文章信息
- 钱寅, 何进宇, 何文寿
- QIAN Yin, HE Jin-yu, HE Wen-shou
- 施肥对宁夏盐化土壤油用向日葵产量与品质的影响
- Effect of Fertilization on Yield and Quality of Oil Sunflower in Salted Soil of Ningxia, China
- 农业资源与环境学报, 2015, 32(6): 565-570
- Journal of Agricultural Resources and Environment, 2015, 32(6): 565-570
- http://dx.doi.org/10.13254/j.jare.2015.0087
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文章历史
- 收稿日期: 2015-03-30
2. 宁夏大学土木与水利工程学院, 宁夏 银川 750021;
3. 西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地, 宁夏 银川 750021
2. School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;
3. Breeding Base for State Key Laboratory of Northwest China Land Degradation and Ecological Restoration, Yinchuan 750021, China
宁夏银北地区地处中国西北东缘的中温带干旱荒漠区,属典型的温带大陆性气候,年均气温10.4 ℃,年最高气温37 ℃,年最低气温-18 ℃,年均蒸发量750 mm,年平均日照时数3 084 h,无霜期137 d,年均降雨量177 mm,降水主要集中于5—9月份,主导风向为北风,年均蒸发量远大于年均降水量。黄河流经宁夏段,水面宽阔,水势平缓,水位高,携带的大量泥沙在宁夏平原沉积。由于气候干旱、蒸发强烈、地势低洼、含盐地下潜水位高,导致该地区土层中含盐量高,土壤易盐化,影响作物正常生长。但该地区气候温和、四季分明、光照充足、无霜期长、昼夜温差大,适宜油用向日葵等耐盐作物的生长,从而提高土地资源的利用效率。
近些年,油用向日葵种植中,化肥施用量随着经济社会的发展逐年增加,但油用向日葵施肥技术仍然停留在经验性阶段,盲目施肥现象普遍存在。大量施用化肥会破坏土壤结构,使土壤板结,失去柔性和弹性,降低通水透气性能,肥力下降,造成化肥的浪费和油用向日葵所需营养元素的不平衡,影响油用向日葵产量。随着土壤盐化的累积,妨碍作物对营养元素的吸收,影响油用向日葵品质[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]。
因此,本试验利用田间试验和测试分析相结合的方法,在宁夏银北盐化土壤设置油用向日葵氮、磷、钾肥效试验,测定油用向日葵干物质累积、养分吸收特点、籽实油脂及其脂肪酸含量(油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸)和蛋白质含量,研究盐化土壤氮、磷、钾肥肥效及其对油籽品质的影响,探讨盐胁迫条件下油用向日葵养分吸收与油脂品质的关系,为盐化土壤调控施肥、提高油用向日葵籽实品质提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 油用向日葵品种美葵562。
1.1.2 供试肥料尿素(中国石油天然气股份有限公司,N≥46%)、重过磷酸钙(云南祥丰化肥股份有限公司,P2O5≥46%)、硫酸钾(宁夏宏兴农业生物工程股份有限公司,K2O≥50%)、有机肥(济南巨微生物技术有限公司,有效活菌数≥2 亿·g-1,有机质≥50%,N≥8%,P2O5≥7%,K2O≥6%)。
1.2 试验方法 1.2.1 试验地点宁夏石嘴山市惠农区简泉农场五队(39°2′59″N,106°30′16″E),海拔1 109 m。供试土壤为中度盐化土,肥力水平较低。施基肥前采集土样,测定其理化性质,见表 1。
