不同腐殖酸肥用量对花生生长发育和产量的影响

梁 满张 昆沈 一刘永惠沈 悦张旭尧陈志德*

(1.江苏省农业科学院经济作物研究所,江苏 南京 210014;2.山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室,山东 泰安 271018)

花生(ArachishypogaeaL.)是我国重要的经济作物和油料作物,在国民生产中占有重要地位[1]。花生作为一种高产作物,用途广泛,市场需求量大。化肥的投入是提高作物产量的重要手段之一[2],但不合理的化肥施用不仅会抑制作物的生长发育[3],同时随施用年限的增加,还会造成土壤板结、盐渍化、土壤酸化、肥料利用率下降等一系列负面效应[4-5],直接导致农产品品质下降[6]。当下为了追求产量,花生化肥施用量一直很高[7],因此研究专用肥对花生生长发育和产量的影响及降低花生种植过程中过量化肥对农业存在的污染风险等具有重要意义。

腐殖酸是动植物遗骸经过微生物的分解和转化以及一系列的化学过程积累起来的一种有机物,能改善土壤品质,提高肥料利用率和作物产量[8-9]。研究表明,腐殖酸复混肥能促进番茄幼苗生长及对N、P、K的吸收,增加番茄产量和品质[10]。杜会英等[11]认为在投入养分量相等条件下,腐殖酸能促进葡萄叶片中叶绿素的合成代谢和果实对养分的吸收,增加葡萄产量。张利民等[12]研究发现施用活性腐殖酸缓释肥比施用普通复合肥的花生生长更稳健,增产效果更显著。但是,已有研究多集中于腐殖酸肥与普通复合肥或不施肥对于作物生长发育、产量形成和肥料利用效率的比较研究,而有关腐殖酸肥不同用量之间的研究鲜见报导。

因此,本研究通过设置不同梯度的活性腐殖酸复合肥用量,研究其对花生生长发育和产量的影响,为探明专用肥对花生的施用效果提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年5-9月在江苏省农科院六合试验基地进行,土壤类型为马肝土,冬闲田,耕层(0～20 cm),土层有机质含量为10.60 g/kg,全氮0.71 g/kg,硝态氮6.49 mg/kg,铵态氮9.12 mg/kg,全磷0.42 g/kg,全钾15.68 g/kg,速效磷26.09 mg/kg,速效钾249.11 mg/kg。

1.2 试验设计

供试花生品种为宁泰9922,设5个处理:普通三元复合肥750 kg/hm2(CK1),不施肥(CK2),腐殖酸复合肥750 kg/hm2(T1),腐殖酸复合肥609 kg/hm2(T2),腐殖酸复合肥525 kg/hm2(T3)。垄作种植,垄底宽80 cm,垄面宽40 cm,垄上分别播2行花生,行距35 cm,穴距18 cm,每穴2株,裂区设计,3次重复。试验地选择通风透光、无遮荫、地势平坦、排灌方便、前茬一致的地块。

1.3 田间管理

试验田旋耕2次,机械起垄,起垄前拌土撒施3%辛硫磷颗粒剂15.0 kg/hm2防治地下害虫;5月9日人工播种,每穴播3粒,留2苗;5月13日喷撒除草剂(异丙甲草胺);5月25日人工除草1次,以后不定期人工除草;5月29日撒施10%啶虫脒乳油20 mL 和25%吡唑醚菌酯悬浮剂450 g/hm2防治蓟马和根腐病;7月13日施用花生超生宝375 g/hm2和阿维菌素300 mL/hm2进行化控和食叶性害虫防控;9月7日开始收获。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 农艺性状

收获期进行植株取样调查,每小区选取生长一致的样点,连续10株,按单株考察记载主茎高、侧枝长、总分枝数、主茎绿叶数、单株饱果数、单株秕果数、单株烂果数、单株幼果数。

