2019, Vol. 51
2. 中化化肥有限公司临沂农业研发中心，山东临沂 276023
花生是我国农产品出口的重要经济作物之一，但由于长期过量化肥施用或者不合理的施肥搭配，造成了土壤活性有机质含量降低、养分失衡失调[1]、土壤环境恶化[2]、微生物群落结构异常和土传病害加重[3]等一系列问题，极大地制约了花生产业的可持续性。而有机物料在改善土壤理化性状、调节土壤酶活性，改善土壤供肥能力等方面发挥重要作用[4-5]。研究发现，有机物料与无机肥料科学复合，具有调节化学肥料养分转化、释放和供应的作用[6]，在等养分投入条件下，有机无机复混肥料比普通化学肥料利用率提高5 ~ 10个百分点[7-9]。同时，有机无机复混肥料能够及时补充土壤有机质数量，改善耕地质量[10]，为作物生长提供积极稳定的生态环境[11-12]，达到增加作物产量[13-14]、改善农产品品质[15-16]的目标。
近些年，连作土壤障碍频发，土壤病原菌和有害物质积累，影响花生的正常生长。而施用有益微生物或拮抗微生物，不仅能够促进植物生长，还能够抑制病原菌的繁殖，减少作物病害的发生[17-18]。研究显示，施用微生物菌剂的花生青枯病、锈病和病毒病等几种主要病害的综合发病率由10.94%下降到2.25%[19]。
因此，本研究以多种有机物料和无机养分为基础，加入解淀粉芽孢杆菌菌剂按照一定工艺完成有机无机复混肥造粒，通过花生生长性状和产量的分析，寻求更具科学性、高效性的有机无机复混肥料，为花生高产、高效种植提供科学依据，为化肥减量增产和环境保护提供切实行动。
1 材料与方法 1.1 试验区概况试验于2017年4—9月在中化农业临沂研发中心试验田(34°56′47″ N, 118°27′38″ E)进行。试验区全年平均气温13.4 ℃，极端最高气温38 ℃，极端最低气温-14 ℃，年降水量约840 mm，全年无霜期200 d以上。土壤基本理化性质为：pH 8.01，0 ~ 20 cm土层有机质含量15.93 g/kg、全氮1.02 g/kg、全磷1.02 g/kg、碱解氮226.52 g/kg、有效磷115.45 mg/kg和速效钾351.81 mg/kg。
供试有机无机复混肥料由中化农业临沂研发中心提供，有机物料包括氨基酸、腐殖酸和木薯渣，无机养分包括尿素、磷酸一铵和硫酸钾等，经过圆盘工艺造粒和接种解淀粉芽孢杆菌而成，有效活菌数(cfu) ≥2.0亿/g(ml)；无机复合肥由中化化肥山东分公司提供。
供试花生品种为宛花2号，小果品种，采用地膜覆盖，一垄一行，每穴两株种植，株距20 cm，垄宽50 cm，小区面积29.1 m2，于2017年5月初播种。
1.2 试验设计试验共设4个处理，空白对照CK、化肥处理NPK、有机无机复混肥处理T1、有机无机复混肥处理T2。化肥处理施用复合肥(15-15-15)。有机无机复混肥料是有机质含量150 g/kg、无机养分含量400 g/kg的颗粒状肥料，合成物料包括尿素22.4%(质量分数)、磷酸一铵26.5%、硫酸钾25.0%、植物性氨基酸10.0%、木薯渣10.0%、腐殖酸4.0%等原料。有机无机复混肥T2处理是在有机无机复混肥T1处理基础上加入解淀粉芽孢杆菌菌剂制作而成，最终合成配方见表 1。各处理重复3次，施肥量相同，并做一次基肥全部施用。
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表 1 各处理肥料方案和施用量 Table 1 Fertilization under different treatments |
土壤样品指标测定：在收获期采集土壤样品，分别测定土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾的含量。土壤有机质用重铬酸钾加热法，土壤全氮用凯氏定氮法，全磷用碱熔-钼锑抗比色法，有效磷用Olsen法，速效钾用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法[20]。
花生农艺性状指标测定：在成熟期采集6株植株样品，分别测定花生主根长、侧枝长、主茎高、分枝数、单株荚果干重。
花生产量指标测定：分别统计小区产量、籽仁产量、百果重、单株饱果数和出仁率。百果重：取饱满双仁干荚果100个称重，重复两次，重复间差异不得 > 5%，取平均数，以g表示。
