我國南方花生產區栽培與施肥現狀及對策

劉宇鋒,蘇天明,蘇利榮,秦 芳,李 琴,曾成城,梁芷姮

(廣西壯族自治區農業科學院 農業資源與環境研究所,廣西 南寧 530007)

花生(ArachishypogaeaL.)是豆科、落花生屬一年生雙子葉經濟作物,作為我國四大油料作物(油菜、花生、大豆、芝麻)之一,其種植面積僅次于油菜,總產量占全國油料作物的50%以上[1]。1993年以來,我國花生總產量一直穩居世界第一,約占世界總產量的35%[2];我國花生的種植面積僅次于印度,位居世界第二[3]。花生是我國為數不多的具有國際市場競爭力的出口創匯型大宗農產品之一。花生也是我國重要的食用植物油和優質蛋白質來源[4],發展花生生產對保障我國食用油安全供給,滿足國內外市場需求,增加農民收入,推動國民經濟發展等具有重要意義。

南方花生產區作為我國重要的花生產區之一,花生生產雖然取得了較大進步,但與全國平均水平相比較,還存在一定差距。我們對近10年(2007～2016)來南方7個省區的花生生產情況和施肥現狀進行了統計分析,探討了南方花生產區存在的問題,并提出了相應的改進措施,以期為南方花生科學栽培與施肥、花生專用肥研制、提高南方花生科學栽培管理水平提供理論依據。

1 南方花生生產現狀與分析

我國南方花生產區主要分布于長江流域和珠江流域,包括廣東、廣西、江西、福建、云南、湖南和海南等7個省區,其國土面積約為134.6萬km2,約占全國國土面積的14.0%,涵蓋亞熱帶、熱帶不同氣候區域,具有豐富的光、熱、水、土和生物資源,在我國農業和經濟發展中占有舉足輕重的地位[5]。同時我國地域遼闊,氣候類型多樣,南北方地域農業種植環境差異較大,經濟發展和社會需求各異,形成了完全不同的花生產區生產格局[6,7]。我國南方花生7個省區均屬于南方花生春秋花生產區,其地理條件、氣候因素、耕作栽培制度、花生品種類型分布以及花生生產發展趨勢具有一定的相似性。

1.1 花生種植面積變化

對國家統計局公布的南方7省區和全國的花生數據[8]進行匯總分析，發現2007～2016年南方產區花生平均年種植總面積約為86.88萬hm2,占全國花生平均種植面積的19.3%。南方花生平均種植面積逐年擴大,從2007年的71.04萬hm2增至2016年的96.09萬hm2,增幅達35.3%。

自2007年以來,南方產區花生播種面積占全國比重呈逐漸走高趨勢(圖1A),從2007年的18.0%增加到2016年的20.3%。從南方7省區花生年平均種植面積(圖1B)來看,南方7省區花生種植面積排序為:廣東>廣西>江西>湖南>福建>云南>海南,其中廣東、廣西和江西3省區花生種植面積位列前三,分別為33.88萬、18.16萬和15.66萬hm2;海南省花生種植面積最小,僅有3.77萬hm2。分析花生種植面積總增長率(圖1C)發現，從2007至2016年云南花生種植面積增長了218.1%,增長最快;廣西、湖南2省區花生種植面積總增長率緊隨其后,分別為62.5%和60.3%;而海南、廣東、福建和江西4省區花生種植面積總增長率低于30%且依次降低。與全國花生種植面積總增長率(19.8%)相比較,南方7省區花生種植面積總增長率(35.3%)高出全國15.5個百分點。分析南方7省區與全國花生種植面積年平均增長率(圖1D)發現,7省區年平均增長率排序為:云南>廣西>海南>廣東>福建>江西>湖南;其中云南省花生種植面積年平均增長率達到18.3%,顯著高于其他6個省區的；廣西、海南2省區花生種植面積年平均增長率分列2、3位,分別為5.6%和3.1%。與全國花生種植面積年平均2.1%的增長水平相比較,南方花生產區年平均增長率(3.4%)高出1.3個百分點。以上結果表明,近年來我國南方花生種植面積整體呈擴大趨勢,7個省區花生種植面積均有不同程度增加,南方花生產區在全國花生產業的地位進一步凸顯。

