氮磷钾肥对食用向日葵籽实灌浆及油分积累的影响

安 昊，段 玉，张 君，梁俊梅，张婷婷

（内蒙古自治区农牧业科学院资源环境与检测技术研究所，内蒙古呼和浩特 010031）

向日葵是重要的油料作物之一，2019年全球向日葵的播种面积为2 822 万hm2，总产量约5 849 万t，排名前十的国家是俄罗斯、乌克兰、罗马尼亚、中国、哈萨克斯坦、保加利亚、土耳其、西班牙、法国和匈牙利，播种面积达2 075.9 万hm2，占世界向日葵总播种面积的73.6%，产量为4 528.6 万t，占世界向日葵总产量的77.4%[1]。我国2019年向日葵播种面积为94.1 万hm2，总产量252.5 万t[2]。我国种植向日葵主要是食用向日葵，占全国总面积的85%以上。内蒙古自治区是我国向日葵的主要产区，2019年种植面积约50 万hm2，产量约135 万t[3]。向日葵籽实的脂肪酸含量及脂肪酸组分是向日葵的主要品质指标[4]，氮磷钾肥的施用不但影响向日葵的产量也影响向日葵脂肪的积累和脂肪酸组分[5-9]。目前，国内对向日葵干物质积累、氮磷钾养分吸收积累与分配等的研究较多[10-14]。如向日葵籽粒干物质积累和粗脂肪积累均表现为“S”形增长曲线，施肥能增加籽粒干物质积累量和粗脂肪含量[15-17]。深松可以打破土壤犁底层，改善生长环境，增强向日葵籽粒灌浆能力[18]。胡树平等[19]研究表明，向日葵粒重的高低取决于籽粒库容的大小、灌浆持续期的长短和灌浆速度的快慢。水分胁迫会降低向日葵籽实灌浆的速率从而影响产量[20]，但关于氮磷钾肥对向日葵籽实灌浆速率和脂肪酸积累变化规律影响的研究较少，因此，本试验在内蒙古武川县开展食用向日葵不同施肥处理下籽实灌浆规律和脂肪酸积累的研究，旨在为该地区向日葵的科学施肥提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验在内蒙古武川县上秃亥乡新河村进行，当地属中温带大陆性季风气候，年平均气温为3.0 ℃，≥0 ℃的年平均积温2 578.5 ℃，平均无霜期110 d，年平均降水量仅有350 mm。土壤为栗钙土，质地壤土，地力均匀，前茬作物为玉米，可以进行井灌，土壤养分状况见表1。

表1 试验地土壤养分状况

1.2 供试品种和肥料

试验所用品种为食用向日葵杂交种“SH361”。该品种属中熟食用向日葵杂交种，生育期115 d 左右。氮肥用尿素（含N 46%），磷肥用重过磷酸钙（含P2O546%），钾肥用氯化钾（含K2O 60%），磷肥全部作基肥开沟深施，氮肥30%和钾肥50%作基肥，氮肥70%和钾肥50%在现蕾期追施。

1.3 试验设计

试验设FP（农民习惯施肥）、NE（养分专家推荐施肥）、NE-N（不施氮肥）、NE-P（不施磷肥）、NE-K（不施钾肥）5 个处理，3 次重复，共15 个小区。小区长7.5 m、宽4.8 m，小区面积36.0 m2，8 行区，采用大小垄覆膜种植，大行80 cm，小行40 cm，株距55 cm，留苗30 000 株/hm2。田间管理按当地习惯择优选用，小区施肥量见表2。试验于2020年5月10日播种，10月10日收获。

表2 试验设计及肥料用量 单位：kg/hm2

1.4 取样测定

向日葵开花初期每小区选定植株长势一致、盘径大小均匀的3 株系带标记（由于取样初期时间早，有花萼未完全展开，本试验统一为花盘正面）。测定籽实灌浆及盘茎的增长积累规律，每7 d 取样1 次（开花后第7 天开始取样）。

