氮磷钾配比对潮土区高产夏播花生产量、养分吸收和经济效益的影响

武庆慧，汪 洋，赵亚南，李瑞珂，司玉坤，黄玉芳，叶优良*，张福锁

（1.中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2.河南农业大学资源与环境学院，河南 郑州 450002）

花生是我国重要的油料作物，其种植面积居油料作物第二位，但总产和单产一直位居我国油料作物之首。合理施用化肥是提高花生产量和品质的重要措施，如氮肥的施用效果在田间很容易显现，施氮后叶色变深、叶面积增加、开花量增加；花生施用磷肥在一定范围内能显著促进花生的生长，提高产量，花生的经济系数随施磷量的增加而提高，这是由于花生的荚果产量增加幅度大于生物产量的增加幅度。赵长星等［1］研究表明适宜的施磷量是通过增加花生的有效果数、饱果率等来实现产量提升。施用钾肥能不同程度的提高花生叶片的叶绿素含量，尤其是生长发育后期能保持在一个相对较高的水平，使光合功能延长［2］。钾能活化植物体内的酶系统，从而促进光合作用及蛋白质的合成与运转，提高抗逆性，还可消除氮、磷过多造成的不良影响。钾素施用不足严重影响花生的产量和品质的提高，也会影响氮磷养分的吸收利用［3］。适量增施钾肥，有利于花生各器官的生长发育，提高荚果产量，有利于对肥料氮素的吸收，减少其损失［4］。

近年来，因花生售卖价格始终较高，农民舍得投入化肥于花生生产。随着肥料用量的提高，其增产效应却不断下降［5］。施氮量过剩，磷、钾肥供应不平衡是我国花生产量难以提升，品质降低，肥料严重损失的主要原因。以往人们多注重氮肥的增产效果、施用技术及当季吸收利用率的研究［6］。近年来人们环保意识增强，逐渐认识到氮素化肥用量增加，由于淋失作用，易引起N2O等温室气体排放量的增加，地下水硝态氮含量超标等环境问题［7］。而且过量施用氮肥对根侵染、根瘤发育、固氮作用和类菌体蛋白（包括固氮酶）均有抑制作用［8］。过量施用氮肥会引起花生营养生长过剩，影响养分向生殖器官的转运［9］。土壤施磷超过一定量后则强烈促进作物呼吸，消耗大量糖分和能量，导致营养生长减弱，引起早衰，反而降低花生产量［10］。

综上可知，氮磷钾肥的合理施用是花生高产、肥料高效、农民收益最大化的前提条件。近年来，有很多研究表明肥料用量对花生产量和品质有很多影响，但目前针对高产夏播花生产量和养分吸收利用对施肥量及氮磷钾配比响应的研究尚未见报道。本研究通过开展花生不同氮、磷、钾肥料配比的大田试验，明确花生的养分吸收规律和产量效应，为花生配方肥的配方设计提供科学的指导建议。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2017年6月～9月在河南省漯河市临颍县杜曲镇（N 33°47′，E 113°50′）进行，该地区属暖温带季风气候，土壤类型为潮土，质地为轻黏壤。试验前取0～30 cm耕层土壤，测试其基础理化性质，其pH值为7.3，有机质含量为23.5 g/kg，全氮为 1.68 g/kg，有效磷为 10.0 mg/kg，速效钾为80.0 mg/kg。供试花生品种为白沙1016，前茬作物为小麦。

1.2 试验设计

本试验设氮、磷、钾肥3个因素，每个因素设4个施肥梯度，共12个处理，具体施肥量见表1。每个处理3次重复，随机区组排列，小区面积40 m2，共计36个小区。供试肥料为尿素（N 46%）、重过磷酸钙（P2O545%）和硫酸钾（K2O 50%），肥料均在苗期一次性开沟施入。种植方式为垄作双行种植，垄间距为80 cm，平均行距40 cm，播种方式为穴播，穴距20 cm，每穴两株，种植密度为25×104株/hm2。试验于6月19日播种，9月22日收获，全生育时长96 d，田间管理按照当地农民习惯进行。

