梁舒欣，耿怡爽，周春雨，常鵬宇，孫冬然，劉前進，楊修一，耿計彪

控釋肥養(yǎng)分釋放對坡耕地土壤磷鉀損失及花生產(chǎn)量的影響①

梁舒欣，耿怡爽，周春雨，常鵬宇，孫冬然，劉前進，楊修一，耿計彪*

(山東省水土保持與環(huán)境保育重點實驗室，臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山東臨沂 276005)

以沂蒙山區(qū)坡耕地花生為研究對象，探究控釋肥養(yǎng)分釋放對土壤磷鉀流失特征、花生產(chǎn)量及磷鉀利用率的影響。試驗設(shè)5個處理，分別為全量和減量30% 控釋肥(CRF1、CRF2)，全量和減量30% 普通復(fù)合肥(CF1、CF2)及不施肥處理(CK)。結(jié)果表明：控釋肥在田間土壤中的釋放規(guī)律與花生植株磷鉀吸收特征曲線相吻合，配合土壤磷鉀供應(yīng)量，滿足了不同時期花生植株養(yǎng)分需求。等量施肥下，控釋肥處理莢果產(chǎn)量較普通復(fù)合肥處理顯著增加5.75% ～ 12.01%，且減量30% 控釋肥處理較CF1增產(chǎn)3.75%；控釋肥處理中植株磷鉀吸收量分別較普通復(fù)合肥提高11.46% ～ 11.78% 和10.44% ～ 12.38%，其中CRF2磷鉀表觀利用率最高，分別為45.48% 和51.84%。土壤有效磷和速效鉀含量均隨土層深度的增加而下降，普通復(fù)合肥處理苗期0 ～ 40 cm的表層土中有效磷含量高于控釋肥處理，花針期以后趨勢相反，但40 cm以下土層中各處理差異不顯著；控釋肥處理顯著提高了花針期以后0 ～ 60 cm土層速效鉀含量，各處理不同時期60 ～ 100 cm土層速效鉀差異不顯著。前3次產(chǎn)流事件中，控釋肥處理顯著減少了地表徑流水中有效磷和速效鉀含量，各處理后期徑流水中水溶性磷和鉀含量降低且趨于穩(wěn)定，處理間差異不顯著。因此，控釋肥能夠減少坡耕地土壤有效磷和速效鉀的徑流和淋溶損失，提高花生養(yǎng)分利用率和產(chǎn)量，促進生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

控釋肥；坡耕地；花生產(chǎn)量；磷鉀利用率；徑流損失

花生是我國重要的油料作物，施肥中氮肥用量較少，對磷和鉀的需求較多[1-2]。磷是核酸、核蛋白、磷脂等的重要組分，參與花生體內(nèi)的碳氮代謝過程，對花生根瘤固氮、光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)形成具有重要作用[3-4]。合理施磷肥有利于促進根系發(fā)育，增強葉片的光合性能，改善植株抗氧化特性，提高磷素利用效率[5]。施鉀可顯著提高油料作物的含油率，增加葉面積指數(shù)及凈光合速率，促進蛋白質(zhì)的合成與運轉(zhuǎn)[6-9]，改善花生產(chǎn)量和品質(zhì)[10-11]。但隨集約化高產(chǎn)農(nóng)業(yè)的推廣應(yīng)用，肥料的過量投入，易增加磷鉀流失風(fēng)險，導(dǎo)致地表水體富營養(yǎng)化[10]。

