孔 潔，龐茹月，王銘倫，趙紅軍，鄒曉霞*

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東 青島 266109；2.山東省花生研究所，山東 青島 266100）

花生是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[1］。施肥可提高花生葉片生理功能、促進(jìn)干物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量、改善品 質(zhì)[2］，但施肥過多易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、肥料利用率下降、污染環(huán)境嚴(yán)重，過量施肥已成為花生持續(xù)增產(chǎn)增效和生態(tài)安全的主要障礙因素之一[3］。因此，積極推行化肥減量對(duì)于實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長(zhǎng)、有效降低過量施肥帶來的危害，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展尤為重要[4］。不同施肥方式對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響很大[5］，追肥可促進(jìn)花生生長(zhǎng)發(fā)育、延緩功能葉片衰老、改善葉片光合性能、增加莢果產(chǎn)量[6］，提高肥料利用率[7］。但由于花生植株較矮，莢果長(zhǎng)于地下，生育期間不便追肥，覆膜栽培更是如此，故生產(chǎn)上多為播前一次性施肥，易導(dǎo)致生長(zhǎng)中后期脫肥早衰，進(jìn)而影響莢果充實(shí)飽 滿[8］。即使采用膜下滴灌隨水施肥[9-10］，也存在表層肥料過多、中下層肥料不足的問題。分層施肥可較好地解決肥料過多集中于表層而影響中下層根系吸收以及肥效期較短的問題，已在小麥[11］、玉米[12］、大豆[13］等作物上取得了促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育、增加干物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量的良好效果。分層減量施肥可增加花生干物質(zhì)積累、促進(jìn)莢果發(fā) 育[14］、提高莢果產(chǎn)量[15］，然而，對(duì)花生根系生長(zhǎng)的影響未見研究報(bào)道。本研究旨在探明分層減量施肥對(duì)花生根系生長(zhǎng)的影響，以豐富分層減量施肥研究體系，為該技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2020年5月到9月在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)萊陽(yáng)校區(qū)試驗(yàn)站進(jìn)行。土壤類型為砂壤土，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量見表1。供試花生品種為青花7號(hào)，肥料為金正大復(fù)合肥（15-15-15）、氧化鈣（CaO 98%）。

表1 土壤理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

根據(jù)施肥層次（深度）和復(fù)合肥施用量的不同設(shè)置7個(gè)處理，CK處理將氧化鈣與復(fù)合肥混合，于播種前均勻撒施于土表后旋耕10 cm；各分層施肥處理按土層條施，用開溝機(jī)在播種行下開溝，人工自下而上逐層撒施肥料，二層處理分別于25、10 cm土層用肥，三層處理分別于25、15、10 cm土層用肥，各分層處理鈣肥均撒施于10 cm土層。其中，CK、T1、T4處理復(fù)合肥總量均為750 kg·hm-2（農(nóng)民常規(guī)施肥量），T2和T3處理復(fù)合肥總施用量較T1處理分別減少10%和20%，T5和T6處理較T4處理分別減少10%和20%。各處理施肥層次和復(fù)合肥施用量見表2。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。小區(qū)長(zhǎng)10 m，寬3.6 m，每小區(qū)4壟，每壟雙行，穴距17.5 cm，穴播2粒。施肥后整平播種，地膜覆蓋栽培，田間管理同大田 生產(chǎn)。

表2 各處理施肥層次與施肥量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

自團(tuán)棵期開始取樣，每15 d取樣1次，共取樣6次。每次取有代表性植株6株，收集0～40 cm土層的花生根系。以播穴為中心，使用直徑17.5 cm、高40 cm的鋼制簡(jiǎn)易裝置挖取完整土體，分成0～20和20～40 cm兩部分，分別用流水將土沖洗掉并除去雜質(zhì)。用根系掃描儀（EPSON Expression 12000XL Scanner）對(duì)根系進(jìn)行掃描。掃描后保存圖像，采用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)對(duì)根長(zhǎng)、根表面積、根直徑、根體積掃描圖像進(jìn)行分析，掃描后稱取根系鮮重，將根系殺青后于75℃烘干至恒重，稱取根系干重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016、DPS v7.05、Origin 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 分層減量施肥對(duì)花生根系總長(zhǎng)度的影響

