张 毅，张佳蕾，郭 峰，杨 莎，耿 耘，孟静静，李新国，万书波

(1.青岛农业大学农学院，山东 青岛 266109；2.山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，山东 济南 250100)

氮素是作物生长发育必需的营养元素之一，在农业生产中扮演着重要的角色，对花生的营养特性及产量有重要影响，但过量的氮肥施用，往往会造成严重的环境污染和生态问题，如水体富营养化、土壤板结和作物病虫害加重等[1]。因此，经济施用氮肥，提高氮肥利用率具有重要意义。

作为我国花生主产区的黄淮海地区，春花生面积逐年下降，粮油兼顾的小麦花生两熟制种植面积迅速扩大，逐渐成为该地区花生生产的主要种植方式之一。小麦花生两熟制主要有麦田套种和麦茬夏直播。据统计在河南、山东等花生主产区，夏播花生种植面积已占花生总种植面积的50%以上[2-3]，但夏直播花生由于生育期短导致积温不足，产量低、品质差等问题直接影响到花生的生产效益。

花生作为豆科作物，可以与根瘤菌共生形成特有的固氮体系，将大气中的氮气作为氮源，但仅靠根瘤菌所固定的氮肥尚不能满足花生对氮肥的需求，因此，仍需要施用氮肥来保证花生生长发育的正常进行[4]。前人对夏花生的研究多集中在前茬处理、播种方式、播期以及水分胁迫对其生长发育和产量影响方面[5-9]，对夏播花生肥料施用方面的研究较少，本试验研究了不同氮肥施用量对花生氮积累及氮分配的影响，以期为夏直播花生经济施氮提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试验地概况

田间试验于2016年在山东省农业科学院章丘龙山试验基地进行，前茬作物为小麦，供试花生品种为花育25号。6月15日播种，10月2日收获。土壤基础养分见表1。

表1 播种前土壤基础养分

1.2 试验设计

起垄种植，单粒精播，每公顷249000株。设不同氮肥施用量处理：N0(不施氮，对照)； N1(纯氮90 kg·hm-2)；N2(纯氮150 kg·hm-2)；N3(纯氮225 kg·hm-2)；N4(纯氮300 kg·hm-2) 5个氮素水平，每处理3次重复，氮肥均做基肥；各处理均基施磷肥150 kg·hm-2P2O5(过磷酸钙)和钾肥150 kg·hm-2K2O(氯化钾)，适量施用硫酸锌15 kg·hm-2。

1.3 测定项目与方法

收获前每小区选取5株代表性植株，用于测定植株性状(主茎高、第一侧枝长、分枝数和主茎节数)、干物质、全氮。植株干物质测定：将植株按器官分为根、茎、叶、荚果，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒质量后称量。

1.3.1 植株全氮

采用全自动凯氏定氮法测定。

1.3.2 土壤无机氮和全氮

每小区取土时期为收获期，取土深度60 cm，分3层：0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm，分装于塑料自封袋中带回室内冷冻留待测土壤无机氮。鲜土用1 mol·L-1CaCl2浸提，用AA3型流动分析仪测定土壤硝态氮、铵态氮。干土用酸解法消煮后，用AA3型连续流动分析仪测定全氮。

1.3.3 产量及产量构成

各小区选取代表性植株10株，考察单株结果数、秕果数、饱果数等。各小区内选取6.67 m2刨收，鲜果去杂后自然风干称质量，计算产量。

1.4 数据分析

采用Excel软件进行计算和绘图，用SPSS统计软件进行统计检验分析；用Duncana新复极差法进行多重比较。

氮肥偏生产力=施氮区花生产量/施氮量

氮肥利用率/%=(施氮处理植株吸收氮量-不施氮处理植株吸收氮量)/施氮量×100

2 结果与分析

2.1 施氮量对花生植株性状的影响

表2可看出，不施氮肥情况下，花生主茎高、侧枝长、茎叶干质量和荚果干质量均最低，随着施氮量的增加，主茎高、侧枝长、茎叶干质量和荚果干质量均呈上升趋势，施氮量达到N4 水平时，主茎高及侧枝长继续上升，但荚果干质量出现显著下降，说明花生出现徒长现象，影响了氮素向荚果的转运；不同处理间分枝数和主茎绿叶数没有显著差异。各处理荚果干质量与对照相比分别高出4.08%、9.05%、18.10%、9.37%，与对照相比均表现为显著差异；但N3 和N4 之间荚果干质量存在显著差异，表明当施氮量达到300 kg·hm-2时，对植株产量的提高存在抑制作用。

表2 不同氮水平对花生生长的影响

注：表中同列内不同小写字母表示处理间差异显著性p<0.05，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate the significance of the differencep<0.05. Same below.

