关系，为向日葵施肥及三要素的合理配比提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试尿素（含N 46%）由中国石油兰州化学工业公司生产，普通过磷酸钙（含P2O512%）由白银虎豹磷肥厂生产，氯化钾（含K2O 60%）由白银丰宝农化科技有限公司生产，磷酸二铵（含N 18%，P2O546%）由云南三环中化美盛化肥有限公司生产。指示品种为油用向日葵杂交种陇葵杂2号，甘肃省农业科学院作物研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2011年在秦王川引大灌区玫瑰园试验基地进行，供试土壤为砂壤土，前茬为大麦。试验田耕层0～20 cm土壤含有机质1.132 g/kg（过磷酸钙外加热法）、碱解氮38.80 mg/kg（K2SO4-Cu-SO4-Se蒸馏，半微量凯氏定氮法）、速效磷57.60 mg/kg（NaHCO3浸提法）、速效钾 209.28 mg/kg（NaOH熔融，火焰光度计法），pH 8.63。

试验共设6个处理，处理1为不施肥（CK），处理2为施尿素225 kg/hm2，处理3为施普通过磷酸钙150 kg/hm2，处理4为施尿素225 kg/hm2、普通过磷酸钙150 kg/hm2，处理 5为施尿素 225 kg/hm2、普通过磷酸钙150 kg/hm2、氯化钾 150 kg/hm2，处理6为施尿素225 kg/hm2、磷酸二铵225 kg/hm2。试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积30 m2（6 m×5 m）。播前先将所有肥料按试验设计用量在播种行两侧开沟深施，然后于4月20日按株距30 cm、行距50 cm人工开沟点播，管理措施同当地大田。

1.3 样品处理

分别于苗期、现蕾期、开花期、成熟期各取样1次，每次取样5株，按根、茎秆、叶片、花盘、籽粒5部分分别处理，用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干表面水分后测定鲜重，然后将各部分分别置于烘箱，在108℃条件下杀青烘1 h，然后将温度降至85℃下烘8 h，冷却称重；再以同样的方法烘1 h直至恒重，称其干重，然后粉碎供分析测定。

1.4 测定分析方法

H2SO4-H2O2消煮后，用半微量凯氏定氮法测定样品中全氮含量；钒钼黄比色法测定全磷含量；火焰光度计法测定全钾含量。

1.5 数据分析与处理

所得数据采用DPS7.05数据处理系统进行数据统计分析。

图1 不同生育期根中N素的积累

图2 不同生育期根中P素的积累

2 结果与分析

2.1 不同生育期各器官对氮磷钾的吸收

2.1.1 根中氮、磷、钾吸收积累量的变化 从图1可以看出，不同处理下，苗期根中氮素含量较高，其中处理2根中的氮素含量最高，为1.346 mg/kg，处理1最低，为1.084 mg/kg，随生育期推进，开花期根中氮素含量降至最低，处理1最低，为0.257 mg/kg，处理5最高，为0.442 mg/kg，开花期到成熟期根中氮素含量下降不明显。从图2可以看出，苗期到开花期，根中磷素含量总体下降，但从苗期到现蕾期处理1、处理2、处理3较处理4、处理5、处理6下降快。苗期处理2根中磷素含量最高，为0.457 mg/kg，处理4最低，为0.384 mg/kg；开花期到成熟期有所回升，其中处理2最高，为0.154 mg/kg，处理4、处理5最低，为0.120 mg/kg。从图3可以看出，6个处理的根中钾素含量苗期均为最高，其中处理3最高，为4.125 mg/kg，处理4最低，为3.592 mg/kg。苗期到现蕾期各处理根中钾元素含量急剧降低，现蕾期到开花期有所回升，开花期到成熟期又有所下降，其中处理4最低，为0.875 mg/kg。

2.1.2 茎秆中氮、磷、钾吸收积累变化 从图4可以看出，苗期到成熟期，茎秆中氮积累呈现下降趋势，成熟期降至最低。各处理苗期茎秆中氮素含量均最高，其中以处理6最高，为2.030 mg/kg；处理4最低，为1.638 mg/kg。成熟期氮素含量仍以处理6最高，为0.578 mg/kg；处理3最低，为0.196 mg/kg。从图5可以看出，处理1、3、4、5、6苗期到现蕾期茎秆中磷素含量呈下降，但下降趋势比较平缓，其中苗期处理6磷素含量最高，为0.336 mg/kg；处理3含量最低，为0.297 mg/kg。现蕾期到开花期茎秆中磷素含量急剧降低，成熟期降至最低。从图6可以看出，出苗期到现蕾期茎秆中钾素含量呈下降趋势且降至最低，苗期处理2含量最高，为7.083 mg/kg；处理1最低，为5.805 mg/kg。现蕾到开花期茎秆中钾素含量积累达最高，成熟期略有下降，处理2最低，为3.993 mg/kg；处理6最高，为5.227 mg/kg。