根系總長(zhǎng)度是反映根系分布范圍的指標(biāo)。由圖1可見，隨著花生生育期的推進(jìn)，根系總長(zhǎng)度增加，至8月1日（結(jié)果后期）達(dá)最大值，此后由于根系的衰老腐爛，總長(zhǎng)度減少，不同處理表現(xiàn)一致。8月1日調(diào)查，分層減量施肥處理（T1～T6）0～20和20～40 cm土層的根系總長(zhǎng)度較CK分別增加14.4%、12.9%、10.9%、16.6%、13.0%、12.7% 和18.8%、14.9%、12.3%、19.6%、16.3%、13.5%，差異均達(dá)顯著水平，20～40 cm土層較0～20 cm土層增幅平均提高2.5個(gè)百分點(diǎn)；施肥量相同時(shí)，二層和三層施肥處理（T1和T4、T2和T5、T3和T6）間0～20和20～40 cm土層根系總長(zhǎng)度相當(dāng)；二層和三層施肥分別減施10%和20%處理（T2、T3和T5、T6）的不同土層根系總長(zhǎng)度與各層不減肥處理（T1、T4）無(wú)顯著差異。

圖1 分層減量施肥對(duì)花生根系總長(zhǎng)度的影響

2.2 分層減量施肥對(duì)花生根系表面積的影響

根系表面積是反映根系吸收范圍的指標(biāo)。各處理花生根系表面積的變化趨勢(shì)與根系總長(zhǎng)度類似。于根系表面積最大時(shí)（8月1日）進(jìn)行調(diào)查，分層減量施肥處理（T1～T6）0～20和20～40 cm 土層的根系表面積較CK分別增加13.0%、10.7%、9.3%、13.5%、11.4%、10.3%和21.8%、19.9%、17.9%、30.1%、26.7%、22.6%，差異均達(dá)顯著水平，20～40 cm土層較0～20 cm土層增幅平均提高達(dá)11.8個(gè)百分點(diǎn)；施肥量相同時(shí)，三層施肥處理（T4～T6）的根系表面積較二層施肥處理（T1～T3）平均分別增加0.7%和5.5%；不同施肥層次，各減肥處理（T2、T3、T5、T6）的根系表面積與各層不減肥處理（T1、T4）無(wú)顯著差異（圖2）。

圖2 分層減量施肥對(duì)花生根系表面積的影響

2.3 分層減量施肥對(duì)花生根平均直徑的影響

由圖3可見，7月2日前，分層減量施肥處理（T1～T6）的根平均直徑均低于CK，以后均高于CK。8月1日調(diào)查，T1～T6處理0～20和 20～40 cm土層的根平均直徑較CK分別增加4.2%、2.6%、1.1%、7.4%、5.1%、2.5%和7.7%、2.8%、1.4%、8.0%、6.6%、3.2%。0～20和20～ 40 cm土層，施肥量相同施肥層次不同的處理間、施肥層次相同施肥量不同的處理間根平均直徑均無(wú)顯著差異。

圖3 分層減量施肥對(duì)花生根平均直徑的影響

2.4 分層減量施肥對(duì)花生根體積的影響

隨著花生根系的生長(zhǎng)，根體積增加，至8月1日達(dá)最大值，此后逐漸減少，不同處理表現(xiàn)一致。8月1日調(diào)查，0～20和20～40 cm土層分層減量施肥處理（T1～T6）的根體積較CK分別增加12.7%、11.3%、5.4%、15.1%、12.2%、5.9%和17.5%、13.0%、3.7%、20.0%、14.4%、8.9%，其中分層不減肥（T1、T4）和減肥10%（T2、T5）處理顯著高于CK，20～40 cm土層根體積較0～20 cm 平均提高2.5個(gè)百分點(diǎn)。施肥量相同時(shí)，二層和三層施肥處理（T1和T4、T2和T5、T3和T6）間0～ 20和20～40 cm土層根體積相當(dāng)；施肥層次相同時(shí)，二 層（T1、T2、T3）和 三 層（T4、T5、T6）施肥處理間根體積隨施肥量的減少而降低。花生進(jìn)入生育后期（8月31日），分層減量施肥處理的根體積仍明顯高于CK（圖4）。

圖4 分層減量施肥對(duì)花生根體積的影響

2.5 分層減量施肥對(duì)花生根鮮重的影響

各處理根鮮重變化與根體積變化一致。于8月16日（飽果期）進(jìn)行調(diào)查，分層減量施肥處理（T1～T6）0～20 cm土層的根鮮重較CK分別 增加15.0%、13.3%、10.7%、16.6%、13.6%和11.0%， 差異均達(dá)顯著水平；施肥量相同施肥層次不同處理間根鮮重均無(wú)顯著差異；施肥層次相同減肥20%處理根鮮重顯著低于不減肥處理。20～40 cm土層根鮮重除減肥20%處理（T3、T6）外，其他處理均顯著高于CK（圖5）。

圖5 分層減量施肥對(duì)花生根鮮重的影響

2.6 分層減量施肥對(duì)花生根干重的影響

花生根干重與根鮮重變化趨勢(shì)相似，各處理表現(xiàn)一致。根干重最大值時(shí)（8月16日）進(jìn)行調(diào)查，分層減量施肥處理（T1～T6）0～20和20～40 cm 土層根干重較CK分別增加7.7%、3.7%、0.7%、9.3%、4.5%、2.7%和15.2%、6.0%、1.2%、23.3%、6.2%、1.76%，分層不減肥處理與CK差異顯著。施肥量相同二層與三層施肥處理間（T1與T4、T2與T5、T3與T6）根干重差異不明顯，施肥層次相同隨施肥量的減少根干重呈降低趨勢(shì)（圖6）。