1.2 花生總產量變化

2007～2016年,南方花生產區花生平均年產量為254.8萬t,2016年南方花生總產量(302.0萬t)較2007年(194.7萬t)增長了55.1%,南方花生總產量呈逐漸增長趨勢(圖2A)。2007～2016年南方產區花生總產量占全國總產量的比例總體呈起伏增加趨勢,其占比均值為16.1%;其中2008年占比最低(14.9%),而2015年占比最高,達17.9%。

對南方7省區花生年平均總產量變化(圖2B)進行分析發現,南方7省區花生總產量表現為:廣東>廣西>江西>湖南>福建>海南>云南。廣東省花生年平均總產量最高,達93.9萬t;廣西以47.8萬t的花生年平均總產量位列第二;云南省以花生年平均總產量6.8萬t排名最后。從南方7省區和全國花生總產量總增長率(圖2C)來看,7省區排序為:云南>廣西>湖南>海南>廣東>福建>江西。云南省花生總產量總增長率最大,達278.9%,其在2007～2008年期間總產量從2.2萬t增加至5.0萬t,增長了127.3%;廣西區以102.5%的總產量總增長率位居第二;江西省以21.5%的花生總產量總增長率排名最后。與全國花生總產量總增長率(32.7%)比較,南方7省區花生總產量總增長率(55.1%)高于全國22.4個百分點,總產量增長明顯。南方7省區花生總產量年平均增長率(圖2D)排序為:云南>湖南>海南>廣西>廣東>福建>江西，云南省以23.7%的花生總產量年平均增長率領跑7省區;湖南省以9.9%的總產量年平均增長率位居第二;而江西省的花生總產量年平均增長率最小,僅為3.0%。與全國花生總產量年平均增長率(4.6%)相比較,南方花生產區以5.0%的總產量年平均增長率高于全國0.4個百分點。

從花生種植面積和總產量結果(圖1B和圖2B)可以看出,我國南方花生主產區主要分布在珠江流域的兩廣地區,并逐步向外延伸至云南、湖南、江西、福建、海南等省區,形成了我國南方花生產區獨特的地理分布特點。從種植面積和總產量增長率分析,云南、廣西、湖南、海南等花生種植規模和產量增長迅速,兩廣地區等南方主產區以外的其他省份花生生產的重要性逐步凸顯,表明我國南方花生主產區具有發展擴大的演變特征。

A:2007～2016年南方與全國花生產區種植面積變化及南方產區所占比例;B:南方7省區花生平均種植面積;C:南方7省區及全國花生種植面積總增長率;D:南方7省區及全國花生種植面積年平均增長率。

1.3 花生單位面積產量變化

2007～2016年,南方7省區花生平均單位面積產量為2474.6 kg/hm2。南方花生產區花生單位面積產量逐年增加,從2007年的2243.6 kg/hm2增長至2016年的2659.8 kg/hm2,增加了18.6%(圖3A)；同期全國花生平均單位面積產量為3504.6 kg/hm2,從2007年的3302.4 kg/hm2增加至2016年的3657.3 kg/hm2,增長了10.7%。南方花生單產占同期全國花生單產的比例整體呈逐年增長趨勢,從2007年的67.9%增長至2016年的72.7%,增幅為4.8個百分點;除2010、2012、2013和2016年南方花生單產占全國單產比例較前年有所下降外,其余6年均不同程度增加。

南方花生產區花生平均單產水平比全國同期單產水平低1030.0 kg/hm2；2007～2016年,南方花生單產占全國花生單產比例均值為70.6%,均不同程度低于全國平均水平,這說明南方花生產區花生整體單產水平偏低,也表明南方花生產區單產仍存在較大上升空間,在高產優質品種選育、栽培管理措施配套、花生田土壤改良、適合本地的花生專用肥研發等方面具有較大的應用空間。

