氮磷鉀肥對食用向日葵籽實灌漿及油分積累的影響

安 昊，段 玉，張 君，梁俊梅，張婷婷

（內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031）

向日葵是重要的油料作物之一，2019年全球向日葵的播種面積為2 822 萬hm2，總產(chǎn)量約5 849 萬t，排名前十的國家是俄羅斯、烏克蘭、羅馬尼亞、中國、哈薩克斯坦、保加利亞、土耳其、西班牙、法國和匈牙利，播種面積達(dá)2 075.9 萬hm2，占世界向日葵總播種面積的73.6%，產(chǎn)量為4 528.6 萬t，占世界向日葵總產(chǎn)量的77.4%[1]。我國2019年向日葵播種面積為94.1 萬hm2，總產(chǎn)量252.5 萬t[2]。我國種植向日葵主要是食用向日葵，占全國總面積的85%以上。內(nèi)蒙古自治區(qū)是我國向日葵的主要產(chǎn)區(qū)，2019年種植面積約50 萬hm2，產(chǎn)量約135 萬t[3]。向日葵籽實的脂肪酸含量及脂肪酸組分是向日葵的主要品質(zhì)指標(biāo)[4]，氮磷鉀肥的施用不但影響向日葵的產(chǎn)量也影響向日葵脂肪的積累和脂肪酸組分[5-9]。目前，國內(nèi)對向日葵干物質(zhì)積累、氮磷鉀養(yǎng)分吸收積累與分配等的研究較多[10-14]。如向日葵籽粒干物質(zhì)積累和粗脂肪積累均表現(xiàn)為“S”形增長曲線，施肥能增加籽粒干物質(zhì)積累量和粗脂肪含量[15-17]。深松可以打破土壤犁底層，改善生長環(huán)境，增強向日葵籽粒灌漿能力[18]。胡樹平等[19]研究表明，向日葵粒重的高低取決于籽粒庫容的大小、灌漿持續(xù)期的長短和灌漿速度的快慢。水分脅迫會降低向日葵籽實灌漿的速率從而影響產(chǎn)量[20]，但關(guān)于氮磷鉀肥對向日葵籽實灌漿速率和脂肪酸積累變化規(guī)律影響的研究較少，因此，本試驗在內(nèi)蒙古武川縣開展食用向日葵不同施肥處理下籽實灌漿規(guī)律和脂肪酸積累的研究，旨在為該地區(qū)向日葵的科學(xué)施肥提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗在內(nèi)蒙古武川縣上禿亥鄉(xiāng)新河村進(jìn)行，當(dāng)?shù)貙僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為3.0 ℃，≥0 ℃的年平均積溫2 578.5 ℃，平均無霜期110 d，年平均降水量僅有350 mm。土壤為栗鈣土，質(zhì)地壤土，地力均勻，前茬作物為玉米，可以進(jìn)行井灌，土壤養(yǎng)分狀況見表1。

表1 試驗地土壤養(yǎng)分狀況

1.2 供試品種和肥料

試驗所用品種為食用向日葵雜交種“SH361”。該品種屬中熟食用向日葵雜交種，生育期115 d 左右。氮肥用尿素（含N 46%），磷肥用重過磷酸鈣（含P2O546%），鉀肥用氯化鉀（含K2O 60%），磷肥全部作基肥開溝深施，氮肥30%和鉀肥50%作基肥，氮肥70%和鉀肥50%在現(xiàn)蕾期追施。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)FP（農(nóng)民習(xí)慣施肥）、NE（養(yǎng)分專家推薦施肥）、NE-N（不施氮肥）、NE-P（不施磷肥）、NE-K（不施鉀肥）5 個處理，3 次重復(fù)，共15 個小區(qū)。小區(qū)長7.5 m、寬4.8 m，小區(qū)面積36.0 m2，8 行區(qū)，采用大小壟覆膜種植，大行80 cm，小行40 cm，株距55 cm，留苗30 000 株/hm2。田間管理按當(dāng)?shù)亓?xí)慣擇優(yōu)選用，小區(qū)施肥量見表2。試驗于2020年5月10日播種，10月10日收獲。

