氮磷鉀在冀東春花生上的產(chǎn)量效應(yīng)研究

趙英杰，劉建玲，張?jiān)虏瑒?，孫海軍

(1．河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000;2．河北省遷安市農(nóng)業(yè)畜牧水產(chǎn)局，河北 遷安 064400)

花生是我國(guó)廣泛種植的油料和經(jīng)濟(jì)作物之一，河北省是我國(guó)花生主要種植省份，冀東灤河沖積扇區(qū)域(燕山山前平原區(qū))是河北省優(yōu)質(zhì)春花生產(chǎn)區(qū)，花生優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)對(duì)于提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。

已有資料多為不同花生品種對(duì)氮磷鉀和施肥方式的響應(yīng)[1]；氮肥用量對(duì)花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，其中，N用量120 kg/hm2時(shí)花生產(chǎn)量最高，N用量150 kg/hm2花生蛋白質(zhì)含量最高，之后，隨N用量的增加花生的莢果數(shù)下降，蛋白質(zhì)、粗脂肪含量和產(chǎn)量隨之下降[2]。已有結(jié)果表明，過(guò)量施用氮肥主要是通過(guò)影響花生生根瘤菌的固氮能力而影響花生正常生長(zhǎng)[3]。不同品種花生對(duì)施氮量的響應(yīng)存在明顯差異，施氮可以顯著提高花生籽粒的蛋白質(zhì)和氨基酸含量[4]。增施磷肥可以促進(jìn)花生根系發(fā)育及根瘤生長(zhǎng)，提高花生固氮能力，進(jìn)而增加產(chǎn)量[5]。施鉀量為150～180 kg/hm2時(shí)?；ㄉ弋a(chǎn)N、P、K的施肥配比為2∶1∶2，施鉀量超過(guò)225 kg/hm2時(shí)，花生產(chǎn)量和效益顯著下降[6]。已有結(jié)果多為1 a田間肥料試驗(yàn)研究氮、磷、鉀在花生上的產(chǎn)量效應(yīng)，試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)施肥顯著提高花生產(chǎn)量，鉀肥的增產(chǎn)效果大于氮、磷肥[7-8]；氮磷鉀配施促進(jìn)了花生對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收利用，提高了花生產(chǎn)量[9]。綜上結(jié)果，關(guān)于長(zhǎng)期施肥對(duì)花生產(chǎn)量和生長(zhǎng)的影響等研究資料尚少，因此，難以闡明肥料養(yǎng)分積累效應(yīng)對(duì)花生產(chǎn)量的貢獻(xiàn)等問(wèn)題。

平衡施肥理論與技術(shù)的研究一直是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一，不同作物或同一作物不同品種需肥規(guī)律；土壤理化性狀尤其土壤養(yǎng)分含量；肥料用量及養(yǎng)分間配比等均是影響肥料效應(yīng)重要因素[10-11]。近年來(lái)，關(guān)于過(guò)量施肥導(dǎo)致土壤供試區(qū)域農(nóng)田磷養(yǎng)分大量積累[12]，凸顯肥料利用率低等問(wèn)題[13-14]。肥料定位試驗(yàn)是研究肥料當(dāng)季產(chǎn)量效應(yīng)及土壤積累養(yǎng)分產(chǎn)量效應(yīng)的理想方法，我國(guó)20世紀(jì)80年代在全國(guó)典型土壤上肥料定位試驗(yàn)多為氮磷鉀在主栽大田作物上的產(chǎn)量效應(yīng)[15]。因此，基于肥料定位試驗(yàn)研究氮磷鉀在花生上的產(chǎn)量效應(yīng)對(duì)解決豆科作物科學(xué)施肥理論與技術(shù)具有重要理論和實(shí)踐意義。

基于上述問(wèn)題，本研究通過(guò)田間肥料定位試驗(yàn)，系統(tǒng)研究氮、磷、鉀在花生上的產(chǎn)量效應(yīng)，氮磷鉀的去向及其不同施肥量下土壤氮磷鉀收支平衡狀況等，旨在探討氮、磷、鉀在花生上的產(chǎn)量效應(yīng)及減量施肥后對(duì)花生生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響機(jī)制，提出花生高產(chǎn)節(jié)肥增效施肥技術(shù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于河北省遷安市農(nóng)業(yè)科技園區(qū)進(jìn)行，位于燕山南麓，灤河岸邊，東經(jīng)118°26′～118°55′，北緯39°51′～40°15′，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年日照2 292.5 h，無(wú)霜期198 d，年均氣溫11.5 ℃，年均降水量600～800 mm。

