最佳养分管理下我国花生磷需求特征

摘要 评价花生荚果产量和植株磷素需求，为高产花生的施肥管理提供理论指导。收集1990—2021年我国主要花生种植区的大量田间试验数据集（n=265），以评估在最佳施肥管理下花生的磷吸收特征。结果表明，在整个数据集中，平均花生荚果产量和收获指数（HI）分别为4 642 kg/hm2 和0.54。花生荚果对磷（P）的平均需求量为6.45 kg/t。在＜3、3～<4、4～<5、5～6和＞6 t/hm2 5个荚果产量范围内，磷素吸收和HI均随荚果产量的增加而增加。磷需求量随着产量的增加而增加，这归因于在荚果产量高的情况下，秸秆磷的过量吸收。

关键词 花生；荚果产量；收获指数；磷素吸收；磷需求量

中图分类号 S565.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）17-0167-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.039

Phosphorus Uptake Behavior of Peanut Under Optimum Fertilization Management in China

WANG Hong-mei1，L Ji-long2

（1.Dancheng County Institute of Agricultural Sciences， Zhoukou， Henan 477150;2.Henan Zhoukou National Agricultural Science and Technology Park Management Committee， Zhoukou， Henan 477150）

Abstract Assessing pod yield and plant phosphorus demand can provide theoretical guidance for fertilization management of high yielding peanut （Arachis hypogaea L.）. Following this rationale， a large dataset was collected from field experiments （n = 265） across the main peanut planting regions of China for a period spanning from 1990 to 2021 to evaluate nutrient uptake behavior of peanut under current optimum fertilization management. Across the entire dataset， the results showed that average peanut pod yield and harvest index （HI） were 4 642 kg/hm2 and 0.54. The average peanut phosphorus （P） requirement was 6.45 kg/t. Across five ranges of pod yields （<3， 3-<4， 4-<5， 5-6， and >6 t/hm2）， both nutrient uptake and HI increased with increasing pod yield. The P requirement increased with yield， attributed to an increase in straw P concentration as P luxury uptake occurs under high pod yield.

Key words Peanut;Pod yield;Harvest index（HI）;Phosphorus uptake;Phosphorus requirement

作者简介 王红梅（1981—），女，河南郸城人，副研究员，从事作物栽培研究。通信作者，研究实习员，硕士，从事作物养分资源管理研究。

收稿日期 2023-08-10；修回日期 2023-11-07

花生在我国种植历史悠久，是优质植物蛋白质和食用油的重要来源，也是我国重要的经济作物之一。研究表明花生中蛋白质含量约为30%，脂肪含量高达50%［1］。以花生为基础的食品、饮料等相继被开发供人们食用，而榨油后的花生饼粕可用作动物饲料，花生作为油料作物除家庭用途外，还是润滑剂、淬火剂等工业产品的原料［2］。

在我国花生种植面积约为460.8万hm2，总产量为1 709.2万t，平均产量为3 810 kg/hm2 ［3］。虽然近年来我国花生产量稳步增加，但仍不能满足日益增长的人口的需求。影响花生高产的因素包括气候条件、土壤特征、品种、养分管理和栽培措施等［4］。不同气候条件（最低和最高温度、有效积温、日照时间和降雨等）影响作物的播种期、灌浆期和总生育期等，进而影响作物产量［5-6］。土壤特征能决定土壤养分供应能力，进而影响作物的生长和产量，因为作物生育期吸收的养分2/3源自土壤，仅1/3来自肥料［7］。而肥料中磷是植物不可缺少的营养元素之一［8-9］。花生蛋白质含量较高，因此对磷的需求量较大［10］。此外，磷参与花生体内的生理代谢，对花生产量和品质的形成至关重要［11-15］。磷素参与根瘤菌与宿主的结瘤共生过程，且能够直接参与共生过程中信号物质的生成和传递，施磷能够有效提高豆科植物-根瘤菌结瘤共生［16-17］，同时能提高根瘤固氮酶的活性和根瘤的固氮能力［18-19］。

人口数量的增长造成了对农作物需求量的增加，预计到2050年将增加一倍左右［20-21］。对磷矿的需求量也随之增加，预计从2010年的17 600万t 增加到2050年的26 200万t［22］。磷是一种不可再生资源，因此，提高磷肥的利用效率十分必要［23-25］。在实际生产过程中，农民为追求高产，过高地投入磷肥，降低了磷肥的利用效率，同时也对环境造成了负面影响［26-28］。因此，在粮食生产和环境的双重制约下，必须通过提高磷肥利用率的方式来提高作物产量，而不是一味增加磷肥的投入。以往对花生磷需求的研究一般都在特定地点的田间试验，由于我国花生产区气候和土壤条件的变异较大，这些单个的试验结果对于推广应用不具有普遍性，需要根据这些零碎的研究结果归纳总结出适用于花生区域范围的管理措施，以便于推广应用。

