武慶慧，汪 洋，趙亞南，李瑞珂，司玉坤，黃玉芳，葉優(yōu)良*，張福鎖

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002）

花生是我國重要的油料作物，其種植面積居油料作物第二位，但總產(chǎn)和單產(chǎn)一直位居我國油料作物之首。合理施用化肥是提高花生產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施，如氮肥的施用效果在田間很容易顯現(xiàn)，施氮后葉色變深、葉面積增加、開花量增加；花生施用磷肥在一定范圍內(nèi)能顯著促進花生的生長，提高產(chǎn)量，花生的經(jīng)濟系數(shù)隨施磷量的增加而提高，這是由于花生的莢果產(chǎn)量增加幅度大于生物產(chǎn)量的增加幅度。趙長星等［1］研究表明適宜的施磷量是通過增加花生的有效果數(shù)、飽果率等來實現(xiàn)產(chǎn)量提升。施用鉀肥能不同程度的提高花生葉片的葉綠素含量，尤其是生長發(fā)育后期能保持在一個相對較高的水平，使光合功能延長［2］。鉀能活化植物體內(nèi)的酶系統(tǒng)，從而促進光合作用及蛋白質(zhì)的合成與運轉(zhuǎn)，提高抗逆性，還可消除氮、磷過多造成的不良影響。鉀素施用不足嚴重影響花生的產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，也會影響氮磷養(yǎng)分的吸收利用［3］。適量增施鉀肥，有利于花生各器官的生長發(fā)育，提高莢果產(chǎn)量，有利于對肥料氮素的吸收，減少其損失［4］。

近年來，因花生售賣價格始終較高，農(nóng)民舍得投入化肥于花生生產(chǎn)。隨著肥料用量的提高，其增產(chǎn)效應(yīng)卻不斷下降［5］。施氮量過剩，磷、鉀肥供應(yīng)不平衡是我國花生產(chǎn)量難以提升，品質(zhì)降低，肥料嚴重損失的主要原因。以往人們多注重氮肥的增產(chǎn)效果、施用技術(shù)及當季吸收利用率的研究［6］。近年來人們環(huán)保意識增強，逐漸認識到氮素化肥用量增加，由于淋失作用，易引起N2O等溫室氣體排放量的增加，地下水硝態(tài)氮含量超標等環(huán)境問題［7］。而且過量施用氮肥對根侵染、根瘤發(fā)育、固氮作用和類菌體蛋白（包括固氮酶）均有抑制作用［8］。過量施用氮肥會引起花生營養(yǎng)生長過剩，影響?zhàn)B分向生殖器官的轉(zhuǎn)運［9］。土壤施磷超過一定量后則強烈促進作物呼吸，消耗大量糖分和能量，導(dǎo)致營養(yǎng)生長減弱，引起早衰，反而降低花生產(chǎn)量［10］。

綜上可知，氮磷鉀肥的合理施用是花生高產(chǎn)、肥料高效、農(nóng)民收益最大化的前提條件。近年來，有很多研究表明肥料用量對花生產(chǎn)量和品質(zhì)有很多影響，但目前針對高產(chǎn)夏播花生產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用對施肥量及氮磷鉀配比響應(yīng)的研究尚未見報道。本研究通過開展花生不同氮、磷、鉀肥料配比的大田試驗，明確花生的養(yǎng)分吸收規(guī)律和產(chǎn)量效應(yīng)，為花生配方肥的配方設(shè)計提供科學(xué)的指導(dǎo)建議。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于2017年6月～9月在河南省漯河市臨潁縣杜曲鎮(zhèn)（N 33°47′，E 113°50′）進行，該地區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，土壤類型為潮土，質(zhì)地為輕黏壤。試驗前取0～30 cm耕層土壤，測試其基礎(chǔ)理化性質(zhì)，其pH值為7.3，有機質(zhì)含量為23.5 g/kg，全氮為 1.68 g/kg，有效磷為 10.0 mg/kg，速效鉀為80.0 mg/kg。供試花生品種為白沙1016，前茬作物為小麥。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗設(shè)氮、磷、鉀肥3個因素，每個因素設(shè)4個施肥梯度，共12個處理，具體施肥量見表1。每個處理3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積40 m2，共計36個小區(qū)。供試肥料為尿素（N 46%）、重過磷酸鈣（P2O545%）和硫酸鉀（K2O 50%），肥料均在苗期一次性開溝施入。種植方式為壟作雙行種植，壟間距為80 cm，平均行距40 cm，播種方式為穴播，穴距20 cm，每穴兩株，種植密度為25×104株/hm2。試驗于6月19日播種，9月22日收獲，全生育時長96 d，田間管理按照當?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣進行。