供試土壤：中壤質(zhì)潮褐土。土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)10.40 g/kg，全氮0.626 g/kg，有效磷26.30 mg/kg，速效鉀71.20 mg/kg。

種植方式：花生-春玉米輪作。試驗(yàn)地為肥料定位試驗(yàn)，始于2010，2010年種植花生，2011年種植春玉米，依次順延。2018年種植花生。

花生品種：冀花16。播種密度為30萬(wàn)株/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)處理：處理1：全肥(NPK)；處理2：-N(PK)；處理3：-P(NK)；處理4：-K(NP)；處理5：1/2N(l/2NPK)；處理6：1/2P(N1/2PK)；處理7：1/2K(NP1/2K)；處理8：2/3N(2/3NPK)，8個(gè)處理，重復(fù)3次，區(qū)組排列。處理2，3，4分別為不施N、P、K，其他同處理1；處理5，6，7分別將處理1中的N、P、K用量減半，處理8為將處理1中的N用量減少1/3，其他不變，小區(qū)面積為36 m2。

肥料：N(尿素N 46%)用量：180 kg/hm2，P2O5(磷酸二銨，N 18%，P2O546%)用量90 kg/hm2，K2O(硫酸鉀，K2O 50%)用量90 kg/hm2。

施肥方式：磷肥、鉀肥均做基肥施用，氮肥用量的1/2作底肥，1/2在下針期追施。

田間管理：播種期為5月初，9月中旬收獲，全區(qū)收獲后測(cè)產(chǎn)。

植物樣品測(cè)定：花生在苗期、花期、下針期、結(jié)莢期、收獲期分別取樣測(cè)定花生生物量等，收獲期測(cè)定花生秧、花生仁、花生皮中氮磷鉀含量。

測(cè)定方法: 植物全氮、全磷與全鉀均采用常規(guī)的分析方法測(cè)定[16]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)中花生生育期的生物量調(diào)查數(shù)據(jù)為2018年數(shù)據(jù)，花生產(chǎn)量和花生秧質(zhì)量是2016，2018年2 a平均數(shù)據(jù)，土壤氮磷鉀收支平衡是基于2 a平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的結(jié)果。

數(shù)據(jù)分析使用Excel 2007和SPSS 19. 0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀對(duì)花生生長(zhǎng)的影響

施用氮、磷、鉀對(duì)花生生長(zhǎng)的影響如表1所示。結(jié)果表明：不施氮、磷、鉀顯著降低了花生苗期、花期、下針期、結(jié)莢期等主要生育期的生物量(以鮮質(zhì)量計(jì))。苗期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2N(PK)、1/2P(NK)、1/2K(NP)、2/3N(PK)處理花生苗期的生物量分別降低了37.3%，38.0%，39.8%，32.7%，36.9%，38.3%，14.8%，差異均達(dá)到顯著水平。

花期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2N(PK)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理花生生物量分別降低46.4%，48.9%，50.8%，23.7%，37.6%，37.5%，差異均達(dá)到顯著水平；2/3N(PK)處理生物量無(wú)顯著變化。

下針期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理花生生物量分別降低20.3%，33.1%，23.3%，15.7%，13.1%，差異均達(dá)到顯著水平。1/2N(PK)處理、2/3N(PK)處理生物量均無(wú)顯著差異。

結(jié)莢期：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理的花生生物量均顯著降低，分別降低12.5%，36.0%，21.2%，11.1%，9.1%。1/2N(PK)處理、2/3N(PK)處理生物量均無(wú)顯著差異。

以上結(jié)果說(shuō)明：不施氮、磷、鉀肥均明顯影響了花生的營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)，隨著生育期的推移，氮肥對(duì)花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)影響逐漸弱化，而不施磷鉀肥或磷鉀肥用量減半處理均顯著降低花生營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)。

表1 氮磷鉀對(duì)花生各生育期生物量的影響Tab.1 The effects of fertilizations on peanut growth g/株

2.2 氮磷鉀對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

施用氮、磷、鉀肥對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響如表2所示。結(jié)果表明：不施氮、磷、鉀均顯著降低了花生單株果數(shù)和百果質(zhì)量，進(jìn)而顯著降低了花生產(chǎn)量。單株果數(shù)：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)處理花生單株果數(shù)分別降低了35.7%，32.1%，26.4%，27.1%，差異均達(dá)到顯著水平；1/2N(PK)、1/2K(NP)、2/3N(PK)處理差異不顯著。百果質(zhì)量：與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理花生的百果質(zhì)量分別降低了6.5%，9.0%，13.3%，3.2%，3.4%，差異均達(dá)到顯著水平；1/2N(PK)、2/3N(PK)處理差異不顯著。