表1试验方案设计

1.3 样品采集与测定

分别于苗期（播后20 d）、开花下针期（播后40 d）、膨果期（播后60 d）及成熟期（播后96 d），各小区采集10株具代表性的植株，混合装入纸袋中，105℃下杀青，80℃下烘干至恒重，称其干物重；粉碎过1 mm筛，用于全氮、磷、钾含量的测定。称取植株样品0.2 g，用H2SO4-H2O2消煮，获得待测液后，采用流动注射分析仪（AA3，Seal，德国）测定消化液全氮含量，用钒钼黄比色法测定磷，火焰光度计测定钾含量。

1.4 数据分析

产量与施肥的关系采用一元二次方程或者线性加平台进行拟合，根据相关系数选择最优模型，并计算经济效益最佳时的施肥量，即自变量x的边际效应等于投入价格与产出价格比，即：b+2ax=Px/Py。本试验条件下，花生价格采用5.6元/kg，氮肥按市场价4元/kg，磷（P2O5）4.8元 /kg，钾（K2O）5.6元 /kg。

试验数据采用Excel 2013进行数据整理，用SPSS 19.0进行统计分析，采用 OriginPro 2016绘图，处理间差异采用单因素方差分析，用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同氮磷钾配比对花生干物质累积量的影响

不同氮磷钾配比施肥处理下，花生各生育时期的干物质累积变化动态如图1所示，氮磷钾肥各梯度试验，均表现为随用肥量的增加，干物质累积量逐渐增加，施肥处理的干物质累积量都高于不施肥处理。不同生育期内不同处理间干物质累积量不同，播种后20 d（苗期）各处理间干物质量差异不显著；随着生育时期的推进，各处理的干物质累积差异逐渐加大，最大差异出现在花后60 d左右（膨果期）。合理的氮磷钾配比情况下，对花生前中期的生长发育奠定了良好的基础，进而影响了花生的产量。

图1 不同氮磷钾配比对花生干物质累积的影响

2.2 不同氮磷钾配比处理下的养分累积量与占比

由表2可以看出，在磷钾肥用量一定的情况下，花生植株氮素累积量在各个时期都是随施氮量的增加而逐渐上升，在成熟期达到最大值。阶段养分累积量结果显示，开花下针期的阶段氮素累积量所占比例较大，是氮素吸收的高峰期。而综合4个氮水平来看，N120P90K150与N180P90K150之间的氮素养分累积量差异不显著。表明在N120P90K150的施肥情况下能满足作物对氮素的需求，不需要再多施氮肥。

表2 不同氮磷钾配比下对植株养分累积量的影响

在一定氮钾肥的基础上增施磷肥，可以显著提高植株磷素累积量。通过各个时期的磷素累积占比可以看出，开花下针期是花生磷素吸收的关键时期。在4个处理中，施磷量为N120P135K150的处理，植株磷素累积量最大，但综合产量来看，该处理并不是产量最高，产量最高为N120P90K150，说明磷肥超过一定量后，虽然植株磷素累积量持续增多，但是产量并没有增高，只是增加了干物质累积量。

在氮磷肥一定的条件下，随着钾肥用量的增多，植株体内的钾素累积量是逐渐增加的。阶段钾素积累量表明，钾素累积的关键时期为开花下针期，占到整个生育期的1/3左右。综合比较来看，不同生育阶段N120P90K120和N120P90K180两个处理间的钾素累积量差异都不显著。

2.3 N、P2O5和K2O积累与干物质积累的关系

图2显示了花生植株N、P2O5和K2O累积量（y）与干物质累积量（x）的关系。通过分析可以得知，植株的N、P2O5和K2O养分累积量是随着干物质的增加而增加的，与干物质累积量呈极显著正相关，相关系数分别为 0.940 9、0.914 5 和 0.987 2。根据相关方程可以得出：每形成1 000 g干物质，需 要 吸 收 同 化 17.6 g N，3.2 g P2O5和 8.6 g K2O，即N、P2O5和K2O 3种养分吸收比例为5.5∶1∶2.7。