表1試驗方案設(shè)計

1.3 樣品采集與測定

分別于苗期（播后20 d）、開花下針期（播后40 d）、膨果期（播后60 d）及成熟期（播后96 d），各小區(qū)采集10株具代表性的植株，混合裝入紙袋中，105℃下殺青，80℃下烘干至恒重，稱其干物重；粉碎過1 mm篩，用于全氮、磷、鉀含量的測定。稱取植株樣品0.2 g，用H2SO4-H2O2消煮，獲得待測液后，采用流動注射分析儀（AA3，Seal，德國）測定消化液全氮含量，用釩鉬黃比色法測定磷，火焰光度計測定鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

產(chǎn)量與施肥的關(guān)系采用一元二次方程或者線性加平臺進行擬合，根據(jù)相關(guān)系數(shù)選擇最優(yōu)模型，并計算經(jīng)濟效益最佳時的施肥量，即自變量x的邊際效應(yīng)等于投入價格與產(chǎn)出價格比，即：b+2ax=Px/Py。本試驗條件下，花生價格采用5.6元/kg，氮肥按市場價4元/kg，磷（P2O5）4.8元 /kg，鉀（K2O）5.6元 /kg。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析，采用 OriginPro 2016繪圖，處理間差異采用單因素方差分析，用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮磷鉀配比對花生干物質(zhì)累積量的影響

不同氮磷鉀配比施肥處理下，花生各生育時期的干物質(zhì)累積變化動態(tài)如圖1所示，氮磷鉀肥各梯度試驗，均表現(xiàn)為隨用肥量的增加，干物質(zhì)累積量逐漸增加，施肥處理的干物質(zhì)累積量都高于不施肥處理。不同生育期內(nèi)不同處理間干物質(zhì)累積量不同，播種后20 d（苗期）各處理間干物質(zhì)量差異不顯著；隨著生育時期的推進，各處理的干物質(zhì)累積差異逐漸加大，最大差異出現(xiàn)在花后60 d左右（膨果期）。合理的氮磷鉀配比情況下，對花生前中期的生長發(fā)育奠定了良好的基礎(chǔ)，進而影響了花生的產(chǎn)量。

圖1 不同氮磷鉀配比對花生干物質(zhì)累積的影響

2.2 不同氮磷鉀配比處理下的養(yǎng)分累積量與占比

由表2可以看出，在磷鉀肥用量一定的情況下，花生植株氮素累積量在各個時期都是隨施氮量的增加而逐漸上升，在成熟期達到最大值。階段養(yǎng)分累積量結(jié)果顯示，開花下針期的階段氮素累積量所占比例較大，是氮素吸收的高峰期。而綜合4個氮水平來看，N120P90K150與N180P90K150之間的氮素養(yǎng)分累積量差異不顯著。表明在N120P90K150的施肥情況下能滿足作物對氮素的需求，不需要再多施氮肥。