采用肥料田间试验,设7个处理见表 2。处理1:无肥(N0P0K0);处理2:有机肥;处理3:无氮(N0PK);处理4:无磷(NP0K);处理5:无钾(NPK0);处理6:氮磷钾(NPK);处理7:有机肥+氮磷钾(有机肥+NPK)。重复3次,共21小区,小区面积为4.6 m×10 m=46 m2,试验区净面积46 m2×7×3=966 m2,加上保护行和走道共约0.2 hm2。
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行距60 cm,株距20 cm,小区之间打埂,埂宽60 cm,埂高15 cm,渠宽180 cm,每小区17行,每行23株,小区391株,种植密度83 340 株·hm-2。
1.2.4 施肥方法基肥:磷肥、钾肥、70%氮肥基施;有机肥,在油用向日葵播种前结合整地撒施后旋耕入土(旋深10~15 cm)。追肥:灌水前在现蕾期(6对真叶)追施氮肥(占总施氮量的30%)。
1.3 测定项目及方法 1.3.1 油用向日葵生育期记录播种、苗期、现蕾期、花期、成熟期、收获,见表 3。
株高、茎粗与盘径,植株干物质。
1.3.3 植株N、P、K含量测定方法采用H2SO4-H2O2消煮,半微量凯氏定氮法测定全氮含量,钒钼黄比色法测定全磷含量,火焰光度计法测定全钾含量,以烘干质量为基础计算氮、磷、钾养分含量。
1.3.4 油用向日葵籽粒品质测定成熟期籽实:分别测定蛋白质含量、油脂、脂肪酸组分(油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸)含量。测定方法:开氏法测定蛋白质含量,油重法(索氏提取法)测定油脂含量,气相色谱法测定脂肪酸含量。
1.3.5 植株养分吸收累积量的计算各器官干物质重量乘以相应氮(N)、磷(P)、钾(K)含量(%)即得N、P、K吸收量,然后将P、K分别乘以2.291 4、1.204 6换算为P2O5、K2O,各器官相加即为整株N、P2O5、K2O养分吸收累积量。
1.3.6 收获记产油用向日葵成熟及时收获,按照小区收获,脱粒,经风干,记录每小区籽实实产[13]。
1.4 数据统计采用 Excel 2010 作图,SAS 8.2 软件统计分析数据。
2 结果与分析 2.1 不同施肥处理对油用向日葵表观性状的影响试验结果图 1a表明,油用向日葵的株高在苗期各处理间差异不明显,均快速增长。进入现蕾期后,茎的生长速度加快,影响株高大小的处理依次为:氮磷钾≈无氮>无磷>无钾。花期与成熟期,增长趋缓,影响株高大小的处理依次为:无氮>氮磷钾>无磷>无钾,最终各处理株高依次分别为139.2、135.0、126.3、117.2 cm,氮磷钾处理株高较为适中,防止徒长影响到后期养分在籽实中积累。
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图 1 不同施肥处理油葵株高、茎粗、盘径和干物质量随时间变化趋势 Figure 1 Oil sunflower plant changes of height, stem diameter, diameter of disc and dry matter weight under different fertilization treatments |
试验结果图 1b表明,油用向日葵的茎粗在苗期各处理间差异不明显,均快速增长。进入现蕾期与花期后,茎的分裂速度加快,影响茎粗大小的处理依次为:氮磷钾>无磷>无钾>无氮。成熟期,增粗趋缓,影响茎粗大小的处理依次为:氮磷钾>无磷>无氮>无钾,最终各处理茎粗依次分别为24.2、23.1、22.7、20.7 mm,氮磷钾处理茎粗最粗,可提高养分运输效率。
试验结果图 1c表明,油用向日葵的盘径在现蕾期各处理间差异不明显,均快速增长。花期与成熟期,盘的分裂速度加快,影响盘径大小的处理依次为:氮磷钾>无磷>无钾>无氮,最终各处理盘径依次分别为16.4、15.3、14.3、13.7 cm,氮磷钾处理盘径最大,有助于结实。
