花生是我国重要的经济作物和油料作物，在国民经济中占有重要地位^[1]。施肥可提高花生叶片生理功能、促进干物质积累、提高产量、改善品质^[2]，但施肥过多易导致土壤结构破坏、肥料利用率下降、污染环境严重，过量施肥已成为花生持续增产增效和生态安全的主要障碍因素之一^[3]。因此，积极推行化肥减量对于实现化肥使用零增长、有效降低过量施肥带来的危害，促进农业绿色可持续发展尤为重要^[4]。不同施肥方式对花生生长发育和产量形成的影响很大^[5]，追肥可促进花生生长发育、延缓功能叶片衰老、改善叶片光合性能、增加荚果产量^[6]，提高肥料利用率^[7]。但由于花生植株较矮，荚果长于地下，生育期间不便追肥，覆膜栽培更是如此，故生产上多为播前一次性施肥，易导致生长中后期脱肥早衰，进而影响荚果充实饱满^[8]。即使采用膜下滴灌随水施肥^[9-10]，也存在表层肥料过多、中下层肥料不足的问题。分层施肥可较好地解决肥料过多集中于表层而影响中下层根系吸收以及肥效期较短的问题，已在小麦^[11]、玉米^[12]、大豆^[13]等作物上取得了促进植株生长发育、增加干物质积累、提高产量的良好效果。分层减量施肥可增加花生干物质积累、促进荚果发育^[14]、提高荚果产量^[15]，然而，对花生根系生长的影响未见研究报道。本研究旨在探明分层减量施肥对花生根系生长的影响，以丰富分层减量施肥研究体系，为该技术的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020年5月到9月在青岛农业大学莱阳校区试验站进行。土壤类型为砂壤土，土壤基础养分含量见表1。供试花生品种为青花7号，肥料为金正大复合肥（15-15-15）、氧化钙（CaO 98%）。

1.2 试验设计与方法

根据施肥层次（深度）和复合肥施用量的不同设置7个处理，CK处理将氧化钙与复合肥混合，于播种前均匀撒施于土表后旋耕10cm；各分层施肥处理按土层条施，用开沟机在播种行下开沟，人工自下而上逐层撒施肥料，二层处理分别于25、10cm土层用肥，三层处理分别于25、15、10cm土层用肥，各分层处理钙肥均撒施于10cm土层。其中，CK、T1、T4处理复合肥总量均为750kg·hm^-2（农民常规施肥量），T2和T3处理复合肥总施用量较T1处理分别减少10%和20%，T5和T6处理较T4处理分别减少10%和20%。各处理施肥层次和复合肥施用量见表2。随机区组设计，重复3次。小区长10m，宽3.6m，每小区4垄，每垄双行，穴距17.5cm，穴播2粒。施肥后整平播种，地膜覆盖栽培，田间管理同大田生产。

1.3 测定项目与方法

自团棵期开始取样，每15d取样1次，共取样6次。每次取有代表性植株6株，收集0～40cm土层的花生根系。以播穴为中心，使用直径17.5cm、高40cm的钢制简易装置挖取完整土体，分成0～20和20～40cm两部分，分别用流水将土冲洗掉并除去杂质。用根系扫描仪（EPSON Expression 12000XL Scanner）对根系进行扫描。扫描后保存图像，采用WinRHIZO根系分析系统对根长、根表面积、根直径、根体积扫描图像进行分析，扫描后称取根系鲜重，将根系杀青后于75℃烘干至恒重，称取根系干重。

1.4 数据处理

用Excel 2016、DPS v7.05、Origin 2021进行数据分析、作图。

2 结果与分析

2.1 分层减量施肥对花生根系总长度的影响

根系总长度是反映根系分布范围的指标。由图1可见，随着花生生育期的推进，根系总长度增加，至8月1日（结果后期）达最大值，此后由于根系的衰老腐烂，总长度减少，不同处理表现一致。8月1日调查，分层减量施肥处理（T1～T6） 0～20和20～40cm土层的根系总长度较CK分别增加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%，差异均达显著水平，20～40cm土层较0～20cm土层增幅平均提高2.5个百分点；施肥量相同时，二层和三层施肥处理（T1和T4、T2和T5、T3和T6）间0～20和20～40cm土层根系总长度相当； 二层和三层施肥分别减施10%和20%处理（T2、 T3和T5、T6）的不同土层根系总长度与各层不减肥处理（T1、T4）无显著差异。

2.2 分层减量施肥对花生根系表面积的影响

根系表面积是反映根系吸收范围的指标。各处理花生根系表面积的变化趋势与根系总长度类似。于根系表面积最大时（8月1日）进行调查，分层减量施肥处理（T1～T6）0～20和20～40cm土层的根系表面积较CK分别增加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%，差异均达显著水平，20～40cm土层较0～20cm土层增幅平均提高达11.8个百分点；施肥量相同时，三层施肥处理 （T4～T6）的根系表面积较二层施肥处理（T1～T3） 平均分别增加0.7%和5.5%；不同施肥层次，各减肥处理（T2、T3、T5、T6）的根系表面积与各层不减肥处理（T1、T4）无显著差异（图2）。

2.3 分层减量施肥对花生根平均直径的影响

由图3可见，7月2日前，分层减量施肥处理（T1～T6）的根平均直径均低于CK，以后均高于CK。8月1日调查，T1～T6处理0～20和20～40cm土层的根平均直径较CK分别增加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20～40cm土层，施肥量相同施肥层次不同的处理间、施肥层次相同施肥量不同的处理间根平均直径均无显著差异。

