我国南方花生产区栽培与施肥现状及对策

刘宇锋,苏天明,苏利荣,秦 芳,李 琴,曾成城,梁芷姮

(广西壮族自治区农业科学院 农业资源与环境研究所,广西 南宁 530007)

花生(ArachishypogaeaL.)是豆科、落花生属一年生双子叶经济作物,作为我国四大油料作物(油菜、花生、大豆、芝麻)之一,其种植面积仅次于油菜,总产量占全国油料作物的50%以上[1]。1993年以来,我国花生总产量一直稳居世界第一,约占世界总产量的35%[2];我国花生的种植面积仅次于印度,位居世界第二[3]。花生是我国为数不多的具有国际市场竞争力的出口创汇型大宗农产品之一。花生也是我国重要的食用植物油和优质蛋白质来源[4],发展花生生产对保障我国食用油安全供给,满足国内外市场需求,增加农民收入,推动国民经济发展等具有重要意义。

南方花生产区作为我国重要的花生产区之一,花生生产虽然取得了较大进步,但与全国平均水平相比较,还存在一定差距。我们对近10年(2007～2016)来南方7个省区的花生生产情况和施肥现状进行了统计分析,探讨了南方花生产区存在的问题,并提出了相应的改进措施,以期为南方花生科学栽培与施肥、花生专用肥研制、提高南方花生科学栽培管理水平提供理论依据。

1 南方花生生产现状与分析

我国南方花生产区主要分布于长江流域和珠江流域,包括广东、广西、江西、福建、云南、湖南和海南等7个省区,其国土面积约为134.6万km2,约占全国国土面积的14.0%,涵盖亚热带、热带不同气候区域,具有丰富的光、热、水、土和生物资源,在我国农业和经济发展中占有举足轻重的地位[5]。同时我国地域辽阔,气候类型多样,南北方地域农业种植环境差异较大,经济发展和社会需求各异,形成了完全不同的花生产区生产格局[6,7]。我国南方花生7个省区均属于南方花生春秋花生产区,其地理条件、气候因素、耕作栽培制度、花生品种类型分布以及花生生产发展趋势具有一定的相似性。

1.1 花生种植面积变化

对国家统计局公布的南方7省区和全国的花生数据[8]进行汇总分析，发现2007～2016年南方产区花生平均年种植总面积约为86.88万hm2,占全国花生平均种植面积的19.3%。南方花生平均种植面积逐年扩大,从2007年的71.04万hm2增至2016年的96.09万hm2,增幅达35.3%。

自2007年以来,南方产区花生播种面积占全国比重呈逐渐走高趋势(图1A),从2007年的18.0%增加到2016年的20.3%。从南方7省区花生年平均种植面积(图1B)来看,南方7省区花生种植面积排序为:广东>广西>江西>湖南>福建>云南>海南,其中广东、广西和江西3省区花生种植面积位列前三,分别为33.88万、18.16万和15.66万hm2;海南省花生种植面积最小,仅有3.77万hm2。分析花生种植面积总增长率(图1C)发现，从2007至2016年云南花生种植面积增长了218.1%,增长最快;广西、湖南2省区花生种植面积总增长率紧随其后,分别为62.5%和60.3%;而海南、广东、福建和江西4省区花生种植面积总增长率低于30%且依次降低。与全国花生种植面积总增长率(19.8%)相比较,南方7省区花生种植面积总增长率(35.3%)高出全国15.5个百分点。分析南方7省区与全国花生种植面积年平均增长率(图1D)发现,7省区年平均增长率排序为:云南>广西>海南>广东>福建>江西>湖南;其中云南省花生种植面积年平均增长率达到18.3%,显著高于其他6个省区的；广西、海南2省区花生种植面积年平均增长率分列2、3位,分别为5.6%和3.1%。与全国花生种植面积年平均2.1%的增长水平相比较,南方花生产区年平均增长率(3.4%)高出1.3个百分点。以上结果表明,近年来我国南方花生种植面积整体呈扩大趋势,7个省区花生种植面积均有不同程度增加,南方花生产区在全国花生产业的地位进一步凸显。