從圖3B可見,南方7省區花生平均單位面積產量從高到低依次為:廣東>江西>廣西>福建>海南>湖南>云南。廣東省花生單產以2762.2 kg/hm2位居南方7省區之首,而江西、廣西、福建、海南、湖南等省區花生平均單產依次下降,但其平均單產水平較接近,均在2400～2800 kg/hm2范圍內變化;而云南省花生平均單產僅為1529.4 kg/hm2,平均單產水平在南方7省區最低。云南省位于云貴高原,屬于低緯度高原氣候區,常年日照時間較短,氣溫偏低,土壤有機質含量較低,山區面積占其總面積的90%以上,不利于花生規模化種植,這也是云南花生單產偏低的重要原因[4]。

從圖3C可以看出,南方7省區花生單位面積產量總增長率從高到低依次為:海南>廣西>廣東>云南>福建>江西>湖南。海南、廣西、廣東3省區的花生單位面積產量總增長率位居前3位，分別達30.6%、24.6%和19.7%；而湖南省的花生單位面積產量總增長率最低，僅為11.5%。與2007～2016年全國花生單產總增長率(10.8%)相比較,南方花生產區單產總增長率(18.6%)高于全國同期水平7.8個百分點。

A:2007～2016年南方與全國花生產區總產量變化及南方產區所占比例;B:南方7省區花生平均總產量;C:南方7省區及全國花生總產量總增長率;D:南方7省區及全國花生總產量年平均增長率。

由圖3D可知,南方7省區花生單位面積產量年平均增長率從高到低依次為:海南>廣西>廣東>云南>福建>江西>湖南,與各省花生單產總增長率排名一致。海南省以3.1%的花生單產年均增長率排名第一,廣西區以2.5%的花生單產年均增長率緊隨其后,而湖南省的單位面積花生產量年平均增長率(1.3%)最低。2007～2016年南方花生單產年平均增長率為2.0%,高于全國同期平均增長率(1.2%)0.8個百分點。

1.4 南方花生種植面積、總產量與單位面積產量及其增長率之間的關系

對南方花生產區花生種植面積、總產量與單位面積產量進行相關分析，結果(圖4A)表明：南方花生產區總產量與種植面積和單位面積產量之間均存在極顯著的線性正相關性,Pearson相關系數分別為0.98和0.99,均達到極顯著水平(P<0.01)；單位面積產量與種植面積之間同樣具有極顯著的線性正相關性。說明南方花生產區種植面積越大、單位面積產量越高,總產量也就越高。對南方花生產區各省區總產量總增長率、種植面積總增長率和單位面積產量總增長率進行相關分析，結果(圖4B)顯示：總產量總增長率與種植面積總增長率間的Pearson相關系數為0.99(P<0.01),與單位面積產量總增長率呈不顯著相關(Pearson相關系數為0.18)。對南方花生產區總產量年平均增長率、種植面積年平均增長率與單位面積產量年平均增長率進行相關分析，結果(圖4C)也表明：南方花生產區總產量年平均增長率與種植面積年平均增長率呈極顯著正相關(Pearson相關系數為0.92,P<0.01),而與單位面積產量年平均增長率呈不顯著的正相關(Pearson相關系數為0.20)。上述結果說明,近10年來南方花生產區總產量的增長主要還是依賴種植面積的擴大,單位面積產量的升降對總產量的影響不明顯。

1.對分、合閘中彈簧的拉力進行檢查，確定彈簧的拉力是否能夠滿足斷路器的工作需求，彈簧作為斷路器機構的核心元件，其特性對斷路器影響重大，如果有需要應對其進行加固，并采用合理的方式對其性能進行測試[1]。

A:2007～2016年南方與全國花生產區單位面積產量變化及南方產區所占比例;B:南方7省區花生平均單位面積產量;C:南方7省區及全國花生單位面積產量總增長率;D:南方7省區及全國花生單位面積產量年平均增長率。

A:南方花生總產量、種植面積和單位面積產量間的Pearson相關系數;B:南方花生總產量總增長率、種植面積總增長率和單位面積產量總增長率間的Pearson相關系數;C:南方花生總產量年平均增長率、種植面積年平均增長率和單位面積產量年平均增長率間的Pearson相關系數。*和**分別代表0.05和0.01的顯著性水平。