2.4 分层减量施肥对花生根体积的影响

随着花生根系的生长，根体积增加，至8月1日达最大值，此后逐渐减少，不同处理表现一致。8月1日调查，0～20和20～40cm土层分层减量施肥处理（T1～T6）的根体积较CK分别增加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%，其中分层不减肥（T1、T4）和减肥10%（T2、T5）处理显著高于CK，20～40cm土层根体积较0～20cm平均提高2.5个百分点。施肥量相同时，二层和三层施肥处理（T1和T4、T2和T5、T3和T6） 间0～20和20～40cm土层根体积相当；施肥层次相同时，二层（T1、T2、T3） 和三层（T4、T5、T6） 施肥处理间根体积随施肥量的减少而降低。花生进入生育后期（8月31日），分层减量施肥处理的根体积仍明显高于CK（图4）。

2.5 分层减量施肥对花生根鲜重的影响

各处理根鲜重变化与根体积变化一致。于8月16日（饱果期）进行调查，分层减量施肥处理（T1～T6）0～20cm土层的根鲜重较CK分别增加15.0%、13.3%、10.7%、16.6%、13.6%和11.0%，差异均达显著水平；施肥量相同施肥层次不同处理间根鲜重均无显著差异；施肥层次相同减肥20%处理根鲜重显著低于不减肥处理。20～40cm土层根鲜重除减肥20%处理（T3、T6）外，其他处理均显著高于CK（图5）。

2.6 分层减量施肥对花生根干重的影响

花生根干重与根鲜重变化趋势相似，各处理表现一致。根干重最大值时（8月16日）进行调查，分层减量施肥处理（T1～T6）0～20和20～40cm土层根干重较CK分别增加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%，分层不减肥处理与CK差异显著。施肥量相同二层与三层施肥处理间（T1与T4、T2与T5、T3与T6）根干重差异不明显，施肥层次相同随施肥量的减少根干重呈降低趋势（图6）。

3 讨论

3.1 不同施肥模式与根系生长和养分吸收

科学合理的施肥方式能够实现土壤养分供应与作物养分需求在数量、时间和空间上的一致性^[12]，施肥作为作物生产的关键技术环节，其施肥种类、用量以及深度关系到作物对养分的利用与最终的产量。根系是植物吸收养分和水分的主要器官^[16]，其生长发育状况直接影响作物的生长与产量的形成^[17]。花生根系生长具有“趋肥性”，土壤养分对根系生长具有“可塑性”^[18]，目前花生生产上主要采用播前一次性撒施而后旋耕的施肥方式，肥料主要集中于浅层土壤，不利于促进根系生长和根系对养分的吸收。研究表明，氮磷钾肥分层深施能够提高玉米根系对氮磷钾的吸收量，促进根系生长，增强根系活力，提高对各层土壤养分的吸收量^[19]，通过优化养分在土壤中的分布，可诱导作物根系形成完善的空间布局，促使养分和根系的最佳融合，从而实现“以肥调根、以根养株”的良好效果，构建土壤养分作物和谐共同体。

3.2 分层减量施肥与作物生长发育

不同营养元素在土壤中的移动和转化不同，氮素的移动性较强且浅施易挥发，磷在土壤中的移动性较小且易被固定。分层施肥能够减少因养分的淋失、挥发和固定等造成的损失，改变传统施肥方式造成的土壤“上肥下瘦”“肥瘦不匀”的现象^[20]，促进根系生长发育^[12]，提高肥料利用率，取得减肥增效的良好效果。花生根系主要分布在0～20cm土层，而在生长发育中后期因其老化而吸收功能降低，20～40cm土层根系的作用日趋重要。本研究结果表明，分层减量施肥可增加0～20和20～40cm土层花生根系总长度、根系表面积、根体积、根平均直径和根重量，而20～40cm土层中根系增加更明显，从而改善了深层根系的生长状况，扩大了根系分布和吸收范围。分层施肥不仅促进了花生根系生长，而且有利于根系对养分和水分的吸收，更有利于对深层土壤养分和水分的吸收，同时有利于对花生生长发育中后期的养分供给，这些为分层减量施肥提高花生产量^[15]的重要基础，也与前人在小麦^[21]、玉米^[22]上的研究结果基本一致。分层减量施肥促进花生植株干物质积累和荚果发育，提高荚果产量的研究结果与本研究分层减量施肥促进花生根系生长、拓展根系分布范围、促进根系吸收有关。同时，分层施肥即使化肥施用量减少20%仍表现出对根系生长的促进作用，这与减量施肥在玉米^[23]、水稻^[24]上的研究结果一致。

3.3 分层减量施肥的效益分析

三层施肥较二层施肥所投入劳动增加，然而，在机械化施肥条件下差异会明显减少，纵观分层施肥在花生上的研究结果，三层施肥提高花生产量的效果优于二层施肥，至于三层和二层施肥的综合效益有待深入评价。

4 结论

分层施肥可促进花生根系生长，有利于减少肥料用量，提高肥料利用效率，实现节本增效和绿色发展。纵观前人和本研究认为，分二层或三层施肥并减少化肥用量10%～20%可作为一项新的施肥技术在花生生产中推广应用。

参考文献