1.2 花生总产量变化

2007～2016年,南方花生产区花生平均年产量为254.8万t,2016年南方花生总产量(302.0万t)较2007年(194.7万t)增长了55.1%,南方花生总产量呈逐渐增长趋势(图2A)。2007～2016年南方产区花生总产量占全国总产量的比例总体呈起伏增加趋势,其占比均值为16.1%;其中2008年占比最低(14.9%),而2015年占比最高,达17.9%。

对南方7省区花生年平均总产量变化(图2B)进行分析发现,南方7省区花生总产量表现为:广东>广西>江西>湖南>福建>海南>云南。广东省花生年平均总产量最高,达93.9万t;广西以47.8万t的花生年平均总产量位列第二;云南省以花生年平均总产量6.8万t排名最后。从南方7省区和全国花生总产量总增长率(图2C)来看,7省区排序为:云南>广西>湖南>海南>广东>福建>江西。云南省花生总产量总增长率最大,达278.9%,其在2007～2008年期间总产量从2.2万t增加至5.0万t,增长了127.3%;广西区以102.5%的总产量总增长率位居第二;江西省以21.5%的花生总产量总增长率排名最后。与全国花生总产量总增长率(32.7%)比较,南方7省区花生总产量总增长率(55.1%)高于全国22.4个百分点,总产量增长明显。南方7省区花生总产量年平均增长率(图2D)排序为:云南>湖南>海南>广西>广东>福建>江西，云南省以23.7%的花生总产量年平均增长率领跑7省区;湖南省以9.9%的总产量年平均增长率位居第二;而江西省的花生总产量年平均增长率最小,仅为3.0%。与全国花生总产量年平均增长率(4.6%)相比较,南方花生产区以5.0%的总产量年平均增长率高于全国0.4个百分点。

从花生种植面积和总产量结果(图1B和图2B)可以看出,我国南方花生主产区主要分布在珠江流域的两广地区,并逐步向外延伸至云南、湖南、江西、福建、海南等省区,形成了我国南方花生产区独特的地理分布特点。从种植面积和总产量增长率分析,云南、广西、湖南、海南等花生种植规模和产量增长迅速,两广地区等南方主产区以外的其他省份花生生产的重要性逐步凸显,表明我国南方花生主产区具有发展扩大的演变特征。

A:2007～2016年南方与全国花生产区种植面积变化及南方产区所占比例;B:南方7省区花生平均种植面积;C:南方7省区及全国花生种植面积总增长率;D:南方7省区及全国花生种植面积年平均增长率。

1.3 花生单位面积产量变化

2007～2016年,南方7省区花生平均单位面积产量为2474.6 kg/hm2。南方花生产区花生单位面积产量逐年增加,从2007年的2243.6 kg/hm2增长至2016年的2659.8 kg/hm2,增加了18.6%(图3A)；同期全国花生平均单位面积产量为3504.6 kg/hm2,从2007年的3302.4 kg/hm2增加至2016年的3657.3 kg/hm2,增长了10.7%。南方花生单产占同期全国花生单产的比例整体呈逐年增长趋势,从2007年的67.9%增长至2016年的72.7%,增幅为4.8个百分点;除2010、2012、2013和2016年南方花生单产占全国单产比例较前年有所下降外,其余6年均不同程度增加。

南方花生产区花生平均单产水平比全国同期单产水平低1030.0 kg/hm2；2007～2016年,南方花生单产占全国花生单产比例均值为70.6%,均不同程度低于全国平均水平,这说明南方花生产区花生整体单产水平偏低,也表明南方花生产区单产仍存在较大上升空间,在高产优质品种选育、栽培管理措施配套、花生田土壤改良、适合本地的花生专用肥研发等方面具有较大的应用空间。