图2 植株N、P2O5和K2O累积量与干物质累积量的关系

2.4 不同氮磷钾配比对花生产量的影响

相同磷钾肥用量下，随施氮量的提高，产量表现为先升高后降低的趋势，于N120P90K150处理达最大值（图3）。拟合得到产量效应方程：y=-0.099 6x2+ 26.445x +3 983.5，计算出本试验条件下，氮肥最佳用量为126.2 kg/hm2。

图3 不同氮磷钾配比对产量的影响

磷肥梯度试验下，随施磷量的增加，花生产量呈现出先增加后降低的趋势，P2O5用量达到90 kg/hm2时产量最高。拟合得到磷肥用量与产量的相关性方程：y =-0.088 1x2+ 17.97x + 4 463.4，同样求得 P2O5最佳用量为 95.8 kg/hm2。

在一定的氮磷肥基础上，施用120 kg/hm2的钾肥，可以显著增加花生产量。由图3可以看出，随着施钾量的增加，花生产量呈现一直上升趋势，当施用钾肥量超过120 kg/hm2时，花生产量虽有增加，但增产效果不显著。通过模拟寻优可以看出，花生施用钾肥用量与产量之间存在线性加平台关系。通过线性曲线计算，当施用钾肥（K2O）达到137.6 kg/hm2时，产量达到平台产量 5 492.5 kg/hm2。

2.5 不同氮磷钾配比对花生百千克籽粒养分吸收量的影响

由图4可见，不同的肥料用量下，以成熟期花生的荚果产量和各养分累积量，计算单位荚果所需的养分量。结果表明，不同氮肥用量下，形成100 kg荚果的需氮量有明显的差异，变化范围为4.82～5.97 kg，其中以N120P90K150处理为最佳。在不同磷肥梯度下，各处理间 P135＞P45＞P0＞P90，变化范围为0.79～0.99 kg，最优处理为N120P90K150。不同钾肥用量下，百千克籽粒养分吸收量之间的差异较小，变化范围为2.57～2.72 kg，其中N120P90K120与N120P90K180处理，百千克籽粒养分吸收量之间差异不显著，考虑成本，最优处理为N120P90K120。

图4 不同氮磷钾配比对百千克籽粒需氮磷钾量的影响

2.6 不同氮磷钾配比对花生收获指数、农学效率及养分利用的影响

由表3可知，不同氮、磷梯度条件下，收获指数随氮、磷肥用量的增加呈先上升后降低的趋势，不同氮肥用量下花生收获指数变幅为32.3%～41.3%，不同磷肥用量下收获指数变幅为38.0%～45.3%，最大收获指数分别出现在N120P90K150、N120P90K150。而钾肥则随施用量的增加，不同梯度间收获指数差异不显著，变幅为35.3%～39.0%。

表3 不同氮磷钾肥料配比对收获指数、农学效率以及养分利用的影响

随施氮量增加，氮肥农学效率呈递减趋势，农学效率变幅为7.9～16.9 kg/kg，施氮量不足虽能提高氮肥的农学效率，但却降低了产量的收益，氮肥的过量施用加大了生态环境负面效应的危险。在保证高产和高收益的条件下，N120P90K150处理最为合理。而磷肥与钾肥梯度的农学效率，随着施肥量的增加呈先增加后降低的趋势。磷肥农学效率变幅为3.2～12.8 kg/kg，钾肥农学效率变幅为4.8～8.1 kg/kg。在保证净收益的条件下，N120P90K150与N120P90K120处理最为合理。不同处理之间的养分的利用效率以及表观回收率是有差异的，综合比较来看，氮、磷在N120P90K150处理下，钾在N120P90K120处理下的表观回收率和利用效率达到最优值。

2.7 不同氮磷钾配比对花生经济效益的影响

由图5可知，与不施肥处理相比，所有施肥配比均明显提高了夏花生的净收益，其中N120P45K150与 N120P0K150、N120P90K60与 N120P90K0、N120P90K180与N120P90K120相比，净收益增加并不显著，说明适宜的施肥量是净收益增加的关键，施肥不足或过量均无法获得最大收益。

