氮肥和氮磷钾配比对蓖麻生育特性、干物质积累和产量的影响

吴 慧,殷 婕,朱广龙,焦秀荣,周桂生,3*

(1.扬州大学 实验农牧场,江苏 扬州 225009;2.教育部 农业与农产品安全国际合作联合实验室,江苏 扬州 225009; 3.扬州大学 农业科技发展研究院,江苏 扬州 225009)

蓖麻(RiciunscommunisL.)属大戟科(Euphorbiaceae)蓖麻属双子叶植物,是重要的油料作物之一[1-2]。蓖麻籽含油量高,出油率达45%～55%[3]。蓖麻油具有粘度大、燃烧点高、凝固点低等特点,被广泛应用于航空航天和精密仪器领域[4]。近年来,蓖麻的能源价值逐步得到重视,在印度、巴西和中国等国作为重要的能源作物得到大面积种植[4]。

氮、磷、钾是作物生长发育和产量形成必需的大量元素。氮和磷不仅是植物体重要的结构物质,还通过多种途径参与植物体内的各种代谢活动,影响作物的生长发育和产量形成[5]。钾肥对作物生长、发育和抗逆有着重要作用。要想获得作物高产,必须以一定量的氮磷钾投入作为保障。近年来,国内外蓖麻工作者在蓖麻丰产栽培技术研究领域做了大量工作[6-8]。但迄今有关在蓖麻生产中氮、磷、钾肥三者合理配施方面的研究还很少见,难以为蓖麻高产栽培提供技术支撑。我们以大面积推广种植的蓖麻品种淄蓖7号为试验品种,在粘壤土上设置试验,研究了施氮量和氮磷钾配比对蓖麻生育特性、干物质积累和产量的影响,得出了氮磷钾的最佳配比,为蓖麻高产栽培提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地的基本情况

试验于2015年在扬州大学实验农场进行。试验地土壤质地为粘壤土,0～20 cm土壤有机质含量1.2%，全氮含量1.2 g/kg，速效磷含量13.3 mg/kg，速效钾含量78.3 mg/kg。2014年0～20 cm土壤有机质含量1.0%，全氮含量1.1 g/kg，速效磷含量12.4 mg/kg，速效钾含量77.3 mg/kg。试验地前茬作物为棉花,将棉秆粉碎后全部还田。

1.2 试验设计和处理

供试蓖麻品种为淄蓖7号,由山东省淄博市农业科学院提供。试验采用大田直播方式种植,于4月27日播种。种植密度为15000穴/hm2,行距1.0 m,穴距0.67 m,每穴播3粒种子。于2叶1心期间苗,定植密度为15000株/hm2。试验设施氮量和氮磷钾配比(N∶P2O5∶K2O)2个试验因子。施氮量设2个水平,分别为纯氮225.0和375.0 kg/hm2,依次用A1和A2表示。氮磷钾配比设4个水平,分别为1∶0∶0、1∶0.3∶0.6、1∶0.6∶1.2和1∶0.9∶1.5,依次用B1、B2、B3和B4表示。2个试验因子的不同水平共组合成8个处理，每个处理重复3次,合计24个小区，试验采用两因素随机区组设计,小区长8.0 m,宽3.5 m,面积28.0 m2。施用的氮肥品种为尿素,运筹为基施40%，开花期施用60%,分别于播种后和7月上旬施用。磷肥为过磷酸钙,钾肥为氯化钾,两者运筹相同,均为基施和开花期追施各占50%。田间其它管理按照高产要求进行。

1.3 主要调查和测定项目

1.3.1 农艺性状 分别于7月13日(始花期)、8月13日(灌浆盛期)、9月13日(始熟期),对每个小区的第2、3行取长势基本一致且具有代表性的蓖麻植株，进行生育特性的调查和记载,包括株高和主茎真叶数等。

1.3.2 干物重 分别于7月13日(始花期)、8月13日(灌浆盛期)、9月13日(始熟期),对每个小区选取具代表性的2株蓖麻,将植株按叶、茎和果穗分开。测定叶面积后,先将植株样品于105 ℃杀青0.5 h，然后于70 ℃烘干至恒重,测定干物重。