从图3B可见,南方7省区花生平均单位面积产量从高到低依次为:广东>江西>广西>福建>海南>湖南>云南。广东省花生单产以2762.2 kg/hm2位居南方7省区之首,而江西、广西、福建、海南、湖南等省区花生平均单产依次下降,但其平均单产水平较接近,均在2400～2800 kg/hm2范围内变化;而云南省花生平均单产仅为1529.4 kg/hm2,平均单产水平在南方7省区最低。云南省位于云贵高原,属于低纬度高原气候区,常年日照时间较短,气温偏低,土壤有机质含量较低,山区面积占其总面积的90%以上,不利于花生规模化种植,这也是云南花生单产偏低的重要原因[4]。

从图3C可以看出,南方7省区花生单位面积产量总增长率从高到低依次为:海南>广西>广东>云南>福建>江西>湖南。海南、广西、广东3省区的花生单位面积产量总增长率位居前3位，分别达30.6%、24.6%和19.7%；而湖南省的花生单位面积产量总增长率最低，仅为11.5%。与2007～2016年全国花生单产总增长率(10.8%)相比较,南方花生产区单产总增长率(18.6%)高于全国同期水平7.8个百分点。

A:2007～2016年南方与全国花生产区总产量变化及南方产区所占比例;B:南方7省区花生平均总产量;C:南方7省区及全国花生总产量总增长率;D:南方7省区及全国花生总产量年平均增长率。

由图3D可知,南方7省区花生单位面积产量年平均增长率从高到低依次为:海南>广西>广东>云南>福建>江西>湖南,与各省花生单产总增长率排名一致。海南省以3.1%的花生单产年均增长率排名第一,广西区以2.5%的花生单产年均增长率紧随其后,而湖南省的单位面积花生产量年平均增长率(1.3%)最低。2007～2016年南方花生单产年平均增长率为2.0%,高于全国同期平均增长率(1.2%)0.8个百分点。

1.4 南方花生种植面积、总产量与单位面积产量及其增长率之间的关系

对南方花生产区花生种植面积、总产量与单位面积产量进行相关分析，结果(图4A)表明：南方花生产区总产量与种植面积和单位面积产量之间均存在极显著的线性正相关性,Pearson相关系数分别为0.98和0.99,均达到极显著水平(P<0.01)；单位面积产量与种植面积之间同样具有极显著的线性正相关性。说明南方花生产区种植面积越大、单位面积产量越高,总产量也就越高。对南方花生产区各省区总产量总增长率、种植面积总增长率和单位面积产量总增长率进行相关分析，结果(图4B)显示：总产量总增长率与种植面积总增长率间的Pearson相关系数为0.99(P<0.01),与单位面积产量总增长率呈不显著相关(Pearson相关系数为0.18)。对南方花生产区总产量年平均增长率、种植面积年平均增长率与单位面积产量年平均增长率进行相关分析，结果(图4C)也表明：南方花生产区总产量年平均增长率与种植面积年平均增长率呈极显著正相关(Pearson相关系数为0.92,P<0.01),而与单位面积产量年平均增长率呈不显著的正相关(Pearson相关系数为0.20)。上述结果说明,近10年来南方花生产区总产量的增长主要还是依赖种植面积的扩大,单位面积产量的升降对总产量的影响不明显。

1.对分、合闸中弹簧的拉力进行检查，确定弹簧的拉力是否能够满足断路器的工作需求，弹簧作为断路器机构的核心元件，其特性对断路器影响重大，如果有需要应对其进行加固，并采用合理的方式对其性能进行测试[1]。

A:2007～2016年南方与全国花生产区单位面积产量变化及南方产区所占比例;B:南方7省区花生平均单位面积产量;C:南方7省区及全国花生单位面积产量总增长率;D:南方7省区及全国花生单位面积产量年平均增长率。

A:南方花生总产量、种植面积和单位面积产量间的Pearson相关系数;B:南方花生总产量总增长率、种植面积总增长率和单位面积产量总增长率间的Pearson相关系数;C:南方花生总产量年平均增长率、种植面积年平均增长率和单位面积产量年平均增长率间的Pearson相关系数。*和**分别代表0.05和0.01的显著性水平。

