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        不同施氮量對(duì)花生干物質(zhì)積累及氮肥利用率的影響

        2020-08-31 08:44:36江晨張智猛孟愛(ài)芝姜常松丁紅
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年7期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量

        江晨,張智猛,孟愛(ài)芝,姜常松,丁紅

        (1.山東省花生研究所,山東 青島 266100;2.青島市即墨區(qū)溫泉街道辦事處,山東 青島 266200;3.海陽(yáng)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,山東 海陽(yáng) 265100)

        施肥是促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高干物質(zhì)積累量繼而增產(chǎn)的主要栽培措施。合理施用氮肥對(duì)作物干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量形成具有顯著影響。研究表明,同一作物不同品種達(dá)到最大干物質(zhì)積累量時(shí)的施氮量存在差異[1,2],且不同施氮量影響總干物質(zhì)量在不同器官中的分配比例[3-5]。

        花生是我國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物。施用氮肥對(duì)花生葉片葉綠素含量、光合速率等具有重要作用,能夠促進(jìn)花生的生長(zhǎng)發(fā)育,具有顯著增產(chǎn)效果[6,7]。作為豆科植物,花生生長(zhǎng)發(fā)育所需的氮素除部分來(lái)源于土壤和肥料外,其自身根瘤固氮也為花生提供豐富氮源。近年研究表明,花生根瘤固氮占其需氮量的40% ~50%,一半以上氮素仍需從土壤和肥料中獲得[8,9]。因此,合理施用氮肥是花生獲得高產(chǎn)的重要手段之一[10]。

        目前作物生產(chǎn)中存在盲目施肥、過(guò)量施肥現(xiàn)象。氮肥過(guò)量施用增產(chǎn)效果不顯著且降低氮肥利用率,由此還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題。花生研究亦表明,氮肥利用率隨施氮量增加呈現(xiàn)先升高后降 低 趨 勢(shì)[11,12]。我 國(guó) 的 氮 肥 利 用 率 只 有30%~35%,遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家50% ~70%的平均水平[13,14]。因此,在充分發(fā)揮花生根瘤菌固氮能力基礎(chǔ)上開(kāi)展花生氮肥效應(yīng)研究、實(shí)現(xiàn)合理施用氮肥,對(duì)提高花生產(chǎn)量和氮肥利用率、增加經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。為此,本試驗(yàn)以花育36號(hào)為試材,研究不同施氮量對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響,以期為提高花生氮肥利用率、實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)及降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        供試花生品種為高產(chǎn)油用大花生新品種花育36號(hào)。供試肥料為尿素(含N 46%)、過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)和硫酸鉀(含K2O 51%)。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

        試驗(yàn)于2018年在山東省花生研究所萊西試驗(yàn)站進(jìn)行。土壤為砂壤土,0~20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量11.70 g/kg、水解氮83.29 mg/kg、速效磷59.56 mg/kg和速效鉀93.68 mg/kg,田間持水量25.69%。

        根據(jù)調(diào)查,農(nóng)民常規(guī)施肥為750 kg/hm2三元復(fù)合肥(N-P2O5-K2O=15-15-15),因此試驗(yàn)在相同施磷(P2O5)112.5 kg/hm2、鉀(K2O)112.5 kg/hm2基礎(chǔ)上設(shè)4個(gè)施氮水平,即N0:不施氮肥;N1:75 kg/hm2;N2:112.5 kg/hm2;N3:150 kg/hm2。

        采用壟作覆膜種植方式,1壟2行。每處理5壟,壟長(zhǎng)10 m,壟寬0.85 m。隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)3次。

        1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

        分別于苗期、花針期、結(jié)莢期和飽果期采集植株樣本,并將植株分為營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官分別進(jìn)行生物量調(diào)查,測(cè)量用烘干法。成熟期選取有代表性的連續(xù)10穴植株進(jìn)行室內(nèi)考種,測(cè)量主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)。小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn),莢果曬干后放入室內(nèi)平衡10天測(cè)量。

        氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力計(jì)算:氮肥農(nóng)學(xué)效率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量;氮肥偏生產(chǎn)力=花生產(chǎn)量/施氮量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖,用DPS 7.05數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(α=0.05)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同施氮量對(duì)花生主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)的影響

        主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)能直觀反映不同處理花生的生長(zhǎng)發(fā)育情況。由圖1可知,花生主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)隨施氮量的增加而增加。與N0相比,N1、N2和N3處理主莖高分別增加1.76%、6.81%和7.91%;側(cè)枝長(zhǎng)分別增加4.08%、5.76%和8.32%。由此表明,施用氮肥促進(jìn)花生主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)的生長(zhǎng)。

        2.2 不同施氮量對(duì)花生營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的影響

        不同氮肥用量處理下,花生營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量均呈結(jié)莢期達(dá)最大值后又緩慢降低的變化趨勢(shì)(圖2)。不同施氮量對(duì)苗期干物質(zhì)積累量無(wú)顯著影響,花針期隨施氮量增加而增加。與N0相比,N1和N2處理均降低結(jié)莢期花生營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量,而N3與N1、N2處理的效應(yīng)相反。至飽果期,N1處理的干物質(zhì)積累量最高,比N0高出10.68%。成熟期施氮處理營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量增加,N1、N2和N3分別比N0增加29.70%、5.16%和36.42%。