圖4 南方花生總產量、種植面積與單位面積產量及其各省區總增長率、年平均增長率間的相關分析結果

在城鎮化率逐步提高、當前農業耕地面積日趨緊張、直接從事農業生產的人口逐漸萎縮、不同地區農業產業政策調整、不同作物間用地矛盾凸顯[9,10]的大背景下,繼續走擴大種植面積獲得更高產量的途徑日漸困難,提高單位面積產量獲得高產勢在必行。而選育高產優質花生品種、推廣配套的節本高效栽培措施、實行省工提效的農業機械化、采取節能降費的灌溉施肥措施等都將會為提高花生單位面積產量創造更好的條件。

2 南方花生施肥現狀與存在的問題

2.1 南方、北方花生單位面積產量差異的環境因素

北方花生產區主要分布于黃河流域和黃淮平原[10],屬于溫帶大陸性季風氣候,≥10 ℃積溫為3600～4800 ℃·d,無霜期為170～220 d,年日照時數為1300～1500 h,年降水量在450～800 mm,且降水在花生全生育期內分布較為均勻[7]。與北方相比,南方花生產區氣候多樣性更加豐富,南方7省區從北往南,氣候類型由大陸性中亞熱帶季風濕潤氣候→亞熱帶季風氣候→熱帶季風氣候轉換;從西往東由亞熱帶高原季風型→亞熱帶季風氣候→亞熱帶海洋性季風氣候演變[11]。該區域年平均溫度16.5～23.1 ℃,無霜期284～365 d,≥10 ℃積溫5500～7660 ℃·d,年日照時數1690～2386 h,年降水量1184～2206 mm[11]。與北方花生產區比較,南方花生產區溫、光、水、氣條件較為優越,但區域內差異較大。

北方花生產區多為平原地形,土壤多為通氣透水性良好的沙壤土和礫沙壤土,蓄水保肥能力強,熱容量高,其花生產區的氣候和土壤條件較為優越,有利于花生生長和莢果的發育[6],并且種植的花生品種多以普通型大花生為主,容易達到高產和超高產。與北方花生產區相比,南方花生產區地形以山地、丘陵居多,大面積的平原少見。南方花生產區土壤類型主要為紅壤、磚紅壤、赤紅壤、黃棕壤和水稻土等[12,13]。受季風影響,南方普遍高溫多雨,土壤風化和淋溶作用強烈[14]；土壤養分普遍存在過量流失現象,陽離子交換量低,特別是Ca、B等陽離子流失較多,土壤多偏酸性(pH4.5～5.5),土壤礦化作用明顯,有機質含量普遍偏低,土壤保肥供肥性能較差。由于長期不合理的人類活動,南方花生產區水土流失嚴重,特別是農業生態系統中養分循環與平衡的失調,加劇了土壤尤其是旱地的養分貧瘠化及肥力衰減過程[5],導致花生種植中容易出現空莢、飽果率偏低、產量不高且年際變化不穩定等問題。南方多雨潮濕的生態環境易滋生病菌,各種病害及黃曲霉污染較嚴重,導致花生容易感病并減產[15]。南方花生主栽品種主要是珍珠豆型小花生[16],理論上實現高產與超高產存在一定難度。

南方花生產區環境、土壤特點對南方花生高產優質生產來說，既有較多的有利條件,也存在不少的不利因素,對南方花生的栽培管理特別是對花生的科學施肥管理提出了更高的要求。

2.2 南方花生施肥技術存在的問題

花生雖具有生物固氮的功能和抗旱耐瘠的特點,但科學施肥仍是其獲得高產、改善品質的重要手段之一。南方花生施肥中普遍存在施肥現狀調研不深入、肥料施用不合理、施肥方法粗放、符合南方花生品種的專用肥不多等問題。

2.2.1 針對南方花生施肥調查和研究相對薄弱 前期準確而有效地開展實地調查是開展后續工作的前提和基礎。對中國知網[17]獲得的花生施肥情況調查文獻分析發現,有10篇文獻涉及花生施肥,其中關于南方7省區花生施肥方法與用量的論文只有1篇，來自福建省[18]；在其余論文中，4篇來自浙江[19]、河南[20]、湖北[21]、遼寧省[22],5篇來自山東省[23-27]。說明南方花生產區對花生實際施肥情況缺乏第一手資料,對施肥現狀沒有進行深入分析和理論總結,南方花生產區施肥仍存在較大的盲目性,因此今后應加強南方花生產區施肥的調查研究。