表2 不同氮磷鉀配比下對植株養(yǎng)分累積量的影響

在一定氮鉀肥的基礎(chǔ)上增施磷肥，可以顯著提高植株磷素累積量。通過各個時期的磷素累積占比可以看出，開花下針期是花生磷素吸收的關(guān)鍵時期。在4個處理中，施磷量為N120P135K150的處理，植株磷素累積量最大，但綜合產(chǎn)量來看，該處理并不是產(chǎn)量最高，產(chǎn)量最高為N120P90K150，說明磷肥超過一定量后，雖然植株磷素累積量持續(xù)增多，但是產(chǎn)量并沒有增高，只是增加了干物質(zhì)累積量。

在氮磷肥一定的條件下，隨著鉀肥用量的增多，植株體內(nèi)的鉀素累積量是逐漸增加的。階段鉀素積累量表明，鉀素累積的關(guān)鍵時期為開花下針期，占到整個生育期的1/3左右。綜合比較來看，不同生育階段N120P90K120和N120P90K180兩個處理間的鉀素累積量差異都不顯著。

2.3 N、P2O5和K2O積累與干物質(zhì)積累的關(guān)系

圖2顯示了花生植株N、P2O5和K2O累積量（y）與干物質(zhì)累積量（x）的關(guān)系。通過分析可以得知，植株的N、P2O5和K2O養(yǎng)分累積量是隨著干物質(zhì)的增加而增加的，與干物質(zhì)累積量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.940 9、0.914 5 和 0.987 2。根據(jù)相關(guān)方程可以得出：每形成1 000 g干物質(zhì)，需 要 吸 收 同 化 17.6 g N，3.2 g P2O5和 8.6 g K2O，即N、P2O5和K2O 3種養(yǎng)分吸收比例為5.5∶1∶2.7。

圖2 植株N、P2O5和K2O累積量與干物質(zhì)累積量的關(guān)系

2.4 不同氮磷鉀配比對花生產(chǎn)量的影響

相同磷鉀肥用量下，隨施氮量的提高，產(chǎn)量表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，于N120P90K150處理達最大值（圖3）。擬合得到產(chǎn)量效應(yīng)方程：y=-0.099 6x2+ 26.445x +3 983.5，計算出本試驗條件下，氮肥最佳用量為126.2 kg/hm2。

圖3 不同氮磷鉀配比對產(chǎn)量的影響

磷肥梯度試驗下，隨施磷量的增加，花生產(chǎn)量呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，P2O5用量達到90 kg/hm2時產(chǎn)量最高。擬合得到磷肥用量與產(chǎn)量的相關(guān)性方程：y =-0.088 1x2+ 17.97x + 4 463.4，同樣求得 P2O5最佳用量為 95.8 kg/hm2。

在一定的氮磷肥基礎(chǔ)上，施用120 kg/hm2的鉀肥，可以顯著增加花生產(chǎn)量。由圖3可以看出，隨著施鉀量的增加，花生產(chǎn)量呈現(xiàn)一直上升趨勢，當施用鉀肥量超過120 kg/hm2時，花生產(chǎn)量雖有增加，但增產(chǎn)效果不顯著。通過模擬尋優(yōu)可以看出，花生施用鉀肥用量與產(chǎn)量之間存在線性加平臺關(guān)系。通過線性曲線計算，當施用鉀肥（K2O）達到137.6 kg/hm2時，產(chǎn)量達到平臺產(chǎn)量 5 492.5 kg/hm2。

2.5 不同氮磷鉀配比對花生百千克籽粒養(yǎng)分吸收量的影響

由圖4可見，不同的肥料用量下，以成熟期花生的莢果產(chǎn)量和各養(yǎng)分累積量，計算單位莢果所需的養(yǎng)分量。結(jié)果表明，不同氮肥用量下，形成100 kg莢果的需氮量有明顯的差異，變化范圍為4.82～5.97 kg，其中以N120P90K150處理為最佳。在不同磷肥梯度下，各處理間 P135＞P45＞P0＞P90，變化范圍為0.79～0.99 kg，最優(yōu)處理為N120P90K150。不同鉀肥用量下，百千克籽粒養(yǎng)分吸收量之間的差異較小，變化范圍為2.57～2.72 kg，其中N120P90K120與N120P90K180處理，百千克籽粒養(yǎng)分吸收量之間差異不顯著，考慮成本，最優(yōu)處理為N120P90K120。

