最佳養分管理下我國花生磷需求特征

摘要 評價花生莢果產量和植株磷素需求，為高產花生的施肥管理提供理論指導。收集1990—2021年我國主要花生種植區的大量田間試驗數據集（n=265），以評估在最佳施肥管理下花生的磷吸收特征。結果表明，在整個數據集中，平均花生莢果產量和收獲指數（HI）分別為4 642 kg/hm2 和0.54。花生莢果對磷（P）的平均需求量為6.45 kg/t。在＜3、3～<4、4～<5、5～6和＞6 t/hm2 5個莢果產量范圍內，磷素吸收和HI均隨莢果產量的增加而增加。磷需求量隨著產量的增加而增加，這歸因于在莢果產量高的情況下，秸稈磷的過量吸收。

關鍵詞 花生；莢果產量；收獲指數；磷素吸收；磷需求量

中圖分類號 S565.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）17-0167-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.039

Phosphorus Uptake Behavior of Peanut Under Optimum Fertilization Management in China

WANG Hong-mei1，L Ji-long2

（1.Dancheng County Institute of Agricultural Sciences， Zhoukou， Henan 477150;2.Henan Zhoukou National Agricultural Science and Technology Park Management Committee， Zhoukou， Henan 477150）

Abstract Assessing pod yield and plant phosphorus demand can provide theoretical guidance for fertilization management of high yielding peanut （Arachis hypogaea L.）. Following this rationale， a large dataset was collected from field experiments （n = 265） across the main peanut planting regions of China for a period spanning from 1990 to 2021 to evaluate nutrient uptake behavior of peanut under current optimum fertilization management. Across the entire dataset， the results showed that average peanut pod yield and harvest index （HI） were 4 642 kg/hm2 and 0.54. The average peanut phosphorus （P） requirement was 6.45 kg/t. Across five ranges of pod yields （<3， 3-<4， 4-<5， 5-6， and >6 t/hm2）， both nutrient uptake and HI increased with increasing pod yield. The P requirement increased with yield， attributed to an increase in straw P concentration as P luxury uptake occurs under high pod yield.

Key words Peanut;Pod yield;Harvest index（HI）;Phosphorus uptake;Phosphorus requirement

作者簡介 王紅梅（1981—），女，河南鄲城人，副研究員，從事作物栽培研究。通信作者，研究實習員，碩士，從事作物養分資源管理研究。

收稿日期 2023-08-10；修回日期 2023-11-07

花生在我國種植歷史悠久，是優質植物蛋白質和食用油的重要來源，也是我國重要的經濟作物之一。研究表明花生中蛋白質含量約為30%，脂肪含量高達50%［1］。以花生為基礎的食品、飲料等相繼被開發供人們食用，而榨油后的花生餅粕可用作動物飼料，花生作為油料作物除家庭用途外，還是潤滑劑、淬火劑等工業產品的原料［2］。

在我國花生種植面積約為460.8萬hm2，總產量為1 709.2萬t，平均產量為3 810 kg/hm2 ［3］。雖然近年來我國花生產量穩步增加，但仍不能滿足日益增長的人口的需求。影響花生高產的因素包括氣候條件、土壤特征、品種、養分管理和栽培措施等［4］。不同氣候條件（最低和最高溫度、有效積溫、日照時間和降雨等）影響作物的播種期、灌漿期和總生育期等，進而影響作物產量［5-6］。土壤特征能決定土壤養分供應能力，進而影響作物的生長和產量，因為作物生育期吸收的養分2/3源自土壤，僅1/3來自肥料［7］。而肥料中磷是植物不可缺少的營養元素之一［8-9］。花生蛋白質含量較高，因此對磷的需求量較大［10］。此外，磷參與花生體內的生理代謝，對花生產量和品質的形成至關重要［11-15］。磷素參與根瘤菌與宿主的結瘤共生過程，且能夠直接參與共生過程中信號物質的生成和傳遞，施磷能夠有效提高豆科植物-根瘤菌結瘤共生［16-17］，同時能提高根瘤固氮酶的活性和根瘤的固氮能力［18-19］。

人口數量的增長造成了對農作物需求量的增加，預計到2050年將增加一倍左右［20-21］。對磷礦的需求量也隨之增加，預計從2010年的17 600萬t 增加到2050年的26 200萬t［22］。磷是一種不可再生資源，因此，提高磷肥的利用效率十分必要［23-25］。在實際生產過程中，農民為追求高產，過高地投入磷肥，降低了磷肥的利用效率，同時也對環境造成了負面影響［26-28］。因此，在糧食生產和環境的雙重制約下，必須通過提高磷肥利用率的方式來提高作物產量，而不是一味增加磷肥的投入。以往對花生磷需求的研究一般都在特定地點的田間試驗，由于我國花生產區氣候和土壤條件的變異較大，這些單個的試驗結果對于推廣應用不具有普遍性，需要根據這些零碎的研究結果歸納總結出適用于花生區域范圍的管理措施，以便于推廣應用。