2.1.3 叶片中氮、磷、钾吸收积累量的变化 从图7可以看出，向日葵苗期到现蕾期叶片中氮素含量除处理2、处理6略有上升外，其余4个处理氮素含量均下降，苗期处理2叶片中氮素含量最高，为3.902 mg/kg；处理3最低，为3.389 mg/kg。现蕾期到成熟期叶片中氮素含量降至最低，其中处理1最低，为0.826 mg/kg；处理6最高，为1.716 mg/kg。从图8可以看出，除处理1、4外，苗期到现蕾期叶片中磷素含量呈增加趋势，现蕾期叶片中磷素积累量达最大值，其中处理2最高，为0.508 mg/kg；处理3最低，为0.357 mg/kg。开花期叶片中磷素含量降至最低，其中处理1最低，为0.185 mg/kg；处理6最高，为0.286 mg/kg。成熟期磷素含量又有所回升，但回升幅度不明显。从图9看出，叶片中的钾素含量从苗期到开花期均为上升趋势，在开花期达最大值，其中处理6叶片中钾素含量最高，为5.384 mg/kg；处理4最低，为4.534 mg/kg。成熟期叶片中钾素含量降至最低，其中处理1叶片中钾素含量最低，为2.949 mg/kg。

2.1.4 花盘中氮、磷、钾吸收积累量的变化 从图10可以看出，现蕾期到成熟期花盘中氮素含量处于下降趋势，各处理现蕾期花盘中氮素含量均为最高，其中处理6最高，为3.640 mg/kg；处理3最低，为2.994 mg/kg。成熟期花盘中氮素含量降至最低，其中处理3最低，为0.551 mg/kg；处理6最高，为1.265 mg/kg。从图11可以看出，除处理5以外，其余各处理从现蕾期到成熟期花盘中磷素含量一直处于下降趋势，现蕾期花盘中磷素积累量以处理6最高，为0.699 mg/kg；处理1最低，为0.540 mg/kg。成熟期花盘中磷素含量降至最低，其中处理3最低，为0.255 mg/kg；处理6最高为0.428 mg/kg。从图12可以看出，现蕾期到开花期花盘中钾素含量积累较快。现蕾期处理4花盘中钾素含量最高，为2.586 mg/kg，处理3含量最低，为2.228 mg/kg。成熟期达最大值，其中处理5花盘中钾素积累量最大，为4.964 mg/kg，处理3最低为4.324 mg/kg。

2.1.5 籽粒中氮、磷、钾吸收积累量的变化 从图13可以看出，在不同处理下，向日葵籽粒中氮素含量最高，磷、钾含量基本一致。表明不同处理对向日葵籽粒中氮、磷、钾含量的变化影响不明显。

图13 各处理条件下籽粒中N、P、K含量

2.2 不同生育期植株中氮磷钾吸收积累量的变化

2.2.1氮素吸收积累量的变化 从图14分析可以看出，在不同处理下，向日葵植株中氮素含量现蕾期最高；成熟期最低。现蕾期以处理6氮素含量最高，为9.600 mg/kg；成熟期处理2含量最低，为6.430 mg/kg。处理3各生育期植株氮素含量均较其余处理低。

图14 各处理条件下植株中N素积累

2.2.2 磷素吸收积累量的变化 从图15可以看出，在不同处理下，开花期植株中磷素积累量除处理1外，其余各处理均为最高，其中处理5、处理6植株中磷素积累量最高，均为1.790 mg/kg；处理1最低，为1.630 mg/kg。其次为现蕾期。苗期各处理植株中磷素积累量最低，其中处理3最低，为1.120 mg/kg。

图15 各处理条件下植株中P素积累

2.2.3 钾素吸收积累量的变化 从图16可以看出，在不同处理下，开花期植株中钾素含量均为最高，其次为成熟期，现蕾期植株中钾素含量最低。现蕾期以处理4植株中钾素含量最低，为13.950 mg/kg，处理2植株中钾素含量最高，为15.610 mg/kg，但各处理间差异不明显。

图16 各处理条件下植株中K素积累

2.3 陇葵杂2号籽粒单位养分吸收量及产量

由表1可知，在各施肥处理条件下，每形成100 kg陇葵杂2号籽粒，氮的吸收量为4.27～7.32 kg，磷的吸收量为1.40～1.69 kg，钾的吸收量为12.72～15.52 kg。籽粒产量以处理5最高，折合产量为3 809.85 kg/hm2。对产量进行显著性分析结果表明，处理5与处理6之间差异不显著，与其它处理的差异达极显著水平。可见，氮、磷、钾三要素配合施用不仅可以促进向日葵植株对氮、磷、钾营养元素的平衡吸收，而且显著提高单位面积产量。处理5氮、磷、钾施用量配比合理，产量达最高值，其它处理氮、磷、钾施用量配比不尽合理，影响油葵植株对氮、磷、钾各元素的平衡吸收以及代谢，进而导致其产量下降。因此，处理5施肥条件下，形成100 kg陇葵杂2号籽粒所吸收的氮、磷、钾量及其比例可作为计划产量指标需肥量的参考依据，即陇葵杂2号每形成100 kg籽粒，需 N 6.79 kg、P2O51.65 kg、K2O 15.52 kg，氮、磷、钾平衡施肥比例为4.1∶1∶9.4。植株对氮、磷、钾的这种定量平衡吸收比例关系可作为对向日葵平衡施肥的理论依据。

