蘆海靈，郭中義，衛(wèi)雙玲

1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心，鄭州 450002；2.駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南駐馬店 463000)

0 引 言

【研究意義】芝麻是我國(guó)種植區(qū)域較廣的油料作物之一。施肥是提高芝麻產(chǎn)質(zhì)量的重要措施。生產(chǎn)上芝麻施肥仍以氮磷鉀化肥尤其是氮肥為主，不施或很少施用有機(jī)肥，芝麻產(chǎn)量和品質(zhì)不能滿(mǎn)足消費(fèi)需求[1-2]。黃淮芝麻產(chǎn)區(qū)整地播種時(shí)間緊，選擇既施用省工省時(shí)又能實(shí)現(xiàn)提質(zhì)改土效果的有機(jī)肥品種，對(duì)解決有機(jī)肥施用難問(wèn)題有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】氮、磷、鉀適宜用量及配比能顯著提高芝麻的產(chǎn)量。江西紅壤芝麻施N 114.6 kg/hm2、P2O5116.5 kg/hm2、K2O 179.1 kg/hm2，芝麻最高產(chǎn)量[3]。淮北平原夏芝麻高產(chǎn)平衡施肥技術(shù)研究得出[4]，中肥力地塊施N 150 kg/hm2、P2O560～90 kg/hm2、K2O 90～120 kg/hm2，芝麻產(chǎn)量最佳。江淮地區(qū)黃褐土芝麻施純N 120 kg/hm2、P2O545 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2能獲得最高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和效益[5]。張子武等[6]研究結(jié)果表明，河南省夏芝麻產(chǎn)區(qū)因土壤肥力差異，氮磷一般施肥量推薦為N 90～120 kg/hm2，P2O545～60 kg/hm2。郭中義等[7]研究認(rèn)為，氮磷鉀對(duì)夏芝麻產(chǎn)量影響由大到小的順序依次為NP>K>N>P，目標(biāo)產(chǎn)量為1 110.0 kg/hm2的高肥力地塊,氮、磷經(jīng)濟(jì)合理用量分別為N 106.5 kg/hm2、P2O552.5 kg/hm2；目標(biāo)產(chǎn)量1 011.0 kg/hm2的中肥力地塊，氮、磷經(jīng)濟(jì)合理用量分別為N 129.0 kg/hm2、P2O5117.0 kg/hm2；目標(biāo)產(chǎn)量759.0 kg/hm2的低肥力田塊,氮、磷合理經(jīng)濟(jì)用量分別為N 147.0 kg/hm2、P2O564.5 kg/hm2。衛(wèi)雙玲等[2]研究了2個(gè)芝麻品種的氮磷鉀適宜用量，鄭芝98N09的最佳施肥量為N 123.09 kg/hm2、P2O560.13 kg/hm2、K2O 73.31 kg/hm2； 冀9014 最佳施肥量分別為N 133.92 kg/hm2、P2O570.85 kg/hm2、K2O 110.80 kg/hm2。芝麻不同肥料配方研究認(rèn)為[8]，氮磷鉀配比35∶23∶23 的處理可獲得最高產(chǎn)量。氮磷鉀配合平衡施肥對(duì)芝麻生長(zhǎng)發(fā)育具有良好的促進(jìn)作用?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于芝麻施用有機(jī)營(yíng)養(yǎng)以及有機(jī)無(wú)機(jī)配合施用的研究國(guó)內(nèi)很少見(jiàn)報(bào)道[9]。 針對(duì)芝麻有機(jī)營(yíng)養(yǎng)施用研究不足，提出科學(xué)完整的芝麻施肥指導(dǎo)措施較少。研究生物炭、有機(jī)肥、餅肥對(duì)芝麻生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成和土壤養(yǎng)分及生物特性的影響。 【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采取大田試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，研究生物炭、有機(jī)肥、餅肥以及與氮磷鉀配施對(duì)芝麻產(chǎn)量和土壤性質(zhì)影響，為芝麻科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2016、2017年在河南省遂平縣楊豐鎮(zhèn)進(jìn)行，前茬作物為冬小麥，供試土壤為黃褐土，2016年供試基礎(chǔ)土壤基本理化性質(zhì)：pH 6.8，有機(jī)質(zhì)14.2 g/kg，全氮0.90 g/kg，堿解氮79.8 mg/kg，有效磷(P) 12.50 mg/kg，速效鉀(K)101 mg/kg。供試芝麻品種為鄭芝13號(hào)。2017年供試基礎(chǔ)土壤基本理化性質(zhì)：pH 6.6，有機(jī)質(zhì)13.8 g/kg，全氮0.92 g/kg，堿解氮835 mg/kg，有效磷(P) 10.97 mg/kg，速效鉀(K)112 mg/kg。供試芝麻品種為鄭芝13號(hào)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：T1，CK(不施肥)；T2，氮磷鉀配施；T3，生物炭1 500 kg/hm2配施氮磷鉀；T4，有機(jī)肥1 500 kg/hm2配施氮磷鉀；T5，芝麻餅肥600 kg/hm2配施氮磷鉀。施肥處理氮磷鉀用量為均N 120 kg/hm2，P2O5為75 kg/ hm2，K2O 為75 kg/hm2。肥料品種分別為尿素(含N 46%)，過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)，硫酸鉀(含K2O 50%)，生物炭(N 1.5%，P2O50.6%，K2O 2.1%)，有機(jī)肥(N 3.3%，P2O51.5%，K2O 1.8%)、芝麻餅肥(N 5.2%，P2O51.3%，K2O 2.0%)。生物炭、有機(jī)肥、餅肥養(yǎng)分不計(jì)。

