膜下滴灌追肥时期对花生干物质及氮素积累和产量的影响

王晓颖周宇浩邹晓霞张晓军于晓娜王月福司 彤

(青岛农业大学农学院/山东省旱作农业技术重点实验室,山东 青岛 266109)

花生是我国重要的油料作物和经济作物。 发展花生生产对保障我国食用植物油供给安全、增加农民收入都具有重要意义。 由于我国人多地少的国情,加上城市化、工业化的不断推进,耕地面积日益缩减,导致粮油、粮经等作物争地矛盾日益突出,依靠扩大花生种植面积提高花生总产很不现实,因此,只有通过提高花生单产来增加花生总产量才是保障花生产品持续供应的根本途径。

科学合理的施肥是提高花生单产的重要措施之一。 确定适宜的肥料施用量和合理施肥时期是减少肥料损失、提高作物对肥料吸收利用效率和产量的重点和核心[1]。 关于肥料施用量对花生生长发育、产量和肥料吸收利用影响的研究较多,如施氮[2-4]、施磷[5-6]、施钾[7-8]、施钙量[9]等对花生生长发育和产量的影响,确定了适宜的施用量。 由于花生是地上开花地下结果的作物,加上地膜覆盖栽培技术的普及应用,在生育期间若进行土壤追肥,一是破坏地膜,二是影响果针入土;不进行土壤追肥,施肥效果就差。 因此,在施肥措施上主要采用一次性基施“一炮轰”的施肥方法。 该施肥方法导致生育前期肥料过量易引起茎叶旺长,生育后期易脱肥引起早衰,影响产量和肥料利用率的提高。

花生不同生育时期,对养分需求存在明显差异,一般苗期需肥较少,结荚期是营养生长和生殖生长最旺盛的时期,需肥最多[10]。 根据花生不同生育时期的需肥规律进行分期施肥,使肥料供应与其需求尽量相吻合,才能显著提高花生产量和肥料利用效率。 近年来推广应用的膜下滴灌水肥一体化栽培技术,使花生生育期间追肥成为可能。但是,目前关于膜下滴灌肥料运筹的研究尚少且不深入。 干物质积累是作物产量形成的基础,氮素积累是影响作物干物质形成的重要因素[11]。因此,本研究通过田间试验,研究了膜下滴灌追肥时期对花生干物质及氮素积累分配和产量的影响,旨在为花生科学合理施肥、高产高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2017和2018年在青岛农业大学现代农业科技示范园(36.45°N,120.09°E)进行。 供试品种青花7号,肥料为尿素(总氮≥46.4%)、硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O≥99.0%)和硼砂(分析纯),土壤为砂姜黑土,2017和2018年0～20 cm 土层土壤分别含有机质1.15%和1.15%,碱解氮55.93 mg/kg和66.76 mg/kg,速效磷31.84 mg/kg和30.39 mg/kg,速效钾80.38 mg/kg和75.50 mg/kg,全钙5.09 g/kg和4.81 g/kg,有效硼0.87 mg/kg和0.80 mg/kg,p H 为7.68和7.53。

1.2 试验设计

试验采用膜下滴灌方式,在统一施复合肥(N:P:K=15:15:15)300 kg/hm2的基础上,在生育期间设置不灌水不追肥(对照),花针期追施1次肥,结荚期追施1次肥,饱果期追施1次肥,花针期和结荚期各追施1次肥,花针期和饱果期各追施1次肥,结荚期和饱果期各追施1次肥,花针期、结荚期和饱果期各追施1次肥,共8个处理,分别用T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8表示。 小区面积20 m×2.7 m=54 m2,随机排列,重复3次,共24个小区。 各追肥处理的追肥种类、总量和灌水总量均相同,每次每处理灌水量为10 mm,追肥种类和数量见表1。