籽实干物质积累量：籽实开花后，从花盘外圈向内扇形取样，将取回的籽实计数称重，在105 ℃条件下杀青30 min 后，在80 ℃下烘干至恒重称重，留样粉碎测定脂肪含量和脂肪组分。

百粒籽实的日积累量（g/d）=100 粒籽实干物质重（g）/开花后天数（d）。

1.5 品质指标测定

粗脂肪含量测定采用索氏提取法；脂肪酸组分测定采用国家标准GB 5009.168—2016 中的方法[21]。

1.6 数据分析

采用Microsoft Excel 2003 软件进行数据整理和作图。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾肥对食用向日葵籽实灌浆的影响

向日葵籽实干物质积累总体表现为前期慢、中期快、后期又慢的“S”形曲线变化规律（图1a）。百粒籽实日积累量表现为开花后14 d 之前籽实灌浆速率较低，开花后14 d 百粒籽实日积累量在0.40～0.44 g/d，14～22 d 籽实灌浆加快，最大日积累量在开花后22 d，开花后22 d 百粒籽实日积累量在0.54～0.57 g/d，之后籽实干物质积累量逐渐降低，施肥处理的干物质积累量高于不施肥处理（图1b）。

图1 食用向日葵籽实灌浆规律

将开花后天数作为自变量（x），百粒籽实干物质积累量作为因变量（y），用Logistic 曲线y=k/（1+ae-bx）进行回归模拟，回归方程见表3。由表3 可知，决定系数都达到了显著水平（P＜0.05）。从回归方程可以计算出生长曲线的拐点在x=（lna）/b处。经计算得出向日葵开花后19～20 d 是籽实达到最大积累量50%的时间（拐点），称之为增重高峰期及籽实干物质积累最快时期。缺N、P、K 肥处理的拐点干物质积累量是NE 处理拐点干物质积累量的89%、90%和91%。氮肥对籽实干物质积累量的作用最大，其次是磷、钾肥。

表3 向日葵籽实干物质积累规律

2.2 施肥对食用向日葵籽实粗脂肪含量变化的影响

向日葵籽实粗脂肪含量的变化表现为“慢-快-慢”，即“开花初期籽实的粗脂肪含量较低，开花后14～37 d 是籽实粗脂肪含量增加最快，开花37 d 后籽实的粗脂肪含量增加缓慢”，呈“S”形生长曲线变化规律（图2）。

图2 食用向日葵籽实的粗脂肪含量变化规律

将开花后天数作为自变量（x），籽实粗脂肪含量作为因变量（y），用生长曲线方程y=k/（1+ae-bx）进行回归模拟，回归方程见表4。由表4 可知，决定系数都达到了显著水平（P＜0.05）。从回归方程可以计算出生长曲线的拐点在x=（lna）/b处。经计算得出向日葵开花后28～30 d 是粗脂肪含量达到最大含量50%的时间（拐点），称之为粗脂肪积累高峰期及粗脂肪积累最快时期，NE 处理与缺N、P、K 处理的积累高峰期基本相近。达到最大积累量时，NE 处理的粗脂肪含量最高，为23.40%，缺N、P、K 处理的拐点粗脂肪积累量是NE 处理拐点积累量的99%、94%和93%，可见钾肥对籽实的粗脂肪含量影响最大，其次是磷肥，最低的是氮肥。

表4 食用向日葵籽实粗脂肪积累规律

2.3 施肥对食用向日葵脂肪酸组分的影响

向日葵籽实的棕榈酸含量随开花后天数呈乘幂曲线关系，刚开始灌浆时棕榈酸含量较高，占总脂肪含量的23%～25%，之后随着灌浆时间的推移其含量快速降低，开花后37 d 趋于稳定，此时，籽实的棕榈酸含量占总脂肪酸含量的7%～8%。施肥影响脂肪酸初期的棕榈酸含量，成熟时各施肥处理之间无差异（图3a）。

向日葵籽实中硬脂酸含量也是呈乘幂曲线关系，灌浆初期籽实中的硬脂酸含量较高，占总脂肪酸含量的13%～15%，随着灌浆时间的推移其含量快速降低，开花后29 d 基本趋于稳定，籽实中硬脂酸含量占总脂肪酸含量的0.3%～0.5%。NE 处理的硬脂酸含量较低，说明合理施肥能够降低籽实中的硬脂酸含量（图3b）。

