新型緩釋摻混肥對花生產(chǎn)量和肥料利用的影響

王建國尹 金郭 峰張佳蕾唐朝輝李新國*萬書波*

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心,山東 濟南250100;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山東 青島266109)

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物,在國民經(jīng)濟中占有重要地位[1]。 合理施肥有利于提高花生的產(chǎn)量和品質(zhì),保持和提高土壤肥力[2-3]。花生生產(chǎn)中農(nóng)民習(xí)慣施用的肥料類型以復(fù)合肥為主,其養(yǎng)分含量高、物理性狀好、適用于機械施肥,但復(fù)合肥料養(yǎng)分比例固定,且不同養(yǎng)分在土壤中運動速率各不相同,難以滿足不同作物和土壤的需求。 而目前肥料施用時間、施肥位置、釋放規(guī)律等同樣難以滿足施肥技術(shù)上的要求。 長期施用復(fù)合肥容易造成植株養(yǎng)分失衡,土壤肥力降低,肥料利用率偏低,造成資源的浪費[5]。

近年來,隨著肥料生產(chǎn)工藝的改進,控釋肥逐漸成為新興肥料類型。 關(guān)于控釋肥料在水稻[6]、玉米[7]、小麥[8]等作物上的研究應(yīng)用較多。 由于花生獨特的生長特性,不易進行追肥,生產(chǎn)上主要采用復(fù)合肥基施的方式進行施肥,易造成前期肥力過剩,植株徒長,后期脫肥早衰,不利于產(chǎn)量的形成[9]。 花生作為豆科作物,具有自身根瘤固氮和鈣素需求較高的特性,因而花生不同生育期對氮、磷、鉀、鈣各養(yǎng)分的需求量和需求規(guī)律存在差異。 本文采用大田試驗,探究花生新型緩釋摻混肥對花生產(chǎn)量、氮磷鉀鈣素積累分配和肥料利用率的影響,旨在通過一次性施肥,在特定時間段進行針對性的養(yǎng)分釋放,實現(xiàn)全程可控精準供肥,以期降低肥料用量、提高肥料利用效率和生產(chǎn)效益,為肥料配方的進一步優(yōu)化和花生分層施肥、減肥增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2018年在山東省莒南縣進行,供試花生品種海花1號。 供試土壤質(zhì)地為砂壤土。 試驗土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量見表1。

試驗設(shè)置4 個處理(表2)。 采用單粒播種,株距10 cm,起壟覆膜栽培,密度25萬株·hm-2。供試肥料為復(fù)合肥、鈣鎂磷肥以及新型緩釋摻混肥,新型肥料配方中使用的原料包括:硝酸銨鈣、硅鈣鎂肥、活化腐殖酸、助劑DS等。

表1 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分Table 1 Soil essential nutrients

表2 不同類型肥料施用量Table 2 Application amount of different types of fertilizer

1.2 測定項目與方法

1.2.1 植株干物質(zhì)測定

于花生成熟期取長勢一致的花生植株6株,按葉片、莖稈、根系、果針、果殼、籽仁等器官分開。樣品105℃殺青30 min 后,于80℃烘干至恒質(zhì)量,稱取干物質(zhì)質(zhì)量。 烘干植株樣品用高速萬能粉碎機進行粉碎,用于植株全氮、磷、鉀、鈣含量測定。 莢果收獲后及時晾曬、考種、測產(chǎn)。

1.2.2 植株養(yǎng)分測定及計算方法

氮、磷元素含量采用H2SO4-H2O2消煮,利用San++連續(xù)流動分析儀測定;鉀、鈣采用濃HNO3消解法,電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(型號ICPE-9000)測定。

氮素積累量/(mg·株-1)=植株各器官生物量×植株各器官氮素含量

氮素積累分配率/%=(各器官氮素累積量/氮素總積累量)×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率/(kg·kg-1)=(施氮區(qū)莢果產(chǎn)量-CK 無氮區(qū)莢果產(chǎn)量)/施氮量

磷、鉀、鈣元素的積累量、分配率計算公式參照氮素計算公式。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003進行數(shù)據(jù)整理和作圖,用IBM SPSS Statistics 22 進行數(shù)據(jù)分析,采用Duncan法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型肥料對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素影響

由表3可知,施用新型緩釋摻混肥可顯著提高莢果產(chǎn)量、單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量以及出仁率。 ZN、GN 的莢果產(chǎn)量均顯著高于CF,其中ZN 的莢果產(chǎn)量最高,達7203.5kg·hm-2,較CF 提高11.7%;GN 的莢果產(chǎn)量次之,較CF提高11.0%,ZN 莢果產(chǎn)量與GN 間無顯著性差異。 與農(nóng)民常規(guī)施肥相比,施用新型肥料對花生的產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素具有積極影響。

2.2 不同類型肥料對成熟期花生干物質(zhì)積累的影響

施用新型緩釋摻混肥料處理的根、莖、葉、果針干質(zhì)量及單株干物質(zhì)量與傳統(tǒng)肥料間均無顯著性差異,但ZN和GN的單株莢果干質(zhì)量均顯著高于CF。ZN和GN兩種新型肥料處理花生收獲指數(shù)均顯著提高,收獲指數(shù)高達0.49,較CF提高6.5%(表4)。