沂蒙山區(qū)是北方土石山區(qū)的典型代表，坡耕地分布廣泛，也是山東省的重要花生產(chǎn)區(qū)。坡耕地土壤抗侵蝕能力弱，保水保肥能力差，極易發(fā)生養(yǎng)分流失，導(dǎo)致土壤質(zhì)量退化和生產(chǎn)力水平下降[12]，隨徑流損失的養(yǎng)分還加劇區(qū)域水體的富營養(yǎng)化[13]?？蒯尫士蓽p小肥料對花生結(jié)瘤的抑制作用[2]，維持作物生長后期較高土壤養(yǎng)分含量，有利于提高養(yǎng)分的利用效率，減少雨季磷鉀的地表徑流流失，降低農(nóng)業(yè)面源污染[14-15]。關(guān)于控釋肥對花生的生長發(fā)育、產(chǎn)量和養(yǎng)分積累的研究已經(jīng)很多[2，15-16]，但對控釋肥在田間土壤中的釋放特征與花生養(yǎng)分吸收匹配程度的研究較少。因此，結(jié)合控釋肥養(yǎng)分釋放與花生養(yǎng)分吸收的相關(guān)性分析，研究控釋肥對坡地土壤有效磷和速效鉀時空遷移、地表徑流水中有效磷和速效鉀流失特征的影響，以期用新型肥料提高花生產(chǎn)量，減少農(nóng)業(yè)面源污染，挖潛坡地產(chǎn)出率，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于山東省臨沂市蒙陰縣垛莊鎮(zhèn)雙河峪村，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，作物生長季節(jié)的平均溫度是13.8 ℃，降水集中在7—9月，年降水量在800 mm以上。土壤類型以棕壤和褐土為主，坡耕地面積廣大，夏季集中性降水易造成水土流失。試驗土壤含70.8% 的砂礫、26.1% 的粉粒和0.7% 的黏粒，為砂質(zhì)壤土。土壤硝態(tài)氮含量19.42 mg/kg，銨態(tài)氮12.89 mg/kg，有效磷14.01 mg/kg，速效鉀55.67 mg/kg，有機質(zhì)8.2 g/kg，全氮0.71 g/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2021年4—8月進行，采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置5個處理：①一次基施120 kg/hm2控釋復(fù)合肥(當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥量)，CRF1；②一次基施減量30% 的控釋復(fù)合肥(84 kg/hm2)，CRF2；③一次基施120 kg/hm2普通復(fù)合肥，CF1；④一次基施減量30% 的普通復(fù)合肥84kg/hm2，CF2；⑤不施肥，CK；每處理重復(fù)3次?？蒯審?fù)合肥包膜材料為聚氨酯，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，釋放周期約為3個月；普通復(fù)合肥N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，水溶性強(第一天溶解率100%)。不同肥料釋放周期和釋放速率如圖1所示。

圖1 供試肥料在25 ℃靜水中的釋放速率

試驗小區(qū)長10 m，寬1.6 m，坡度12°，每個小區(qū)均起壟覆膜，種植兩壟，壟高為10 cm，壟寬為40 cm。所有肥料均在播種前起壟時一次性條施，花生種苗在肥料一側(cè)5 cm處。稱量復(fù)合肥顆粒10 g放入長12 cm、寬10 cm的尼龍網(wǎng)袋中。在播種行一側(cè)10 cm處挖一條深10 cm、寬14 cm土溝，在溝底平鋪20個肥料袋，并使網(wǎng)袋中的肥料顆粒均勻地分布在溝內(nèi)的土壤上，覆土[17]。CRF1和CF1處理下每壟施肥量為0.64 kg，CRF2和CF2處理下每壟施肥量為0.45 kg。小區(qū)周圍用塑料隔板設(shè)置圍梗，埋入地下50 cm，出露地表10 cm，防止小區(qū)間水分和養(yǎng)分發(fā)生交換。每個小區(qū)設(shè)置單獨的徑流池(深80 cm，長和寬為60 cm)，在小區(qū)與徑流池相連處，沿小區(qū)寬度方向設(shè)置集流槽，每個集流槽均設(shè)置“v”型出水口。各小區(qū)出水口高度保持一致，在集流槽的下部放置集流桶，用來收集徑流水。試驗過程中共有10次產(chǎn)流事件，每次降雨結(jié)束后，收集徑流水。

1.3 樣品采集與測定方法

2021年4月26日播種，在苗期(5月23日，播種后27 d)、開花下針期(6月26日，播種后60 d)、結(jié)莢期(7月24日，播種后88 d)和成熟期(8月28日，播種后123 d)分別取土壤、植株和肥料樣品。土壤取樣的位置是在花生的行間和株間各打兩個點，取4個土壤樣品，充分混勻，采用四分法取部分土帶回實驗室，進行測定。在各生育期，以20 cm為單位分層采取0 ～ 100 cm土壤樣品，共5層樣品。在不施肥處理下，植株的養(yǎng)分吸收主要來自土壤，因此把CK處理下的植株的磷素或鉀素吸收總量作為土壤供磷鉀量；普通復(fù)合肥施入土壤中迅速溶解于土壤內(nèi)，難以區(qū)分肥料的釋放量和土壤的供應(yīng)量，因此將施肥后的土壤磷鉀素供應(yīng)量視為兩者的供應(yīng)總量；緩控釋肥的肥料釋放量采用“失重法”測定，在不同生長期挖取播種前鋪設(shè)在溝底的肥料袋，每次連續(xù)取3個，帶回實驗室沖洗干凈，烘干至恒重，失去的重量視為控釋復(fù)合肥在土壤中的釋放量，按照施肥量和釋放率的乘積計算出控釋復(fù)合肥在土壤中的供應(yīng)量。每次采集長勢均勻的代表性植株4株，分地上和地下兩部分，帶回實驗室后105 ℃殺青30 min，然后65 ℃ 烘干至恒重。土壤和植株樣品采集均在同一壟溝內(nèi)，另一壟溝留作產(chǎn)量統(tǒng)計。