3 讨论

本研究发现，氮磷钾不同配比施用，均能提高花生产量及收获指数，增加经济效益和农学效率，进而增加农户的收入，产量随着氮磷钾肥的施用量的增加而升高，分别在 N 120 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2条件下达到最大，农学效益和经济效益最高，继续增加氮磷钾的施肥量产量并没有提高，且农学效益显著降低。花生的产量会随着施肥量的增加呈现先增加后减少的趋势，过量的化肥施用不但没能继续提高产量，反而增加了投入成本，污染了环境［11-12］。氮磷钾合理配施能够促进花生的营养生长，促进花生分支［13］；也可显著增加花生荚果和籽仁产量，改善花生营养品质［14］。有研究指出氮磷钾合理配施有利于花生生长发育，提高花生饱果数、双果数和果质量，减少秕果数，可以提高花生产量［15］，而且对提高化肥利用效率和培肥土壤均有积极影响［16］。氮磷钾合理配施提高经济效益的同时，也有利于土壤养分协调供应，保护了土壤环境，如果长期不合理使用氮磷钾肥，土壤中氮磷钾比例失调，有机质降低，土壤中某些元素下降或耗竭，破坏了土壤养分平衡，使土壤生产功能衰退，威胁作物的生产安全［17］。

图5 不同氮磷钾配比对净收益的影响

产量的形成与干物质息息相关，保证生育期内较高的干物质累积量是获得高产的基础［18］。本试验中随着氮磷钾施肥量的增加，干物质随之增加，至成熟期达最大，处理N180P90K150、N120P135K150和N120P90K180分别在氮磷钾各梯度中干物质量最高，但产量不高，可能与膨果至成熟期干物质转移速率有关。夏花生干物质的累积及对氮磷钾养分吸收，苗期最少，开花后累积迅速增加，膨果期达到最大［19］。本研究发现，花生干物质积累量在下针期迅速增加，膨果期增加速率达到最大，随后降低。花生对氮磷钾养分的吸收在开花下针期在整个生育期占比最大为30%～50%，苗期氮磷钾占比最小，分别为11%、8%、15%，因此花针期是追肥的关键时期。

焦玉霞等［20］研究发现氮磷钾配施仍是花生取得高产的有效途径，氮磷钾肥对花生产量的影响程度：磷＞氮＞钾。在一定的氮磷水平上，增施钾肥可以显著提高花生营养器官的干物质累积，有助于获得较高的产量，提高花生品质，花生对钾的吸收主要集中在营养器官中，氮磷主要集中在荚果生殖器官中［21］。有研究指出，不同的取样时期，花生对氮磷钾的吸收均表现为N＞K2O＞P2O5；生产100 kg花生荚果所需的钾量在2～3 kg，相对于氮的吸收量低2.5～3倍，但比磷要高出2～3倍，不同的氮磷钾配比下，花生的百千克籽粒养分吸收量是有差异的，在生产中要注重作物的养分吸收［22-25］。本试验中花生每生产100 kg荚果需要吸收 N、P2O5和 K2O 养 分 分 别 为 4.82 ～ 5.97 kg N，0.79 ～ 0.99 kg P2O5，2.57 ～ 2.72 kg K2O。不同的氮磷钾水平上，施肥量为 N 120 kg/kg，P2O590 kg/kg，K2O 120 kg/kg时收获百千克籽粒所需的氮磷钾养分量最少。依此为基础设计出的配方，可以在收获高产的同时，减少养分资源的投入，进而降低了肥料的成本，增加了产投比。

4 结论

本试验通过氮磷钾配比试验，通过拟合方程得到夏花生适宜的氮、磷、钾肥用量分别为126.2、95.8和137.6 kg/hm2，最佳养分施用比例为1.3∶1∶1.4。该氮磷钾配比可以显著提高干物质累积，促进作物更高效地进行养分利用，增加了单位面积的经济效益。潮土区高产夏花生每生产100 kg荚果需要吸收N、P2O5和K2O养分分别为4.82～5.97 kg N，0.79 ～ 0.99 kg P2O5，2.57 ～ 2.72 kg K2O。