1.4.2 植株干物质

分别于花生幼苗期、开花下针期、结荚期、饱果成熟期、收获期,每个处理选取代表性样株花生10株(3次重复,下同),105℃杀青30 min,80℃烘至恒质量,计算干物质[13]。

1.4.3 产量

每个处理分别进行测产:荚果充分晒干后,去除杂质、幼果、烂果等,按小区称质量计产。

1.4.4 产量性状

从晒干的荚果中随机取样500 g考种,考种项目包括:千克果数、饱果数、秕果数、千克仁数、饱仁数、秕仁数、百果质量、百仁质量。

1.4.5 收获指数

收获指数=经济产量/生物学产量[14]。

1.4.6 肥料贡献率和农学利用率

肥料贡献率/%=(施肥处理产量-不施肥处理产量)/施肥处理产量×100;

农学利用率/(kg·kg-1)=(施肥处理产量-不施肥处理产量)/施肥量[15-17]。

1.5 数据处理与分析

所有数据采用Excel 2016进行整理,并采用SPSS 22.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同腐殖酸肥用量对花生农艺性状的影响

表1可知,不同施肥量对花生植株性状有一定影响,主茎高和侧枝长表现为CK1＞CK2＞T1＞T3＞T2,说明腐殖酸肥可有效降低株高,防止花生徒长。而从分枝数和主茎绿叶数来看,3种腐殖酸肥用量处理均高于CK1 和CK2,但T1、T2和T3之间的差异并不显著。

表1 不同施肥量对花生农艺性状的影响Table 1 Effects of different application rates of fertilization on agronomic characteristics of peanut

不同施肥量对花生荚果性状也存在影响。与CK1和CK2相比,T1、T2和T3处理下单株饱果数具有显著优势,其中T1的单株饱果数较T2、T3分别增加4.9%和4.4%。T1、T2和T3处理下单株秕果数、单株烂果数和单株芽果数差异不显著,但均低于CK1。

2.2 不同腐殖酸肥用量对花生干物质积累的影响

不同施肥量下,花生的单株干物质积累随着生育时期的推移变化趋势基本一致,但各生育时期内存在一定差异(图1)。与CK1和CK2相比,施加腐殖酸肥均显著增加了花生生育后期的单株干物质积累量,其中在播种后第108 d时,T1、T2和T3处理单株干物质积累量较CK1分别增加15.7%、14.0%和4.9%,较CK2分别增加26.5%、24.5%和14.6%。3种腐殖酸处理相比,在播种后第36、54 d时,T2高于T1和T3;在播种后第72、90、108 d时,单株干物质积累表现为T1＞T2＞T3,其中T1和T2单株干物质量在播种第54 d和72 d期间产生交叉;在播种后第108 d时,T1的单株干物质量较T2、T3分别增加1.6%和10.3%。

图1 不同施肥量对花生单株干物质积累的影响Fig.1 Effect of different application rates of fertilization on dry matter accumulation per peanut plant

2.3 不同腐殖酸肥用量对花生产量构成因素的影响

由表2可知,不同施肥量对花生产量构成因素的影响存在差异。与CK1 和CK2相比,腐殖酸肥处理对饱果数、饱仁数、百果质量和百仁质量具有显著优势,其中T1、T2 和T3 之间的饱果数、饱仁数差异不显著,T1的百果质量、百仁质量较T2和T3分别增加2.4%、1.9%和4.5%、5.7%。CK1 和CK2 处理下千克果数、千克仁数、秕果数和秕仁数显著高于T1、T2和T3,秕果数和秕仁数表现为T3＞T2＞T1。说明随着腐殖酸肥的用量增加,可以有效提高花生的产量性状。

表2 不同施肥量对花生产量构成的影响Table 2 Effect of different application rates of fertilization on yield components of peanut

