生物炭基肥料对花生生长及产量的影响研究

于立宏，易 祎，王一博，王雅维，高 杨，张 宇

（1.辽宁省土壤肥料总站，辽宁沈阳 110034； 2.沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866）

生物炭基肥料对花生生长及产量的影响研究

于立宏1，易 祎1，王一博2，王雅维2，高 杨2，张 宇2

（1.辽宁省土壤肥料总站，辽宁沈阳 110034； 2.沈阳农业大学，辽宁沈阳 110866）

采用在沙性土壤上进行了肥料田间效应试验，研究了生物炭基肥料对花生生长的农艺性状及其产量的影响研究。结果表明：在等养分等施用量的试验处理情况下，生物炭基肥处理的花生叶片功能期最长，结荚灌浆期仍具有较高的叶面积指数，生长后期叶片中叶绿素含量仍然较高，叶片持绿性好，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均最大，胞间CO2浓度最低，叶片具有较高的光合效率；施用生物炭基肥的花生根系着生根瘤数量最多，花生产量增产效果显著。

生物炭基肥料；肥料处理；花生；生长及产量状况

据粗略统计，我国化肥的使用量接近世界的1／3，而利用率却处于较低水平［1］。如何减少化肥不合理投入，提高作物对肥料养分的利用效率，优化肥料养分配比，选择适合作物生长的优质专用配方肥料，促进农业生产的可持续发展，成为迫切需要解决的课题［2］。

近年来，生物炭在农业领域的研究得到了广泛的关注和认可。生物炭施入土壤后会对土壤理化性状、土壤微生物及作物根系特性产生一定影响，从而直接或间接地影响土壤微生态环境。关于生物炭施入土壤后对作物生长发育和产量的影响，由于生态条件、气候条件以及土壤类型等区域差别，国内外有不同报道，但总体上以正向效应居多［3］。生物炭基肥料是以生物炭为载体，采用复混方法制备成的肥料，因生物炭材料的加入使其具有较高的养分持留能力和土壤改良作用，生物炭能降低养分损失，提高肥料养分的利用率。辽宁省已开展了生物炭基缓释肥对花生生长发育影响及增产作用的探讨研究，炭基缓释肥能有效改善花生的农艺性状，在生育后期仍能提供充足的营养，使叶绿素含量显著增加，并能显著提高花生产量［4］。炭基缓释肥在大田试验中表现出明显的增产和提高品质的效果，显著地促进了花生的早发快长，同时减少了养分的淋溶损失和化学肥料的面源污染，维持了土壤的可持续生产能力［5］。

辽宁省花生面积逐年扩大，为了持续提高花生单产和综合效益，需要甄选出优质的花生专用肥料。本研究针对花生生长及产量状况，对比生物炭基花生肥、花生专用肥、传统肥3种不同肥料处理，探讨生物炭基肥对花生生长及产量的独特影响，以期为生物炭基肥料的研制及在农业生产中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点设在昌图县古榆树镇、七家子镇，为花生盛产区，试验区与内蒙古自治区和吉林省为邻，属于农牧交错带。试验区属于北温带大陆性气候，全年四季分明，雨热同期，雨量充沛，昼夜温差大，有利于农作物生长，年日照总数为2 934 h，4～9月日照总数为1 607 h，年平均太阳辐射总量5 856 MJ／m2，年平均气温6.7℃，≥10℃积温3 000℃，无霜期145 d，，年平均降水量600 mm左右。试验地点为沙性土壤，有机质含量为0.78%，碱解氮含量为68.7 mg／kg，速效磷含量为 16.4 mg／kg，速效钾含量为 68.6 mg／kg。试验地前茬为花生（连续3年重茬）。

1.2 供试花生品种

绿研花3号，2014年通过辽宁省品种备案。

1.3 供试肥料

处理1：市场销售的普通花生专用肥，NP2O5-K2O配比为16-10-10；处理2：当地农民传统施用的肥料，N-P2O5-K2O配比为22-10-10；处理3：沈阳农业大学生物炭研究中心提供的生物炭基花生肥料，N-P2O5-K2O配比为10-13-13。