图4 南方花生总产量、种植面积与单位面积产量及其各省区总增长率、年平均增长率间的相关分析结果

在城镇化率逐步提高、当前农业耕地面积日趋紧张、直接从事农业生产的人口逐渐萎缩、不同地区农业产业政策调整、不同作物间用地矛盾凸显[9,10]的大背景下,继续走扩大种植面积获得更高产量的途径日渐困难,提高单位面积产量获得高产势在必行。而选育高产优质花生品种、推广配套的节本高效栽培措施、实行省工提效的农业机械化、采取节能降费的灌溉施肥措施等都将会为提高花生单位面积产量创造更好的条件。

2 南方花生施肥现状与存在的问题

2.1 南方、北方花生单位面积产量差异的环境因素

北方花生产区主要分布于黄河流域和黄淮平原[10],属于温带大陆性季风气候,≥10 ℃积温为3600～4800 ℃·d,无霜期为170～220 d,年日照时数为1300～1500 h,年降水量在450～800 mm,且降水在花生全生育期内分布较为均匀[7]。与北方相比,南方花生产区气候多样性更加丰富,南方7省区从北往南,气候类型由大陆性中亚热带季风湿润气候→亚热带季风气候→热带季风气候转换;从西往东由亚热带高原季风型→亚热带季风气候→亚热带海洋性季风气候演变[11]。该区域年平均温度16.5～23.1 ℃,无霜期284～365 d,≥10 ℃积温5500～7660 ℃·d,年日照时数1690～2386 h,年降水量1184～2206 mm[11]。与北方花生产区比较,南方花生产区温、光、水、气条件较为优越,但区域内差异较大。

北方花生产区多为平原地形,土壤多为通气透水性良好的沙壤土和砾沙壤土,蓄水保肥能力强,热容量高,其花生产区的气候和土壤条件较为优越,有利于花生生长和荚果的发育[6],并且种植的花生品种多以普通型大花生为主,容易达到高产和超高产。与北方花生产区相比,南方花生产区地形以山地、丘陵居多,大面积的平原少见。南方花生产区土壤类型主要为红壤、砖红壤、赤红壤、黄棕壤和水稻土等[12,13]。受季风影响,南方普遍高温多雨,土壤风化和淋溶作用强烈[14]；土壤养分普遍存在过量流失现象,阳离子交换量低,特别是Ca、B等阳离子流失较多,土壤多偏酸性(pH4.5～5.5),土壤矿化作用明显,有机质含量普遍偏低,土壤保肥供肥性能较差。由于长期不合理的人类活动,南方花生产区水土流失严重,特别是农业生态系统中养分循环与平衡的失调,加剧了土壤尤其是旱地的养分贫瘠化及肥力衰减过程[5],导致花生种植中容易出现空荚、饱果率偏低、产量不高且年际变化不稳定等问题。南方多雨潮湿的生态环境易滋生病菌,各种病害及黄曲霉污染较严重,导致花生容易感病并减产[15]。南方花生主栽品种主要是珍珠豆型小花生[16],理论上实现高产与超高产存在一定难度。

南方花生产区环境、土壤特点对南方花生高产优质生产来说，既有较多的有利条件,也存在不少的不利因素,对南方花生的栽培管理特别是对花生的科学施肥管理提出了更高的要求。

2.2 南方花生施肥技术存在的问题

花生虽具有生物固氮的功能和抗旱耐瘠的特点,但科学施肥仍是其获得高产、改善品质的重要手段之一。南方花生施肥中普遍存在施肥现状调研不深入、肥料施用不合理、施肥方法粗放、符合南方花生品种的专用肥不多等问题。

2.2.1 针对南方花生施肥调查和研究相对薄弱 前期准确而有效地开展实地调查是开展后续工作的前提和基础。对中国知网[17]获得的花生施肥情况调查文献分析发现,有10篇文献涉及花生施肥,其中关于南方7省区花生施肥方法与用量的论文只有1篇，来自福建省[18]；在其余论文中，4篇来自浙江[19]、河南[20]、湖北[21]、辽宁省[22],5篇来自山东省[23-27]。说明南方花生产区对花生实际施肥情况缺乏第一手资料,对施肥现状没有进行深入分析和理论总结,南方花生产区施肥仍存在较大的盲目性,因此今后应加强南方花生产区施肥的调查研究。