每個小區(qū)收獲一壟花生莢果，放在紗網(wǎng)袋中，進行晾曬、自然風(fēng)干至恒重后用天平稱量單株果重、飽果重、百果重和百仁重，然后計算產(chǎn)量。

土壤有效磷測定采用Olsen法，速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提–火焰光度計法測定[18]。地表徑流中水溶性磷采用鉬藍比色法測定，水溶性鉀采用火焰光度法測定。磷(鉀)養(yǎng)分吸收量=地上和地下部分磷(鉀)含量×植株量；磷(鉀)養(yǎng)分當(dāng)季利用率(%)=(施肥處理植株磷(鉀)積累量–不施肥處理植株磷(鉀)積累量)/養(yǎng)分投入量×100。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

使用Microsoft Excel 2019 對數(shù)據(jù)進行預(yù)先處理，然后用SAS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行多重比較分析，處理后的數(shù)據(jù)使用SigmaPlot 12.5 進行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下氮肥的釋放與利用率差異

不同施肥處理下氮素利用率存在差異(圖2)，其中CRF1的氮素利用率為52.34%，CRF2的氮素利用率最高，達到了60.47%；CF1和CF2的氮素利用率分別為37.41% 和39.66%。兩個控釋肥處理下的氮素利用率高于普通復(fù)合肥處理，并且CRF處理與CF處理存在顯著性差異(<0.05)。

(圖中小寫字母不同表示處理間差異達P<0.05顯著水平，下同)

2.2 控釋肥對坡地土壤有效磷含量時空遷移特征的影響

土壤有效磷含量隨土層深度的增加逐漸下降，施肥提高不同生育期0 ～ 100 cm土層有效磷含量(圖3)。不同深度土層中，各處理0 ～ 60 cm有效磷變化幅度較大，尤其是0 ～ 20 cm與20 ～ 40 cm相鄰?fù)翆拥挠行Я缀考眲∠陆担?0 ～ 100 cm土壤有效磷含量相對穩(wěn)定。不同生育期同一土層間有效磷含量在苗期和結(jié)莢期高于花針期和成熟期。0 ～ 20 cm土層中，各施肥處理苗期和成熟期的有效磷含量分別為26.11 ～ 33.25 mg/kg和21.8 ～ 25.94 mg/kg，各處理間無顯著差異；花針期時CF1>CRF1，結(jié)莢期時CRF1有效磷含量最高，達到38.75 mg/kg，高于CF2。苗期20 ～ 40 cm土壤中的有效磷含量高于其他時期；花針期和結(jié)莢期各處理間無顯著差異；成熟期時，CRF1處理下的有效磷含量最高。40 ～ 60 cm土層中，結(jié)莢期CRF1>CF1，其他生育期不同施肥處理下無顯著差異。60 cm以下土層的有效磷含量較低，且相對穩(wěn)定，相同生育期內(nèi)處理間差異不顯著。

圖3 控釋肥對坡耕地土壤有效磷時空變化特征的影響

2.3 控釋肥對坡地土壤速效鉀含量時空遷移特征的影響

各生育期0 ～ 100 cm土層速效鉀含量在不施肥處理下處于最低水平，隨著土層深度的增加，速效鉀的含量逐漸下降。0 ～ 20 cm土層中速效鉀含量最高，20 ～ 40 cm土層中速效鉀含量迅速下降(圖4)。苗期和花針期0 ～ 20 cm土壤中各處理間速效鉀含量無顯著差異，分別保持在77.19 ～ 88.07 mg/kg和58.62 ～ 63.9 mg/kg；結(jié)莢期表現(xiàn)為CRF>CF，CRF1最高，為88.47 mg/kg，CF2最低，為77.56 mg/kg；成熟期時為CRF1最高。20 ～ 40 cm土層中，苗期時CF1和CF2處理下的有效磷含量分別為56.35 mg/kg和53.38 mg/kg，顯著高于CRF1和CRF2；花針期各處理之間差異不明顯；結(jié)莢期和成熟期，則表現(xiàn)為CRF>CF。40 ～ 100 cm土層中，結(jié)莢期時CRF1在40 ～ 60 cm土層中速效鉀含量顯著高于CF2；其他不同生育期間相同深度下各處理間差異不顯著，尤其是60 ～ 100 cm土層中，各施肥處理與CK間差異不顯著(除結(jié)莢期CRF1和CF2在60 ～ 80 cm土層中速效鉀含量顯著高于CK)。

