袁 光,张冠初,丁 红,徐 扬,李泽伦,梁新波,慈敦伟,秦斐斐,石书兵,张智猛*
(1.新疆农业大学农学院,新疆 乌鲁木齐 830000;2.山东省花生研究所,山东 青岛 266100)
花生是我国重要的经济作物和油料作物,是世界范围内植物油脂和植物蛋白的重要来源之一,在国民生产中占有重要地位,随着社会经济的发展,需求量剧增,发展花生产业对保障我国油脂和蛋白供给安全具有重要作用[1-2]。我国花生产量虽居世界首位,产区相对集中,种植方式较为成熟,但存在的问题也日益突显[3]。花生产量的提高,与施肥量的不断增加密切相关,但也使得肥料利用率明显降低[4]。我国化肥投用强度逐年增长,作物产量增幅却并未有大的突破,中国增产单位质量粮食所依赖的化肥投入逐步超过美国,存在投入过量问题,当前全国氮肥利用率仅为30%~35%[4]。作为肥料资源约束型国家,连续大量施用化肥,不仅浪费资源,增加农业生产成本,也带来水体富营养化、温室气体排放、土壤酸化和病虫害加重等一系列环境问题。因此,在保证花生产量品质的前提下,提高肥料利用率,减少环境污染是当前亟需解决的问题[5]。
国内外围绕提高氮肥利用率、减量施用氮肥做了大量研究[6-8],直接减少氮肥使用量,是提高氮肥利用率、降低氮素损失最直接有效的途径[9],在适当减氮肥的基础上配合施用其他元素肥料、有机肥、土壤调理剂和菌剂等生物制品,对产量品质及肥料利用率有理想的效果,并可增加荚果数和籽粒质量[7]。减少化肥施入量,对提高固氮效率及豆科作物的生产和竞争力有巨大的优越性[8],若合理配施土壤调理剂,在促进作物生长、提高产量和氮肥利用效率的同时,还可降低氮素损失风险[10-11]。目前,对于花生减量施用化肥的研究较多[12-16],但减施氮肥同时配合施用钙肥、有机肥的研究相对较少。为此,本试验在减量施用氮肥的前提下增施有机肥和钙肥,研究其对花生农艺性状及产量的影响,以期为花生稳产高效栽培提供技术支撑。
试验于2018年在山东省临沂市沂南县卧龙种业产业园进行。试验田土壤类型为褐土,土壤肥力中等,耕层基础土壤养分状况:有机质12.5 g/kg,碱解氮91 mg/kg,速效磷(P)28 mg/kg,速效钾(K)95 mg/kg,pH6.0。
供试花生品种为当地主推品种龙花128;供试有机肥为商品有机肥(有机氮磷钾≥5%,有机氨基酸≥6%,有机钙≥2%,有机质≥50%,有机蛋白10%,腐殖酸≥20%);氮磷钾常规施肥选用商品复合肥(氮磷钾15∶15∶15)、氮肥为尿素(含氮量46%);磷钾肥为磷酸二氢钾(含P2O5为24%,含K2O为21%);补充钾肥为硫酸钾(含K2O为51%左右);钙肥为氧化钙(含CaO为80%左右)。
试验设置不施肥(CK0)、常规施肥(CK)、较常规施肥减氮25%(N1)、较常规施肥减氮35%(N2)、减氮25%配施有机肥(N1O1、N1O2、N1O3)和减氮25%配施钙肥(N1Ca1、N1Ca2 、N1Ca3)、减氮35%配施有机肥(N2O1、N2O2、N2O3)和减氮35%配施钙肥(N2Ca1、N2Ca2 、N2Ca3),共16个处理,其中有机肥施用量O1、O2、O3分别为1500 kg/hm2、3000 kg/hm2、4500 kg/hm2,钙肥施用量Ca1、Ca2、Ca3分别为1000 kg/hm2、2000 kg/hm2、3000 kg/hm2。整地前将所需肥料充分混合后以基肥形式均匀施入对应各小区,小区面积33.3 m2,随机区组排列,3次重复。2018年4月28日播种,种植密度1.2万穴/666.7m2,每穴2粒,9月10日收获。田间管理同一般高产田。收获时,每个处理小区随机选取有代表性植株10株,调查主茎高、第一侧枝长、单株单荚果数、双荚果数、饱果数和总果数;各小区单独收获计产。
