氮磷钾在冀东春花生上的产量效应研究

赵英杰，刘建玲，张月博，刘书娥，孙海军

(1．河北农业大学 资源与环境科学学院，河北 保定 071000;2．河北省迁安市农业畜牧水产局，河北 迁安 064400)

花生是我国广泛种植的油料和经济作物之一，河北省是我国花生主要种植省份，冀东滦河冲积扇区域(燕山山前平原区)是河北省优质春花生产区，花生优质高产对于提高当地农业经济发展具有重要作用。

已有资料多为不同花生品种对氮磷钾和施肥方式的响应[1]；氮肥用量对花生产量和品质的影响，其中，N用量120 kg/hm2时花生产量最高，N用量150 kg/hm2花生蛋白质含量最高，之后，随N用量的增加花生的荚果数下降，蛋白质、粗脂肪含量和产量随之下降[2]。已有结果表明，过量施用氮肥主要是通过影响花生生根瘤菌的固氮能力而影响花生正常生长[3]。不同品种花生对施氮量的响应存在明显差异，施氮可以显著提高花生籽粒的蛋白质和氨基酸含量[4]。增施磷肥可以促进花生根系发育及根瘤生长，提高花生固氮能力，进而增加产量[5]。施钾量为150～180 kg/hm2时。花生高产N、P、K的施肥配比为2∶1∶2，施钾量超过225 kg/hm2时，花生产量和效益显著下降[6]。已有结果多为1 a田间肥料试验研究氮、磷、钾在花生上的产量效应，试验研究发现施肥显著提高花生产量，钾肥的增产效果大于氮、磷肥[7-8]；氮磷钾配施促进了花生对氮、磷、钾养分的吸收利用，提高了花生产量[9]。综上结果，关于长期施肥对花生产量和生长的影响等研究资料尚少，因此，难以阐明肥料养分积累效应对花生产量的贡献等问题。

平衡施肥理论与技术的研究一直是国内外研究热点之一，不同作物或同一作物不同品种需肥规律；土壤理化性状尤其土壤养分含量；肥料用量及养分间配比等均是影响肥料效应重要因素[10-11]。近年来，关于过量施肥导致土壤供试区域农田磷养分大量积累[12]，凸显肥料利用率低等问题[13-14]。肥料定位试验是研究肥料当季产量效应及土壤积累养分产量效应的理想方法，我国20世纪80年代在全国典型土壤上肥料定位试验多为氮磷钾在主栽大田作物上的产量效应[15]。因此，基于肥料定位试验研究氮磷钾在花生上的产量效应对解决豆科作物科学施肥理论与技术具有重要理论和实践意义。

基于上述问题，本研究通过田间肥料定位试验，系统研究氮、磷、钾在花生上的产量效应，氮磷钾的去向及其不同施肥量下土壤氮磷钾收支平衡状况等，旨在探讨氮、磷、钾在花生上的产量效应及减量施肥后对花生生长和产量的影响机制，提出花生高产节肥增效施肥技术。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验于河北省迁安市农业科技园区进行，位于燕山南麓，滦河岸边，东经118°26′～118°55′，北纬39°51′～40°15′，属于暖温带大陆性季风气候，全年日照2 292.5 h，无霜期198 d，年均气温11.5 ℃，年均降水量600～800 mm。

供试土壤：中壤质潮褐土。土壤基本理化性状：有机质10.40 g/kg，全氮0.626 g/kg，有效磷26.30 mg/kg，速效钾71.20 mg/kg。

种植方式：花生-春玉米轮作。试验地为肥料定位试验，始于2010，2010年种植花生，2011年种植春玉米，依次顺延。2018年种植花生。

花生品种：冀花16。播种密度为30万株/hm2。

1.2 试验设计

试验处理：处理1：全肥(NPK)；处理2：-N(PK)；处理3：-P(NK)；处理4：-K(NP)；处理5：1/2N(l/2NPK)；处理6：1/2P(N1/2PK)；处理7：1/2K(NP1/2K)；处理8：2/3N(2/3NPK)，8个处理，重复3次，区组排列。处理2，3，4分别为不施N、P、K，其他同处理1；处理5，6，7分别将处理1中的N、P、K用量减半，处理8为将处理1中的N用量减少1/3，其他不变，小区面积为36 m2。

肥料：N(尿素N 46%)用量：180 kg/hm2，P2O5(磷酸二铵，N 18%，P2O546%)用量90 kg/hm2，K2O(硫酸钾，K2O 50%)用量90 kg/hm2。

施肥方式：磷肥、钾肥均做基肥施用，氮肥用量的1/2作底肥，1/2在下针期追施。

田间管理：播种期为5月初，9月中旬收获，全区收获后测产。

植物样品测定：花生在苗期、花期、下针期、结荚期、收获期分别取样测定花生生物量等，收获期测定花生秧、花生仁、花生皮中氮磷钾含量。

测定方法: 植物全氮、全磷与全钾均采用常规的分析方法测定[16]。

1.3 数据分析

试验中花生生育期的生物量调查数据为2018年数据，花生产量和花生秧质量是2016，2018年2 a平均数据，土壤氮磷钾收支平衡是基于2 a平均产量数据进行相关计算的结果。