2.3 不同類型肥料對花生氮、磷、鉀、鈣素積累與分配的影響

表5可知,不同器官氮素積累量依次為籽仁＞葉＞莖＞果殼＞果針＞根。 不同處理的莖、葉、果殼氮素積累量均以GN 最高,ZN 次之。 施用新型緩釋摻混肥料提高了各器官氮素積累量,與CF相比,GN莖、葉、果殼分別提高10.4%、4.1%、15.9%。 而莢果氮素積累量和全株氮素積累量均以ZN 處理最高,較CF分別提高30.8%、15.8%。表明施用新型肥料可提高花生各器官對氮素養(yǎng)分的積累,進而提高植株及群體氮素積累量,為花生產(chǎn)量形成奠定基礎(chǔ)。

表3 不同類型肥料對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 3 Effect of different types of fertilizer on peanut yield and yield components

表4 不同類型肥料對花生干物質(zhì)量的影響Table 4 Effect of different types of fertilizer on peanut dry matter in plant

表5 不同類型肥料對花生N、P、K、Ca素積累量的影響 (mg·株-1)Table 5 The effect of different types of fertilizer on the accumulation of N,P,K and Ca in peanut

表6 不同類型肥料對花生N、P、K、Ca素分配率的影響 (%)Table 6 The effect of different types of fertilizer on the distribution ratio of N,P,K and Ca in peanut

花生磷素積累主要存在于籽仁,部分存在于莖和葉,僅少部分存在于根、果針和果殼。 ZN、GN 處理的根、葉、果針、果殼磷素積累量與CF間均無顯著性差異,不同處理的莖、葉、籽仁和全株磷素積累量均以ZN處理最高,與CF處理相比,莖、葉、籽仁和全株分別提高了17.7%、5.4%、20.8%、14.6%。

不同處理的根、果殼和籽仁鉀素積累量均以GN最高,ZN 次之。 與CF相比,GN 的根、果殼和籽仁鉀素積累量分別提高14.7%、24.9%、34.6%。 花生鈣素積累主要集中于莖和葉,極少部分分布于根。不同處理的葉鈣素積累量ZN 和GN 顯著高于CF,分別提高11.2%和11.4%。 籽仁鈣素積累量以ZN最高,GN 次之,與CF相比,提高12.5%～17.9%,CF、ZN和GN處理間鈣積累量均無顯著性差異。

表6可知,氮素主要分配于籽仁中,分配率達39.5%～51.6%;葉次之,分配率在22.5%～28.9%;根中最少,只占1.1%～2.4%。 不同器官磷素分配率為籽仁＞葉＞莖＞果殼＞果針＞根,各處理籽仁磷素分配率最高,占總分配率的53.4%～60.7%。 與CF 相比,ZN 和GN 的根、葉、果針、果殼的磷素分配率降低,但籽仁分配率顯著提高,增加幅度達到5.4%和5.1%。

花生鉀素主要分配在莖部,占全株的42.2%～45.1%;在葉、果殼、籽仁中也大量分布,分別占全株的16.8%～19.9%、11.4%～13.2%、15.4%～20.3%。 與CF相比,ZN 和GN 顯著提高籽仁中鉀素分配率。

花生鈣素主要分布在莖和葉中,分別占全株的34.3%～37.6%、40.7%～44.2%;根中含量最少,僅占1.6%～2.4%;在其他器官中也少量分布。 與CF相比,ZN和GN明顯提高籽仁中鈣素分配率。

圖1 不同類型肥料對花生氮肥利用的影響Fig.1 The effect of different types of fertilizer on the nitrogen fertilizer utilization of peanut

2.4 不同類型肥料對花生氮肥利用影響

圖1 可知,新型緩釋摻混肥顯著提高花生氮肥農(nóng)學(xué)利用率,其中,GN 和ZN 兩處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高,均顯著高于CF處理,但二者間差異不顯著。 二者較CF處理分別提高25.4%和33.6%。

3 討論與結(jié)論

有研究表明,控釋肥料能顯著提高夏玉米和水稻的產(chǎn)量,最大增幅達14.2%[10-11],當控釋肥用量超過750kg·hm-2,不利于水稻后期干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量的提高[11]。 控釋肥、碳基緩釋肥等可以促進花生干物質(zhì)積累,增加了花生的產(chǎn)量[12-13]。 本試驗研究結(jié)果與前人研究基本一致,與常規(guī)肥料相比,新型緩釋摻混肥料可通過提高花生的單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量以及出仁率,提高花生的莢果產(chǎn)量。對于干物質(zhì)積累,施用新型緩釋摻混肥后營養(yǎng)器官干物質(zhì)未明顯提高,但莢果干物質(zhì)積累量顯著增加,進而提高了花生的收獲指數(shù)。

控釋肥與普通無機肥相比,更有利于花生生育后期蛋白質(zhì)的合成和氮素同化,延緩葉片和根系衰老[14],增加莢果產(chǎn)量、生物量,提高當季氮、磷、鉀利用率[15]。 本研究發(fā)現(xiàn),與常規(guī)肥料比較,新型肥料顯著提高花生植株和籽仁氮素、磷素、鉀素和鈣素積累量,提高了氮素農(nóng)學(xué)利用效率。 花生增產(chǎn)原因可能是試驗地基礎(chǔ)肥力較低,屬于中低產(chǎn)田,高氮肥且緩期釋放有利于養(yǎng)分長期有效供應(yīng),避免了后期脫肥。 今后,應(yīng)深入開展分層精準施肥、優(yōu)化肥料配方(降低氮含量)等措施研究,實現(xiàn)花生減肥增效協(xié)同效應(yīng)。