1.4 施肥技术模式

供试肥料做作基肥，处理1用量为50 kg／667m2、处理2用量为43 kg／667m2、处理3用量为50 kg／667m2。播种时机械施于种下10～15 cm，免追肥，同时配施磷酸二铵（18-46-0）做种肥，5～8 kg／667m2。在风沙干旱连作花生产区，炭基花生专用肥可以配合以生物炭为核心的土壤改良剂，50 kg／667m2。

1.5 试验设计

采用小区随机区组设计，小区长12 m，宽6 m（12行）小区面积为72 m2，3次重复，周边设保护行。

2016年5月 6日播种，行距 50 cm，株距15 cm，每667m2播种888穴，每穴两粒。播种和施肥均采用人工方式进行，播种和施肥分别开沟，肥料施于种子侧下方，间隔10 cm左右。播种后喷洒除草剂，其它管理方法与大田相同，9月30日收获。

1.6 测定项目

从出苗后15 d开始，每隔15 d左右，测定叶面积指数和叶绿素含量（丙酮乙醇浸提法），共测定6次。叶面积指数每小区测定3株。叶绿素含量每小区取样3株，取植株部位尽量一致的上部和中部各3片小叶进行测定，将中部和上部叶片测定数值平均计算。

结荚鼓粒期（出苗后90 d），用LI-6400光合仪测定光合指标。上午11：00开始，每小区测定3株，取植株部位尽量一致的中部和上部叶片各3片，将中部和上部叶片测定数值平均计算。

出苗后50 d、65 d、82 d，3次测定，每次每小区挖出6株（三穴），分别测定单株根瘤数。

收获期，每小区取中间4行，测定产量（含水量10%）、单株饱果数、经济系数、百果重、百仁重、出仁率。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理对花生叶面积指数的影响

3种肥料处理，叶面积指数变化曲线如图1所示。传统施肥处理，前期花生植株生长旺盛，叶面积指数高，但后期下降速度快；而生物炭基肥处理，前期叶面积指数相对较小，一直到78 d（盛花期），叶面积指数仍然较小，但第93天后叶面积指数高于其它两个处理。此期至成熟期，是花生结荚灌浆、产量形成的关键时期，较高的叶面积指数，是形成更多光合产物的基础，叶片功能期长，有利于荚果的形成和产量的提高。

2.2 不同肥料处理对花生叶片叶绿素含量的影响

如图2所示，叶绿素含量呈双峰曲线变化。传统施肥处理，前期叶片颜色浓绿，叶绿素含量高，但78 d后，叶色变淡，叶绿素含量快速下降，而生物炭基肥料处理，前期叶片中叶绿素含量低于其它两种肥料，而后期（出苗后93 d）叶绿素含量高于其它两种肥料处理。说明传统施肥处理，虽然前期叶色浓，叶绿素含量高，但后期出现脱肥现象，叶色变淡，而生物炭基肥处理，因肥效较长，后期叶片仍保持浓绿，叶片持绿性好。

2.3 不同肥料处理对花生根瘤数量的影响

不同肥料处理的根瘤数如图3所示。生物炭基肥、花生专用肥、传统施肥3种施肥处理的单株平均根瘤数，出苗50 d，分别为48个、38个和38个；出苗95 d，单株平均根瘤数，分别为97个、85个和87个；出苗95 d，单株平均根瘤数，分别为102个、77个和73个。3个时期的单株平均根瘤数，生物炭基肥处理均高于其它两个处理。

2.4 不同肥料处理对花生光合特性的影响

净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）是反映花生光合性状的重要指标，尤其是生长后期，叶片的光合产物几乎全部流向荚果。测定结果（表1）表明，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度，均是生物炭基肥处理＞花生专用肥处理＞传统施肥处理；胞间CO2浓度，生物炭基肥处理＜花生专用肥处理＜传统施肥处理。从测定结果可以看出，施用生物炭基肥，叶片具有较高的光合效率。