表1 陇葵杂2号籽粒单位养分吸收量及产量

3 小结与讨论

1） 试验结果表明，油用向日葵品种陇葵杂2号苗期根、茎中氮、磷含量最高，随生育期推进，其含量下降。各处理根中钾素含量苗期到现蕾期下降，现蕾期到开花期上升。叶片中钾素含量苗期到开花期上升，开花期到成熟期有所降低。花盘中钾素含量现蕾期到成熟期增多，成熟期达最高。籽粒中氮素含量最高，全植株现蕾期氮素含量最高；开花期钾素含量最高。在氮、磷、钾三要素中，陇葵杂2号植株对钾素的需求量最大。陇葵杂2号每形成100 kg籽粒，需N 6.79 kg、P2O51.65 kg、K2O 15.52 kg，氮、磷、钾平衡施肥比例为4.1∶1∶9.4。植株对氮、磷、钾的这种定量平衡吸收比例关系可作为对向日葵平衡施肥的理论依据。

2）氮素主要是促进植株地上部分生长，特别是对叶片的增厚增大，以及对提高光合速率有主要作用。从总趋势看，不同生育期向日葵根、茎对氮吸收量苗期最高，尔后随生育期推进氮素向地上部分转移，其含量下降。苗期到现蕾期由于根、茎中的氮素向叶片中转移，出现先增后降的趋势。在不同试验处理下，现蕾期向日葵植株属新陈代谢最活跃、光合作用最强，营养需求量加大，相应所需氮素量较多；其次为开花期；成熟期植株氮含量最低。

3）磷素主要是促进细胞分裂、伸长、提高籽粒饱满度及结实率。营养生长期向日葵茎秆增粗快，叶片面积急剧扩大，磷素需用量加大，根中转移运输速率提高，使根中磷素总体处于下滑趋势（现蕾到开花期尤为突出）。茎、叶中磷素含量较高，进入生殖生长阶段磷素集中向花盘中转移，用于籽粒的形成并提高其饱满度，所以茎、叶中磷素积累显著降低。成熟期植株及籽粒对磷素的需求不再增加，有可能是回流现象所致，使根、叶中磷素含量均有所上升，其中根中磷素含量回升明显。现蕾期及开花期是光合作用、呼吸作用及生物量合成最大时期，也是需磷量最多时期，植株从土壤中吸取磷素增加，植株中积累量较大。成熟期下降，用于提高向日葵产量，植株中磷素向籽粒中转移。

4）钾素是向日葵需要量最多的营养元素，钾素主要提高向日葵植株的抗病，抗倒伏等抗逆性及光合作用。营养生长期为向日葵植株新陈代谢及光合作用最活跃阶段，所以根，茎中钾元素向叶片中转移速度较快，叶片中钾含量增加，根、茎中钾素积累量减少。生殖期叶片中储备的钾素转移至花盘，以满足花盘及籽粒需要，提高产量，所以叶片中钾素含量出现先升后降趋势。就整个生育期而言，开花期植株中钾素积累最多，该阶段植株中钾素的积累为向日葵籽粒饱满及丰产性奠定了基础。

［1］ 刘润萍，马丽荣，王恒炜.甘肃省油橄榄和紫苏生产现状及发展建议［J］.甘肃农业科技，2014（4）：43-48.

［2］ 贾秀苹，岳 云.盐胁迫对油用向日葵生育时期和农艺性状的影响分析［J］.作物杂志，2009（6）：45-48.

［3］ Muhammad Yousaf， Jehan Bakht， Muhammad Ashraf and Igsanuliah［J］. Pakistan AgricRes， 2007（20）：110-115.

［4］ 贾秀苹，卯旭辉，陈炳东，等.陇葵杂2号对氮磷钾平衡吸收动态研究［J］.甘肃农业科技，2014（2）：20-22.

［5］ YAN JC， LEIH Z.The development tendency and inspiration of ecological agriculture in theworld［J］.World Agriculture，2005（1）：7-10.

［6］ 谷 洁，程 逵.向日葵的水肥效应与合理施肥研究［J］. 干旱地区农业研究，1997，15（3）：48-56.