2.2.2 肥料施用不合理 南方花生肥料施用過程中,施用過量與不足現象同時存在。過量施肥導致投入成本提高、肥料利用效率下降；施肥不足又造成作物產量潛力無法發揮[28]。南方花生肥料施用上普遍存在“三重三輕”現象:重N、P肥，輕K、Ca肥；重大量元素肥料，輕中微量元素肥料；重化肥，輕有機肥,致使肥料的投入比例與花生實際需求相差較大,肥料利用率和貢獻率逐年下降。

化肥使用不合理主要表現在氮、磷、鉀比例不合適。N肥過多,重施P肥,K肥、Ca肥施用偏少。農民習慣于將復合肥和鈣鎂磷肥混合施用,造成土壤養分失衡、地力下降、肥料報酬遞減,從而影響花生產量和品質的提高。長期大量施用單一化肥,容易導致土壤酸化[29],施用有機肥是培肥土壤的重要途徑之一。有機肥料除供給作物所需的營養元素、改善土壤理化性狀、提高土壤保水保肥能力外[30],還可提高土壤生物化學活性,如提高土壤酶的活性、增加土壤微生物總量等[31]。隨著農業生產集約化程度加強,農村有機肥源日益萎縮,商業化有機肥價格偏高，加上農民的施肥習慣,有機肥在南方花生生產中的施用比例較低,主要靠施用化肥維持生產,從而加劇了土壤物理性質的惡化,降低了土壤的保水保肥性能,減弱了對自然災害的抵抗能力；加上南方土壤多為旱薄地,成地條件惡劣,土層淺、結構差、肥力低,導致土壤越種越貧瘠,滿足不了花生生長發育對養分的需求,從而影響花生單產的增加。

2.2.3 施肥方法有待改進，花生專用肥研發不足 南方花生施肥方法存在的問題主要表現為施肥方式不科學。在追肥中,普遍存在淺施、表施和撒施以及有機肥未腐熟就施用等現象,造成肥料易揮發或損失,最終導致肥料利用率低下,施肥成本增加。隨著農村勞動力數量減少及勞動力成本大幅上升,花生施肥正逐漸向輕簡化方向發展,如播前一次性施入[32]。研制適合于南方花生生長特點、能滿足花生全生育期生長的一次性施用肥料對南方花生栽培有很大的實用價值。

所謂作物專用肥(Plant special composite mixing fertilizer),就是根據區域土壤養分狀況和作物的需肥特點,結合當地的施肥習慣、耕作制度以及自然氣候條件,將氮磷鉀、中微量元素和各種生物活性物質等進行科學配比,供該區域作物生產專門使用的肥料[33,34]。作物專用肥配套相應的施用技術逐漸成為解決肥料利用率低下、作物產量和質量下降等問題的有效方法。

通過中國及多國專利審查信息查詢網[35]和Soopat專利搜集引擎[36],對2001～2018年我國花生專用肥專利資料(圖5)進行搜集和統計,發現在南方7省區花生專用肥專利數(圖5A)中,廣西區(17件)、廣東省(6件)和湖南省(3件)分列花生專用肥專利數前3位,而南方其他省份的花生專用肥專利數較少。從圖5B可以看出，南方7省區花生專用肥專利總數為28件,北方5省主產區(山東、河南、河北、江蘇、安徽)花生專用肥專利總數為121件,分別占全國花生專用肥專利總數(183件)的15.3%和66.1%。這也說明了南方花生產區相關花生專用肥研發能力不足,與我國北方主產區存在較大差異;也從側面說明了,花生專用肥在南方花生產區使用比例不高,研發和推廣工作亟待加強。

A：南方7省區花生專用肥專利數;B：我國南方與北方花生產區花生專用肥專利數及其所占全國總數的比例。

3 南方花生施肥技術研究發展方向

花生是我國南方地區第一大油料作物[37]。不同生態環境條件和栽培措施對花生產量與品質有明顯影響。在氣候因素相似的條件下,科學合理施肥是花生高產穩產的重要基礎[38]。