因此，笔者收集大量花生产量、收获指数以及花生磷的各项指标，明确花生产量与磷吸收的关系，以及单位产量磷的需求量，为花生磷肥的合理施用提供依据，这也是今后高产农业系统优化管理的需要。

1 材料与方法

1.1 数据来源

研究数据是从中国知网（CNKI）期刊1990—2021年中发表的论文中获取的（China National Knowledge Infrastructure，1990-2021）。收集的所有数据均来自田间试验，有明确的施肥量、荚果产量、秸秆干物重以及荚果和秸秆中磷含量等数据。试验地点分布在我国花生主产区，所涉及的花生试验品种都是当地普遍种植的具有高产潜力。

1.2 数据统计分析

研究数据包括成熟期花生荚果产量（n=442）、收获指数（n=396）、荚果磷含量（n=182）、植株磷含量（n=186）、作物总磷吸收（n=387）、磷收获指数（n=278）和1 t荚果产量需磷量统计（n=382）。选择与试验数据最吻合的模型来表征荚果产量与地上磷积累之间的关系。由于荚果产量数据的分布范围较大（1 174～7 232 kg/hm2），把产量数据分为5组，分别为<3、3～<4、4～<5、5～6和>6 t/hm2。在这5个小组中进行各项P指标（荚果和磷收获指数、花生磷含量、1 t产量磷需求量）的比较，得出不同范围内各项P指标的差异。

采用 Excel 进行数据计算和图表绘制。

收获指数（HI）=荚果产量（kg/hm2）/花生总生物量（kg/hm2）

磷收获指数（P HI）=荚果磷吸收量（kg/hm2）/植株磷吸收总量（kg/hm2）

磷需求量（P req）=植株磷吸收量（kg/hm2）/荚果产量（t/hm2）

2 结果与分析

2.1 数据集总体概述

由表1可知，花生荚果产量为1 174～7 232 kg/hm2，平均荚果产量为4 642 kg/hm2，高于我国花生平均产量的21.84%（3 810 kg/hm2）［3］。收获指数（HI）为 0.38～0.71，平均值为0.54，与谢光辉等［ 29］报道的总体平均值（0.50）相似。由于花生种植地区的气候条件、土壤肥力以及施肥量的差异较大，所以花生荚果磷含量（0.06%～1.79%，平均值为0.39%）以及秸秆磷含量（0.10%～1.01%，平均值为0.26%）都有很大的变化。荚果磷含量与Wang等［30］研究结果一致（0.40%）；但秸秆磷含量较其（0.17%）研究高，这可能是该试验采用最佳施肥量和最佳的管理措施，导致花生营养体对磷的吸收较高。花生地上部干物质对磷的吸收为5.00～63.20 kg/hm2，平均为30.80 kg/hm2，磷收获指数（PHI）为0.38～0.89，平均为0.70。花生荚果对磷的需求（Preq）为1.84～16.20 kg/t，平均为6.45 kg/t。

2.2 荚果磷吸收、荚果收获指数和荚果磷收获指数与荚果产量的关系

在适宜施磷条件下，花生荚果产量和地上部磷吸收呈正幂函数关系（图1），有56%的植株磷吸收变异能用荚果产量来解释。为了进一步研究花生荚果产量和植株磷吸收的关系，把产量范围分为5组：<3、3～<4、4～<5、5～6和＞6 t/hm2，在划分的5个小组内比较荚果产量和磷收获指数（图1）。在5个产量水平下，花生荚果收获指数从产量水平<3 t/hm2时的0.519上升到产量水平>6 t/hm2时的0.557，磷收获指数从产量水平<3 t/hm2时的0.778下降到产量水平>6 t/hm2时的0.656。通过荚果产量各组间的比较发现荚果产量大于4 t/hm2的收获指数高于荚果产量小于4 t/hm2，且二者之间差异达显著水平（P＜0.05）；<3 t/hm2、3～<4 t/hm2两组间无显著差异；4～<5 t/hm2、5～6 t/hm2和>6 t/hm2 3组间差异也未达显著水平。荚果产量小于3 t/hm2的磷收获指数高于荚果产量大于3 t/hm2，二者之间差异也达显著水平，其余4组间未达显著差异。表明植株磷的吸收量随着荚果产量的增加而增加，4 t/hm2是花生收获指数的临界点，产量高于4 t/hm2花生收获指数会显著提高；3 t/hm2是花生磷收获指数的临界点，产量高于3 t/hm2花生磷收获指数会显著降低。