种植方式为起垄覆膜、膜下铺设滴灌带,垄宽0.9 m,垄上种2行,垄上行距30 cm,穴距16.5 cm,每穴2粒,滴灌带铺设于垄上中间。 2017年于5月8日播种,9月13日收获。 花针期、结荚期和饱果期追肥时间分别为7月3日、7月29日和8月23日。 2018年于5月9日播种,9月11日收获。 花针期、结荚期和饱果期追肥时间分别为7月5日、8月1日和8月14日。 其他田间管理同一般大田生产。

1.3 取样与测定

分别于花针期追肥(2017 年7 月3 日,2018年7月6 日)后12 d(S1)、结荚期追肥后12 d(S2)、饱果期追肥后12 d(S3)取样。 每次每小区取长势一致、有代表性的植株5株,按茎秆、叶片、果针、果壳和籽仁分样,分别装于牛皮纸袋中,于105℃杀青0.5 h后75℃烘干至恒质量,称量其干质量。 粉碎后测定含氮量。 全氮含量采用半微量凯氏定氮法半自动凯氏定氮仪测定,数据分析取两年平均值。 收获期每小区选择代表性地段连续收获20穴,将荚果摘入网袋,自然晾晒,测定荚果产量和籽仁产量。

1.4 数据处理

数据处理采用Microsoft Excel 2010和DPS软件,显著性测验采用LSD 方法(p＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 对营养器官干物质积累的影响

表2可看出,花生不同时期追肥较对照均能增加茎叶干物质积累。 其中,生育期间只追1次肥,茎叶干物质量各期均表现为T2＞T3＞T4。 生育期间追2次肥,茎叶干物质量各期均表现为T5＞T6＞T7。 在所有处理中,除S1期T5少于T2,其余2期茎叶干物质量均以T5最大。 生育期间追3次肥处理的茎叶干物质量前期小于T2,后期大于T2。 在同一时期追肥表现为随着追肥量的增大茎叶干质量逐渐增多,在同样的追肥次数下前期追肥更有利于干物质积累。 与对照相比,花生生育期追两次肥的T5处理促进花生茎叶干质量的幅度最大。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于花生茎叶干物质积累。

表2 膜下滴灌追肥时期和次数对花生茎叶干质量变化的影响 (g/株)Table 2 Effects of different fertigation period and times on dry matter mass of stem and leaf of peanut under mulched drip irrigation

2.2 对生殖器官干物质积累的影响

表3可看出,花生不同时期追肥较对照均能增加生殖器官干物质积累。 其中,生育期间只追1次肥的处理,果针、果壳、籽仁和荚果干物质量各期均表现为T2＞T3＞T4。 生育期间追2次肥的处理,果针、果壳、籽仁和荚果干物质量各期均表现为T5＞T6＞T7。 在所有处理中,除S1期T5少于T2,其余2期果针、果壳、籽仁和荚果干物质量均以T5最大。 生育期间追3次肥处理的果针、果壳、籽仁和荚果干物质量前期小于T2,后期大于T2。 同一时期追肥表现为随着追肥量的增大荚果干质量逐渐增多。 与对照相比,花生生育期追两次肥的T5处理促进花生荚果形成的幅度最大。 说明追肥时期越早、前期追肥量越大和分次追肥越有利于促进花生荚果发育,有利于花生荚果干质量的积累,饱果期追肥对花生荚果形成有一定影响。

表3 膜下滴灌追肥时期和次数对花生果针、果壳、籽仁干质量变化的影响 (g/株)Table 3 Effects of fertigation period and times on dry mass changes of needle,shell and kernel of peanut under mulched drip irrigation

2.3 对营养器官含氮量的影响

由表4可看出,花生不同时期追肥较对照均能增加茎叶含氮量。 其中,生育期间只追1次肥的处理,茎叶含氮量各期均表现为T2＞T3＞T4。T2、T3、T4在追肥后12 d叶片含氮量较对照分别增加12.7%、11.9%、3.9%,茎中含氮量较对照分别增加14.4%、13.7%、10.6%。 生育期间追2次肥的处理,茎叶含氮量各期均表现为T5＞T6＞T7。 生育期间追3次肥处理的茎叶含氮量在各期均处于较高水平。 在同一时期追肥表现为随着追肥量的增大提高茎叶含氮量的幅度增大。在所有处理中,生育期追两次肥的T5处理可以大幅提高茎叶含氮量。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于提高花生茎叶含氮量,而饱果期追肥对提高茎叶含氮量的幅度较小。