2.4 不同腐殖酸肥用量对花生产量和收获指数的影响

不同腐殖酸肥用量显著影响花生的产量和收获指数(图2)。腐殖酸处理下的产量显著高于CK1和CK2,腐殖酸处理之间的产量表现为T1＞T2＞T3,可见随着腐殖酸肥的用量增加,花生产量有明显的上升趋势,T1的产量达到5194.8 kg/hm2,较T2和T3分别增加7.46%、22.73%。说明T1处理可以获得较高的花生产量。与CK1和CK2相比,腐殖酸肥在显著增加了花生生育后期的单株干物质积累量的同时,也显著增加了花生的收获指数,其中T1的收获指数较T2和T3分别增加1.6%、10.3%。

图2 不同施肥量对花生产量和收获指数的影响Fig.2 Effect of different application rates of fertilization on peanut yield and harvest index

2.5 不同腐殖酸肥用量对肥料贡献率和农学利用率的影响

表3可看出,不同用量的腐殖酸肥处理下的肥料贡献率和农学利用率显著高于CK1,3种腐殖酸处理之间的肥料贡献率表现为T1＞T2＞T3,T1的肥料贡献率和农学利用率分别达到26.85%和1.86,远高于CK1。可见,施用腐殖酸肥能改良培肥土壤,更能有效提高肥料利用率。

表3 不同施肥量对肥料贡献率和农学利用率的影响Table 3 Effect of different application rates of fertilization on fertilizer contribution rate and agronomic utilization rate

3 讨论与结论

3.1 不同腐殖酸肥用量与花生生长发育的关系

我国是化肥施用大国,但是化肥综合利用效率低[15,18]。为了提高肥料利用率,降低化肥用量,开展作物专用肥的研究具有重要意义。近年来,腐殖酸肥的应用已经成为保护和治理生态环境的重要措施之一[19]。前人研究发现,适宜浓度条件下,腐殖酸能够促进植物生长[20];Adain等[21]报道腐殖酸能够使番茄根部的干质量增加18%,同时又能增强植物的生理活性;Fagbenro等[22]研究表明腐殖酸对柚木幼苗的月生长率、高度、总干物质都有显著的促进作用。本研究发现,腐殖酸肥处理下的花生植株侧枝长和主茎绿叶数均高于普通三元复合肥和不施肥处理,且单株饱果数具有优势,说明腐殖酸肥有利于花生的生长发育和绿色覆盖度,同时这可能也是导致腐殖酸肥处理下的花生在生育后期干物质积累高于另外两个对照处理的原因;在显著增加了花生生育后期单株干物质量的同时,腐殖酸肥也增加了花生的收获指数。由此可见,本试验条件下,腐殖酸肥能够促进花生的生长发育,这与前人的研究结果一致。

3.2 不同腐殖酸肥用量与花生产量的关系

许多研究表明,在土壤中施用腐殖酸肥不仅可以改善作物的生长环境,提高肥料的利用率,还可以促进作物的生长,从而达到增产增收的效果[23-25]。本试验中,腐殖酸肥处理下的饱果数、饱仁数、百果质量和百仁质量具有显著优势,表明腐殖酸对花生的生长具有促进作用,增加了饱果期的单果质量;而这些产量构成因素的增加,也使得不同腐殖酸肥用量下的花生产量显著高于普通三元复合肥和不施肥,这与张利民等[12]的研究结果基本一致;随着腐殖酸肥用量的增加,花生产量有明显的上升趋势,以750 kg/hm2的用量效果最好,产量达到5 194.8 kg/hm2,但是产量涨幅趋于平稳的具体“拐点”还有待进一步研究。崔文娟等[26]研究认为土壤中施用的腐殖酸肥料能够与土壤中的养分离子发生反应,从而减少养分的损失,提高肥料的利用率。本试验中,腐殖酸肥处理下的肥料贡献率和农学利用率显著高于普通三元复合肥,其中肥料贡献率随腐殖酸肥用量的增加而显著提高,这说明腐殖酸肥更能优化土壤特性,且随着施入量的增加达到增强土壤肥力,提高施肥肥效的目的。但本试验品种单一、生育期数据样本量较少,有关腐殖酸肥对花生生长发育和产量的影响还需要进一步深入研究和验证。