圖4 不同氮磷鉀配比對百千克籽粒需氮磷鉀量的影響

2.6 不同氮磷鉀配比對花生收獲指數(shù)、農(nóng)學(xué)效率及養(yǎng)分利用的影響

由表3可知，不同氮、磷梯度條件下，收獲指數(shù)隨氮、磷肥用量的增加呈先上升后降低的趨勢，不同氮肥用量下花生收獲指數(shù)變幅為32.3%～41.3%，不同磷肥用量下收獲指數(shù)變幅為38.0%～45.3%，最大收獲指數(shù)分別出現(xiàn)在N120P90K150、N120P90K150。而鉀肥則隨施用量的增加，不同梯度間收獲指數(shù)差異不顯著，變幅為35.3%～39.0%。

表3 不同氮磷鉀肥料配比對收獲指數(shù)、農(nóng)學(xué)效率以及養(yǎng)分利用的影響

隨施氮量增加，氮肥農(nóng)學(xué)效率呈遞減趨勢，農(nóng)學(xué)效率變幅為7.9～16.9 kg/kg，施氮量不足雖能提高氮肥的農(nóng)學(xué)效率，但卻降低了產(chǎn)量的收益，氮肥的過量施用加大了生態(tài)環(huán)境負面效應(yīng)的危險。在保證高產(chǎn)和高收益的條件下，N120P90K150處理最為合理。而磷肥與鉀肥梯度的農(nóng)學(xué)效率，隨著施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢。磷肥農(nóng)學(xué)效率變幅為3.2～12.8 kg/kg，鉀肥農(nóng)學(xué)效率變幅為4.8～8.1 kg/kg。在保證凈收益的條件下，N120P90K150與N120P90K120處理最為合理。不同處理之間的養(yǎng)分的利用效率以及表觀回收率是有差異的，綜合比較來看，氮、磷在N120P90K150處理下，鉀在N120P90K120處理下的表觀回收率和利用效率達到最優(yōu)值。

2.7 不同氮磷鉀配比對花生經(jīng)濟效益的影響

由圖5可知，與不施肥處理相比，所有施肥配比均明顯提高了夏花生的凈收益，其中N120P45K150與 N120P0K150、N120P90K60與 N120P90K0、N120P90K180與N120P90K120相比，凈收益增加并不顯著，說明適宜的施肥量是凈收益增加的關(guān)鍵，施肥不足或過量均無法獲得最大收益。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀不同配比施用，均能提高花生產(chǎn)量及收獲指數(shù)，增加經(jīng)濟效益和農(nóng)學(xué)效率，進而增加農(nóng)戶的收入，產(chǎn)量隨著氮磷鉀肥的施用量的增加而升高，分別在 N 120 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2條件下達到最大，農(nóng)學(xué)效益和經(jīng)濟效益最高，繼續(xù)增加氮磷鉀的施肥量產(chǎn)量并沒有提高，且農(nóng)學(xué)效益顯著降低?；ㄉ漠a(chǎn)量會隨著施肥量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，過量的化肥施用不但沒能繼續(xù)提高產(chǎn)量，反而增加了投入成本，污染了環(huán)境［11-12］。氮磷鉀合理配施能夠促進花生的營養(yǎng)生長，促進花生分支［13］；也可顯著增加花生莢果和籽仁產(chǎn)量，改善花生營養(yǎng)品質(zhì)［14］。有研究指出氮磷鉀合理配施有利于花生生長發(fā)育，提高花生飽果數(shù)、雙果數(shù)和果質(zhì)量，減少秕果數(shù)，可以提高花生產(chǎn)量［15］，而且對提高化肥利用效率和培肥土壤均有積極影響［16］。氮磷鉀合理配施提高經(jīng)濟效益的同時，也有利于土壤養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應(yīng)，保護了土壤環(huán)境，如果長期不合理使用氮磷鉀肥，土壤中氮磷鉀比例失調(diào)，有機質(zhì)降低，土壤中某些元素下降或耗竭，破壞了土壤養(yǎng)分平衡，使土壤生產(chǎn)功能衰退，威脅作物的生產(chǎn)安全［17］。