试验结果图 1d表明,各处理油用向日葵干物质量均随生育期呈“S”型生长趋势,差异不明显,前期增长缓慢,中期增长较快,后期停止增长,最终各处理干物质量累积依次为:氮磷钾>无磷>无氮>无钾,各处理干物质积累量依次分别为147.3、142.9、140.1、139.8 g,符合李晓慧等[14]在研究向日葵干物质积累特点时指出的,说明盐化土壤条件下此规律依然存在。
从油用向日葵在整个生育期的各项表观性状来看,氮磷钾处理的株型更具优势。
2.2 氮磷钾肥对油用向日葵产量的影响测定结果表 4可以看出,不同施肥处理对油用向日葵各产量性状均有影响,氮磷钾处理和有机肥+氮磷钾处理的各产量性状均高于其他处理,无肥处理最低。各处理的千粒重在27.7~34.0 g之间,平均值为31.5 g,氮磷钾处理与有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理;各处理的单株结葵数在1 463.3~1 850.2之间,平均值为1 693.0,氮磷钾处理显著高于其他处理;各处理的单株产量在28.3~36.0 g之间,平均值为32.3 g,氮磷钾处理与有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理。各处理的产量在2 340.4~2 790.0 kg·hm-2之间,平均值为2 590.0 kg·hm-2,氮磷钾处理与有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理。各处理的增产率在0.0~19.2%之间,平均值为10.7%,氮磷钾处理与有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理。以无肥为基准,随着施肥的不同,各处理均有不同程度的增产,氮磷钾处理较有机肥处理增产幅度大,二者搭配使用,较有机肥处理增产明显,较氮磷钾处理增产不明显。总而言之,氮磷钾处理对油用向日葵产量的提高最为显著。
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测定结果表 5可以看出,不同施肥处理对100 kg籽实所需吸收氮磷钾数量及其比例具有不同程度影响。就吸氮量而言,各处理范围在6.1~9.6 kg之间,平均值为7.3 kg,有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理。氮磷钾肥增加了油用向日葵籽实的吸氮量,有机肥不能得到有效利用,二者搭配施用,可明显提高籽实吸氮量。就吸磷量而言,各处理范围在3.2~3.8 kg之间,平均值为3.6 kg,氮磷钾处理与有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理,氮磷钾与有机肥+氮磷钾处理无显著性差异。就吸钾量而言,各处理范围在12.3~13.7 kg之间,平均值为12.9 kg,有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理。无磷处理显著低于其他处理,说明磷肥与籽实吸钾量是显著相关。总而言之,氮磷钾肥提高了油用向日葵氮磷钾的吸收数量,同时在氮磷钾肥基础上增加有机肥的处理提高更多。
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据马孝林等[15]对油葵氮肥利用效率研究中指出,在轻度盐化土壤条件,油用向日葵每形成100 kg籽实所需吸收氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)的比例约为1∶0.21~0.28∶2.22~2.30,本试验结果约为1∶0.40~0.55∶1.43~2.09,平均为1∶0.49∶1.79,说明土壤中盐含量增加会使油用向日葵吸磷量增加,吸氮、钾量减少。
2.4 氮磷钾肥对油用向日葵籽粒品质的影响试验结果表 6表明,不同施肥处理对油用向日葵籽粒品质存在一定的影响,就蛋白质而言,各处理范围在17.6%~26.9%之间,平均值为22.1%,氮磷钾处理与有机肥+氮磷钾处理显著高于其他处理。有机肥处理和无肥处理差异不显著,且均显著低于氮磷钾肥处理,有机肥+氮磷钾和氮磷钾处理差异不显著,说明有机肥对蛋白质的提高贡献不大,氮磷钾肥却很显著。
