新型缓释掺混肥对花生产量和肥料利用的影响

王建国尹 金郭 峰张佳蕾唐朝辉李新国*万书波*

(1.山东省农业科学院生物技术研究中心,山东 济南250100;2.青岛农业大学农学院,山东 青岛266109)

花生是我国重要的油料作物和经济作物,在国民经济中占有重要地位[1]。 合理施肥有利于提高花生的产量和品质,保持和提高土壤肥力[2-3]。花生生产中农民习惯施用的肥料类型以复合肥为主,其养分含量高、物理性状好、适用于机械施肥,但复合肥料养分比例固定,且不同养分在土壤中运动速率各不相同,难以满足不同作物和土壤的需求。 而目前肥料施用时间、施肥位置、释放规律等同样难以满足施肥技术上的要求。 长期施用复合肥容易造成植株养分失衡,土壤肥力降低,肥料利用率偏低,造成资源的浪费[5]。

近年来,随着肥料生产工艺的改进,控释肥逐渐成为新兴肥料类型。 关于控释肥料在水稻[6]、玉米[7]、小麦[8]等作物上的研究应用较多。 由于花生独特的生长特性,不易进行追肥,生产上主要采用复合肥基施的方式进行施肥,易造成前期肥力过剩,植株徒长,后期脱肥早衰,不利于产量的形成[9]。 花生作为豆科作物,具有自身根瘤固氮和钙素需求较高的特性,因而花生不同生育期对氮、磷、钾、钙各养分的需求量和需求规律存在差异。 本文采用大田试验,探究花生新型缓释掺混肥对花生产量、氮磷钾钙素积累分配和肥料利用率的影响,旨在通过一次性施肥,在特定时间段进行针对性的养分释放,实现全程可控精准供肥,以期降低肥料用量、提高肥料利用效率和生产效益,为肥料配方的进一步优化和花生分层施肥、减肥增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2018年在山东省莒南县进行,供试花生品种海花1号。 供试土壤质地为砂壤土。 试验土壤基础养分含量见表1。

试验设置4 个处理(表2)。 采用单粒播种,株距10 cm,起垄覆膜栽培,密度25万株·hm-2。供试肥料为复合肥、钙镁磷肥以及新型缓释掺混肥,新型肥料配方中使用的原料包括:硝酸铵钙、硅钙镁肥、活化腐殖酸、助剂DS等。

表1 土壤基础养分Table 1 Soil essential nutrients

表2 不同类型肥料施用量Table 2 Application amount of different types of fertilizer

1.2 测定项目与方法

1.2.1 植株干物质测定

于花生成熟期取长势一致的花生植株6株,按叶片、茎秆、根系、果针、果壳、籽仁等器官分开。样品105℃杀青30 min 后,于80℃烘干至恒质量,称取干物质质量。 烘干植株样品用高速万能粉碎机进行粉碎,用于植株全氮、磷、钾、钙含量测定。 荚果收获后及时晾晒、考种、测产。

1.2.2 植株养分测定及计算方法

氮、磷元素含量采用H2SO4-H2O2消煮,利用San++连续流动分析仪测定;钾、钙采用浓HNO3消解法,电感耦合等离子体发射光谱仪(型号ICPE-9000)测定。

氮素积累量/(mg·株-1)=植株各器官生物量×植株各器官氮素含量

氮素积累分配率/%=(各器官氮素累积量/氮素总积累量)×100

氮肥农学利用率/(kg·kg-1)=(施氮区荚果产量-CK 无氮区荚果产量)/施氮量

磷、钾、钙元素的积累量、分配率计算公式参照氮素计算公式。

1.3 数据处理

用Excel 2003进行数据整理和作图,用IBM SPSS Statistics 22 进行数据分析,采用Duncan法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型肥料对花生产量及产量构成因素影响

由表3可知,施用新型缓释掺混肥可显著提高荚果产量、单株饱果数、百果质量、百仁质量以及出仁率。 ZN、GN 的荚果产量均显著高于CF,其中ZN 的荚果产量最高,达7203.5kg·hm-2,较CF 提高11.7%;GN 的荚果产量次之,较CF提高11.0%,ZN 荚果产量与GN 间无显著性差异。 与农民常规施肥相比,施用新型肥料对花生的产量和产量构成因素具有积极影响。

2.2 不同类型肥料对成熟期花生干物质积累的影响

施用新型缓释掺混肥料处理的根、茎、叶、果针干质量及单株干物质量与传统肥料间均无显著性差异,但ZN和GN的单株荚果干质量均显著高于CF。ZN和GN两种新型肥料处理花生收获指数均显著提高,收获指数高达0.49,较CF提高6.5%(表4)。

