不同施肥水平对风沙地花生氮含量的影响

刘宝勇，张 成，史普想，刘欣玲，王海新

（1.辽宁工程技术大学环境学院，辽宁阜新123000；2.辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁阜新123000）

花生是我国重要的经济作物和油料作物，不仅在国民经济中占有重要地位，也是单产潜力最高的油料作物，其单产、总产和折油量均位于全国首位[1]。近年来，花生高产栽培实践证明，花生根瘤固氮只能满足其需氮量的40%～50%，另有1/2 以上的氮素需从土壤和肥料中获得[2-3]。而单一的施肥种类和施肥方式不仅不能满足花生的氮素需求，而且还容易降低土壤肥力，造成土壤氮、钾养分流失，养分供应不平衡[4-6]。合理施肥是提高作物产量和改善作物品质的有效途径，在减少施肥总量的情况下，通过不同种类的追施肥，可以提高土壤肥力或缓解土壤速效养分含量的降低，使土壤中氮钾养分含量趋于平衡；同时，又可避免本身不富余的某些养分种类的耗竭[7-9]。通过不同底肥不同追肥水平提高肥料养分利用效率既是花生持续高产的重要保障，也是节约肥料、实现农业可持续发展的关键途径。关于花生植株内的氮分配规律，前人已有研究报道[10]，但不同底肥不同种类追肥对花生和土壤综合氮含量的影响目前尚无报道。目前，国内关于花生种植的研究也仅限于施用单一的一次性肥料[11-14]。章明清等[15-17]研究发现，不同种类的氮钾肥配合施用，不仅可以明显提升调配花生根茎叶各器官的氮含量，增加产量，还能有效防止花生生长对土壤氮钾养分的损耗。风沙土是我国东北地区花生主产区的主要土壤类型之一，其有机质含量低，保水保肥能力差，含水量低，容易风蚀。而关于在风沙土花生种植中不同底肥不同种类追施肥对花生植株、果实和丰收后土壤养分含量影响的综合研究相对较少，通过覆膜滴灌方式的不同种类配施肥对于风沙土种植有着重要的意义。

本研究基于风沙区土壤花生种植中选择合适的施肥种类与数量，研究其对花生的氮含量和产量品质及土壤氮、钾含量的影响，旨在为风沙区土壤的可持续种植提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验于2018 年5—9 月在阜新市阜蒙县桃李村（E121°01′～122°25′；N41°44′～42°34′）进行。该区属于北温带半干旱季风大陆性气候，干旱少雨；土壤为风沙土，土层0～20 cm含水率为3.8%，pH 值为5.63；土层初始土壤养分含量为：有机质14.99 g/kg、速效磷20.92 mg/kg、全磷0.87 g/kg、碱解氮77.39 mg/kg、全氮0.71 g/kg、速效钾15.14 mg/kg、全钾6.23 g/kg。

1.2 试验材料

供试花生品种为阜花30 号。

1.3 试验方法

试验共设2 组，11 个处理，每个处理重复3 次。于5 月中旬土壤耕翻30 cm 后撒肥，铺设滴灌带，小区面积50 m2。按花生每形成100 kg 荚果需有效N 5.0 kg、P2O51.3 kg、KO23.8 kg 计算，当地花生单产4 500 kg/hm2则需尿素147.45 kg/hm2、过磷酸钙344.25 kg/hm2、硫酸钾335.25 kg/hm2。同时以不施肥处理为对照，其余处理在花生不同生育时期通过水肥一体化滴灌机施用肥料。第1 组试验为处理T2～T5，磷钾肥施用量相同，其中，施氮肥总量T2 处理为73.8 kg/hm2、T3 处理为147.45 kg/hm2、T4 处理为184.49 kg/hm2、T5 处理为221.25 kg/hm2，磷肥（过磷酸钙344.25 kg/hm2）和钾肥（硫酸钾335.25 kg/hm2全部用作底肥一次性施入土壤，氮肥（尿素）作为追肥施用；第2 组试验为处理T6～T11，磷肥施用量相同，其中，氮肥（尿素147.45 kg/hm2）、钾肥（硫酸钾336 kg/hm2）分别按全部用量的0、20%、40%、60%、80%、100%作为底肥施用，其余作为追肥，磷肥（过磷酸钙344.25 kg/hm2）全部用作底肥。不同追肥时期施肥量按花生不同生育时期生长需求量进行分配（表1）[18]。

表1 不同施肥水平样地施肥配方 kg/hm2

1.4 测定项目及方法

于花生出苗期、开花期、结荚期3 个生育时期施肥，10 d 后取样，每个时期每个处理按3 次重复取样考查性状；将植株分为根、茎、叶3 个部分于105 ℃杀青后75 ℃烘干至恒质量，粉碎过0.25 mm筛；采用H2O2-H2SO4法消煮-凯式定氮法测定氮含量。于花生饱果期施肥，15 d 后（9 月17 日）收获，测定花生产量及品质，用土钻采集0～20 cm 土层土壤，风干后测定氮、钾含量。