表4 膜下滴灌追肥时期和次数对花生茎叶含氮量变化的影响(%)Table 4 Effects of fertigation period and times on nitrogen content of peanut stem and leaf under mulched drip irrigation

2.4 对生殖器官含氮量的影响

表5可看出,花生不同时期追肥对S2期花生生殖器官含氮量的影响相对较小,但较对照显著提高了S3期生殖器官含氮量。 其中,生育期间只追1次肥的处理,果针、果壳、籽仁含氮量各期均表现为T2＞T3＞T4。 生育期间追2次肥的处理,果针、果壳、籽仁含氮量各期均表现为T5＞T6＞T7。生育期间追3次肥处理的果针、果壳、籽仁含氮量在各期均处于较高水平。 所有处理中,果针、果壳、籽仁含氮量均以T5最大。 在同一时期追肥表现为随追肥量的增大提高果针、果壳、籽仁含氮量的幅度增大。 与对照相比,所有处理中,T5处理营养器官含氮量积累增幅最大。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于提高花生荚果含氮量。

表5 膜下滴灌追肥时期和次数对花生果针、果壳、籽仁含氮量变化的影响 (%)Table 5 Effects of fertigation period and times on nitrogen content of needle,shell and kernel of peanut under mulched drip irrigation

2.5 对营养器官氮积累量的影响

表6可看出,花生不同时期追肥较对照均能增加茎叶氮积累量。 其中,生育期间只追1次肥的处理,茎叶氮积累量各期均表现为T2＞T3＞T4。 生育期间追2次肥的处理,茎叶氮积累量各期均表现为T5＞T6＞T7。 在所有处理中,除S1期T5少于T2 外,其余2 期茎叶氮积累量均以T5最大。 生育期间追3次肥处理的茎叶氮积累量前期小于T2、T5和T6,后期仅小于T5。 在同一时期追肥表现为随着追肥量的增大茎叶氮积累量增多。 结合追肥时期和追肥次数,表现为花针期和结荚期两次追肥的T5处理对营养器官氮素积累的促进最大。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于花生茎叶氮积累。

表6 膜下滴灌追肥时期和次数对花生茎叶氮积累量变化的影响 (mg/株)Table 6 Effects of fertigation period and times on nitrogen accumulation in peanut stem and leaf under mulched drip irrigation

2.6 对生殖器官氮积累量的影响

表7可看出,花生不同时期追肥较对照均能增加生殖器官氮积累量。 其中,生育期间只追1次肥的处理,果针、果壳、籽仁和荚果氮积累量各期均表现为T2＞T3＞T4。 生育期间追2次肥的处理,果针、果壳、籽仁和荚果氮积累量各期均表现为T5＞T6＞T7。 在所有处理中,除S1期T5少于T2外,其余2期果针、果壳、籽仁和荚果氮积累量均以T5最大。 生育期间追3次肥处理的果针、果壳、籽仁和荚果氮积累量前期小于T2,后期仅次于T5。 同一时期追肥表现为随着追肥量的增大荚果氮积累量增多。 花针期和结荚期追肥(T5)能显著促进花生生殖器官的氮素积累。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于促进花生荚果氮素的积累。

表7 膜下滴灌追肥时期和次数对花生果针、果壳、籽仁氮积累量变化的影响 (mg/株)Table 7 Effects of fertigation period and times on nitrogen accumulation in needle,shell and kernel of peanut under mulched drip irrigation

2.7 追肥时期和次数对花生产量的影响

表8可看出,花生不同时期追肥较对照均能显著增加荚果和籽仁产量。 其中,生育期间只追1次肥的处理,荚果和籽仁产量表现为T2＞T3＞T4。生育期间追2次肥的处理,荚果和籽仁产量表现为T5＞T6＞T7。 分次追肥较一次追肥处理的荚果和籽仁产量高。 但在所有处理中,生育期追两次肥的T5处理荚果和籽仁产量最高,其次为生育期间追3次肥的T8处理。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于提高花生荚果和籽仁产量。从滴灌追肥成本及效益方面考虑,认为花针期+结荚期追肥(T5)更适用于花生生产。