表2 試驗設(shè)計及肥料用量 單位：kg/hm2

1.4 取樣測定

向日葵開花初期每小區(qū)選定植株長勢一致、盤徑大小均勻的3 株系帶標(biāo)記（由于取樣初期時間早，有花萼未完全展開，本試驗統(tǒng)一為花盤正面）。測定籽實灌漿及盤莖的增長積累規(guī)律，每7 d 取樣1 次（開花后第7 天開始取樣）。

籽實干物質(zhì)積累量：籽實開花后，從花盤外圈向內(nèi)扇形取樣，將取回的籽實計數(shù)稱重，在105 ℃條件下殺青30 min 后，在80 ℃下烘干至恒重稱重，留樣粉碎測定脂肪含量和脂肪組分。

百粒籽實的日積累量（g/d）=100 粒籽實干物質(zhì)重（g）/開花后天數(shù)（d）。

1.5 品質(zhì)指標(biāo)測定

粗脂肪含量測定采用索氏提取法；脂肪酸組分測定采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.168—2016 中的方法[21]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀肥對食用向日葵籽實灌漿的影響

向日葵籽實干物質(zhì)積累總體表現(xiàn)為前期慢、中期快、后期又慢的“S”形曲線變化規(guī)律（圖1a）。百粒籽實日積累量表現(xiàn)為開花后14 d 之前籽實灌漿速率較低，開花后14 d 百粒籽實日積累量在0.40～0.44 g/d，14～22 d 籽實灌漿加快，最大日積累量在開花后22 d，開花后22 d 百粒籽實日積累量在0.54～0.57 g/d，之后籽實干物質(zhì)積累量逐漸降低，施肥處理的干物質(zhì)積累量高于不施肥處理（圖1b）。

圖1 食用向日葵籽實灌漿規(guī)律

將開花后天數(shù)作為自變量（x），百粒籽實干物質(zhì)積累量作為因變量（y），用Logistic 曲線y=k/（1+ae-bx）進(jìn)行回歸模擬，回歸方程見表3。由表3 可知，決定系數(shù)都達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。從回歸方程可以計算出生長曲線的拐點在x=（lna）/b處。經(jīng)計算得出向日葵開花后19～20 d 是籽實達(dá)到最大積累量50%的時間（拐點），稱之為增重高峰期及籽實干物質(zhì)積累最快時期。缺N、P、K 肥處理的拐點干物質(zhì)積累量是NE 處理拐點干物質(zhì)積累量的89%、90%和91%。氮肥對籽實干物質(zhì)積累量的作用最大，其次是磷、鉀肥。

表3 向日葵籽實干物質(zhì)積累規(guī)律

2.2 施肥對食用向日葵籽實粗脂肪含量變化的影響

向日葵籽實粗脂肪含量的變化表現(xiàn)為“慢-快-慢”，即“開花初期籽實的粗脂肪含量較低，開花后14～37 d 是籽實粗脂肪含量增加最快，開花37 d 后籽實的粗脂肪含量增加緩慢”，呈“S”形生長曲線變化規(guī)律（圖2）。

圖2 食用向日葵籽實的粗脂肪含量變化規(guī)律

將開花后天數(shù)作為自變量（x），籽實粗脂肪含量作為因變量（y），用生長曲線方程y=k/（1+ae-bx）進(jìn)行回歸模擬，回歸方程見表4。由表4 可知，決定系數(shù)都達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。從回歸方程可以計算出生長曲線的拐點在x=（lna）/b處。經(jīng)計算得出向日葵開花后28～30 d 是粗脂肪含量達(dá)到最大含量50%的時間（拐點），稱之為粗脂肪積累高峰期及粗脂肪積累最快時期，NE 處理與缺N、P、K 處理的積累高峰期基本相近。達(dá)到最大積累量時，NE 處理的粗脂肪含量最高，為23.40%，缺N、P、K 處理的拐點粗脂肪積累量是NE 處理拐點積累量的99%、94%和93%，可見鉀肥對籽實的粗脂肪含量影響最大，其次是磷肥，最低的是氮肥。