        2.3 不同施氮量對(duì)花生莢果干物質(zhì)積累的影響

        由圖3可知,隨生育進(jìn)程,花生莢果干物質(zhì)積累量呈逐漸增加趨勢(shì),至成熟期達(dá)最大值。施氮處理對(duì)花針期莢果干物質(zhì)積累量無(wú)顯著影響。結(jié)莢期和飽果期N2、N3處理莢果干物質(zhì)積累量均顯著高于N0,增幅分別為14.50%和16.18%。成熟期N1和N3處理均顯著高于N0、N2,其中N1處理分別比N0、N2和N3高17.42%、15.45%和1.12%。

        由表1可見(jiàn),用Logistic曲線擬合的花生莢果干物質(zhì)積累量的決定系數(shù)R2均達(dá)極顯著水平,表明不同氮肥處理下莢果干物質(zhì)積累量均可用Logistic生長(zhǎng)曲線良好擬合。與N0相比,N1處理最大生長(zhǎng)速率出現(xiàn)時(shí)間(Tm)滯后7.91 d,且降低最大生長(zhǎng)速率(Vmax);N2處理最大生長(zhǎng)速率出現(xiàn)時(shí)間(Tm)提前4.87 d,最大生長(zhǎng)速率(Vmax)提高22.90%。由此表明,不同施氮處理對(duì)花生莢果發(fā)育情況有較大影響。

        表1 不同施氮量處理的莢果干物質(zhì)積累速率

        2.4 不同施氮量對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素和氮肥利用率的影響

        由表2可知,N0處理花生莢果產(chǎn)量及單株果數(shù)均顯著低于N1、N3,N1、N2和N3處理產(chǎn)量比N0分別增加13.48%、7.80%和13.83%,單株果數(shù)分別增加15.99%、17.79%和17.37%。施用氮肥增加雙仁果率,N1、N2和N3處理比N0分別增加5.28%、5.95%和0.81%。氮肥農(nóng)學(xué)效率的大小為N1>N3>N2,N1處理分別是N2、N3的2.59倍和1.95倍。氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量增加而顯著降低。由此可知,N1處理產(chǎn)量和氮肥利用率均較高,為適宜的施氮水平。

        表2 不同施氮量處理的花生產(chǎn)量構(gòu)成和氮肥利用率

        3 討論與結(jié)論

        作物光合產(chǎn)物積累量及其分配對(duì)產(chǎn)量形成具有重要作用[15]。氮肥對(duì)改善植株?duì)I養(yǎng)狀況、促進(jìn)植株建成具有明顯促進(jìn)作用。研究表明,花生各生育期干物質(zhì)積累量隨施氮量增加呈先增加后降低趨勢(shì)[16]。適宜的氮肥用量在生育后期能促進(jìn)干物質(zhì)向生殖器官分配,具有增產(chǎn)作用;過(guò)量施氮會(huì)使植株徒長(zhǎng),生育后期營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量較高,且降低干物質(zhì)向莢果的分配率,造成減產(chǎn)[7]。適量施氮顯著提高花生葉片葉綠素含量、延長(zhǎng)葉片功能期、增加植株的光合產(chǎn)物從而提高花生莢果產(chǎn)量[10]。本研究表明,施用氮肥能提高花生營(yíng)養(yǎng)器官和莢果干物質(zhì)積累量,與前人研究結(jié)果一致。玉米中研究表明,群體干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率出現(xiàn)時(shí)間的延遲可促進(jìn)玉米開(kāi)花期至成熟期有較高的干物質(zhì)積累[17]。目前花生生產(chǎn)中常規(guī)施氮量為112.5 kg/hm2(N2),本研究中N1處理飽果期和成熟期花生營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官干物質(zhì)積累量均高于N2,且其莢果干物質(zhì)積累量最大生長(zhǎng)速率出現(xiàn)時(shí)間比其它處理均滯后,表明適量減施氮肥可促進(jìn)花生生育后期光合產(chǎn)物積累。

        研究表明,在一定施氮量范圍內(nèi),隨施氮量增加花生莢果產(chǎn)量呈增加趨勢(shì),施氮量為180 kg/hm2時(shí)最高[18,19]。也有研究表明,在一定施氮量范圍內(nèi)花生產(chǎn)量隨施氮量增加呈拋物線形變化趨勢(shì),獲得最高產(chǎn)量的施氮量因品種不同而不同[20,21]。本試驗(yàn)條件下,施氮增加花生莢果產(chǎn)量,N1和N3處理增幅大于N2,這與前人研究結(jié)果不盡一致。其原因可能是由地力水平、不同磷鉀肥施用量及產(chǎn)地氣候因素等所造成。本試驗(yàn)條件下N1處理花生莢果產(chǎn)量及氮肥利用率均最高,而N3處理產(chǎn)量最高,但氮肥利用率較低,表明施用氮肥能顯著提高花生產(chǎn)量,但再增加施氮量產(chǎn)量增加不顯著,且肥料利用率降低。綜合考慮花生產(chǎn)量和氮肥利用率認(rèn)為,適宜施氮量為純氮75 kg/hm2。

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