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就脂肪而言,各处理范围在52.6~62.7 g·100 g-1之间,平均值为58.4 g·100 g-1,有机肥+氮磷钾处理最低,无肥处理最高。施肥会降低其产生量,氮磷钾肥的降幅较有机肥的大,二者混合施用,降幅最大。单位氮和磷肥对脂肪增加量均大于蛋白质增加量。黄仁洙等[16]研究发现,随着施氮量的增加脂肪含量会减少,籽仁的脂肪含量与蛋白质含量之间呈直线负相关,本试验研究发现,盐化土壤条件下,氮磷钾处理籽仁的脂肪含量与蛋白质含量之间呈负相关,氮肥和钾肥成分可提高油用向日葵蛋白质含量,氮肥和磷肥成分可尽量降低油用向日葵脂肪含量的减少。
表 6可以看出,脂肪酸组成中,油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸含量存在一定的差异,就油酸而言,各处理范围在27.1%~30.8%之间,平均值为29.0%,有机肥+氮磷钾处理最高;就亚油酸而言,各处理范围在58.2%~61.8%之间,平均值为59.3%,有机肥处理最高;就棕榈酸而言,各处理范围在4.6%~5.3%之间,平均值为4.9%,无肥处理最高,有机肥+氮磷钾处理最低;就硬脂酸而言,各处理范围在4.5%~6.4%之间,平均值为5.2%,有机肥+氮磷钾处理最高。
在盐化土壤条件下,有机肥处理可尽量降低油用向日葵脂肪含量、亚油酸含量和棕榈酸含量的减少,但对蛋白质含量、油酸含量和硬脂酸含量的提高贡献不大,氮磷钾处理可使油用向日葵脂肪含量、亚油酸含量和棕榈酸含量显著下降,而对蛋白质含量、油酸含量和硬脂酸含量的提高贡献显著。氮磷钾处理中的氮肥和钾肥成分可提高油用向日葵蛋白质含量,氮肥和磷肥成分可尽量降低油用向日葵脂肪含量的减少;氮磷钾处理中的钾肥成分可显著提高油用向日葵油酸含量,降低亚油酸含量,可以发现氮磷钾处理中的钾肥成分使油用向日葵中的亚油酸向油酸转化;氮磷钾处理中的氮肥、磷肥和钾肥成分均可显著提高油用向日葵硬脂酸含量,而降低棕榈酸含量。据陈炳东等[17]在轻度盐化土壤条件下研究发现,土壤含盐量的增加能促进油葵棕榈酸、亚油酸的生成,抑制油酸的生成,硬脂酸、亚麻酸的变化受土壤盐含量的影响不明显,恰与本实验结论相悖,说明在中度盐化土壤条件下,氮磷钾处理可明显提高油用向日葵油酸和硬脂酸含量,但会降低亚油酸和棕榈酸含量。
3 结论盐化土壤条件下,氮磷钾处理会使油用向日葵株高适中,茎粗增加,盘径增加,各处理植株干物质累积量均随生育期呈“S”型趋势增加,前期增长缓慢,中期增长较快,后期停止增长,因此,氮磷钾处理更具株型优势。
盐化土壤条件下,氮磷钾处理会使油用向日葵千粒重增加,单株结葵数增加,单株产量增加,油用向日葵产量增加,增产率较为明显。有机肥+氮磷钾处理虽然也能使产量明显增加,较氮磷钾处理,更多地使用了肥料二者却差异不显著。
盐化土壤条件下,各施肥处理对每生产100 kg油用向日葵籽实所需吸收氮磷钾的平均值分别为7.3、3.6、12.9 kg。氮磷钾肥提高了油用向日葵氮磷钾的吸收数量,同时在氮磷钾肥基础上增加有机肥的处理提高更多。吸肥比例约为1∶0.40~0.55∶1.43~2.09,平均为1∶0.49∶1.79。土壤中盐含量增加会使油用向日葵吸磷量增加,吸氮、钾量减少。
盐化土壤条件下,氮磷钾处理可使油用向日葵脂肪含量、亚油酸含量和棕榈酸含量显著下降,而对蛋白质含量、油酸含量和硬脂酸含量的提高贡献显著。氮磷钾处理中的氮肥和钾肥成分可提高油用向日葵蛋白质含量,氮肥和磷肥成分可尽量降低油用向日葵脂肪含量的减少;氮磷钾处理中的钾肥成分可显著提高油用向日葵油酸含量,降低亚油酸含量,可以发现氮磷钾处理中的钾肥成分使油用向日葵中的亚油酸向油酸转化;氮磷钾处理中的氮肥、磷肥和钾肥成分均可显著提高油用向日葵硬脂酸含量,而降低棕榈酸含量。中度盐化土壤条件下,氮磷钾处理可明显提高油用向日葵油酸和硬脂酸含量,但会降低亚油酸和棕榈酸含量。
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