肥料贡献率/%=(施肥处理产量-不施肥处理产量)/施肥处理产量×100
由表1可知,CK0处理下的双果数、总果数、饱果数和饱果率均显著低于常规施肥(CK)、N1和N2处理。常规施肥明显提高双果数、总果数、饱果数和饱果率,减施氮肥均使双果数、总果数、饱果数和饱果率各荚果性状显著降低,但均明显高于不施肥CK0处理。CK0、CK、N1和N2所有处理间的单果数差异均未达显著水平,N1与N2处理间的各荚果性状差异亦不显著,N2处理的双果数、总果数、饱果数和饱果率较N1处理分别降低4.33%、3.02%、4.64%和1.56%。
减氮补充有机肥和钙肥可明显改善花生结果特性,但过量减氮至35%时,配施有机肥和钙肥均使其各特性明显降低,且N2各处理间差异均不显著。N1处理下,随有机肥施用量的增加其双果数、总果数、饱果数和饱果率均显著提高,N1O2和N1O3较N1O1分别提高13.12%、8.16%、15.96%、7.25%和20.41%、15.09%、27.33%、10.14%。N1处理下,适量配施钙肥可明显改善双果数、总果数、饱果数和饱果率,且N1Ca1、N1Ca2和N1Ca3各处理间差异均达显著水平,N1Ca2效果最高,N1Ca3最低,二者较N1Ca1分别提高11.83%、6.32%、15.15%、8.45%和-2.04%、-2.92%、-5.39%、-8.45%。
表1 不同处理对花生荚果性状的影响
注:同一列不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。下同。
Note: Different letters in the same column indicated significant differences among treatments at 0.05 levels.Same below.
表2可知,CK0处理下主茎高、侧枝长、生物积累量均显著低于CK、N1和N2处理。常规施肥明显提高主茎高、侧枝长、生物积累量,减施氮肥均使主茎高、侧枝长、生物积累量等各农艺性状显著降低,但均明显高于不施肥CK0处理,N1与N2处理间主茎高、侧枝长、生物积累量各农艺性状差异性显著,N2较N1处理分别降低12.13%、6.52%、7.50%、21.35%。
减氮补充有机肥可明显改善花生主茎高、侧枝长、生物积累量等各农艺性状,减氮补充钙肥可明显提高地下部生物积累量,但对主茎高、侧枝长和地上部生物积累量影响不明显;过量减氮至35%时,配施有机肥和钙肥均使其各特性明显降低,且N2各处理间差异均不显著。N1处理下,增施有机肥使其主茎高、侧枝长、生物积累量均显著提高,N1O3略高于N1O2,两处理间差异不显著,N1O2和N1O3均显著高于N1O1,较N1O1分别提高12.65%、11.23%、16.13%、23.23%和14.09%、10.49%、17.21%、27.31%。N1处理下,适量配施钙肥可明显改善地下部生物积累量,且N1Ca2 显著高于N1Ca1和N1Ca3,N1Ca1和N1Ca3间差异不显著,N1Ca2和N1Ca3较N1Ca1分别提高17.36%和-9.05%。
表2 不同处理对花生农艺性状的影响
表3 不同处理对产量性状的影响
由表3可看出,CK0处理下的百果质量、百仁质量、出米率和产量均显著低于CK、N1和N2处理。常规施肥明显提高百果质量、百仁质量和产量,减施氮肥使百果质量、百仁质量、出米率和产量均显著降低,但均明显高于不施肥CK0处理,N1和N2处理间除产量差异显著外,其余各产量性状差异均未达显著水平,N2处理的百果质量、百仁质量、出米率和产量较N1处理分别降低0.63%、0.36%、0.01%和21.35%。