2.4 控釋肥對坡地土壤地表徑流中水溶性磷和水溶性鉀含量的影響

在花生的生長季節(jié)內(nèi)，隨降雨事件共產(chǎn)生了10次地表徑流，產(chǎn)流時間及水溶性磷含量如表1所示。地表徑流中水溶性磷含量在前期較高，后期逐漸趨于穩(wěn)定。前3次徑流水中的水溶性磷含量受肥料類型及施肥量影響較為顯著，但是相同肥料下，施肥量未對水溶性磷含量產(chǎn)生顯著影響。6月5日，CF1和CF2徑流水中水溶性磷含量最高，均為0.5 mg/L，顯著高于CRF處理；6月13日，CF1和CF2徑流水中水溶性磷含量高于CRF1，但與CRF2無顯著差異；6月15日，CRF2徑流水中水溶性磷含量顯著低于CF1和CF2，其他處理間無顯著差異；6月27日之后各處理均未表現(xiàn)出顯著差異。6月15日至6月30日徑流水中水溶性磷含量逐漸下降，在7月3日上升，7月29日又急劇下降，隨后徑流水中水溶性磷含量趨于穩(wěn)定，保持在0.15 ～ 0.29 mg/L。

施肥對地表徑流水中水溶性鉀含量產(chǎn)生顯著影響(表2)，大致表現(xiàn)為前期含量高，后期含量低的動態(tài)變化態(tài)勢。前兩次地表徑流水中，CF1和CF2的水溶性鉀含量顯著高于CK處理，但是不同施肥類型及施肥量間未產(chǎn)生差異。6月15日，各處理地表徑流水中水溶性鉀含量為1.27 ～ 1.86 mg/L。6月27日，CF2>CRF1，其余處理間無顯著差異。6月27日至7月3日，徑流水中水溶性鉀含量逐漸上升。7月3日，CRF1和CRF2處理下水溶性鉀含量顯著高于CK，但與CF1和CF2差異不明顯。8月1日之后各處理地表徑流水中水溶性鉀含量未表現(xiàn)出顯著差異。

圖4 控釋肥對坡耕地土壤速效鉀時空變化特征的影響

表1 不同施肥處理地表徑流水中水溶性磷含量(mg/L)

注：同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異顯著(<0.05)，下表同。

表2 不同施肥處理地表徑流水中水溶性鉀含量(mg/L)

根據(jù)徑流水總量和磷鉀含量算得單位面積總的磷鉀流失量，計算出徑流流失量占施磷鉀肥料總量的比例(表3)。CRF1處理下的磷鉀流失量占施磷鉀肥料總量的比例最低，CF1處理下的流失量占施肥量的比例高于CRF1；CF2處理下的磷流失量占施磷總量的比例最高，達到0.06%，鉀流失量占施鉀總量的比例也最高，達到0.35%。但從整體上看，各處理單位面積總的磷鉀流失量占施磷鉀肥料總量的比例并不高，流失率差異不大。

表3 徑流流失量占施磷鉀肥料總量的比例

2.5 控釋肥養(yǎng)分釋放、土壤供應(yīng)量與花生植株磷鉀吸收間的相關(guān)關(guān)系

由圖5可知，花生磷素的吸收量隨著生育期的進行而逐漸增加，CK處理在各個時期均處于最低水平。苗期時，磷素吸收量在各處理下含量為44.82 ～ 47.83 kg/hm2；花針期時，CRF1和CRF2吸磷量為69.75 kg/hm2和67.86 kg/hm2，高于CF1(64.28 kg/hm2)和CF2(57.72 kg/hm2)；結(jié)莢期時，CRF1處理高于CF1和CF2；成熟期時，CRF1吸磷量最高，比CF1和CF2分別提高11.46% 和13.88%，CRF2比CF2增加11.78%。CRF在土壤中的磷釋放量隨生長階段的增加而增加(圖5A、5B)，該釋放量配合土壤磷素供應(yīng)量能夠滿足不同時期花生植株磷素需求；CF處理(圖5C、5D)在苗期前肥料供磷量高于植株吸磷量，但是苗期及以后肥料供磷量低于植株吸磷量。

施肥顯著提高了各時期花生植株鉀素吸收量(圖6)，且隨時間推移，各處理鉀素吸收量呈動態(tài)上升趨勢。苗期時，CK處理下的植株鉀素吸收量為33.35 kg/hm2，各施肥處理鉀素吸收量為50.32 ～ 54.53 kg/hm2；花針期時，CRF1和CRF2鉀素吸收量高于CF處理，分別為77.89 kg/hm2和76.16 kg/hm2，并與CF2處理差異顯著。結(jié)莢期時CRF>CF，且CRF2比CF2顯著增加16.31%。成熟期，鉀素吸收量最大值和最小值分別出現(xiàn)在CRF1和CF2兩個處理，分別為192.64 kg/hm2和166.27 kg/hm2。在等量施肥處理下，CRF比CF鉀素吸收量增加10.44% ～ 12.38%。CF處理下苗期前鉀素供應(yīng)量高于植株吸收量，但是苗期以后鉀素供應(yīng)量低于植株吸鉀量(圖6C、6D)。CRF處理下的鉀素釋放緩慢，更好地吻合植株鉀素吸收量(圖6A、6B)。