因此，筆者收集大量花生產量、收獲指數以及花生磷的各項指標，明確花生產量與磷吸收的關系，以及單位產量磷的需求量，為花生磷肥的合理施用提供依據，這也是今后高產農業系統優化管理的需要。

1 材料與方法

1.1 數據來源

研究數據是從中國知網（CNKI）期刊1990—2021年中發表的論文中獲取的（China National Knowledge Infrastructure，1990-2021）。收集的所有數據均來自田間試驗，有明確的施肥量、莢果產量、秸稈干物重以及莢果和秸稈中磷含量等數據。試驗地點分布在我國花生主產區，所涉及的花生試驗品種都是當地普遍種植的具有高產潛力。

1.2 數據統計分析

研究數據包括成熟期花生莢果產量（n=442）、收獲指數（n=396）、莢果磷含量（n=182）、植株磷含量（n=186）、作物總磷吸收（n=387）、磷收獲指數（n=278）和1 t莢果產量需磷量統計（n=382）。選擇與試驗數據最吻合的模型來表征莢果產量與地上磷積累之間的關系。由于莢果產量數據的分布范圍較大（1 174～7 232 kg/hm2），把產量數據分為5組，分別為<3、3～<4、4～<5、5～6和>6 t/hm2。在這5個小組中進行各項P指標（莢果和磷收獲指數、花生磷含量、1 t產量磷需求量）的比較，得出不同范圍內各項P指標的差異。

采用 Excel 進行數據計算和圖表繪制。

收獲指數（HI）=莢果產量（kg/hm2）/花生總生物量（kg/hm2）

磷收獲指數（P HI）=莢果磷吸收量（kg/hm2）/植株磷吸收總量（kg/hm2）

磷需求量（P req）=植株磷吸收量（kg/hm2）/莢果產量（t/hm2）

2 結果與分析

2.1 數據集總體概述

由表1可知，花生莢果產量為1 174～7 232 kg/hm2，平均莢果產量為4 642 kg/hm2，高于我國花生平均產量的21.84%（3 810 kg/hm2）［3］。收獲指數（HI）為 0.38～0.71，平均值為0.54，與謝光輝等［ 29］報道的總體平均值（0.50）相似。由于花生種植地區的氣候條件、土壤肥力以及施肥量的差異較大，所以花生莢果磷含量（0.06%～1.79%，平均值為0.39%）以及秸稈磷含量（0.10%～1.01%，平均值為0.26%）都有很大的變化。莢果磷含量與Wang等［30］研究結果一致（0.40%）；但秸稈磷含量較其（0.17%）研究高，這可能是該試驗采用最佳施肥量和最佳的管理措施，導致花生營養體對磷的吸收較高。花生地上部干物質對磷的吸收為5.00～63.20 kg/hm2，平均為30.80 kg/hm2，磷收獲指數（PHI）為0.38～0.89，平均為0.70。花生莢果對磷的需求（Preq）為1.84～16.20 kg/t，平均為6.45 kg/t。

2.2 莢果磷吸收、莢果收獲指數和莢果磷收獲指數與莢果產量的關系

在適宜施磷條件下，花生莢果產量和地上部磷吸收呈正冪函數關系（圖1），有56%的植株磷吸收變異能用莢果產量來解釋。為了進一步研究花生莢果產量和植株磷吸收的關系，把產量范圍分為5組：<3、3～<4、4～<5、5～6和＞6 t/hm2，在劃分的5個小組內比較莢果產量和磷收獲指數（圖1）。在5個產量水平下，花生莢果收獲指數從產量水平<3 t/hm2時的0.519上升到產量水平>6 t/hm2時的0.557，磷收獲指數從產量水平<3 t/hm2時的0.778下降到產量水平>6 t/hm2時的0.656。通過莢果產量各組間的比較發現莢果產量大于4 t/hm2的收獲指數高于莢果產量小于4 t/hm2，且二者之間差異達顯著水平（P＜0.05）；<3 t/hm2、3～<4 t/hm2兩組間無顯著差異；4～<5 t/hm2、5～6 t/hm2和>6 t/hm2 3組間差異也未達顯著水平。莢果產量小于3 t/hm2的磷收獲指數高于莢果產量大于3 t/hm2，二者之間差異也達顯著水平，其余4組間未達顯著差異。表明植株磷的吸收量隨著莢果產量的增加而增加，4 t/hm2是花生收獲指數的臨界點，產量高于4 t/hm2花生收獲指數會顯著提高；3 t/hm2是花生磷收獲指數的臨界點，產量高于3 t/hm2花生磷收獲指數會顯著降低。