表8 膜下滴灌追肥时期和次数对花生产量的影响 (kg/hm2)Table 8 Effects of fertigation period and times on peanut yield under mulched drip irrigation

3 讨论与结论

确定适宜的肥料施用量和合理的施肥时期是减少肥料损失、提高作物对肥料吸收利用效率的重点和核心[1]。 合理调控施肥时期和次数是提高花生产量、肥料利用率和效益的有效措施。 氮是参与花生植株构建和体内新陈代谢的一种营养元素,在花生生长后期营养器官氮素会转移到生殖器官中,过度的转移会引起植株早衰而减产[12]。作物生长期间进行滴灌施肥能显著提高作物产量和肥料利用率,而设置合理的追肥时期和次数是提高产量、效益和肥料利用率的保证。

张甜等[13]通过不同时期土壤追肥对花生生长影响的研究认为花生生育前期施肥有利于营养生长,但不利于中后期生殖生长;开花下针期追肥既可促进植株健壮生长,又可增加有效花、有效果针,促进生殖生长;生长后期追肥对地上部生长的影响变小。 张翔等[14]研究认为,在施氮120 kg/hm2的前提下,不同时期施氮均可以显著增加夏花生荚果产量,其中以基施40 kg/hm2+苗期40 kg/hm2+花针期40 kg/hm2处理最高,但与基施60 kg/hm2+花针期60 kg/hm2、基施60 kg/hm2+苗期60 kg/hm2处理差异不显著。 万书波等[15]采用15N示踪法研究氮肥施用时期对花生生长的影响,认为基施75 kg/hm2+花针期75 kg/hm2氮肥最有利于花生对氮素的吸收利用,结荚期追施氮肥对营养生长无显著促进作用,而基施75 kg/hm2+苗期37.5 kg/hm2+花针期37.5 kg/hm2氮肥有利于增加花生生殖体氮素的吸收积累。 刘佳等[16]研究结果认为花生生物量累积、氮素累积均可用Logistic方程拟合,施氮时期显著影响了生物量及氮素的累积特征,分次施用氮肥并适当比例后移可显著提高生物量及氮素的最大累积速率、推迟吸收“峰值”的出现时间,延长快速累积的持续时间,从而提高产量及氮肥利用率,但氮肥后移比例过大也不利于肥效的充分发挥。 以基施氮肥50%+花针期追施30%+结荚期追施20%的效果最好。

本研究结果表明,花生不同时期追肥较对照均能增加营养和生殖器官干物质积累、含氮量、氮积累量、荚果和籽仁产量。 以花针期+结荚期追肥对营养和生殖器官干物质积累、含氮量、氮积累量、荚果和籽仁产量的促进效果最好,花针期追肥次之,饱果期效果最差。 其中,生育期间只追1次肥,增加营养和生殖器官干物质积累、含氮量、氮积累量、荚果和籽仁产量表现为花针期追肥效果最好,其次为结荚期,饱果期效果最差。 生育期间追2次肥,增加营养和生殖器官干物质积累、含氮量、氮积累量、荚果和籽仁产量以花针期+结荚期追肥效果最好,花针期+饱果期追肥次之,结荚期+饱果期追肥最差。 分次追肥效果较1次追肥效果好。 但生育期间追3次肥的效果不是最好的。 在所有处理中,以生育期追2次肥的花针期+结荚期追肥处理(T5)对花生生长及产量形成的促进最优。 说明追肥时期早、前期追肥量大和分次追肥有利于促进花生生长和氮素的吸收积累,从而提高荚果和籽仁产量。 在本试验条件下,综合考虑滴灌追肥成本及效益,认为花生生育期追2次肥,即在花针期+结荚期追肥(T5)可使花生生长和产量表现最优,适用于花生生产。