花生品质采用FOSS 近红外谷物分析仪测定，其中，全N 含量采用半微量凯氏定氮法测定；碱解N 含量采用碱解扩散法测定；全P 含量采用氢氧化钠高温熔融比色法测定；速效P 含量采用浸提、钼锑抗比色法测定；全K 含量采用氢氧化钠高温熔融、火焰光度计法测定；速效K 含量采用NH4OAc浸提、火焰光度计法测定[19]。

1.5 数据处理

采用WPS 以及SPSS 22.0 软件进行数据处理、统计分析、绘图及制表。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平对花生不同生长时期根、茎、叶中氮含量的影响

花生植株的氮含量与花生的生长形成有着密切的联系，通过根从肥料中吸收氮转化为植株中的全氮，能增加花生根茎叶的氮含量，从而增加产量[20]。从表2 可以看出，不同生长时期花生根部氮含量达13.68～32.77 g/kg，在出苗期，仅追施氮肥处理根部氮含量大小表现为T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1，追施氮钾肥处理根部氮含量大小表现为T8＞T10＞T7＞T9＞T11；在开花期，仅追施氮肥处理根部氮含量表现为T5＞T6＞T4＞T3＞T1＞T2，追施氮钾肥处理根部氮含量大小表现为T10＞T8＞T9＞T7＞T11；在结荚期，仅追施氮肥处理根部氮含量大小表现为T5＞T2＞T3＞T6＞T4＞T1，追施氮钾肥处理根部氮含量大小表现为T8＞T11＞T10＞T7＞T9。不同生长时期花生茎部氮含量达16.39～28.20 g/kg，在出苗期，仅追施氮肥茎部氮含量大小表现为T5＞T6＞T4＞T3＞T2＞T1，追施氮钾肥处理茎部氮含量大小表现为T8＞T10＞T7＞T9＞T11；在开花期，仅追施氮肥处理茎部氮含量大小表现为T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1，追施氮钾肥处理茎部氮含量大小表现为T8＞T10＞T7＞T9＞T11；在结荚期，仅追施氮肥处理茎部氮含量大小表现为T3＞T5＞T4＞T2＞T6＞T1，追施氮钾肥处理茎部氮含量大小表现为T10＞T8＞T7＞T11＞T9。不同生长时期花生叶部氮含量达19.50～31.17 g/kg，在出苗期，仅追施氮肥处理叶部氮含量大小表现为T5＞T3＞T2＞T4＞T6＞T1，追施氮钾肥处理叶部氮含量大小表现为T11＞T8＞T9＞T7＞T10；在开花期，仅追施氮肥处理叶部氮含量大小表现为T5＞T3＞T2＞T4＞T6＞T1，追施氮钾肥处理叶部氮含量大小表现为T11＞T8＞T10＞T9＞T7；在结荚期，仅追施氮肥处理叶部氮含量大小表现为T5＞T4＞T3＞T6＞T2＞T1，追施氮钾肥处理叶部氮含量大小表现为T8＞T7＞T11＞T9＞T10。

表2 不同施肥水平对不同生长时期花生根、茎、叶中氮含量的影响 g/kg

2.2 不同施肥水平对花生产量及品质的影响

由图1 可知，在第1 组仅追施氮肥试验中，随着施氮水平的不断增加，花生产量呈先增加后降低的变化趋势，在处理T4 达到峰值5 179.59 kg/hm2，不同处理产量大小表现为处理T4＞T5＞T2＞T3＞T1；在第2 组追施氮钾肥试验中，则是在处理T8 产量达到峰值5 110.83 kg/hm2，不同处理产量大小表现为处理T8＞T9＞T10＞T6＞T11＞T7。由此可见，施肥对于产量提升有明显的作用，但当施肥量超过一定水平后，再增加施肥量产量不但不会增加，反而会造成减产。

由图2 可知，第1 组试验花生的脂肪含量随着追施氮水平的增加呈先增后减的趋势，处理T2 达到最大值；而第2 组试验的脂肪含量中处理T6、T9、T11 较高，T10 处理较低。

由图3 可知，第1 组试验的花生蛋白质含量随着施氮水平的增加呈递增趋势，处理T5 达到峰值；第2 组试验处理T6、T8 的花生蛋白质含量较高。

由图4 可知，第1 组试验花生的油酸含量呈先增后减再增的变化趋势，但变化不明显，各处理与对照间差异不显著，T2 处理达最高；而第2 组试验的油酸含量处理T9、T10 较高。