1.3.3 产量和产量构成 对每个小区选取具有代表性的5株蓖麻,从9月13日开始每10 d分批收获果穗,风干后统计单株果穗数、每果穗粒数和百粒重。

1.4 数据统计和分析

数据录入、预处理、计算和制图采用Excel 2016进行。统计分析采用SPSS 16.0进行,多重比较采用LSD0.05法进行。

2 结果与分析

2.1 施氮量和氮磷钾配比对蓖麻生育特性的影响

从表1可知,蓖麻在7月13日到8月13日的株高增加速度明显低于8月13日到9月13日,表明在本试验条件下蓖麻株高在灌浆期仍然保持着较快增长。方差分析结果表明,施氮量、氮磷钾配比以及两者互作对株高的影响在各时期都达到显著水平,均表现为随施氮量和磷钾肥施用比例的增加而提高。多重比较结果显示,施氮量375 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0.9∶1.5的处理(A2B4)的植株最高,而A1B1处理的植株最矮,在7月13日、8月13日和9月13日前者分别比后者高出104.1%、41.7%和41.7%。

表2结果表明,在施氮量225.0 kg/hm2条件下,随着施氮量和磷钾肥施用比例的增加, 蓖麻的主茎真叶数呈现一定的增加态势,但处理间的差异未达到显著水平;在施氮量375.0 kg/hm2条件下,以1∶0.3∶0.6配比的主茎真叶数最高,但处理间的差异也未达显著水平。进入灌浆期后主茎真叶数基本稳定,仅略有增加。

2.2 施氮量和氮磷钾配比对蓖麻干物质积累的影响

由表3～表4可知,随着施氮量和磷钾配比的增加,叶片和茎干重增加。各时期均以施氮量375.0 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0.9∶1.5的处理(A2B4)的叶片和茎干重最高,以施氮量225.0 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0∶0的处理(A1B1)的叶片和茎干重最低,前者在始花期、灌浆盛期和始熟期的叶片和茎干重分别比后者高12.4%和11.3%、16.0%和13.4%、23.6和53.8%。从始花期到始熟期叶片和茎干重增长迅速,始熟期达到高峰,之后随着灌浆的进行叶片和茎干重增加趋缓,这主要是由于叶片和茎秆中的干物质迅速向籽粒转运,用于籽粒灌浆。

表1 氮肥施用量和氮磷钾配比对蓖麻株高的影响

注:表中同一列数据后附不同小写字母表示在0.05概率水平上差异显著。下同。

表2 氮肥施用量和氮磷钾配比对蓖麻植株主茎真叶数的影响

表3 不同施氮量和氮磷钾配比条件下蓖麻各时期的叶片干重

2.3 施氮量和氮磷钾配比对蓖麻叶面积指数的影响

从图1可以看出：蓖麻的叶面积指数在开花初期较小,从始花期到灌浆盛期增加较快,在始熟期仍保持着较高的叶面积指数。较高的施氮量和磷钾施用比例促进了叶面积指数的增加,各时期均以施氮量375.0 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0.9∶1.5的处理(A2B4)的叶面积指数最大,而以施氮量225.0 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0∶0的处理(A1B1)的叶面积指数最小,且这两个处理从灌浆盛期到始熟期的叶面积指数几乎没有增加。

表4 不同施氮量和氮磷钾配比条件下蓖麻各时期的茎干重

图1 不同施氮量和氮磷钾配比条件下蓖麻各时期的叶面积指数

2.4 施氮量和氮磷钾配比对蓖麻产量和产量构成的影响

方差分析结果表明,施氮量、氮磷钾配比及两者互作对蓖麻产量及其构成的影响均达到显著或极显著水平。在同一氮磷钾配比条件下,蓖麻籽粒产量随施氮量的增加而增加。在同一施氮量条件下,蓖麻产量随磷钾肥比例的增加而增加。在不同处理中,以施氮量375.0 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0.9∶1.5的处理(A2B4)的产量最高,达到2163.6 kg/hm2；其次为A2B3处理,达到2123.3 kg/hm2；施氮量225 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0∶0的处理(A1B1)的产量最低,仅为959.5 kg/hm2。从产量构成来看,在施氮量225.0 kg/hm2条件下,氮磷钾配比1∶0∶0、1∶0.3∶0.6、1∶0.6∶0.9条件下的蓖麻单株穗数差异不大,但1∶0.9∶1.5条件下的单株穗数显著高于前三者的;在施氮量375.0 kg/hm2条件下,氮磷钾配比1∶0∶0和1∶0.3∶0.6的单株穗数差异不大,但均显著低于1∶0.6∶0.9和1∶0.9∶1.5配比的。在施氮量225.0 kg/hm2条件下的每穗粒数显著低于施氮量375.0 kg/hm2条件下的；但在同一施氮量条件下,不同氮磷钾配比条件下的每穗粒数无显著差异。蓖麻百粒重随着施氮量的增加而提高,在同一施氮量条件下,其随着磷钾施用比例的增加而提高(表5)。