試驗(yàn)小區(qū)面積20 m2，3 次重復(fù)，隨機(jī)排列。6月5日整地、播種，其他田間管理按芝麻豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。

1.2.2 樣品采集

于整地播種前和收獲后采集0～20 cm 土壤樣品。用常規(guī)方法分析測(cè)定土壤理化性質(zhì)：土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定; 土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定; 土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定; 土壤速效鉀采用NH4OAc 浸提，火焰光度計(jì)測(cè)定; pH 采用pH 計(jì)按土水比1∶2.5 測(cè)定，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀—外加熱法測(cè)定[10-11]。于盛花期采集新鮮土壤進(jìn)行酶活性分析，脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[12]。

于盛花期測(cè)定葉綠素含量，采用SPAD)-502 型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定，以測(cè)得的SPAD 值表示葉綠素含量(相對(duì)值) ，凈光合速率采用LI-6400XT 型便攜式光合系統(tǒng)(LI-COR，美國(guó)) 在上午10:00～11: 30 測(cè)定，采用氯化三苯基四氮唑(TTC) 法測(cè)定根系活力。

考種與計(jì)產(chǎn)：芝麻成熟時(shí)各小區(qū)單收單打，曬干稱(chēng)重計(jì)產(chǎn)，進(jìn)行蒴數(shù)、蒴粒數(shù)和千粒重等調(diào)查。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 和DPS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)芝麻產(chǎn)量及構(gòu)成因素因素影響

研究表明，與CK相比，2016、2017年各施肥處理對(duì)芝麻產(chǎn)量均有顯著影響，單施氮磷鉀化肥處理比對(duì)照分別增產(chǎn)38.27%、27.84%，生物炭、有機(jī)肥、餅肥與氮磷鉀配施2016年分別較對(duì)照增產(chǎn)54.52%、50.48%和44.47%，2017年分別增產(chǎn)44.78%、38.24%、39.15%；4個(gè)施肥處理相比，產(chǎn)量存在一定差異，以生物炭+氮磷鉀處理產(chǎn)量最高，其產(chǎn)量比單施化肥處理有所提高。施肥處理比對(duì)照顯著增產(chǎn)的原因是顯著提高了芝麻株蒴數(shù)、蒴粒數(shù)和千粒重，2016年4個(gè)施肥處理比CK的千粒重分別增加了0.69、0.75 、0.63和0.57 g，株蒴數(shù)分別增加17.1、21.0、17.8、17.9個(gè)，蒴粒數(shù)分別增加4.6、6.8、6.2、5.3粒，2017年表現(xiàn)趨勢(shì)相同。表1

