花生全程可控施肥理论与技术

万书波，李新国

（1.山东省农业科学院，山东 济南，250100；2.山东省农业科学院农作物种质资源研究所/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，山东 济南，250100；3.农业农村部华东地区作物栽培科学观测实验站，山东 东营，257000）

花生是我国重要的油料作物之一，是国民经济发展和维护国家粮油安全的重要保障。目前，我国油脂油料净进口折油总量已由2000 年的461.4 万吨上升到2010 年的2088.9 万吨，十年间增长353%，但与此同时，我国食用植物油的自给率已由本世纪初的60%下降到35%左右[1]，从2011 至2018年，油脂油料净进口由1846.3 万吨增加到2630 万吨，增加了42.4%，食用植物油的自给率为34%[2]。进一步提升花生生产能力，提高花生产量和效益，对保障人民食用油脂安全和实现农业增效、农民增收具有重要意义。

1 我国目前氮肥施用总体过量，部分地区呈现污染、土质退化

我国化肥施用主要分以下三个阶段：第一阶段20世纪50-60年代，这个时期化肥施用量较少，主要以有机肥为主，几乎是补充土壤养分的唯一来源[3,4]。第二阶段70-90 年代，从70 年代开始，我国化肥消费量迅速增加；80 年代化肥投入比重超过有机肥[5]，过度施用氮肥开始导致土壤酸化；到了90年代，化肥消费量继续大幅增加。70 年代末化肥总施用量1086 万吨，80 年代末超过2000 万吨，而1990-1999 年均增加量为170.4 万吨[6]。第三个阶段2000年以后，第一个十年，年均增量有所放缓，约为141.6 万吨[7]。有统计表明中国粮食年产量从1981年（3.25 亿吨）至2008 年（5.29 亿吨）增长了63%，而氮肥消费量却增长了近2倍。据世界粮农组织统计，目前我国氮肥用量占全球氮肥用量30%。1961-1999年，全球氮肥用量（以元素N 计）从1.16×107吨增加到8.55×107吨，增加了6.4 倍，而中国在同期内氮肥用量增加了43.8 倍[8]，进入新千年后，2001-2018 年间全球氮肥用量增加了33.4%，中国同期内增加了26.2%，而美国仅增加8.3%[9]。

我国化学肥料总体情况为施用过量，尤其是中部、东部经济发达地区，为追求作物产量，化肥施肥过量的现象突出。长期不合理过量使用化肥，造成土壤结构变差、农产品硝酸盐含量过高、重金属含量超标。究其原因：一是对不同区域不同种植体系肥料损失规律和高效利用机理缺乏深入的认识；二是有机肥等研发落后，施用率低，肥料损失大；三是针对不同种植体系肥料减施增效的技术研发滞后，亟需加强技术集成，创新应用模式。因此，明确不同植种体的需肥规律、创新施肥技术、建立高效施肥模式、研发及物化可控肥料新产品等是我国实现化肥减施增效的关键。

2 国内外花生施肥现状

花生成熟后，植株体内根茎叶等营养体内全氮含量为1.51%，占全株总氮量的28.4%；果针、幼果、荚果等生殖体含氮3.11%，占全株总氮量的71.6%。花生植株体内的全氮量较禾谷类作物高，每生产100 kg 花生荚果需纯氮4.3～6.5 kg 计算，比生产相同数量的禾谷籽粒高1.3～2.4倍。若按6000 kg/hm2荚果产量计算，以每生产100 kg 荚果需氮4.3 kg 计算，需氮量则为258 kg/hm2[10]。

在100多个花生种植国中，印度、中国的花生种植面积分别位于第一、第二位，但美国的平均单产最高；美国强调前茬施肥，即把肥料施在前茬作物上，花生基本不施氮肥，以花生根瘤固氮供肥为主，在非常贫瘠的地块每公顷施氮30 kg以内，但注重施用钙肥；印度和尼日利亚花生田基本不施氮肥。