减氮补充有机肥可明显提高花生产量,对百果质量、百仁质量、出米率影响不明显,减氮补充钙肥可明显提高百果质量、百仁质量和产量,出米率影响不显著,但过量减氮至35%时,配施有机肥和钙肥均使其各特性明显降低,且N2各处理间差异均不显著。N1处理下,随有机肥用量增加产量增加,N1O2和N1O3较N1O1分别提高26.74%和27.31%。N1处理下,适量配施钙肥可以明显提高百果质量、百仁质量和产量,且N1Ca2显著高于N1Ca1和N1Ca3,但N1Ca1和N1Ca3处理间差异不显著,二者较N1Ca1分别提高5.29%、7.11%、1.07%、17.36%和-1.48%、-1.38%、-0.12%、-9.05%。
肥料贡献率是指肥料对作物产量的贡献率。由图1可知,常规施肥与减施氮肥处理的肥料贡献率大小表现为:CK>N1>N2,且三者间差异达显著水平,N1和N2较CK处理的肥料贡献率分别减少19.26%和36.49%,说明氮肥对肥料贡献率作用明显。减氮肥25%适量补充有机肥和钙肥,可明显提高肥料贡献率,N1Ca2、N1O2和N1O3较常规施肥间差异不显著,但N1Ca1、N1Ca3和N1O1均显著低于常规施肥。过量减氮至35%时,配施有机肥和钙肥各处理的肥料贡献率均显著降低,且N2各处理间差异均不显著。
图1 不同处理对肥料贡献率的影响
氮是植物生长发育中最具重要意义的营养元素之一,氮肥的肥料贡献率作用至关重要,适宜的氮肥用量对于提高产量、改善品质量有重要作用[17]。以往研究表明,在一定施氮量范围内,增施氮肥可显著提高花生有效果数和产量,且随施氮量的增加,花生产量也相应增加,氮肥对花生产量起着决定性的作用[18-21]。适当减少氮肥用量,不仅不会减少作物的产量,而且还可以减少生产成本,提高氮肥利用率[22]。在减施20%氮肥配施土壤调理剂或有机肥基础上,能促进作物生长,提高产量和氮肥利用效率[10]。
合理施用有机肥和钙肥,实现有机无机相结合,减少化肥养分投入,改良土体构造、培肥地力、改善花生的农艺性状,从而增加结果枝数、单株果数、百果质量,显著提高花生产量,增加经济效益[23]。减氮肥10%和15%配施有机肥,可以达到水稻稳产或增产目的,且带来的环境效益较好[24];在一定氮、磷、钾元素基础上,配施有机肥能够有效促进花生的生长发育,明显增加生物量、荚果数,降低地上部生物量与地下部生物量之比,有助于籽粒形成和花生产量及经济效益的提高[11,25-27]。合理使用钙肥可提高光合速率和碳代谢能力,提高花生荚果充实度,明显减少空秕果的形成,增加花生单株的结果数,避免了氮素过多地在营养器官积累而导致营养体生长过快,促进蛋白质以及其他有机营养向花生籽仁运送,协调了营养生长与生殖生长之间的关系,从而减少空壳率,提高饱果率,增加产量[28-30]。
本试验条件下,减施氮肥可显著降低花生主茎高、侧枝长、生物积累量、单株荚果数、饱果率和产量,显著降低肥料贡献率。减施氮肥增施有机肥和钙肥,可显著提高花生主茎高、侧枝长、生物积累量、单株荚果数和饱果率,补偿因氮肥减少而造成的生长和产量的降低,实现花生稳产增产目标。减施氮肥增施钙肥对花生主茎高、侧枝长及地上部生物积累量影响不明显,但可显著提高花生地下部生物积累量、单株荚果数和饱果率,进而提高产量。减氮25%配合增施2000kg/hm2钙肥或4500kg/hm2有机肥,较常规施用复合肥处理其产量差异均未达显著水平,且分别增产6.92%和3.89%。因此,通过配施适量的有机肥或钙肥可达到花生减氮稳产丰产的目的,确保花生产量稳步提高的同时,降低氮素流失和环境污染的风险,实现花生环境友好型生产。