不同施肥水平下花生对肥料的吸收积累特性

陈志德刘瑞显沈 一刘永惠沈 悦张旭尧王晓婧

(江苏省农业科学院经济作物研究所,江苏 南京 210014)

作物生产中主要是通过增施肥料来提高产量[1],但过量施肥加重了病虫害的发生,造成土壤盐渍化和酸化,增加环境污染风险[2～4]。为发展环境友好型现代农业,2015年农业农村部制定并印发了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》,开启了我国农业生产减肥减药发展新模式。

花生是我国重要的油料作物,2018年全国花生种植面积462.0万hm2,单产3751.8 kg/hm2,总产17332 kt[5]。花生生产中同样存在过量施肥和盲目施肥问题,减少化肥用量,改进施肥技术,提高肥料利用率一直是花生科研和生产中的重要内容[6]。不同类型肥料[7-8]、有机无机肥料混配[2,9]、非生物胁迫与肥料互作[11]等对花生干物质积累、肥料利用特性、产量形成、品质影响等已有大量研究,为花生绿色高效栽培和品质改良提供了坚实的理论基础。

有关氮、磷、钾肥用量及配比对花生养分吸收、光合产物积累、农艺性状和产量表现等影响已有较多研究[11-14],但多数侧重于单种肥料的减施效应,很少涉及对复合元素肥料元素吸收和积累特性的研究。生产实践中花生大多施用多元复合肥或专用肥以满足其对大量元素的需求,因此,开展复合肥减量施用研究具有重要的现实意义。本研究选用不同籽仁大小的花生品种,分析其在不同复合肥用量条件下肥料的吸收利用特性,旨为花生生产中的肥料减施技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究材料

选用濮花28、苏花0537和泰花5 号3 个品种,其中,濮花28的百仁质量84.7 g,苏花0537百仁质量101.8 g,泰花5号百仁质量69.9 g。

1.2 试验地点及土壤肥力水平

试验于2017年在江苏省农科院六合试验基地进行,土壤为马肝土,冬闲田,供试土壤(0～20 cm土层)有机质含量10.60 g/kg、全氮0.71 g/kg、硝态氮6.49 mg/kg、铵态氮9.12 mg/kg、全磷0.42 g/kg、全钾15.68 g/kg、速效磷26.09 mg/kg、速效钾249.11 mg/kg。

1.3 试验设计

裂区设计,肥料为主区,品种为副区,3次重复。分不施肥(CK),半量施肥(375 kg/hm2,简称0.5F),全量施肥(750 kg/hm2,简称1F)3个处理。肥料为45%的高效复合肥(15%N∶15%P2O5∶15%K2O),全部作基肥起垄后撒施于垄面。小区长5.1 m,宽2.55 m,垄距0.85 m,每小区3垄,每垄2行,穴距0.18 m,小区面积13.0 m2。

1.4 田间管理

试验田旋耕2次,4月27日机械起垄,起垄前用5%毒死蜱颗粒剂37.5 kg/hm2拌毒土撒施防治蛴螬等地下害虫。5月1日人工播种,5月5日用960 g/L精异丙甲草胺乳油2250 mL/hm2兑水喷雾防控杂草,6月2日、7月18日各进行人工除草1次,以后不定期人工除草。9月13日收获。

1.5 全氮、全磷、全钾含量和积累量测定

在开花期(6/15,月/日)和结荚期(7/20)每个处理选2个重复,每重复取3株依茎、叶分开,先在105℃烘箱中杀青1 h,然后烘至恒质量,称其干质量；成熟期由于部分叶片脱落,未进行干质量测定。

用凯氏定氮法[15]、钼锑抗比色法[15]和火焰光度法[16]分别测定全氮、全磷和全钾含量。按下列公式计算植株茎(叶)中全氮(磷、钾)累积量、肥料贡献率和农学利用率[17-19]。

1.6 产量测定

成熟后小区全部收获,荚果晒干称质量计产。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平下叶片全氮含量及积累量差异