我国经历了从不施氮肥到施氮肥再到施氮过量的过程。20世纪80年代，孙彦浩等提出花生千斤高产施肥指标为氮减半、磷加倍、钾全量，山东省花生大面积亩产500 kg（折合单产7500 kg/hm2）以上，每收100 kg荚果需施氮素3 kg，磷素2 kg，钾素3 kg。基本比例为N∶P∶K=3∶2∶3[11]。20世纪90年代初，张思苏等提出N∶P∶K=1∶1.5∶2，试验表明该比例对花生具有更好的增产、提质作用[12]。虽然有花生田氮减半的提法，施氮量也要150 kg/hm2以上，但这种施肥量并没有被种植户广泛接受。过多的施用氮肥严重抑制了根瘤菌的固氮作用，并给环境带来巨大压力。特别是花生主产区，过度依赖于以肥促产。

近20 年来，施肥过于重视增产效果明显的氮、磷、钾肥，作为植物所需大量元素的钙素以及有机肥却被忽视，严重影响了作物对钙素的吸收利用，逐渐成为限制花生产量进一步提高的主要因素之一。同时，由于氮阻遏效应，长期大量施用氮肥严重抑制了根瘤菌的固氮作用，限制了花生等豆科作物的生物固氮的效应，一方面为了追求产量，氮肥用量居高不下，不仅氮肥利用率低、流失严重、对环境压力大，而且极大地限制了根瘤菌固氮作用的发挥；二是花生施肥方式是在翻地时、播种进行一次或两次施用，但因缺少满足不同生育期需求的有效控释肥（氮、钙肥等），肥料难以根据花生不同生育期的特异需求而满足差异化、精准化养分供给，造成花生苗期肥力充盈、植株徒长，后期脱肥、出现早衰和荚果空秕等，节肥无从谈起，同时根瘤菌生物固氮能力也难以实现。

3 按花生需肥规律供肥是实现花生增产节肥的重大突破

通常栽培上把花生生育期分为四个时期：幼苗期、开花下针期、结荚期和饱果期。早期关于花生各时期各种营养元素吸收规律研究表明，花生对N、P、K、Ca 等主要肥料在幼苗期的吸收都较低；N 肥在开花下针期和结荚期的需求量较大，但在饱果期明显下降；而Ca 的需求量则在开花下针期明显增加，在饱果期维持较高的状态[8]。但这些数据的标注都是基于各时期营养元素占全生育期百分数来表述的，幼苗期本身的营养体比较小，体现了花生不同发育时期对不同营养需求的大体趋势。

幼苗期是花生生长的相对旺盛期，营养体发育快，对N肥等营养的需要也相对要大，而幼苗期抗逆性差，适量补充Ca将有利于壮苗，根系处于发育期，根瘤菌处于侵染或发育期，尚不具有固氮能力。在主茎约3 片叶时追施氮肥有助于根瘤菌的发育[10]。开花下针期至结荚期，对氮需求量较幼苗期低，花生通过根瘤菌固氮基本能满足需要[10]。结荚中后期至饱果期，根瘤衰老，通过固氮难以满足需要。由于荚果发育需要较多的光合产物，从而需要避免脱肥和植株早衰，需要及时补充N 肥以维持较高的光合作用水平，而鉴于果针入土10 天后，籽粒开始大量摄取Ca 肥，应在此时期补充Ca 肥。因此可将花生的需肥时间分为三个阶段：幼苗期（前期）、开花下针期和结荚前期（中期）、结荚中后期和饱果期（后期）[10]。

因此根据花生需肥规律的三个时期，立足于花生特性和国内生产实际，实现一次施肥，全程可控，在特定时间段进行针对性的供肥，既满足植株的需要，又充分发挥生物固氮的能力，起到增产节肥的目的，改变氮肥投入过多、钙肥偏少或不施的现状，补充有机肥和微生物肥料，实现前期促苗、中期补钙和后期促果保产。相关技术和产品的研发与生产将有助于花生生产的重大突破。

4 全程可控施肥理论与分层施肥技术的提出和应用

结合花生生育期的需肥特性，2014 年山东省农业科学院花生栽培与生理生态团队发明专利“花生双层膜无机肥料”获得了国家专利局授权[13]，该专利首次建立了花生专用肥的多层包膜、速效肥与缓释肥共同造粒的制肥思路与技术，基本上满足了花生苗期对速效肥和中后期对氮肥和钙肥的需求。并以此为基础，提出花生全生育期可控施肥理论与技术，以外层为速效肥、内层为缓释肥的多层包膜肥料达到花生全生育期的持续供肥效果。花生全程可控施肥理论要点及技术特点总结如下：