花生仁品质指标测定：分别测定花生仁蛋白质、脂肪、油酸、亚油酸含量以及油酸/亚油酸比值。蛋白质含量测定用微量凯氏法[21]，脂肪含量测定用索氏提取法[22]，脂肪酸组分测定用气相色谱法[23]。
本文采用的肥料增产效率指标包括：肥料偏生产力(fertilizer partial productivity，FPP)=施肥区产量/施肥区纯养分的投入量×100%；肥料贡献率(fertilizer contribution rate，FCR)=(施肥区产量-无肥区产量)/施肥区产量×100%。
本文试验数据采用Excel 2016和DPS统计软件分析。
2 结果 2.1 有机无机复混肥对土壤养分的影响由表 2得出，与无肥处理(CK)、化肥处理(NPK)相比，有机无机复混肥处理(T1和T2)能够提高土壤有机质的含量，改善土壤pH；同时，相较于CK，T1和T2处理能够显著增加全量养分和速效养分的含量(P < 0.05)；与NPK处理相比，T1和T2处理显著提高速效钾含量(P < 0.05)，T2与T1处理之间理化指标并无显著差异。
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表 2 不同肥料处理土壤养分 Table 2 Soil nutrient contents under different fertilization |
在成熟期，对各处理花生进行主茎高、主根长等植物性状的调查，具体数据见表 3，由此可知，施肥能够显著提高花生主茎高、侧枝长(P < 0.05)，增加根系的长度、分枝数、植株干重，大小顺序均表现为T2 > T1 > NPK；与NPK处理相比，T1和T2处理能够分别增加侧枝长度5.6 cm和6.0 cm，提高单株荚果干重11.1 g和11.3 g，同时，T2处理能够促进主根增长5.0 cm，而T1处理作用并不显著。
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表 3 不同肥料处理花生生长性状 Table 3 Agronomic traits of peanut under different fertilization |
不同处理间花生百果重、荚果产量、籽仁产量和单株饱果数差异显著(P < 0.05)(表 4)。T2处理的百果重显著高于CK、NPK处理(P < 0.05)；与CK相比，施肥处理显著提高了单株饱果数、荚果产量和籽仁产量(P < 0.05)，其中T1和T2处理效果最好。
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表 4 不同肥料处理花生产量 Table 4 Yields of peanuts under different fertilization |
由表 5得出，有机无机复混肥处理显著影响脂肪、蛋白质、亚油酸在花生籽仁中的分布(P < 0.05)。与CK相比，T2处理显著提高了脂肪、蛋白质的含量(P < 0.05)，显著降低了亚油酸的含量，油酸/亚油酸比值显著增高(P < 0.05)；与NPK相比，T2处理显著提高了脂肪的含量(P < 0.05)，增加了蛋白质、油酸和油酸/亚油酸比值，但并不显著；同时，T2与T1处理花生籽仁品质指标无显著差异性。
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表 5 不同肥料处理花生籽仁品质 Table 5 Kernel quality indexes of peanuts under different fertilization |
由表 6可得，相对于CK处理，T1和T2处理能够分别提高花生产量17.3%和19.7%；相对于NPK处理，T1和T2处理能够分别增产7.1%和9.3%；同时，T2处理所表现的偏生产力、肥料贡献率最高，其中相较于NPK处理，偏生产力增加了23.5%，肥料贡献率增加了7.8%，而T1处理分别提高了偏生产力和肥料贡献率21.0%和6.0%。