(A. CRF1；B. CRF2；C. CF1；D. CF2)

2.6 控釋肥對坡地花生磷鉀利用率及莢果產(chǎn)量的影響

不同施肥處理對磷素和鉀素表觀利用率均產(chǎn)生顯著差異(圖7)，其中CRF2的磷素利用率最高，達到45.48%，顯著高于CF1(20.28%)和CF2(25.28%)，但是CRF1、CF1和CF2 處理間無顯著差異。CRF2的鉀素利用率為51.84%，顯著高于CRF1，且兩個控釋肥處理的鉀素利用率均顯著高于普通復(fù)合肥處理，同等施肥水平下控釋肥鉀素利用率提高了58.09% ～ 89.63%。

(A. CRF1；B. CRF2；C. CF1；D. CF2)

圖7 不同處理花生磷素(A)和鉀素(B)表觀利用率

對照處理花生莢果產(chǎn)量僅為3 881.1 kg/hm2，顯著低于施肥處理(圖8)。等量施肥條件下控釋肥處理莢果產(chǎn)量高于普通復(fù)合肥處理，CRF1產(chǎn)量最高，達到4 821.4 kg/hm2，較CF1和CF2顯著增加12.01% 和13.71%；CRF2較CF1和CF2增加3.75% 和5.75%，但是CRF2、CF1和CF2處理間差異不顯著。

圖8 不同處理花生莢果產(chǎn)量

3 討論

3.1 控釋肥對坡地土壤有效磷和速效鉀時空遷移變化的影響

施肥可提高不同土層養(yǎng)分含量，改善土壤的水熱狀況，影響地上作物生長和產(chǎn)量[19]。本研究發(fā)現(xiàn)普通肥料養(yǎng)分釋放較快，維持時間短[20]；控釋肥延長了養(yǎng)分釋放周期，釋放的速率能與作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律相吻合，增加中后期養(yǎng)分的吸收積累[21]?？蒯尫孰S著花生植株對養(yǎng)分的需求逐漸釋放，克服普通復(fù)合肥前期供應(yīng)過量，后期供應(yīng)不足的缺點[22-23]。作物根系主要生長在0 ～ 60 cm，各處理隨著土壤深度的增加，養(yǎng)分含量降低且相對穩(wěn)定，控釋肥使更多養(yǎng)分固定在0 ～ 40或0 ～ 60 cm土壤中，控釋肥的磷鉀能更多留在上層，降低深層次的養(yǎng)分含量，減少了淋溶損失和對地下水的影響[24]。這說明控釋肥能使多余的養(yǎng)分保存在中上層土壤中，增加土壤的肥力，改善土壤理化性質(zhì)[25]。

試驗中同一土層間，苗期和結(jié)莢期的有效磷含量高于花針期和成熟期，控釋復(fù)合肥和普通復(fù)合肥施用后水解出速效養(yǎng)分，融于土壤中，導(dǎo)致苗期土壤有效磷含量高；結(jié)莢期時根系增重，根瘤增生，固氮活動達到高峰，固氮過程引起微生物的一些變化，而微生物分泌的次生代謝物質(zhì)等也影響解磷菌的活性[26]，進而影響磷的吸附和解吸，使土壤中磷含量上升。0 ～ 20 cm土層結(jié)莢期各處理的速效鉀都顯著高于花針期是因為植株生長影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，對鉀素形態(tài)和平衡產(chǎn)生反饋調(diào)節(jié)，影響鉀的吸附和解析，使土壤中礦物鉀轉(zhuǎn)變?yōu)樗傩р洠黾又参锟晌这浟?，增加中后期上層土中的鉀素含量；同時還與肥料的釋放速率和養(yǎng)分吸收高峰提前有關(guān)，花生養(yǎng)分大多是在花針期與結(jié)莢期間吸收的，鉀的吸收高峰在播種后45 d左右，處于花針期，所以花針期時花生吸收速效鉀較多，進入結(jié)莢期以后鉀不再積累，所以土層中結(jié)莢期各處理的速效鉀含量都顯著高于花針期。