2.3 花生磷含量、1 t产量磷需求与荚果产量的关系

在比较各组花生磷含量与产量之间的关系时，把花生分为秸秆和荚果两部分，比较5个产量水平下秸秆和荚果磷含量的差异。结果发现（图2），秸秆磷含量在4～<5 t/hm2、>6 t/hm2 2个荚果产量范围内最高，显著高于其余3组（P＜0.05），且<3 t/hm2、3～<4 t/hm2、5～6 t/hm2 三者之间差异未达显著水平。荚果磷含量也是以4～<5 t/hm2、>6 t/hm2 2个荚果产量范围内最高，与<3 t/hm2、5～6 t/hm2 2个范围内的荚果磷含量达显著水平。荚果中的磷含量明显高于秸秆中的磷含量，且秸秆中磷含量高的荚果中磷含量也对应较高，二者间存在相互关系。在比较1 t产量磷需求与荚果产量的关系时，发现1 t花生磷需求量从产量水平<3 t/hm2 时的4.80 kg上升到>6 t/hm2 时的6.75 kg，且产量<3 t/hm2 时1 t荚果对磷的需求量与其余各组差异达显著水平，但 3～<4 t/hm2、4～<5 t/hm2、5～6 t/hm2、和>6 t/hm2各组间差异不显著，对应的1 t产量磷需求量分别为6.47、6.50、6.85、6.75 kg。表明花生秸秆磷含量和荚果磷含量会随着产量的提高而提高，且随着产量的提高1 t荚果的磷需求量会在产量>3 t/hm2的水平下时显著增加，此时磷的最小需求量为6.47 kg。

3 结论与讨论

3.1 花生产量与磷需求量的关系

作物磷素需求是指作物要达到一定的目标产量所需要的磷素总量，养分正常供应是作物高产优质的基础，明确作物的磷素需求量是提高磷肥利用率的重要途径之一。研究表明，不同作物间和同种作物不同品种及不同地区间的磷素需求量存在差异。车升国等［31］研究我国小麦不同产量水平下的1 t籽粒平均需磷量为4.6 kg，变幅为4.3～5.2 kg；张宇等［32］利用QUEFTS模型对水稻进行研究，表明当产量达到目标产量的60%～70%时，所需养分呈线性增加，此时对磷的平均需求量为3.5 kg/t。邢阳洋［33］研究表明不同品种的马铃薯平均产量为33 490 kg/hm2，平均磷素需求量为1.23 kg/t，变幅为0.43～3.61 kg/t。武庆慧等［34］研究不同施肥处理下花生的磷需求量为7.9～9.9 kg/t，冯昊等［35］研究表明不同花生品种（系）的磷需求量为6.33～9.08 kg/t。该研究通过分析不同产量范围内的花生磷需求量，发现花生的磷需求量为1.84～16.2 kg/t，此范围比前人研究范围大，可能是因为该研究涉及的样本较多，试验处理较多，导致变异范围增加。研究发现当满足6.4 kg/t供应磷素时，花生产量将不会被磷素限制，这在冯昊等［35］研究的花生磷需求量的范围内，且当花生产量低于3 t/hm2时，单位产量的磷需求量会下降，这可能是因为产量低于3 t/hm2 时，花生的磷收获指数较高。

3.2 花生产量与收获指数、磷收获指数的关系

作物产量的变化会影响作物对营养元素的吸收，同时还会引起作物收获指数的变化。该研究中花生的收获指数在0.38～0.71，符合大多数粮食作物的收获指数（0.4～0.6）［36］。在5组产量范围内前2组与后3组的收获指数有差异，且后3组的收获指数高于前2组，这可能是由于在产量低于4 t/hm2时花生的秸秆干物质重相对较高。而在花生产量低于3 t/hm2时花生的磷收获指数显著高于其余4组，这可能是由于花生籽粒中磷含量高于秸秆，且产量低时花生的磷主要集中在籽粒内。

3.3 花生产量与荚果、秸秆磷含量的关系

花生产量的提高会增加对磷的吸收，而在花生植株中，磷元素主要集中在生殖器官中，而营养器官中磷含量相对较少［37］。因此，随着产量的提高荚果中磷含量会相对更高。产量的提高，也必须依赖于营养器官提供能量、养分等，因此营养器官的干物质重也会增加，造成营养体内磷含量增加，这也是花生产量高的情况下，秸秆和荚果中磷含量与低产情况下产生差异的原因。

综上所述，花生植株磷的吸收量随着荚果产量的增加而增加，4 t/hm2是花生收获指数的临界点，产量高于4 t/hm2花生收获指数会显著提高；3 t/hm2是花生磷收获指数的临界点，产量高于3 t/hm2花生磷收获指数会显著降低。花生秸秆磷含量和荚果磷含量会随着产量的提高而提高，且随着产量的提高1 t荚果的磷需求量会在产量>3 t/hm2时显著增加，此时磷的最小需求量为6.47 kg。

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