表1 不同處理下芝麻經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量變化Table 1 Effects of different treatments on sesame economic character and yield

2.2 不同處理對(duì)芝麻生理指標(biāo)的影響

研究表明，與對(duì)照相比，施肥處理均顯著的增強(qiáng)了芝麻的根系活力，提高達(dá)3.8%～7.4%。單施化肥、生物炭配施氮磷鉀、有機(jī)肥配施氮磷鉀、餅肥配施氮磷鉀處理間根系活力存在一定差異，生物炭、有機(jī)肥、餅肥與氮磷鉀配施處理高于單施化肥處理，但處理間差異不顯著，以生物炭+NPK處理根系活力最高，比單施氮磷鉀處理提高3.4%，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理根系活力由高到低順序?yàn)樯锾?NPK>有機(jī)肥+NPK>餅肥+NPK。施肥能夠提高芝麻的根系性能，減緩生育后期根系衰老速率。

與對(duì)照相比，增施生物炭、有機(jī)肥和餅肥處理顯著提高了芝麻開(kāi)花期葉片中葉綠素含量和凈光合速率，葉片中葉綠素含量較對(duì)照分別提高了10.7%、9.4%和8.0%，凈光合速率較對(duì)照分別提高了24.2%、16.2%和10.9%。4個(gè)施肥處理間葉綠素和凈光合速率差異不顯著，生物炭與氮磷鉀配施處理略高于其他施肥處理。施肥能夠有效提高芝麻葉片的光合性能，有利于較多的光合產(chǎn)物向芝麻籽粒運(yùn)輸，促進(jìn)產(chǎn)量形成。表2

表2 不同處理下芝麻生理指標(biāo)變化Table 2 Effects of different treatments on sesame physiology (2016)

2.3 不同處理對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

研究表明，不同施肥處理間土壤容重不顯著，與不施肥對(duì)照相比，施肥相對(duì)降低了耕層土壤容重，以生物炭處理的土壤容重最低，為1.29 g/cm3。施肥增加了土壤總孔隙度，以生物炭+氮磷鉀處理最高，其與不施肥、單施氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理達(dá)到了差異顯著水平，但與有機(jī)肥(+氮磷鉀)處理間差異不顯著。生物炭+NPK處理的土壤毛管孔隙度高于不施肥、單施氮磷鉀處理，分別提高了5.5%和4.6%，有機(jī)肥處理與餅肥處理土壤毛管孔隙度相近。生物炭+氮磷鉀處理改善通氣性的效果優(yōu)于單施化肥。表3

表3 不同處理下土壤物理性質(zhì)變化Table 3 Effects of different treatments on physical properties of soil (2016)

2.4 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

研究表明，不同處理土壤有機(jī)碳含量存在一定差異，施用生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理比對(duì)照處理土壤有機(jī)碳含量顯著提高，其中生物炭+氮磷鉀處理比不施肥對(duì)照處理提高幅度為6.5%。4個(gè)施肥處理土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均較不施肥處理顯著提高。不同施肥處理間堿解氮含量差異不顯著，生物炭+NPK處理與氮磷鉀處理土壤堿解氮含量無(wú)顯著差異，施用有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀比生物炭+氮磷鉀處理土壤堿解氮含量略有增加，但差異不顯著。施肥處理間有效磷含量存在一定差異，以氮磷鉀處理最高，但與生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理間差異未達(dá)到顯著水平。4個(gè)施肥處理間土壤速效鉀含量差異不顯著。表4

表4 不同處理下土壤養(yǎng)分變化Table 4 Effects of different treatments on chemical properties of soil (2016)