3.1 加大花生專用肥的研發力度,完善科學配套栽培體系

花生是地上開花地下結果的淺根系作物,土壤條件對花生產量影響很大,花生所需的N、P、K、Ca這4種大量元素,如果配施比例失調,則不僅會限制花生產量的提高,增加肥料投入和降低肥料利用率,而且還會影響花生的產量和品質。研究表明[39],花生的需肥特點與氣候條件、花生類型及品種是相關的,在不同的生育階段,花生的需肥規律存在一定差別,根據不同氣候條件、不同花生類型、不同品種的需肥特點,科學合理地施用肥料,因地制宜地開發出包含大中微量元素、具有多功能的新型花生專用肥是提高花生產量和品質的重要措施。

有機肥不僅含有較豐富又較完整的營養元素，而且含有可以改良土壤結構的有機質;化學肥料含營養元素單一,但速效養分含量高。有機與無機肥配施將增產與養地相結合,可以培肥地力，因此應充分利用當地的穩定的有機肥源,開發有機-無機配方復混肥料。作物專用肥的施用必須有與之配套的施肥方式和規范,以便發揮肥料的最高效益,降低花生栽培成本投入,提高勞動生產率,符合輕簡栽培的趨勢。同時推廣花生覆膜栽培技術,覆膜栽培具有保水、保溫、提高土壤疏松度等特點[40,41],具有減少水土流失、減少肥料揮發流失、抑制雜草生長等作用。

3.2 充分發揮生物固氮的經濟和生態效益

豆科植物與根瘤菌(Rhizobium)共生固氮來提供植株N養分,不僅對豆科植物有利，而且對下茬非豆科作物有直接或間接益處[42]。花生作為典型的豆科作物,與根瘤菌形成共生固氮系統,根瘤固氮作為自然界最高效的固氮體系,直接利用空氣中的氮氣作為氮源[42]。萬書波等[43]認為,花生的氮素有24.44%～80.76%來自根瘤固氮。孫虎等[44]、王月福等[45]分別發現花生的氮素營養有41.25%～56.85%、42.53%～48.31%來自根瘤菌。花生雖然是豆科植物,具有結瘤固氮能力,但施氮仍是花生增產的關鍵措施[46，49]。學者們普遍認為根瘤菌的固氮效應與氮肥的施用量呈負相關[47,48]。在實際生產中發現南方紅壤、赤紅壤旱地種植花生,在一定程度上存在花生結瘤很少甚至不結瘤的現象[50]，這可能與南方花生產區高溫高濕,土壤有機質含量低,不利于根瘤菌生長有關,也與氮施用量過多有關。因此在南方花生生產中,應推廣控肥增效的測土配方施肥技術,同時將有機肥料與無機肥料科學配制成復混肥，并接種合適的根瘤菌。

3.3 優化耕作制度和種植模式,降低生產成本

從水旱輪作、深耕、熟化耕作層入手,增加土壤供肥能力。實行水旱輪作的土壤在淹水與旱作的更替中處于氧化還原的交替反復過程,可增加土壤黏粒含量,從而提高土壤的肥力,有效克服花生的連作障礙。深耕可改良土壤結構,提高土壤的透氣性,有利于土壤微生物的活動,促進泥土有機質和礦質肥料的分解和礦化速率,提高土壤養分的有效性。同時要充分利用花生叢生于淺根層、生長周期短的特點,與南方其他優勢作物(玉米、核桃、甘蔗等)進行合理間作套種,實現立體栽培,提高土地復種指數,降低雜草發生率,提高單位面積種植效益,實現用地與養地相結合,促進農業生態的良性循環。

此外，應在南方花生產區推廣單粒精播栽培技術。目前南方花生多采用露地栽培,沿用多粒稀穴的播種方式,即一般每穴播2～3粒種仁,種植密度僅12萬穴/hm2左右,作物群體起點中等。但每穴多苗種植方式不僅嚴重限制了個體增產潛力,而且葉面積指數低,群體產量較低,同時增加了用種量,單位面積花生投入成本升高,降低了花生種植收益。因此,要在南方花生產區推廣應用適于當地花生品種的單粒精播栽培技術[51],使之發揮最大群體光合性能,從而獲得高產。