从图5 可以看出，第1 组试验的亚油酸含量随着施氮水平的增加呈先增加后减少的变化趋势，T3 处理达最高；第2 组试验的亚油酸含量处理T6、T8 较高。

从图6 可以看出，花生的蔗糖含量各处理间几乎没有显著差异性，其中，处理T2、T6 的蔗糖含量较高。

2.3 不同施肥水平对土壤氮钾含量的影响

收获后土壤中的氮钾含量是衡量土壤养分含量的重要指标。根据我国土壤养分的等级标准，各处理土壤碱解氮含量为100.33～129.5 mg/kg，其中，处理T3、T6、T9、T10 皆达到二级标准，其余处理皆达到三级标准；各处理土壤全氮含量为0.62～0.71 g/kg，所有处理皆达到五级标准；各处理土壤速效钾含量为12.67～17.39 mg/kg，所有处理皆达到六级标准；各处理土壤全钾含量为6.97～8.17 g/kg。

其中，在第1 组试验中，土壤碱解氮含量、速效钾含量、全钾含量均随着施氮水平的增加呈先增加后减少的趋势，皆在处理T3 达到峰值，全氮含量也随施氮水平的增加呈先增加后减少的趋势，在处理T2 达到峰值；在第2 组试验中，土壤碱解氮含量、全氮含量、全钾含量在处理T6、T10 较高，速效钾含量在处理T7、T8、T10 较高。各样地之间碱解氮和全钾含量差异均不显著，全氮含量处理T10 显著高于对照，速效钾含量处理T7 最高，显著高于其他处理（图7～10）。

2.4 不同时期根、茎、叶氮含量与花生产量品质之间的相关性分析

由表3 可知，产量与开花期茎的氮含量呈极显著负相关；蛋白质含量与出苗期的茎、叶的氮含量均呈显著正相关，与开花期叶的氮含量呈显著负相关；油酸含量与出苗期根和开花期叶的氮含量呈极显著负相关，与结荚期根的氮含量呈极显著正相关，与产量和蛋白质含量呈极显著正相关；亚油酸含量与出苗期根和开花期叶的氮含量呈极显著正相关，与结荚期根的氮含量呈极显著负相关，与产量、蛋白质、油酸均呈极显著负相关；蔗糖含量与出苗期根和开花期叶的氮含量呈极显著正相关，与结荚期根和出苗期茎的氮含量呈显著负相关，与产量、蛋白质、油酸含量均呈极显著负相关，与亚油酸含量呈极显著正相关；脂肪含量与各时期的根茎叶氮含量相关性均不显著，与产量呈显著负相关。

表3 不同时间根、茎、叶氮含量与花生产量品质之间的相关性分析

3 结论与讨论

本研究结果表明，在仅追施氮肥的第1 组试验中，从各时期根茎叶平均氮含量来看，处理T5 含量最高，之后再提高施氮水平植株根茎叶氮含量反而减少，当施氮水平达到处理T4 后再增加氮肥量产量并没有明显的提升，这与王小龙等[21-22]研究得出的当施氮量达到一定水平后，再增加施氮量不仅不能增加氮吸收和物质的积累，还会造成氮肥浪费结论一致。在追施氮钾肥的第1 组试验中，植株根茎叶的平均氮含量在处理T8 最高，随着底肥量的增加，花生的氮含量逐渐减少，这与王华松等[23-24]研究得出的一次性施肥不能满足花生的生长需要结论一致。花生不同处理不同时期的根茎叶氮含量差别较大[25]，且各个处理相比对照皆有明显提升。

收获后所有样地土壤碱解氮含量（包括对照）相对于初始土皆有提高；全氮含量相对于初始土降低或不变；处理T3、T7、T8、T10 土壤速效钾含量相对于初始土提升，其余处理速效钾含量皆低于初始土；全钾含量相对于初始土皆有提高。仅追施氮肥不能满足花生生长不同阶段对钾素的需求，对土壤钾含量损害较大，应追施氮钾肥，以保持土壤养分平衡[26-27]。不同种类肥料的配施在各个生育时期追肥能满足作物的生长需求，对于农田养分含量的维持有着重要的作用[28-29]。

按当地施肥单产标准，各个处理以保持产量除处理T7 外皆超过预期水平（4 500 kg/hm2），综合2 组试验比较得出，处理T4、T5、T8 效果较好，但处理T5 虽然产量高、品质优以及根茎叶的氮含量较高，收获后却严重损害了土壤的速效钾含量；处理T4 与处理T8 的总产量相近，土壤氮钾养分含量相近，处理T8 在总施肥量相同的情况下花生的品质略优于处理T4。

当施氮水平达到147.45 kg/hm2时效果最佳。本试验结果表明，以施尿素59.2 kg/hm2、硫酸钾134.4 kg/hm2、过磷酸钙335.25 kg/hm2为底肥，在幼苗期追施尿素6.4 kg/hm2、硫酸钾24.3 kg/hm2，在开花下针期追施尿素52 kg/hm2、硫酸钾151.4 kg/hm2，在结荚期追施尿素20.8 kg/hm2、硫酸钾24.3 kg/hm2，在饱果期追施尿素9.6 kg/hm2、硫酸钾1.6 kg/hm2的T8 处理效果最佳。