圖6 分層減量施肥對(duì)花生根干重的影響

3 討論

3.1 不同施肥模式與根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收

科學(xué)合理的施肥方式能夠?qū)崿F(xiàn)土壤養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求在數(shù)量、時(shí)間和空間上的一致性[12］，施肥作為作物生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，其施肥種類、用量以及深度關(guān)系到作物對(duì)養(yǎng)分的利用與最終的產(chǎn)量。根系是植物吸收養(yǎng)分和水分的主要器官[16］， 其生長(zhǎng)發(fā)育狀況直接影響作物的生長(zhǎng)與產(chǎn)量的形 成[17］?；ㄉ瞪L(zhǎng)具有“趨肥性”，土壤養(yǎng)分對(duì)根系生長(zhǎng)具有“可塑性”[18］，目前花生生產(chǎn)上主要采用播前一次性撒施而后旋耕的施肥方式，肥料主要集中于淺層土壤，不利于促進(jìn)根系生長(zhǎng)和根系對(duì)養(yǎng)分的吸收。研究表明，氮磷鉀肥分層深施能夠提高玉米根系對(duì)氮磷鉀的吸收量，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，增強(qiáng)根系活力，提高對(duì)各層土壤養(yǎng)分的吸收量[19］，通過優(yōu)化養(yǎng)分在土壤中的分布，可誘導(dǎo)作物根系形成完善的空間布局，促使養(yǎng)分和根系的最佳融合，從而實(shí)現(xiàn)“以肥調(diào)根、以根養(yǎng)株”的良好效果，構(gòu)建土壤養(yǎng)分作物和諧共同體。

3.2 分層減量施肥與作物生長(zhǎng)發(fā)育

不同營(yíng)養(yǎng)元素在土壤中的移動(dòng)和轉(zhuǎn)化不同，氮素的移動(dòng)性較強(qiáng)且淺施易揮發(fā)，磷在土壤中的移動(dòng)性較小且易被固定。分層施肥能夠減少因養(yǎng)分的淋失、揮發(fā)和固定等造成的損失，改變傳統(tǒng)施肥方式造成的土壤“上肥下瘦”“肥瘦不勻”的現(xiàn)象[20］，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育[12］，提高肥料利用率，取得減肥增效的良好效果。花生根系主要分布在0～20 cm土層，而在生長(zhǎng)發(fā)育中后期因其老化而吸收功能降低，20～40 cm土層根系的作用日趨重要。本研究結(jié)果表明，分層減量施肥可增加0～20和20～40 cm土層花生根系總長(zhǎng)度、根系表面積、根體積、根平均直徑和根重量，而20～40 cm土層中根系增加更明顯，從而改善了深層根系的生長(zhǎng)狀況，擴(kuò)大了根系分布和吸收范圍。分層施肥不僅促進(jìn)了花生根系生長(zhǎng)，而且有利于根系對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，更有利于對(duì)深層土壤養(yǎng)分和水分的吸收，同時(shí)有利于對(duì)花生生長(zhǎng)發(fā)育中后期的養(yǎng)分供給，這些為分層減量施肥提高花生產(chǎn)量[15］的重要基礎(chǔ)，也與前人在小麥[21］、玉米[22］上的研究結(jié)果基本一致。分層減量施肥促進(jìn)花生植株干物質(zhì)積累和莢果發(fā)育，提高莢果產(chǎn)量的研究結(jié)果與本研究分層減量施肥促進(jìn)花生根系生長(zhǎng)、拓展根系分布范圍、促進(jìn)根系吸收有關(guān)。同時(shí)，分層施肥即使化肥施用量減少20%仍表現(xiàn)出對(duì)根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，這與減量施肥在玉米[23］、水稻[24］上的研究結(jié)果一致。

3.3 分層減量施肥的效益分析

三層施肥較二層施肥所投入勞動(dòng)增加，然而，在機(jī)械化施肥條件下差異會(huì)明顯減少，縱觀分層施肥在花生上的研究結(jié)果，三層施肥提高花生產(chǎn)量的效果優(yōu)于二層施肥，至于三層和二層施肥的綜合效益有待深入評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

分層施肥可促進(jìn)花生根系生長(zhǎng)，有利于減少肥料用量，提高肥料利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效和綠色發(fā)展?？v觀前人和本研究認(rèn)為，分二層或三層施肥并減少化肥用量10%～20%可作為一項(xiàng)新的施肥技術(shù)在花生生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。