3.2 控釋肥對坡地土壤水溶性有效磷和速效鉀徑流損失的影響

地表徑流是坡耕地養(yǎng)分流失的主要途徑，徑流和泥沙攜帶大量面源污染物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，制約經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展[27]。研究表明在坡耕地上施用控釋肥可以減緩養(yǎng)分流失，提高肥料的吸收和利用效率[28]，促進花生植株生長，提高產(chǎn)量。影響坡耕地磷鉀流失的主要因素有降雨特征、立地條件、植被覆蓋、耕作措施等[29]。在本研究中，普通復(fù)合肥處理增加前3次徑流中養(yǎng)分的損失，主要是由于前期普通復(fù)合肥釋放養(yǎng)分比較快，而花生對養(yǎng)分的需求比較少，吸收量小，未被吸收的養(yǎng)分隨降水流失；后期地表徑流中養(yǎng)分降低且穩(wěn)定，由于隨著花生生長影響地表覆蓋度[30]，對雨水具有消能截留作用，降低地表徑流流速，減少地表徑流輸出[31]。7月3日磷含量上升的原因可能是溫度升高，促進了土壤中磷的活化[32]。通過計算單位面積總的流失量占所施磷鉀肥料總量的比例(表3)，發(fā)現(xiàn)所占比例并不高，流失率差異不大，說明即使在這種保水保肥性差的砂壤土條件下，肥料只要不撒施，進行一定深度的條施，地表徑流中的磷鉀損失率仍然不高。

3.3 控釋肥對坡地花生磷鉀吸收及產(chǎn)量的影響

在花生生長前期，控釋復(fù)合肥養(yǎng)分釋放較少，花生更多地吸收利用土壤中的養(yǎng)分，在保證養(yǎng)分供應(yīng)、滿足花生對磷鉀需求[33]的同時減少了土壤中磷鉀的損失。隨著生育期的進行，花生對磷鉀的吸收量逐漸增加，但是普通復(fù)合肥前期養(yǎng)分供應(yīng)高于植株吸收量，后期養(yǎng)分供應(yīng)不足，易造成肥料“脫靶”?？蒯尫矢鶕?jù)作物對養(yǎng)分的需要使養(yǎng)分釋放與作物養(yǎng)分吸收相同步，從而提高了花生產(chǎn)量[34]。

研究表明，控釋肥處理能提高花生光合速率和干物質(zhì)積累量，提高不同坡度下花生莢果產(chǎn)量[16，32]。本研究發(fā)現(xiàn)，CRF1產(chǎn)量最高，達到4 821.4 kg/hm2，較CF顯著增加12.01% 和13.71%，等量施肥條件下控釋肥處理莢果產(chǎn)量高于普通復(fù)合肥處理，與前人的研究結(jié)果[34]一致。CRF2處理下磷和鉀利用率分別為45.48% 和51.84%，比CRF1高，充分說明減量施肥能夠提高肥料利用率，降低徑流損失[35]。

4 結(jié)論

控釋肥在土壤中的養(yǎng)分釋放與花生植株對養(yǎng)分的吸收特征相吻合，配合土壤磷鉀供應(yīng)量，滿足花生不同時期對養(yǎng)分的需求?？蒯尫侍幚硐禄ㄉ霎a(chǎn)效果顯著，較普通復(fù)合肥處理增加5.75% ～ 12.01%；控釋肥處理下的養(yǎng)分保持在0 ～ 60 cm土層中，減少了淋溶損失；前期地表徑流中有效磷和速效鉀的含量減少；植株吸磷鉀量分別提高11.46% ～ 11.78% 和10.44% ～ 12.38%，其中減量30% 控釋肥處理磷鉀利用率最高，分別為45.48% 和51.84%。因此，減量施用控釋肥可提高肥料利用率、減少環(huán)境污染，具有顯著的生態(tài)和經(jīng)濟效應(yīng)。

[1] 吳正鋒, 王才斌, 杜連濤, 等. 山東省不同生態(tài)區(qū)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀穩(wěn)定性分析[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2008, 16(6): 1439–1443.

[2] 張玉樹, 丁洪, 盧春生, 等. 控釋肥料對花生產(chǎn)量、品質(zhì)以及養(yǎng)分利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2007, 13(4): 700–706.

[3] 路亞, 李曉亮, 于天一, 等. 持綠和早衰花生品種根系形態(tài)、葉片生理及產(chǎn)量對葉面噴施磷肥的響應(yīng)[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2020, 26(3): 532–540.

[4] Robles-Aguilar A A, Pang J Y, Postma J A, et al. The effect of pH on morphological and physiological root traits oftreated with struvite as a recycled phosphorus source[J]. Plant and Soil, 2019, 434(1): 65–78.

[5] 鄭亞萍, 王春曉, 鄭祖林, 等. 磷對花生根系形態(tài)特征的影響[J]. 中國油料作物學(xué)報, 2019, 41(4): 622–628.