表1显示,濮花28开花期叶片全氮含量随施肥水平的提高而增加,结荚期则相反；苏花0537开花期和结荚期均以半量施肥为最高；泰花5号开花期以半量施肥为最高,结荚期则随施肥水平提高而增加。濮花28、苏花0537开花期叶片全氮积累量随施肥水平提高而增加,泰花5号表现为半量施肥＞全量施肥＞不施肥。结荚期苏花0537和泰花5号叶片全氮积累量随施肥水平提高而增加,濮花28则相反。从平均值看,全量施肥、半量施肥和不施肥处理叶片全氮积累量分别为18.162 g/株、18.161 g/株和15.713 g/株。可见,随施肥水平的提高,花生植株茎、叶全氮含量及积累量均有增加的趋势,大粒型品种的这种趋势较明显。

2.2 不同施肥水平下茎全氮含量及积累量差异

表2表明,参试品种开花期茎全氮含量和积累量随施肥水平的提高而增加,全量施肥条件下茎全氮含量和积累量分别为4.892 mg/g和8.138 g/株,半量施肥为4.331 mg/g和6.440 g/株,不施肥为3.951 mg/g和5.238 g/株。结荚期参试品种均以半量施肥为最高,苏花0537和泰花5号以全量施肥次之,濮花28以不施肥次之。结荚期参试品种茎全氮积累量均表现为半量施肥＞全量施肥＞不施肥,平均值依次为119.681 g/株、99.223 g/株和71.247 g/株,差异明显。可见,随施肥水平的提高,茎全氮含量及积累量增加的趋势明显,籽仁大小与茎全氮含量及积累量无关。

2.3 不同施肥水平下叶片全磷含量及积累量差异

表3可知,全量和半量施肥条件下,濮花28、苏花0537开花期叶片全磷含量差异小,但均明显高于不施肥处理；不施肥处理下,泰花5号叶片全磷含量为1.986 mg/g,高于全量和半量施肥。全量施肥叶片平均全磷含量为1.979 mg/g,半量施肥为1.982 mg/g,不施肥处理1.806 mg/g。结荚期参试品种叶片全磷含量以不施肥为最高,全量、半量和不施肥条件下叶片平均全磷含量分别为2.483 mg/g、2.503 mg/g和2.672 mg/g。

除开花期濮花28外,其他品种开花期和结荚期叶片全磷积累量均随施肥水平提高而增加,且差异较大。开花期全量、半量和不施肥处理叶片平均全磷积累量分别为5.664 g/株、4.978 g/株和4.129 g/株,结荚期分别为26.809 g/株、25.343 g/株和23.135 g/株。可见,花生品种在不同生育期叶片全磷含量表现不同,积累量随生育进程推进和施肥水平提高呈增加趋势,这种增加与籽仁大小无关。

2.4 不同施肥水平下茎全磷含量及积累量差异

表4可知,濮花28和苏花0537开花期茎全磷含量和积累量均呈现全量施肥＞不施肥＞半量施肥,泰花5号表现不施肥＞全量施肥＞半量施肥。从均值看,全量、半量和不施肥处理茎全磷含量分别为1.856 mg/g、1.509 mg/g 和1.983 mg/g,茎全磷积累量分别为3.064 g/株、2.220 g/株和2.643 g/株。结荚期茎全磷含量以不施肥为最高,半量施肥次之,全量施肥最低；苏花0537、泰花5号茎全磷积累量表现为不施肥＞半量施肥＞全量施肥。全量、半量和不施肥条件下茎全磷含量依次为3.205 mg/g、3.563 mg/g和4.016 mg/g,积累量分别为22.265 g/株、26.323 g/株和27.838 g/株。可见,开花期施肥水平与茎全磷含量、全磷积累量关系较复杂,结荚期茎全磷含量和积累量随施肥水平提高呈下降趋势,全磷含量和积累量与籽仁大小无关。

2.5 不同施肥水平下叶片全钾含量及积累量差异

表5可知,开花期叶片全钾含量均以半量施肥最高,平均12.871 mg/g；全量施肥和不施肥处理平均为11.855 mg/g和11.939 mg/g。结荚期叶片全钾含量以不施肥最高,均值14.877 mg/g；其次为全量施肥,半量施肥最低,平均13.309 mg/g。随施肥水平提高,品种间叶片全钾积累量高低表现趋势不一,开花期全量、半量和不施肥条件下平均积累量分别为34.054 g/株、32.263 g/株和26.854 g/株,结荚期分别为150.851 g/株、134.656 g/株和128.620 g/株,差异较大。大粒型品种苏花0537全钾含量较高,而全钾积累量与籽仁大小无关。