2.3 花生磷含量、1 t產量磷需求與莢果產量的關系

在比較各組花生磷含量與產量之間的關系時，把花生分為秸稈和莢果兩部分，比較5個產量水平下秸稈和莢果磷含量的差異。結果發現（圖2），秸稈磷含量在4～<5 t/hm2、>6 t/hm2 2個莢果產量范圍內最高，顯著高于其余3組（P＜0.05），且<3 t/hm2、3～<4 t/hm2、5～6 t/hm2 三者之間差異未達顯著水平。莢果磷含量也是以4～<5 t/hm2、>6 t/hm2 2個莢果產量范圍內最高，與<3 t/hm2、5～6 t/hm2 2個范圍內的莢果磷含量達顯著水平。莢果中的磷含量明顯高于秸稈中的磷含量，且秸稈中磷含量高的莢果中磷含量也對應較高，二者間存在相互關系。在比較1 t產量磷需求與莢果產量的關系時，發現1 t花生磷需求量從產量水平<3 t/hm2 時的4.80 kg上升到>6 t/hm2 時的6.75 kg，且產量<3 t/hm2 時1 t莢果對磷的需求量與其余各組差異達顯著水平，但 3～<4 t/hm2、4～<5 t/hm2、5～6 t/hm2、和>6 t/hm2各組間差異不顯著，對應的1 t產量磷需求量分別為6.47、6.50、6.85、6.75 kg。表明花生秸稈磷含量和莢果磷含量會隨著產量的提高而提高，且隨著產量的提高1 t莢果的磷需求量會在產量>3 t/hm2的水平下時顯著增加，此時磷的最小需求量為6.47 kg。

3 結論與討論

3.1 花生產量與磷需求量的關系

作物磷素需求是指作物要達到一定的目標產量所需要的磷素總量，養分正常供應是作物高產優質的基礎，明確作物的磷素需求量是提高磷肥利用率的重要途徑之一。研究表明，不同作物間和同種作物不同品種及不同地區間的磷素需求量存在差異。車升國等［31］研究我國小麥不同產量水平下的1 t籽粒平均需磷量為4.6 kg，變幅為4.3～5.2 kg；張宇等［32］利用QUEFTS模型對水稻進行研究，表明當產量達到目標產量的60%～70%時，所需養分呈線性增加，此時對磷的平均需求量為3.5 kg/t。邢陽洋［33］研究表明不同品種的馬鈴薯平均產量為33 490 kg/hm2，平均磷素需求量為1.23 kg/t，變幅為0.43～3.61 kg/t。武慶慧等［34］研究不同施肥處理下花生的磷需求量為7.9～9.9 kg/t，馮昊等［35］研究表明不同花生品種（系）的磷需求量為6.33～9.08 kg/t。該研究通過分析不同產量范圍內的花生磷需求量，發現花生的磷需求量為1.84～16.2 kg/t，此范圍比前人研究范圍大，可能是因為該研究涉及的樣本較多，試驗處理較多，導致變異范圍增加。研究發現當滿足6.4 kg/t供應磷素時，花生產量將不會被磷素限制，這在馮昊等［35］研究的花生磷需求量的范圍內，且當花生產量低于3 t/hm2時，單位產量的磷需求量會下降，這可能是因為產量低于3 t/hm2 時，花生的磷收獲指數較高。

3.2 花生產量與收獲指數、磷收獲指數的關系

作物產量的變化會影響作物對營養元素的吸收，同時還會引起作物收獲指數的變化。該研究中花生的收獲指數在0.38～0.71，符合大多數糧食作物的收獲指數（0.4～0.6）［36］。在5組產量范圍內前2組與后3組的收獲指數有差異，且后3組的收獲指數高于前2組，這可能是由于在產量低于4 t/hm2時花生的秸稈干物質重相對較高。而在花生產量低于3 t/hm2時花生的磷收獲指數顯著高于其余4組，這可能是由于花生籽粒中磷含量高于秸稈，且產量低時花生的磷主要集中在籽粒內。

3.3 花生產量與莢果、秸稈磷含量的關系

花生產量的提高會增加對磷的吸收，而在花生植株中，磷元素主要集中在生殖器官中，而營養器官中磷含量相對較少［37］。因此，隨著產量的提高莢果中磷含量會相對更高。產量的提高，也必須依賴于營養器官提供能量、養分等，因此營養器官的干物質重也會增加，造成營養體內磷含量增加，這也是花生產量高的情況下，秸稈和莢果中磷含量與低產情況下產生差異的原因。

綜上所述，花生植株磷的吸收量隨著莢果產量的增加而增加，4 t/hm2是花生收獲指數的臨界點，產量高于4 t/hm2花生收獲指數會顯著提高；3 t/hm2是花生磷收獲指數的臨界點，產量高于3 t/hm2花生磷收獲指數會顯著降低。花生秸稈磷含量和莢果磷含量會隨著產量的提高而提高，且隨著產量的提高1 t莢果的磷需求量會在產量>3 t/hm2時顯著增加，此時磷的最小需求量為6.47 kg。

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