表5 不同施氮量和氮磷钾配比对蓖麻产量和产量构成的影响

3 小结与讨论

氮素是植物需求量最大的矿质营养元素,既是植物体最重要的结构物质,又是参与植物生理代谢最活跃的物质——各种酶的主要成分[1]。周桂生等发现,施氮量对沿海滩涂中度盐碱地蓖麻各器官和整株干物质的积累有明显影响[9];在施氮量150 kg/hm2条件下,开花期和灌浆期花序的干物重积累速率最高,最有利于茎和叶片中贮存的营养物质向花序转运,从而促进果穗形成和籽粒灌浆[10]。本试验在非盐碱地开展,我们采用了更高的施氮量处理,发现与225.0 kg/hm2施氮量相比,375.0 kg/hm2施氮量对蓖麻生长的促进效应更好,产量提高效应更为显著,这与在盐碱地上研究的结果并不一致。究其原因，一方面在于试验品种的需肥特性不同,另一方面试验地的土壤含盐量和养分含量相差很大。在盐碱地上,盐分会对作物的生长(特别是根系生长)造成胁迫,根系吸收水分和养分的能力降低；而在非盐碱地上,这种胁迫就很小或不存在,根系吸收水分和养分的能力显著增强。

除氮素营养外,磷钾素配合对作物的生长发育也很重要。前人在不同土壤质地和土壤环境下研究了蓖麻吸收肥料的特性,发现单位重量蓖麻籽吸收的氮磷钾量差异较大。Hocking等认为,每生产100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮2.8 kg、磷0.9 kg、钾2.9 kg[14]。白金铭研究认为,在黑钙土上每生产100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮10.6 kg、磷1.4 kg[15]。熊志军等认为,在西北盐碱土上每生产100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮6.2～7.2 kg、磷0.7～0.8 kg[16]。江惠琼等认为,在红壤土上每生产100 kg蓖麻籽粒需要吸收氮7.7 kg、磷1.3 kg[17]。蒋小军等研究发现,在施用纯氮50.0 kg/hm2、P2O5105.0 kg/hm2,即N∶P2O5=1∶2.1条件下获得的蓖麻产量最高,N∶P2O5=1∶2.1可作为氮磷肥配施的参考依据[11]。童晨等以淄蓖8号为试验品种研究发现,在沿海滩涂中度盐碱地种植蓖麻,在施氮量225.0 kg/hm2、施磷量(P2O5)90.0 kg/hm2、不施钾肥条件下获得的产量最高[12]。董伟伟等在中度盐碱地对淄蓖5号进行了研究,得出在施氮量120.0 kg/hm2、施磷量(P2O5)50.0 kg/hm2、不施钾肥条件下获得的蓖麻产量最高[13]。本研究发现,在非盐碱地上种植蓖麻,当施氮量为375 kg/hm2、施磷量(P2O5)为337.5 kg/hm2、施钾量(K2O)为562.5 kg/hm2时获得的蓖麻籽粒产量最高。本研究结果与前人的研究结果差异较大,这除了与试验品种的特性不同有关外,还与试验土壤的质地、供肥能力不同密切相关,还可能与试验期间的气候条件差异有关。

本试验结果表明,在粘壤土上种植蓖麻,施氮量和氮磷钾配比对蓖麻的生育特性、干物质积累和产量有显著影响,施氮量375.0 kg/hm2、氮磷钾配比1∶0.9∶1.5的处理对蓖麻生长的促进效果最好,获得的产量最高,达到2163.6 kg/hm2。本研究结果为粘壤土蓖麻高产肥料运筹提供了参考依据。