[6] Tr?nkner M, Tavakol E, Jákli B. Functioning of potassium and magnesium in photosynthesis, photosynthate translocation and photoprotection[J]. Physiologia Plantarum, 2018, 163(3): 414–431.

[7] Erel R, Ben-Gal A, Dag A, et al. Sodium replacement of potassium in physiological processes of olive trees (var.) as affected by drought[J]. Tree Physiology, 2014, 34(10): 1102–1117.

[8] 劉娜, 謝暢, 高世杰, 等. 不同鉀水平對花生光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 中國油料作物學(xué)報, 2021, 43(5): 883–890.

[9] 許小偉, 樊劍波, 陳晏, 等. 不同有機無機肥配施比例對紅壤旱地花生產(chǎn)量、土壤速效養(yǎng)分和生物學(xué)性質(zhì)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2014, 34(18): 5182–5190.

[10] 鄭亞萍, 信彩云, 王才斌, 等. 磷肥對花生根系形態(tài)、生理特性及產(chǎn)量的影響[J]. 植物生態(tài)學(xué)報, 2013, 37(8): 777–785.

[11] 谷賀賀, 李靜, 張洋洋, 等. 鉀肥與我國主要作物品質(zhì)關(guān)系的整合分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2020, 26(10): 1749–1757.

[12] 單桂梅, 張春平, 劉霞, 等. 沂蒙山區(qū)小流域坡耕地土壤顆粒結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分退化特征[J]. 中國水土保持科學(xué), 2013, 11(5): 76–82.

[13] 程鵬, 廖超林, 肖其亮, 等. 橫坡壟作和秸稈覆蓋對紅壤坡耕地氮磷流失的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2022, 41(5): 1036–1046.

[14] 王艷華, 邱現(xiàn)奎, 胡國慶, 等. 控釋肥對坡地農(nóng)田地表徑流氮磷流失的影響[J]. 水土保持學(xué)報, 2011, 25(2): 10–14.

[15] 郭峰, 初長江, 王才斌, 等. 控釋肥料對不同品種花生(L.)葉片生理的影響[J]. 土壤通報, 2012, 43(5): 1227–1231.

[16] 王艷華, 董元杰, 邱現(xiàn)奎, 等. 控釋肥對坡耕地花生生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 作物學(xué)報, 2010, 36(11): 1974–1980.

[17] Geng J B, Yang X Y, Huo X Q, et al. Determination of the best controlled-release potassium chloride and fulvic acid rates for an optimum cotton yield and soil available potassium[J]. Frontiers in Plant Science, 2020, 11: 562335.

[18] 鄭學(xué)博, 樊劍波, 周靜, 等. 沼液化肥配施對紅壤旱地土壤養(yǎng)分和花生產(chǎn)量的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2016, 53(3): 675–684.

[19] 劉兆新, 劉妍, 劉婷如, 等. 控釋復(fù)合肥對麥套花生光系統(tǒng)Ⅱ性能及產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)[J]. 作物學(xué)報, 2017, 43(11): 1667–1676.

[20] 丁紅, 張智猛, 戴良香, 等. 水氮互作對花生根系生長及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(5): 872–881.

[21] 嚴(yán)磊, 吳田鄉(xiāng), 趙素雅, 等. 雨強及播栽方式對太湖地區(qū)麥田徑流氮磷流失的影響[J]. 土壤, 2022, 54(2): 358–364.

[22] 石寧, 李彥, 張英鵬, 等. 控釋肥對小麥/玉米農(nóng)田土壤硝態(tài)氮累積和遷移的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 51(20): 3920–3927.

[23] 胡斌, 李絮花, 閆童, 等. 控釋氮肥對土體中無機氮淋溶分布及夏玉米產(chǎn)量的影響[J]. 水土保持學(xué)報, 2014, 28(4): 110–114.

[24] 李強, 許明祥, 齊治軍, 等. 長期施用化肥對黃土丘陵區(qū)坡地土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2011, 17(1): 103–109.

[25] 閆建梅, 何丙輝, 田太強. 不同施肥與耕作對紫色土坡耕地土壤侵蝕及氮素流失的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(20): 4027–4035.

[26] 楊紫杭, 張林, 馮固. 土壤微生物在枸溶性和聚合態(tài)磷肥活化利用中的作用[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2022, 28(4): 654–663.

[27] Ji P T, Li X L, Peng Y J, et al. Effect of polyaspartic acid and different dosages of controlled-release fertilizers on nitrogen uptake, utilization, and yield of maize cultivars[J]. Bioengineered, 2021, 12(1): 527–539.

[28] 李建華, 于興修, 劉前進, 等. 沂蒙山區(qū)不同植被模式下坡耕花生地壟間水土流失與磷素輸出[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2012, 23(12): 3347–3354.