2.5 不同肥料处理对花生产量构成要素及产量的影响

花生产量和产量构成要素如表2。生物炭基肥、花生专用肥、传统施肥3种肥料处理，单株饱果数分别为19.8个、17.9个和17.5个，生物炭基肥处理比其它两个处理分别增加12.8%和13.0%；3种肥料处理，百果重分别为167.2 g、156.3 g和144.7 g，生物炭基肥处理比其它两个处理，分别增加6.9%和15.5%；3种肥料处理，百仁重分别为77.8 g、75.7 g和72.4 g，生物炭基肥处理比其它两个处理，分别增加2.7%和7.5%；3种肥料处理，出仁率分别为75.7%、73.9%和72.1%，生物炭基肥处理比其它两个处理，分别增加2.5%和5.0%；3种肥料处理，经济系数分别为0.61、0.49和0.47，生物炭基肥处理比其它两个处理，分别增加23.8%和29.1%；3种肥料处理，每667m2产量分别为258.4 kg、245.7 kg和237.4 kg，生物炭基肥处理比其它两个处理分别增产5.2%和9.0%；产量构成要素和产量各项指标均表现为生物炭基肥处理＞花生专用肥处理＞传统施肥处理。对3种肥料施用后花生产量构成要素及产量进行方差分析，得出：施用生物炭基肥处理与施用花生炭基肥和传统施肥相比，百仁重、产量呈显著差异，单株饱果数、经济系数、百果重、出仁率呈极显著差异。

图1 施用不同肥料的叶面积指数（LAI）变化

图2 施用不同肥料对叶片叶绿素含量的影响

图3 施用不同肥料对花生根瘤数的影响

表1 施用不同肥料对花生结荚期上部叶片光合特性的影响

表2 施用不同肥料对花生产量构成要素及产量的影响

3 结论

通过对生物炭基肥、花生专用肥、传统施肥三种肥料等养分施用进行对比试验，结果表明：生物炭基肥处理下花生叶片功能期最长，结荚灌浆期仍具有较高的叶面积指数，生长后期叶片中叶绿素含量仍然较高，叶片持绿性好，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均最大，胞间CO2浓度最低，叶片具有较高的光合效率；单株饱果数、百果重、百仁重、出仁率、经济系数均有明显的提高；根系着生根瘤数量最多；增产显著，生物炭基肥处理比花生专用肥处理、传统施肥处理分别增产5.2%和9.0%。由此可知，在花生上应用生物炭基肥可以使花生植株长势旺盛、根系发达、叶片深绿光合效率高、抗病性强、对其荚果的形成和产量的提高具有显著作用。

［1］ 闫湘，金继运，何萍，等.提高肥料利用率技术研究进展［J］.中国农业科学，2008（41）：450～459.

［2］ 张伟明，管学超，玉威，等.生物炭与化学肥料互作的大豆生物学效应［J］.作物学报，2015，41（1）：109～122.

［3］ 陈温福，张伟明，孟军.农用生物炭研究进展与前景［J］.中国农业科学，2013，46（16）：3324～3333.

［4］ 崔月峰，陈温福.环保型炭基缓释肥应用于大豆、花生应效果初报［J］.辽宁农业科学，2008（4）：41～43.

［5］ 陈温福，张伟明，孟军，等.生物炭应用技术研究［J］.中国工程科学，2011（2）：83～89.

S565.206

B

1002-1728（2017）06-0031-04

10.3969／j.issn.1002-1728.2017.06.006

2017-11-17

于立宏（1972-），女，推广硕士，辽宁北镇人，教授研究员级高级农艺师，主要从事新型肥料技术研究与推广，及生物炭相关肥料标准的制定工作。E-mail：ylhlntf＠sohu.com