数据分析使用Excel 2007和SPSS 19. 0软件进行。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾对花生生长的影响

施用氮、磷、钾对花生生长的影响如表1所示。结果表明：不施氮、磷、钾显著降低了花生苗期、花期、下针期、结荚期等主要生育期的生物量(以鲜质量计)。苗期：与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2N(PK)、1/2P(NK)、1/2K(NP)、2/3N(PK)处理花生苗期的生物量分别降低了37.3%，38.0%，39.8%，32.7%，36.9%，38.3%，14.8%，差异均达到显著水平。

花期：与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2N(PK)、1/2P(NK)、1/2K(NP)处理花生生物量分别降低46.4%，48.9%，50.8%，23.7%，37.6%，37.5%，差异均达到显著水平；2/3N(PK)处理生物量无显著变化。

下针期：与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)处理花生生物量分别降低20.3%，33.1%，23.3%，15.7%，13.1%，差异均达到显著水平。1/2N(PK)处理、2/3N(PK)处理生物量均无显著差异。

结荚期：与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)处理的花生生物量均显著降低，分别降低12.5%，36.0%，21.2%，11.1%，9.1%。1/2N(PK)处理、2/3N(PK)处理生物量均无显著差异。

以上结果说明：不施氮、磷、钾肥均明显影响了花生的营养和生殖生长，随着生育期的推移，氮肥对花生营养生长影响逐渐弱化，而不施磷钾肥或磷钾肥用量减半处理均显著降低花生营养和生殖生长。

表1 氮磷钾对花生各生育期生物量的影响Tab.1 The effects of fertilizations on peanut growth g/株

2.2 氮磷钾对花生产量及产量构成因素的影响

施用氮、磷、钾肥对花生产量及产量构成因素的影响如表2所示。结果表明：不施氮、磷、钾均显著降低了花生单株果数和百果质量，进而显著降低了花生产量。单株果数：与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)处理花生单株果数分别降低了35.7%，32.1%，26.4%，27.1%，差异均达到显著水平；1/2N(PK)、1/2K(NP)、2/3N(PK)处理差异不显著。百果质量：与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)处理花生的百果质量分别降低了6.5%，9.0%，13.3%，3.2%，3.4%，差异均达到显著水平；1/2N(PK)、2/3N(PK)处理差异不显著。

NPK处理花生产量达到4 590.6 kg/hm2，与NPK处理比较，-N(PK)、-P(NK)、-K(NP)、1/2P(NK)、1/2K(NP)处理分别相当于NPK处理产量的81.9%，82.3%，81.2%，86.2%，83.7%，差异均达到显著水平；1/2N(PK)、2/3N(PK)处理差异不显著。各处理产量大小依次为：NPK>2/3N(PK)>1/2N(PK)>1/2P(NK)>1/2K(NP)>-P(NK)>-N(PK)>-K(NP)。

上述结果说明：不施氮、磷肥主要通过降低花生的果数而减产，不施钾肥主要通过显著降低百果质量而减产。基于各施肥处理产量状况分析，本试验中氮磷钾对花生增产贡献率为：K>N>P,该区域钾素是限制花生高产的首要养分因子，其次为氮和磷。

表2 氮磷钾对花生产量及产量构成因素的影响Tab.2 The effects of N, P, K on peanut yield and yield components

注：相对产量(%)=-N(-P,-K)/NPK ×100。

Note:Relative yield(%) =-N(-P,-K)/NPK ×100.

2.3 不同施肥处理的土壤氮、磷、钾收支平衡

不同施肥下土壤氮、磷、钾的收支平衡如表3所示。结果表明：依据花生产量，花生秧不还田下，计算土壤氮、磷、钾的收支平衡。土壤N收支平衡状况：NPK处理中N用量180.00 kg/hm2，花生输出N 198.67 kg/hm2，土壤N收支表观平衡为-9.4%。由于-N(PK)处理的产量相当于NPK处理产量的81.9%，即土壤供N量161.50 kg/hm2，考虑了土壤N后，土壤N实际盈余71.9%；同理计算，2/3N(PK)处理和1/2N(PK)处理，土壤氮素实际盈余分别为42.4%,27.6%。

土壤磷素收支平衡：P用量为39.30 kg/hm2时，花生输出P 18.76 kg/hm2，土壤P收支的表观平衡为109.5%。由于-P(NK)处理产量相当于NPK处理产量的82.3%，即相当于土壤供P量15.20 kg/hm2，施磷处理土壤P盈余190.5%，同理，磷肥减半，土壤P实际盈余114.1%。

土壤钾素收支平衡：K用量为74.69 kg/hm2时，花生输出K 118.33 kg/hm2，土壤K表观平衡为-36.9%；由于-K(NP)处理产量相当于NPK处理产量的81.2%，土壤供K量95.15 kg/hm2，土壤K实际盈余43.5%，同理，钾肥减半，土壤K实际盈余29.6%。

表3 不同氮磷钾用量下土壤氮、磷、钾收支平衡Tab.3 Balance of input and output of soil N,P and K under different N, P and K rates

注：表观平衡(%)=(肥料输入量-作物输出量)/输出量×100；实际盈余(%)=(肥料输入量+土壤供肥量-作物输出量)/输出量×100。

Note:Apparent balance(%)=(Input of NPK fertilizer-Output NPK of crop)/ Output NPK of crop ×100; Actual balance(%)=(Input of NPK fertilizer+Soil supply of NPK-Output NPK of crop)/Output NPK of crop ×100.