4.1 花生需肥规律

幼苗期根瘤尚未形成，营养体发育快，对N素等养分的需要也相对要大，且幼苗期抗逆性差，适量补充Ca 有利于壮苗[1,14～17]；开花期至饱果期，根瘤大量形成，通过根瘤菌固氮基本满足需要，荚果对Ca素需求增大，应在此时期补充Ca 肥[18]；生育后期根瘤衰老固氮减弱，且荚果充实需要较多的光合产物，为避免脱肥和植株早衰，应补充N、P、K等[19]。

4.2 全程可控施肥技术

在明确花生需肥规律的基础上，形成了全程可控施肥理论与技术，可概括为“起爆氮、中补钙和后援氮”。起爆氮是指在生育前期供应速效氮肥，促进植株早期发育和根瘤形成；中补钙是指生育中期以钙肥供应为主，以根瘤固氮为植株供氮为主，促进荚果发育[20～22]；而后援氮则是在生育后期以缓释氮肥和钾肥为主，促进荚果充实饱满[23]。

为充分发挥根瘤菌的生物固氮能力，减少氮肥施用比例，并满足花生生长发育不同阶段的养分需求，研发出满足生育全程的养分供应多层膜控释肥，这种控释肥可做为种肥进行施用。肥料的选择为速效肥与缓释肥复混的花生专用控释复混肥料，肥料N 含量为15.4%，其中，速效肥N 含量为7.0%，缓释肥N 含量为8.4%。肥料中P2O5含量为12.2%；K2O 含量为15.4%、钙含量为2.0%；富含中微量元素硼、锌、铁、钼、活化腐殖酸等。

4.3 分层施肥技术

花生的结荚层与根系在土壤中分布于不同的土层，荚果分布于上层5～15 cm，根系则要深一些，集中于10～30 cm。根据不同生育期对不同土层养分吸收利用特点，研发出花生专用分层施肥播种机，于6～10 cm（结果层）、10～20 cm（根系集中层）分层施肥。

浅层土壤中以速效氮肥为主，满足苗期需求；深层土壤中以控释肥和钙肥为主，满足中后期需求；同时实现钙肥与磷钾肥区域化隔离，减少不同元素的拮抗作用。

4.4 施肥量

我国花生种植地域比较广泛，既有土壤肥力较好的高产地块，也有大面积贫瘠的中低产田，根据地力条件和产量水平，肥料用量750～1050 kg/hm2。施肥方式为土壤分层施肥，其中结果层和根系集中层各375～525 kg/hm2。符合花生前期生长对氮、磷、钾的需求、后期对氮、钙肥料的需求。

5 前景与展望

山东省农业科学院花生栽培与生理生态创新团队的多年大田试验表明，全程可控施肥技术可节氮20%以上，比常规施肥单产增产10%以上，其中济阳基地单增产21.3%～28.1%；莒南县试验增产12.14%～14.01%（未发表资料），实现了减肥增产的效果。我国由于长期过量施用氮肥，部分耕地酸化严重，造成钙素流失，土壤环境质量下降，可持续性发展受到制约。同时国内外缺乏满足花生生长发育需求的专用肥，因此，采取积极有效的施肥措施，一方面有利于实现花生生产因需给肥，提升肥料利用率，另一方面也利于简化生产程序、节约成本、降低碳排放，从而推动花生高效、绿色生产，对缓解我国粮油争地矛盾及油料作物的供需矛盾具有重要意义。作为花生全程可控施肥技术的核心技术之一，花生花生分层高效施肥技术遴选为山东省农业技术规程（SDNYGC-2-1106-2018），花生全程可控施肥技术遴选为2020 年山东省主推技术。根据花生不同时期对氮、钙元素需求特点和规律的同时，系统开展花生种植调控关键技术的研究，随着氮、钙的可控释放配套技术、产品和机械等的进一步优化和完善，花生全程可控施肥技术将会进一步推动花生的高效、绿色生产。