2.2.2 肥料施用不合理 南方花生肥料施用过程中,施用过量与不足现象同时存在。过量施肥导致投入成本提高、肥料利用效率下降；施肥不足又造成作物产量潜力无法发挥[28]。南方花生肥料施用上普遍存在“三重三轻”现象:重N、P肥，轻K、Ca肥；重大量元素肥料，轻中微量元素肥料；重化肥，轻有机肥,致使肥料的投入比例与花生实际需求相差较大,肥料利用率和贡献率逐年下降。

化肥使用不合理主要表现在氮、磷、钾比例不合适。N肥过多,重施P肥,K肥、Ca肥施用偏少。农民习惯于将复合肥和钙镁磷肥混合施用,造成土壤养分失衡、地力下降、肥料报酬递减,从而影响花生产量和品质的提高。长期大量施用单一化肥,容易导致土壤酸化[29],施用有机肥是培肥土壤的重要途径之一。有机肥料除供给作物所需的营养元素、改善土壤理化性状、提高土壤保水保肥能力外[30],还可提高土壤生物化学活性,如提高土壤酶的活性、增加土壤微生物总量等[31]。随着农业生产集约化程度加强,农村有机肥源日益萎缩,商业化有机肥价格偏高，加上农民的施肥习惯,有机肥在南方花生生产中的施用比例较低,主要靠施用化肥维持生产,从而加剧了土壤物理性质的恶化,降低了土壤的保水保肥性能,减弱了对自然灾害的抵抗能力；加上南方土壤多为旱薄地,成地条件恶劣,土层浅、结构差、肥力低,导致土壤越种越贫瘠,满足不了花生生长发育对养分的需求,从而影响花生单产的增加。

2.2.3 施肥方法有待改进，花生专用肥研发不足 南方花生施肥方法存在的问题主要表现为施肥方式不科学。在追肥中,普遍存在浅施、表施和撒施以及有机肥未腐熟就施用等现象,造成肥料易挥发或损失,最终导致肥料利用率低下,施肥成本增加。随着农村劳动力数量减少及劳动力成本大幅上升,花生施肥正逐渐向轻简化方向发展,如播前一次性施入[32]。研制适合于南方花生生长特点、能满足花生全生育期生长的一次性施用肥料对南方花生栽培有很大的实用价值。

所谓作物专用肥(Plant special composite mixing fertilizer),就是根据区域土壤养分状况和作物的需肥特点,结合当地的施肥习惯、耕作制度以及自然气候条件,将氮磷钾、中微量元素和各种生物活性物质等进行科学配比,供该区域作物生产专门使用的肥料[33,34]。作物专用肥配套相应的施用技术逐渐成为解决肥料利用率低下、作物产量和质量下降等问题的有效方法。

通过中国及多国专利审查信息查询网[35]和Soopat专利搜集引擎[36],对2001～2018年我国花生专用肥专利资料(图5)进行搜集和统计,发现在南方7省区花生专用肥专利数(图5A)中,广西区(17件)、广东省(6件)和湖南省(3件)分列花生专用肥专利数前3位,而南方其他省份的花生专用肥专利数较少。从图5B可以看出，南方7省区花生专用肥专利总数为28件,北方5省主产区(山东、河南、河北、江苏、安徽)花生专用肥专利总数为121件,分别占全国花生专用肥专利总数(183件)的15.3%和66.1%。这也说明了南方花生产区相关花生专用肥研发能力不足,与我国北方主产区存在较大差异;也从侧面说明了,花生专用肥在南方花生产区使用比例不高,研发和推广工作亟待加强。

A：南方7省区花生专用肥专利数;B：我国南方与北方花生产区花生专用肥专利数及其所占全国总数的比例。

3 南方花生施肥技术研究发展方向

花生是我国南方地区第一大油料作物[37]。不同生态环境条件和栽培措施对花生产量与品质有明显影响。在气候因素相似的条件下,科学合理施肥是花生高产稳产的重要基础[38]。