2.4 不同施肥下氮、磷、钾在花生中的分配

不同施肥处理的氮磷钾去向如表4所示。结果表明，NPK处理中氮磷钾在花生中的分配为：花生吸收N量为198.67 kg/hm2，其中，花生秧吸收N占32.3%，花生果占67.7% ，果中的花生仁占62.1%， 皮占5.6%。花生吸收P量为18.76 kg/hm2，其中，花生秧吸收P占26.3%，花生果占73.7%，果中花生仁占70.2%，皮占3.5%。花生吸收K量为118.33 kg/hm2，其中，花生秧吸收K占59.0%，花生果占41.0%，果中的花生仁占26.4%，皮占14.6%。其他处理有相同趋势。

表4 不同施肥处理下氮、磷、钾去向Tab.4 The effects of fertilizations on the fates of N, P and K

3 结论与讨论

3.1 氮磷钾对花生生长及产量的影响

氮磷钾对花生生长的影响：与NPK处理相比，不施氮磷钾肥均明显影响花生前期营养生长，且氮肥影响大于磷钾肥，随着生育期从营养生长向生殖生长的转化，不施氮肥对花生生长的影响程度逐渐降低，如：苗期、下针期分别反映花生的营养生长和生殖生长初期，-N(PK)处理生物量分别相比NPK处理减少了37.3%,20.3%；1/2N(PK)和2/3N(PK)处理花生营养生长的生物量分别比NPK处理减少了32.7%和14.8%，生殖生长的生物量没有显著差异，其原因是随着花生生育期的推进，根瘤的固氮作用提供花生生长所需的氮素。有资料表明：花生营养生长吸收的氮素主要来源于土壤供给和施入的氮肥，生殖生长吸收的氮素主要来源于根瘤固氮[17-18]。

磷钾对花生生长的影响随着生育期的推进逐渐降低，但降低程度低于氮素，如：苗期、下针期-P(NK)和-K(NP)处理生物量分别相比NPK处理减少了38.0%和33.1%，39.8%和23.3%。这些结果表明，花生种植中基肥应适量降低氮素避免花生营养生长过旺。目前，常规施肥中由于肥料用量较高，花生营养生长过旺，多在花生下针期前后喷矮壮素(“打封闭”)以控制其营养生长，不仅费工同时增加成本[19]。

氮磷钾对花生产量构成因素的影响：与NKP比较，不施氮肥、磷肥主要通过减少花生果数而减产，花生单株果数分别降低35.7%和32.1%；而不施钾肥主要通过降低花生果质量而减产。可见，氮、磷肥对花生生长的影响主要通过影响营养生长进而影响生殖开花坐果，而钾肥主要影响后期果实膨大后营养物质向地下部果实的转移。这与董晓霞、秦文利等[20-21]的研究结果一致。赵长星等[22]对施磷量对花生生长和产量的影响研究发现，增施磷肥提高花生单株果数和荚果饱满度进而提高花生产量。基于此结果，传统栽培技术和施肥多在下针期追氮肥，对于土壤速效钾较低土壤尤其是沙地土壤，追肥适量补钾理论上利于花生果实生长。关于花生后期追氮钾替换单氮及追钾与否与土壤速效钾的关系等对花生产量的影响等有待于进一步探讨。本试验中氮磷钾对花生增产的贡献率为：K>N>P。周录英等[7]研究表明，施用氮、磷、钾肥均可显著提高花生产量，钾肥的增产效果最明显。这与本研究结果一致。

3.2 土壤氮磷钾收支平衡及氮磷钾推荐用量

本研究结果：生产100 kg花生(荚果)需要N、P2O5、K2O量分别为4.32，0.93，3.13 kg。周可金等[6]研究结果为：3.45～6.66 kg，0.6～1.2 kg，2～4 kg，结果范围较大与供试品种有关。不同施肥处理土壤氮磷钾收支平衡：N、P2O5、K2O用量分别为180，90，90 kg/hm2时，氮、磷、钾的表观平衡分别为-9.4%，109.5%，-36.9%，土壤地力产量为81.9%，82.3%，81.2%，这样考虑地力产量后，满足花生目前产量水平，肥料用量减半即可满足花生生长需求。花生推荐施肥量为：N 67.5～90.0 kg/hm2，P2O545.0～90.0 kg/hm2，K2O 45.0～90.0 kg/hm2。