2.2 植株不同器官氮积累量

表3可知，根部氮积累在N3处理下有最大值(0.33 g·m-2)，随着施氮量的增加，呈现升高趋势，但N3与N4间存在显著差异，表明氮肥施用量达到300kg·hm-2时，会抑制花生根部的氮素积累。N1处理的茎叶部氮积累量与对照无显著差异，其余各处理的氮积累量均显著高于对照，N4处理下有最大值(16.02 g·m-2)，且N3 和N4 之间存在显著差异，可见增施氮肥可以促进花生茎叶部氮素的积累。荚果氮积累量在N3 处理下达到最大值(28.68 g·m-2)，各处理氮积累量分别比对照提高了8.46%、23.14%、29.36%、25.71%，但N3与N4之间存在显著差异，说明氮肥施用量达到300kg·hm-2时，会抑制花生荚果的氮素积累。

表3 不同氮水平中花生不同器官氮积累量

图1 不同处理土壤剖面硝态氮的分布与累计情况

2.3 土壤氮素积累

2.3.1 土壤硝态氮的积累

氮肥施用量和土壤中的硝态氮(NO3--N)积累有密切关系，图1为不同施氮水平花生收获期各土层硝态氮含量的变化趋势，0～60 cm土层硝态氮含量变化较大，随着土壤深度的增加，土壤硝态氮含量逐渐增加，0～20 cm土层硝态氮含量最低；随着施肥量的增加，土壤中硝态氮的含量随之增加，各处理均在40～60 cm土层有最大硝态氮含量，说明硝态氮存在向下层转运的趋势。

2.3.2 土壤铵态氮的积累

图2可知，铵态氮(NH4+-N)在土壤中含量较少，不同施氮量对土壤铵态氮含量的影响很小，各处理不同土层间土壤铵态氮含量均无显著差异，表明土壤铵态氮难以迁移，其原因可能是铵态氮可被土壤胶体吸附，溶解在土壤溶液中，属于速效性氮肥。

2.4 施氮量对花生产量和氮肥利用率的影响

表4可知，随施氮量的增加，各处理产量均显著提高，与对照相比，分别增产8.93%、14.35%、19.96%、15.71%；N3处理下，最高产量达6603.26 kg·hm-2，但与N3处理相比，N4处理产量有所下降，且存在显著差异。随施氮量增加，氮肥利用率呈先升高后降低的趋势，N2处理下氮肥利用率达到最大，为39.20%；而氮肥偏生产力则呈显著下降趋势，最大值出现在N1处理，为66kg·kg-1。对氮肥施用量与花生产量关系进行拟合(图3)，随施氮量增加，花生产量呈抛物线变化趋势，N最佳施用量为244.70 kg·hm-2。

表4 施氮量对花生氮肥利用率、氮肥偏生产力和产量的影响

图3 氮肥施用量与花生产量的关系Fig.3 Relationship of peanut yield and N application rates

3 讨 论

3.1 不同施氮量对单作花生土壤无机氮分布的影响

土壤无机氮与氮肥施用量密切相关[10]。本试验结果表明，土壤剖面硝态氮质量分数的变化随着施氮量的不同而表现出差异。在0～60 cm土层内，土壤硝态氮含量随土层深度的增加而增加，且差异逐渐增大，表明硝态氮存在向下层土壤迁移的特点。

本试验中，各处理的土壤铵态氮含量较低。由于旱地的土壤硝化作用强烈，铵态氮易被转化为硝态氮，且铵态氮可被土壤胶体吸附，并溶解在土壤溶液中[11]。可以认为，施入的氮肥以铵态氮的形式被土壤颗粒吸附并固定，故各处理间铵态氮含量无显著差异。因此，本试验中施氮量与土壤铵态氮含量无显著相关关系。

3.2 不同施氮量对花生“氮阻遏”及产量的影响

花生需氮量大，其氮素主要来源途径为土壤、根瘤固氮及肥料。本试验表明，不施氮肥的条件下，花生植株生长高度及其干质量均较低；在一定范围内(0～225 kg·hm-2)随着氮肥施用量的增加，花生植株生长量及荚果产量均显著增加，最高产量达到6603.26 kg·hm-2，比不施用氮肥增产19.96%，同时促进花生茎叶部氮素的积累；氮肥施用量达到300 kg·hm-2以后，产量出现显著下降趋势，同时氮素更多地向茎叶部积累，进而植株主茎高、侧枝长继续增加，但增加程度并不显著；在氮肥施用量过高的情况下，氮肥利用率、氮肥偏生产力均呈现出下降趋势，抑制了花生根部和荚果的氮素积累，导致花生产量的下降，也造成了氮肥的浪费。豆科作物具有很强的固氮能力，孙彦浩等研究表明，花生根瘤菌固氮活动对施氮肥非常敏感，其固氮量与氮肥用量呈显著负相关[12]。杨子文等通过盆栽试验发现较低供氮水平对大豆根瘤菌无抑制作用，而4.0 mmol·L-1处理下大豆固氮百分率显著低于对照，表明4.0 mmol·L-1的供氮水平可能已超过了大豆根瘤菌最高耐性[13]。王树起等研究发现，适量施氮对根瘤生长有显著的促进作用，当氮素供应不足时则会抑制根瘤的生长，但当氮素供应过量时也会抑制根瘤的形成[14]。以上研究均证明了“氮阻遏”现象的存在。在高水平外源氮条件下，豆科作物生物固氮能力减弱[15]，氮素对根瘤固氮的抑制程度与施肥量呈正相关[16]。因此提高豆科作物的固氮能力，减缓“氮阻遏”问题的关键是要明确不同豆科作物“氮阻遏”的界限水平。

4 结论

在一定施氮量(0～225 kg·hm-2)范围内，随施氮量增加，花生产量逐渐提高，达300kg·hm-2氮肥施用量时，会抑制花生根部和荚果的氮素积累，进而产量会降低；随施氮量增加，氮肥利用率呈现先升高后降低的趋势，氮肥偏生产力则呈显著下降趋势。从提高产量和减少氮素损失等方面考虑，本试验条件下，244.70kg·hm-2为最佳施用量。