2.5 不同處理對(duì)土壤中酶活性的影響

研究表明，與對(duì)照相比，施肥比對(duì)照不施肥處理顯著提高了芝麻根區(qū)土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性。施用生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀、餅肥+氮磷鉀處理比單施氮磷鉀處理對(duì)提高土壤酶活性的效果好。生物炭+氮磷鉀處理在提高土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性方面，略好于有機(jī)肥+氮磷鉀和餅肥+氮磷鉀處理。生物炭+氮磷鉀、有機(jī)肥+氮磷鉀和餅肥+氮磷鉀處理土壤蔗糖酶的活性較對(duì)照分別提高了33.3%、26.4%和23.6%，脲酶活性較對(duì)照分別提高了47.4%、35.9%和29.5%，過(guò)氧化氫酶活性較對(duì)照分別提高了20.4%、13.6%和12.1%。有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施用能夠顯著改善芝麻根際微生態(tài)環(huán)境。表5

表5 不同處理下土壤中酶活性變化Table 5 Effects of different treatments on soil enzyme activities (2016)

3 討 論

施肥不僅能夠提高芝麻產(chǎn)量，而且對(duì)調(diào)控芝麻地土壤系統(tǒng)生產(chǎn)力具有重要作用。芝麻單產(chǎn)目前雖然仍偏低，但農(nóng)民偏施化肥的現(xiàn)象十分普遍。在芝麻生產(chǎn)中長(zhǎng)期偏施化學(xué)肥料，會(huì)嚴(yán)重影響芝麻的產(chǎn)量和土壤環(huán)境，施用化肥有利于速效養(yǎng)分的供應(yīng)，有機(jī)肥更有利于土壤理化特性的改善和養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)持續(xù)提高芝麻產(chǎn)量和土壤培肥的效果優(yōu)于單施化肥或有機(jī)肥[13-14]。

生物炭是由生物質(zhì)在完全或部分缺氧和相對(duì)“較低”溫度(<700℃) 條件下熱解得到的炭質(zhì)[15]。近年來(lái)，生物炭在改善土壤肥力、提高作物產(chǎn)量方面有諸多報(bào)道，大多研究表明施用生物炭具有增加有機(jī)質(zhì)含量和土壤孔隙度，提高土壤保水保肥能力等改善土壤理化性質(zhì)的作用[16]。生物炭含有機(jī)碳豐富，生物炭施入土壤后，其有機(jī)碳可大部分保存下來(lái)，并可減少由于碳的礦化作用所消耗的氮素營(yíng)養(yǎng)[17]。生物炭中氮含量較低且有效性很小，施用生物炭對(duì)土壤堿解氮含量的直接提高作用可能很小[18]。生物炭有效磷含量較低[19]，而生物炭中鉀的有效性較高，施入土壤能提高土壤速效鉀和作物的吸鉀量[20，21]。施用生物炭具有降低土壤容重，增加土壤孔隙度和土壤含水率的效果。研究通過(guò)生物炭在芝麻上使用證實(shí)，施用生物炭+氮磷鉀比對(duì)照處理土壤有機(jī)碳含量提高6.5%，生物炭+NPK處理土壤堿解氮含量與氮磷鉀處理間無(wú)顯著差異。施用生物炭+氮磷鉀比單施氮磷鉀處理土壤蔗糖酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶活性分別提高33.3%、47.4%和20.4%；生物炭+氮磷鉀處理對(duì)提高土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性效果優(yōu)于有機(jī)肥+氮磷鉀和餅肥+氮磷鉀處理。

4 結(jié) 論

施肥處理比對(duì)照不施肥處理顯著增產(chǎn)，生物炭、有機(jī)肥、餅肥與氮磷鉀配施處理芝麻產(chǎn)量高于單施氮磷鉀處理，生物炭、有機(jī)肥、餅肥配施氮磷鉀比單施氮磷鉀處理2年平均分別增產(chǎn)12.5%、8.5%和6.6%，以生物炭配施氮磷鉀處理芝麻產(chǎn)量最高，應(yīng)用1 hm2施用生物炭1 500 kg 或有機(jī)肥1 500 kg配施化肥N 120 kg、P2O575 kg、K2O 75 kg施肥方式。