NPK處理花生產(chǎn)量達(dá)到4 590.6 kg/hm2，與NPK處理比較，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)處理分別相當(dāng)于NPK處理產(chǎn)量的81.9%，82.3%，81.2%，86.2%，83.7%，差異均達(dá)到顯著水平；1/2N(PK)、2/3N(PK)處理差異不顯著。各處理產(chǎn)量大小依次為：NPK>2/3N(PK)>1/2N(PK)>1/2P(NK)>1/2K(NP)>-P(NK)>-N(PK)>-K(NP)。

上述結(jié)果說(shuō)明：不施氮、磷肥主要通過(guò)降低花生的果數(shù)而減產(chǎn)，不施鉀肥主要通過(guò)顯著降低百果質(zhì)量而減產(chǎn)?；诟魇┓侍幚懋a(chǎn)量狀況分析，本試驗(yàn)中氮磷鉀對(duì)花生增產(chǎn)貢獻(xiàn)率為：K>N>P,該區(qū)域鉀素是限制花生高產(chǎn)的首要養(yǎng)分因子，其次為氮和磷。

表2 氮磷鉀對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Tab.2 The effects of N, P, K on peanut yield and yield components

注：相對(duì)產(chǎn)量(%)=-N(-P,-K)/NPK ×100。

Note:Relative yield(%) =-N(-P,-K)/NPK ×100.

2.3 不同施肥處理的土壤氮、磷、鉀收支平衡

不同施肥下土壤氮、磷、鉀的收支平衡如表3所示。結(jié)果表明：依據(jù)花生產(chǎn)量，花生秧不還田下，計(jì)算土壤氮、磷、鉀的收支平衡。土壤N收支平衡狀況：NPK處理中N用量180.00 kg/hm2，花生輸出N 198.67 kg/hm2，土壤N收支表觀平衡為-9.4%。由于-N(PK)處理的產(chǎn)量相當(dāng)于NPK處理產(chǎn)量的81.9%，即土壤供N量161.50 kg/hm2，考慮了土壤N后，土壤N實(shí)際盈余71.9%；同理計(jì)算，2/3N(PK)處理和1/2N(PK)處理，土壤氮素實(shí)際盈余分別為42.4%,27.6%。

土壤磷素收支平衡：P用量為39.30 kg/hm2時(shí)，花生輸出P 18.76 kg/hm2，土壤P收支的表觀平衡為109.5%。由于-P(NK)處理產(chǎn)量相當(dāng)于NPK處理產(chǎn)量的82.3%，即相當(dāng)于土壤供P量15.20 kg/hm2，施磷處理土壤P盈余190.5%，同理，磷肥減半，土壤P實(shí)際盈余114.1%。

土壤鉀素收支平衡：K用量為74.69 kg/hm2時(shí)，花生輸出K 118.33 kg/hm2，土壤K表觀平衡為-36.9%；由于-K(NP)處理產(chǎn)量相當(dāng)于NPK處理產(chǎn)量的81.2%，土壤供K量95.15 kg/hm2，土壤K實(shí)際盈余43.5%，同理，鉀肥減半，土壤K實(shí)際盈余29.6%。

表3 不同氮磷鉀用量下土壤氮、磷、鉀收支平衡Tab.3 Balance of input and output of soil N,P and K under different N, P and K rates

注：表觀平衡(%)=(肥料輸入量-作物輸出量)/輸出量×100；實(shí)際盈余(%)=(肥料輸入量+土壤供肥量-作物輸出量)/輸出量×100。

Note:Apparent balance(%)=(Input of NPK fertilizer-Output NPK of crop)/ Output NPK of crop ×100; Actual balance(%)=(Input of NPK fertilizer+Soil supply of NPK-Output NPK of crop)/Output NPK of crop ×100.