[29] 任美, 唐翔宇, 耿春女, 等. 生物質(zhì)炭對坡耕地紫色土中抗生素吸附-解吸及遷移的影響[J]. 土壤, 2020, 52(5): 978–986.

[30] 褚軍, 金梅娟, 佟思純, 等. 楊麥間作系統(tǒng)枯落物持水能力對地表徑流氮流失的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(6): 127–136.

[31] 孫天然, 王若楠, 孫占祥, 等. 遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)氮肥減施對花生干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2022, 41(4): 676–682.

[32] 彭玉, 孫永健, 蔣明金, 等. 不同水分條件下緩/控釋氮肥對水稻干物質(zhì)量和氮素吸收、運轉(zhuǎn)及分配的影響[J]. 作物學(xué)報, 2014, 40(5): 859–870.

[33] 耿計彪, 張民, 馬強, 等. 控釋氮肥對棉花葉片生理特性和產(chǎn)量的影響[J]. 水土保持學(xué)報, 2015, 29(4): 267–271.

[34] 成艷紅, 武琳, 鐘義軍, 等. 控釋肥對稻草覆蓋紅壤花生產(chǎn)量及土壤有效氮平衡的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2014, 51(2): 306–313.

[35] 張婧, 李虎, 朱國梁, 等. 控釋肥施用對土壤N2O排放的影響——以華北平原冬小麥/夏玉米輪作系統(tǒng)為例[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2017, 37(22): 7624–7635.

Effect of Nutrient Release from Controlled-release Fertilizer on Phosphorus and Potassium Losses and Peanut Yield in Slope Field

LIANG Shuxin, GENG Yishuang, ZHOU Chunyu, CHANG Pengyu, SUN Dongran, LIU Qianjin, YANG Xiuyi, GENG Jibiao*

(Shandong Provincial Key Laboratory of Water and Soil Conservation and Environmental Protection, School of Resources and Environment, Linyi University, Linyi, Shandong 276005, China)

A field experiment was conducted on the slope field in Yimeng Mountain to explore the effects of nutrient release from controlled-release fertilizer on soil phosphorus (P) and potassium (K) losses, peanut yield and P and K use efficiency. Five treatments were set up including controlled-release fertilizer with full and reduced 30% of recommended fertilization rate (CRF1, CRF2), common compound fertilizer with full and reduced 30% of recommended fertilization rate (CF1, CF2), and no fertilization treatment as control (CK). The results show that the release patterns of CRFs are consistent with the absorption characteristics of P and K by peanut plants, and combined with the supply of P and K from soil, which can meet the nutrient requirements of peanut plants in different growth periods. Under the same fertilization rate, CRFs significantly increase peanut pod yields by 5.75%–12.01% than CFs, meanwhile, CRF2 increases peanut pod yield by 3.75% than CF1. Compared with CFs, CRFs increase P and K uptake by peanut plants by 11.46%–11.78% and 10.44%–12.38% respectively, CRF2 has the highest P and K use efficiencies, which reach to 45.48% and 51.84%, respectively. The contents of soil available P and K are decreased with the increase of soil depth, soil available P content in 0–40 cm is higher under CFs than CRFs at seeding stage, but opposite after pegging stage, and no significant difference is found below 40 cm among different treatments. CRF significantly increases soil available K content in 0–60 cm after the pegging stage, but no significant difference is found in soil available K content in 60–100 cm at different stages. In the first three runoff events, CRFs significantly reduce available P and K contents in surface runoff water. Besides, water-soluble P and K contents in runoff water are decreased and tend to be stable at the later stage under all treatments, and no significant difference is found among different treatments. Therefore, CRF can reduce runoff and leaching losses of soil available P and K, improve nutrient use efficiency and peanut yield, and thus promote sustainable development of ecological agriculture.

Controlled-release fertilizer; Slope field; Peanut yield; Phosphorus and potassium use efficiency; Runoff loss

S145.6；S565.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.03.011

梁舒欣, 耿怡爽, 周春雨, 等. 控釋肥養(yǎng)分釋放對坡耕地土壤磷鉀損失及花生產(chǎn)量的影響. 土壤, 2023, 55(3): 544–553.

山東省重點研發(fā)計劃項目(2022SFGC0305)、國家自然科學(xué)基金項目(42007091，32202601，42077061)、山東省高等學(xué)校青創(chuàng)人才引育計劃(水土流失過程與生態(tài)調(diào)控)、山東省自然科學(xué)基金項目(ZR2020QC163)和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(S202110452039)資助。

(gengjibiao@126.com)

梁舒欣(2002—)，女，山東日照人，本科，主要從事土壤養(yǎng)分管理研究。E-mail: lsx020529@163.com