2.6 不同施肥水平下茎全钾含量及积累量差异

表6可知,开花期濮花28和苏花0537茎全钾含量为全量施肥＞半量施肥＞不施肥,泰花5号则相反；全量、半量和不施肥处理下茎全钾含量平均值分别为22.632 mg/g、21.947 mg/g和20.839 mg/g。不同施肥条件下结荚期茎全钾含量差异较小,平均值变幅30.018～30.938 mg/g,极差0.82 mg/g。茎全钾积累量随施肥水平提高而增加,其中,濮花28、苏花0537增加明显；全量、半量和不施肥处理下,开花期茎全钾积累量均值分别为37.366 g/株、31.664 g/株和27.431 g/株,结荚期为215.488 g/株、222.461 g/株和213.025 g/株。由此可见,随施肥水平的提高,叶片和茎全钾含量和积累量呈现增加趋势,这种增加趋势与籽仁大小无关。

2.7 不同施肥水平的肥料贡献率和农学利用率

全量施肥荚果产量达310.41 kg/667m2,极显著高于半量和不施肥处理(表7),半量施肥处理272.96 kg/667m2,极显著高于不施肥处理的产量。全量施肥条件下肥料贡献率18.84%,远高于半量施肥的7.71%,肥料农学利用率也较高。可见,施肥是花生高产的重要措施。

表7 不同施肥条件下肥料贡献率和农学利用率Table 7 The fertilizer contribution rate and agronomic utilization rate under different fertilization levels

3 讨论

3.1 施肥水平与茎、叶全氮、全磷、全钾含量和积累量的关系

中国是世界化肥施用大国,2017年中国化肥施用量占世界用量的23.9%(折纯量),化肥施用综合效率低[20]。降低化肥用量,提高肥料利用率是未来中国农业可持续发展的必由之路。高丽敏等[21]研究表明,随着生育期的推进,高粱叶片氮素分配比例降低,茎秆氮素分配比例增加,随供氮量增加,叶片和茎秆氮素浓度及累积量显著增加。不同花生品种对肥料的积累能力存在差异,大粒型品种花育17的氮素积累量高于小粒型品种白沙1016[22]。郑亚萍等[17]报道,不同花生品种营养体、生殖体和整株钾浓度差异明显,花生荚果产量与生殖体钾积累量呈极显著正相关。于天一等[23]研究认为,施磷提高了花生对肥料氮、土壤氮及根瘤固氮的积累量。

本研究中,不同施肥条件下,植株茎叶全氮、全磷、全钾含量和积累量的表现不同,这种差异也存在于开花期和结荚期。植株叶茎的全氮含量及积累量、全钾含量及积累量、叶片全磷积累量等随施肥水平提高呈增加趋势,结荚期茎全磷含量和积累量呈下降趋势。除茎、叶全氮含量及积累量与籽仁大小相关外,多数情况下,全氮、全磷、全钾含量及积累量与籽仁大小无关,即复合肥减施对不同籽仁大小品种植株茎叶全氮、全磷、全钾含量和积累量的影响相似,但此结论仅限于开花期和结荚期,至于成熟期是否相关及相关程度有待测定分析。

3.2 施肥水平与产量的关系

有关氮、磷、钾施用量对作物产量影响的相关研究较多。周录英等[24]研究表明,随施氮量增加花生产量显著提高,磷、钾肥以中等施肥量的产量最高,钾肥的增产作用大于氮肥和磷肥。袁维翰等[25]研究认为,随施用量增加,肥料的增产效应呈下降趋势。前人研究表明,施氮量过多,磷、钾肥供应不平衡是我国花生产量难以提升,肥料严重损失的主要原因[26]；在等量施肥条件下,有机无机复混肥对土壤速效养分含量的增加、花生农艺性状的改善以及产量的提升具有较好促进作用,肥料偏生产力和肥料贡献率更高[9]；磷肥农学效率随施磷量增加而降低[23],减量施肥提高氮素农学效率和氮肥偏生产力[27]。

本研究表明,全量施肥的产量极显著高于半量施肥,半量施肥又高于不施肥处理,植株茎叶中全氮、全磷、全钾含量和积累量与产量高低关系不大。全量施肥的肥料贡献率18.84%,农学利用率1.17 kg/kg,半量施肥的肥料贡献率为7.71%,农学利用率0.84 kg/kg。可见,大田生产上施肥仍是花生能否取得高产的重要措施,至于如何提高肥料利用效率,减施复合肥,还需做进一步的探讨。