2.3 不同类型肥料对花生氮、磷、钾、钙素积累与分配的影响

表5可知,不同器官氮素积累量依次为籽仁＞叶＞茎＞果壳＞果针＞根。 不同处理的茎、叶、果壳氮素积累量均以GN 最高,ZN 次之。 施用新型缓释掺混肥料提高了各器官氮素积累量,与CF相比,GN茎、叶、果壳分别提高10.4%、4.1%、15.9%。 而荚果氮素积累量和全株氮素积累量均以ZN 处理最高,较CF分别提高30.8%、15.8%。表明施用新型肥料可提高花生各器官对氮素养分的积累,进而提高植株及群体氮素积累量,为花生产量形成奠定基础。

表3 不同类型肥料对花生产量及产量构成因素的影响Table 3 Effect of different types of fertilizer on peanut yield and yield components

表4 不同类型肥料对花生干物质量的影响Table 4 Effect of different types of fertilizer on peanut dry matter in plant

表5 不同类型肥料对花生N、P、K、Ca素积累量的影响 (mg·株-1)Table 5 The effect of different types of fertilizer on the accumulation of N,P,K and Ca in peanut

表6 不同类型肥料对花生N、P、K、Ca素分配率的影响 (%)Table 6 The effect of different types of fertilizer on the distribution ratio of N,P,K and Ca in peanut

花生磷素积累主要存在于籽仁,部分存在于茎和叶,仅少部分存在于根、果针和果壳。 ZN、GN 处理的根、叶、果针、果壳磷素积累量与CF间均无显著性差异,不同处理的茎、叶、籽仁和全株磷素积累量均以ZN处理最高,与CF处理相比,茎、叶、籽仁和全株分别提高了17.7%、5.4%、20.8%、14.6%。

不同处理的根、果壳和籽仁钾素积累量均以GN最高,ZN 次之。 与CF相比,GN 的根、果壳和籽仁钾素积累量分别提高14.7%、24.9%、34.6%。 花生钙素积累主要集中于茎和叶,极少部分分布于根。不同处理的叶钙素积累量ZN 和GN 显著高于CF,分别提高11.2%和11.4%。 籽仁钙素积累量以ZN最高,GN 次之,与CF相比,提高12.5%～17.9%,CF、ZN和GN处理间钙积累量均无显著性差异。

表6可知,氮素主要分配于籽仁中,分配率达39.5%～51.6%;叶次之,分配率在22.5%～28.9%;根中最少,只占1.1%～2.4%。 不同器官磷素分配率为籽仁＞叶＞茎＞果壳＞果针＞根,各处理籽仁磷素分配率最高,占总分配率的53.4%～60.7%。 与CF 相比,ZN 和GN 的根、叶、果针、果壳的磷素分配率降低,但籽仁分配率显著提高,增加幅度达到5.4%和5.1%。

花生钾素主要分配在茎部,占全株的42.2%～45.1%;在叶、果壳、籽仁中也大量分布,分别占全株的16.8%～19.9%、11.4%～13.2%、15.4%～20.3%。 与CF相比,ZN 和GN 显著提高籽仁中钾素分配率。

花生钙素主要分布在茎和叶中,分别占全株的34.3%～37.6%、40.7%～44.2%;根中含量最少,仅占1.6%～2.4%;在其他器官中也少量分布。 与CF相比,ZN和GN明显提高籽仁中钙素分配率。

图1 不同类型肥料对花生氮肥利用的影响Fig.1 The effect of different types of fertilizer on the nitrogen fertilizer utilization of peanut

2.4 不同类型肥料对花生氮肥利用影响

图1 可知,新型缓释掺混肥显著提高花生氮肥农学利用率,其中,GN 和ZN 两处理的氮肥农学利用率最高,均显著高于CF处理,但二者间差异不显著。 二者较CF处理分别提高25.4%和33.6%。

3 讨论与结论

有研究表明,控释肥料能显著提高夏玉米和水稻的产量,最大增幅达14.2%[10-11],当控释肥用量超过750kg·hm-2,不利于水稻后期干物质的积累和产量的提高[11]。 控释肥、碳基缓释肥等可以促进花生干物质积累,增加了花生的产量[12-13]。 本试验研究结果与前人研究基本一致,与常规肥料相比,新型缓释掺混肥料可通过提高花生的单株饱果数、百果质量以及出仁率,提高花生的荚果产量。对于干物质积累,施用新型缓释掺混肥后营养器官干物质未明显提高,但荚果干物质积累量显著增加,进而提高了花生的收获指数。

控释肥与普通无机肥相比,更有利于花生生育后期蛋白质的合成和氮素同化,延缓叶片和根系衰老[14],增加荚果产量、生物量,提高当季氮、磷、钾利用率[15]。 本研究发现,与常规肥料比较,新型肥料显著提高花生植株和籽仁氮素、磷素、钾素和钙素积累量,提高了氮素农学利用效率。 花生增产原因可能是试验地基础肥力较低,属于中低产田,高氮肥且缓期释放有利于养分长期有效供应,避免了后期脱肥。 今后,应深入开展分层精准施肥、优化肥料配方(降低氮含量)等措施研究,实现花生减肥增效协同效应。