向日葵籽实中油酸含量开始灌浆时较低，占总脂肪酸含量的9%～10%，开花后22 d 有一个高峰期，占总脂肪酸含量的25%～27%，之后随着籽实的成熟一直在下降，收获时油酸含量占总脂肪酸含量的13%～17%。FP 处理的油酸含量较高，其他各处理的油酸含量差异不大，说明过多的施用氮、磷肥可能促进籽实中油酸的合成（图3c）。

向日葵籽实中亚油酸含量是籽实中脂肪酸的主要成分，亚油酸含量从灌浆初期的50%左右一直增加，到收获时亚油酸含量占总脂肪酸含量的75%～80%。FP 处理的亚油酸含量较低为75.3%，其他各处理的亚油酸含量78%～80%，说明过多施用氮、磷肥可能提高籽实中油酸的含量，降低亚油酸的含量（图3d）。

图3 施肥对食用向日葵脂肪酸组分的影响

3 讨论与结论

向日葵籽实干物质积累表现为前期慢、中期快、后期又慢的“S”形曲线变化规律，籽粒灌浆的干物质日积累量开花灌浆初期较低，开花后14～22 d 籽粒灌浆速率加快[22]，最大干物质日积累量拐点在开花后19～20 d，之后籽粒干物质日积累量逐渐降低，施肥处理的干物质日积累量明显高于不施肥处理，缺N、P、K 肥处理的拐点干物质积累量是全肥区（NE）拐点干物质积累量的89%、90%和91%，说明氮肥对籽实干物质积累量的影响最大，其次是磷肥和钾肥。

向日葵籽粒粗脂肪含量的变化也表现为“慢-快-慢”，即开花初期籽实的粗脂肪含量较低，开花后14～37 d 籽实粗脂肪含量增加最快，开花37 d 后籽实的粗脂肪含量增加缓慢的“S”形生长曲线变化规律，NE 处理与缺N、P、K 处理的积累高峰期基本相近。达到最大积累量时，NE 处理的粗脂肪含量最高，为23.40%；缺N、P、K 处理粗脂肪拐点累积量是NE 处理粗脂肪拐点积累量的99%、94%和93%。

脂肪酸组成对向日葵的品质有重要影响，油酸和亚油酸是不饱和脂肪酸，其含量越高品质越好；棕榈酸和硬脂酸是饱和脂肪酸，其含量越低品质越好。向日葵籽实的棕榈酸含量和硬脂酸含量与开花后天数均表现为乘幂曲线关系，刚开始灌浆时棕榈酸含量和硬脂酸含量较高，占总脂肪酸含量的23%～25%和12%～15%，之后随着灌浆时间的推移棕榈酸含量和硬脂酸含量快速降低，棕榈酸含量在开花后37 d 趋于稳定，占总脂肪酸含量的7%～8%，硬脂酸含量在开花后29 d 趋于稳定，占总脂肪酸含量的0.3%～0.5%。施肥影响灌浆初期的棕榈酸含量，成熟时各施肥处理之间无差异。NE 处理的硬脂酸含量较低，说明合理施肥能够降低籽实中的硬脂酸含量。向日葵籽实中油酸含量开始灌浆时较低，占总脂肪酸含量的9%～10%，开花后22 d 有一个高峰期，其含量占总脂肪酸含量的25%～27%，之后随着籽实的成熟一直在下降，收获时油酸含量占总脂肪酸含量的13%～17%。向日葵籽实中亚油酸含量是籽实中脂肪酸的主要成分，亚油酸含量从灌浆初期的50%左右一直增加，到收获时亚油酸含量占总脂肪酸含量的75%～80%。FP 处理的油酸含量较高占总脂肪酸含量的17%，亚油酸含量较低占75.3%，其他各处理的油酸含量和亚油酸含量差异不大，说明过多施用氮、磷肥可能提高籽实中油酸的含量，降低亚油酸的含量。