圖5 不同氮磷鉀配比對凈收益的影響

產(chǎn)量的形成與干物質(zhì)息息相關(guān)，保證生育期內(nèi)較高的干物質(zhì)累積量是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)［18］。本試驗中隨著氮磷鉀施肥量的增加，干物質(zhì)隨之增加，至成熟期達最大，處理N180P90K150、N120P135K150和N120P90K180分別在氮磷鉀各梯度中干物質(zhì)量最高，但產(chǎn)量不高，可能與膨果至成熟期干物質(zhì)轉(zhuǎn)移速率有關(guān)。夏花生干物質(zhì)的累積及對氮磷鉀養(yǎng)分吸收，苗期最少，開花后累積迅速增加，膨果期達到最大［19］。本研究發(fā)現(xiàn)，花生干物質(zhì)積累量在下針期迅速增加，膨果期增加速率達到最大，隨后降低。花生對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收在開花下針期在整個生育期占比最大為30%～50%，苗期氮磷鉀占比最小，分別為11%、8%、15%，因此花針期是追肥的關(guān)鍵時期。

焦玉霞等［20］研究發(fā)現(xiàn)氮磷鉀配施仍是花生取得高產(chǎn)的有效途徑，氮磷鉀肥對花生產(chǎn)量的影響程度：磷＞氮＞鉀。在一定的氮磷水平上，增施鉀肥可以顯著提高花生營養(yǎng)器官的干物質(zhì)累積，有助于獲得較高的產(chǎn)量，提高花生品質(zhì)，花生對鉀的吸收主要集中在營養(yǎng)器官中，氮磷主要集中在莢果生殖器官中［21］。有研究指出，不同的取樣時期，花生對氮磷鉀的吸收均表現(xiàn)為N＞K2O＞P2O5；生產(chǎn)100 kg花生莢果所需的鉀量在2～3 kg，相對于氮的吸收量低2.5～3倍，但比磷要高出2～3倍，不同的氮磷鉀配比下，花生的百千克籽粒養(yǎng)分吸收量是有差異的，在生產(chǎn)中要注重作物的養(yǎng)分吸收［22-25］。本試驗中花生每生產(chǎn)100 kg莢果需要吸收 N、P2O5和 K2O 養(yǎng) 分 分 別 為 4.82 ～ 5.97 kg N，0.79 ～ 0.99 kg P2O5，2.57 ～ 2.72 kg K2O。不同的氮磷鉀水平上，施肥量為 N 120 kg/kg，P2O590 kg/kg，K2O 120 kg/kg時收獲百千克籽粒所需的氮磷鉀養(yǎng)分量最少。依此為基礎(chǔ)設(shè)計出的配方，可以在收獲高產(chǎn)的同時，減少養(yǎng)分資源的投入，進而降低了肥料的成本，增加了產(chǎn)投比。

4 結(jié)論

本試驗通過氮磷鉀配比試驗，通過擬合方程得到夏花生適宜的氮、磷、鉀肥用量分別為126.2、95.8和137.6 kg/hm2，最佳養(yǎng)分施用比例為1.3∶1∶1.4。該氮磷鉀配比可以顯著提高干物質(zhì)累積，促進作物更高效地進行養(yǎng)分利用，增加了單位面積的經(jīng)濟效益。潮土區(qū)高產(chǎn)夏花生每生產(chǎn)100 kg莢果需要吸收N、P2O5和K2O養(yǎng)分分別為4.82～5.97 kg N，0.79 ～ 0.99 kg P2O5，2.57 ～ 2.72 kg K2O。