3.1 加大花生专用肥的研发力度,完善科学配套栽培体系

花生是地上开花地下结果的浅根系作物,土壤条件对花生产量影响很大,花生所需的N、P、K、Ca这4种大量元素,如果配施比例失调,则不仅会限制花生产量的提高,增加肥料投入和降低肥料利用率,而且还会影响花生的产量和品质。研究表明[39],花生的需肥特点与气候条件、花生类型及品种是相关的,在不同的生育阶段,花生的需肥规律存在一定差别,根据不同气候条件、不同花生类型、不同品种的需肥特点,科学合理地施用肥料,因地制宜地开发出包含大中微量元素、具有多功能的新型花生专用肥是提高花生产量和品质的重要措施。

有机肥不仅含有较丰富又较完整的营养元素，而且含有可以改良土壤结构的有机质;化学肥料含营养元素单一,但速效养分含量高。有机与无机肥配施将增产与养地相结合,可以培肥地力，因此应充分利用当地的稳定的有机肥源,开发有机-无机配方复混肥料。作物专用肥的施用必须有与之配套的施肥方式和规范,以便发挥肥料的最高效益,降低花生栽培成本投入,提高劳动生产率,符合轻简栽培的趋势。同时推广花生覆膜栽培技术,覆膜栽培具有保水、保温、提高土壤疏松度等特点[40,41],具有减少水土流失、减少肥料挥发流失、抑制杂草生长等作用。

3.2 充分发挥生物固氮的经济和生态效益

豆科植物与根瘤菌(Rhizobium)共生固氮来提供植株N养分,不仅对豆科植物有利，而且对下茬非豆科作物有直接或间接益处[42]。花生作为典型的豆科作物,与根瘤菌形成共生固氮系统,根瘤固氮作为自然界最高效的固氮体系,直接利用空气中的氮气作为氮源[42]。万书波等[43]认为,花生的氮素有24.44%～80.76%来自根瘤固氮。孙虎等[44]、王月福等[45]分别发现花生的氮素营养有41.25%～56.85%、42.53%～48.31%来自根瘤菌。花生虽然是豆科植物,具有结瘤固氮能力,但施氮仍是花生增产的关键措施[46，49]。学者们普遍认为根瘤菌的固氮效应与氮肥的施用量呈负相关[47,48]。在实际生产中发现南方红壤、赤红壤旱地种植花生,在一定程度上存在花生结瘤很少甚至不结瘤的现象[50]，这可能与南方花生产区高温高湿,土壤有机质含量低,不利于根瘤菌生长有关,也与氮施用量过多有关。因此在南方花生生产中,应推广控肥增效的测土配方施肥技术,同时将有机肥料与无机肥料科学配制成复混肥，并接种合适的根瘤菌。

3.3 优化耕作制度和种植模式,降低生产成本

从水旱轮作、深耕、熟化耕作层入手,增加土壤供肥能力。实行水旱轮作的土壤在淹水与旱作的更替中处于氧化还原的交替反复过程,可增加土壤黏粒含量,从而提高土壤的肥力,有效克服花生的连作障碍。深耕可改良土壤结构,提高土壤的透气性,有利于土壤微生物的活动,促进泥土有机质和矿质肥料的分解和矿化速率,提高土壤养分的有效性。同时要充分利用花生丛生于浅根层、生长周期短的特点,与南方其他优势作物(玉米、核桃、甘蔗等)进行合理间作套种,实现立体栽培,提高土地复种指数,降低杂草发生率,提高单位面积种植效益,实现用地与养地相结合,促进农业生态的良性循环。

此外，应在南方花生产区推广单粒精播栽培技术。目前南方花生多采用露地栽培,沿用多粒稀穴的播种方式,即一般每穴播2～3粒种仁,种植密度仅12万穴/hm2左右,作物群体起点中等。但每穴多苗种植方式不仅严重限制了个体增产潜力,而且叶面积指数低,群体产量较低,同时增加了用种量,单位面积花生投入成本升高,降低了花生种植收益。因此,要在南方花生产区推广应用适于当地花生品种的单粒精播栽培技术[51],使之发挥最大群体光合性能,从而获得高产。