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表 6 不同肥料处理花生增产效率 Table 6 Yield-increasing efficiencies of peanuts under different fertilization |
施用有机物料是提高土壤有机质的主要措施，也是维持土壤有机质较高水平的重要保障。本试验施用有机无机复混肥处理的土壤有机质增加幅度比单施化肥的高，可见，有机物料对有机质的提升具有重要的作用。同时，有机物料还可以改变有机质的养分供应能力[24]。本试验中，相较于化肥处理，施用有机无机复混肥料显著提高土壤全氮含量，主要原因可能是化肥氮在土壤中快速转化易发生氨挥发和硝酸盐淋失[25-27]；而有机氮矿化缓慢，损失小，易在土壤中存留[28]。同样，有机无机复混肥料促进了土壤磷和钾素的积累，有机物料中的磷、钾以有机态存在，随着后期有机质分解逐渐被释放出来成为有效磷、速效钾被作物吸收利用[29]。
3.2 有机无机复混肥对花生生长性状的影响合理的主茎高度、侧枝分枝数以及侧枝长度是花生高产稳产的保证。本试验发现，施肥能够显著提高花生的主茎高、侧枝长，而且有机无机复混肥的作用更加显著，这可能是因为氨基酸、腐殖酸等物料维持了作物后期的养分供应，延长了花生的生育期，使营养生长更加旺盛[30-31]。有研究显示，花生在结荚期以前，植株的氮素主要来源于土壤氮和化肥氮；结荚期以后，花生植株的氮素主要来自根瘤固氮[32]，而本试验中，与化肥处理相比，有机无机复混肥料提高了花生营养生长水平，说明有机氮肥对后期植株养分的吸收具有重要的作用。磷作为作物生长的必需元素之一，与根系生长发育[33]和根系形态性状密切相关[34-36]，在一定程度上，根系生长促进了植株的营养生长。因此土壤磷素的增加不仅能够提高花生总生物产量，而且能通过提高单株有效结果数和荚果饱满度，从而提高花生单产[37]。本试验中有机无机复混肥料处理土壤中可利用钾含量增多，能够抑制花生植株徒长并且增加花生单株饱果数、百果重和出仁率[38-39]，同时能增强花生对不良环境条件的抵抗能力，提高抗早、抗病性，起到保叶保果的作用[40]。
3.3 有机无机复混肥对花生产量和品质的影响大量研究显示，合理的有机无机肥配施可以起到显著的增产作用[41-43]，本研究结果中有机无机复混肥料能够显著提高花生产量。有机物料与无机养分配合施用，一方面花生植株能够直接吸收利用无机养分和有机小分子营养物质，加快花生新陈代谢和生殖生长，促进花生籽仁中蛋白质和碳水化合物的合成，进而增加产量；另一方面，有机无机肥料配合施用，可以使肥效相互促进，调控土壤氮素的固持和释放[44]。从肥料的增产效率来看，相较于单一化肥处理，有机无机复混肥料处理的偏生产力分别提高了21.0%和23.5%，肥料贡献率提高了6.0%和7.8%，这也是有机无机复混肥料增产的主要原因。
品质是农作物最重要的经济性状，品质的优劣决定了产品的价值[45]。有机无机复混肥料处理蛋白质和脂肪含量要高于化肥处理，可见有机物料对花生籽仁蛋白质和脂肪的形成有促进作用。花生油酸/亚油酸比值是评价花生制品的耐储藏时间、花生制品货价寿命的主要依据[30]，本试验中有机无机复混肥料显著增加了油酸/亚油酸比值，这将极大地增强产品的应用价值和市场竞争力。
3.4 微生物菌剂在有机无机复混肥中的应用解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)作为植物根围促生细菌(PGPR)，能够产生包括蛋白酶、纤维素酶和嗜铁素等多种防病促生物质[17, 46]，促进植物生长[47]。研究表明，解淀粉芽孢杆菌B1619施入土壤，能够改善土壤酶活性，有利于改善土壤肥力[47]。但本试验中这种作用并不显著，这也可能与解淀粉芽孢杆菌在土壤中是否有效定殖密切相关。
4 结论相较化肥处理，有机无机复混肥处理综合利用效率显著提高，促进了花生农艺性状的改善，进而增加了花生产量和品质；有机无机复混肥料处理下肥料偏生产力和贡献率显著增加。但单一微生物菌剂的应用效果并不稳定，限制了其生产应用，因此未来益生复合菌剂的研发与有机物料的整合利用，是重点研发的方向，由原始的单纯提供养分向“养分、促生、高效”的新型肥料类型转化。
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