2.4 不同施肥下氮、磷、鉀在花生中的分配

不同施肥處理的氮磷鉀去向如表4所示。結(jié)果表明，NPK處理中氮磷鉀在花生中的分配為：花生吸收N量為198.67 kg/hm2，其中，花生秧吸收N占32.3%，花生果占67.7% ，果中的花生仁占62.1%， 皮占5.6%。花生吸收P量為18.76 kg/hm2，其中，花生秧吸收P占26.3%，花生果占73.7%，果中花生仁占70.2%，皮占3.5%。花生吸收K量為118.33 kg/hm2，其中，花生秧吸收K占59.0%，花生果占41.0%，果中的花生仁占26.4%，皮占14.6%。其他處理有相同趨勢(shì)。

表4 不同施肥處理下氮、磷、鉀去向Tab.4 The effects of fertilizations on the fates of N, P and K

3 結(jié)論與討論

3.1 氮磷鉀對(duì)花生生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

氮磷鉀對(duì)花生生長(zhǎng)的影響：與NPK處理相比，不施氮磷鉀肥均明顯影響花生前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，且氮肥影響大于磷鉀肥，隨著生育期從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化，不施氮肥對(duì)花生生長(zhǎng)的影響程度逐漸降低，如：苗期、下針期分別反映花生的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)初期，-N(PK)處理生物量分別相比NPK處理減少了37.3%,20.3%；1/2N(PK)和2/3N(PK)處理花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的生物量分別比NPK處理減少了32.7%和14.8%，生殖生長(zhǎng)的生物量沒(méi)有顯著差異，其原因是隨著花生生育期的推進(jìn)，根瘤的固氮作用提供花生生長(zhǎng)所需的氮素。有資料表明：花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)吸收的氮素主要來(lái)源于土壤供給和施入的氮肥，生殖生長(zhǎng)吸收的氮素主要來(lái)源于根瘤固氮[17-18]。

磷鉀對(duì)花生生長(zhǎng)的影響隨著生育期的推進(jìn)逐漸降低，但降低程度低于氮素，如：苗期、下針期-P(NK)和-K(NP)處理生物量分別相比NPK處理減少了38.0%和33.1%，39.8%和23.3%。這些結(jié)果表明，花生種植中基肥應(yīng)適量降低氮素避免花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺。目前，常規(guī)施肥中由于肥料用量較高，花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺，多在花生下針期前后噴矮壯素(“打封閉”)以控制其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，不僅費(fèi)工同時(shí)增加成本[19]。

氮磷鉀對(duì)花生產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響：與NKP比較，不施氮肥、磷肥主要通過(guò)減少花生果數(shù)而減產(chǎn)，花生單株果數(shù)分別降低35.7%和32.1%；而不施鉀肥主要通過(guò)降低花生果質(zhì)量而減產(chǎn)?？梢?jiàn)，氮、磷肥對(duì)花生生長(zhǎng)的影響主要通過(guò)影響營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)而影響生殖開花坐果，而鉀肥主要影響后期果實(shí)膨大后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向地下部果實(shí)的轉(zhuǎn)移。這與董曉霞、秦文利等[20-21]的研究結(jié)果一致。趙長(zhǎng)星等[22]對(duì)施磷量對(duì)花生生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響研究發(fā)現(xiàn)，增施磷肥提高花生單株果數(shù)和莢果飽滿度進(jìn)而提高花生產(chǎn)量?；诖私Y(jié)果，傳統(tǒng)栽培技術(shù)和施肥多在下針期追氮肥，對(duì)于土壤速效鉀較低土壤尤其是沙地土壤，追肥適量補(bǔ)鉀理論上利于花生果實(shí)生長(zhǎng)。關(guān)于花生后期追氮鉀替換單氮及追鉀與否與土壤速效鉀的關(guān)系等對(duì)花生產(chǎn)量的影響等有待于進(jìn)一步探討。本試驗(yàn)中氮磷鉀對(duì)花生增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為：K>N>P。周錄英等[7]研究表明，施用氮、磷、鉀肥均可顯著提高花生產(chǎn)量，鉀肥的增產(chǎn)效果最明顯。這與本研究結(jié)果一致。

3.2 土壤氮磷鉀收支平衡及氮磷鉀推薦用量

本研究結(jié)果：生產(chǎn)100 kg花生(莢果)需要N、P2O5、K2O量分別為4.32，0.93，3.13 kg。周可金等[6]研究結(jié)果為：3.45～6.66 kg，0.6～1.2 kg，2～4 kg，結(jié)果范圍較大與供試品種有關(guān)。不同施肥處理土壤氮磷鉀收支平衡：N、P2O5、K2O用量分別為180，90，90 kg/hm2時(shí)，氮、磷、鉀的表觀平衡分別為-9.4%，109.5%，-36.9%，土壤地力產(chǎn)量為81.9%，82.3%，81.2%，這樣考慮地力產(chǎn)量后，滿足花生目前產(chǎn)量水平，肥料用量減半即可滿足花生生長(zhǎng)需求?；ㄉ扑]施肥量為：N 67.5～90.0 kg/hm2，P2O545.0～90.0 kg/hm2，K2O 45.0～90.0 kg/hm2。