表4 食用向日葵籽實粗脂肪積累規(guī)律

2.3 施肥對食用向日葵脂肪酸組分的影響

向日葵籽實的棕櫚酸含量隨開花后天數(shù)呈乘冪曲線關(guān)系，剛開始灌漿時棕櫚酸含量較高，占總脂肪含量的23%～25%，之后隨著灌漿時間的推移其含量快速降低，開花后37 d 趨于穩(wěn)定，此時，籽實的棕櫚酸含量占總脂肪酸含量的7%～8%。施肥影響脂肪酸初期的棕櫚酸含量，成熟時各施肥處理之間無差異（圖3a）。

向日葵籽實中硬脂酸含量也是呈乘冪曲線關(guān)系，灌漿初期籽實中的硬脂酸含量較高，占總脂肪酸含量的13%～15%，隨著灌漿時間的推移其含量快速降低，開花后29 d 基本趨于穩(wěn)定，籽實中硬脂酸含量占總脂肪酸含量的0.3%～0.5%。NE 處理的硬脂酸含量較低，說明合理施肥能夠降低籽實中的硬脂酸含量（圖3b）。

向日葵籽實中油酸含量開始灌漿時較低，占總脂肪酸含量的9%～10%，開花后22 d 有一個高峰期，占總脂肪酸含量的25%～27%，之后隨著籽實的成熟一直在下降，收獲時油酸含量占總脂肪酸含量的13%～17%。FP 處理的油酸含量較高，其他各處理的油酸含量差異不大，說明過多的施用氮、磷肥可能促進(jìn)籽實中油酸的合成（圖3c）。

向日葵籽實中亞油酸含量是籽實中脂肪酸的主要成分，亞油酸含量從灌漿初期的50%左右一直增加，到收獲時亞油酸含量占總脂肪酸含量的75%～80%。FP 處理的亞油酸含量較低為75.3%，其他各處理的亞油酸含量78%～80%，說明過多施用氮、磷肥可能提高籽實中油酸的含量，降低亞油酸的含量（圖3d）。

圖3 施肥對食用向日葵脂肪酸組分的影響

3 討論與結(jié)論

向日葵籽實干物質(zhì)積累表現(xiàn)為前期慢、中期快、后期又慢的“S”形曲線變化規(guī)律，籽粒灌漿的干物質(zhì)日積累量開花灌漿初期較低，開花后14～22 d 籽粒灌漿速率加快[22]，最大干物質(zhì)日積累量拐點在開花后19～20 d，之后籽粒干物質(zhì)日積累量逐漸降低，施肥處理的干物質(zhì)日積累量明顯高于不施肥處理，缺N、P、K 肥處理的拐點干物質(zhì)積累量是全肥區(qū)（NE）拐點干物質(zhì)積累量的89%、90%和91%，說明氮肥對籽實干物質(zhì)積累量的影響最大，其次是磷肥和鉀肥。

向日葵籽粒粗脂肪含量的變化也表現(xiàn)為“慢-快-慢”，即開花初期籽實的粗脂肪含量較低，開花后14～37 d 籽實粗脂肪含量增加最快，開花37 d 后籽實的粗脂肪含量增加緩慢的“S”形生長曲線變化規(guī)律，NE 處理與缺N、P、K 處理的積累高峰期基本相近。達(dá)到最大積累量時，NE 處理的粗脂肪含量最高，為23.40%；缺N、P、K 處理粗脂肪拐點累積量是NE 處理粗脂肪拐點積累量的99%、94%和93%。

脂肪酸組成對向日葵的品質(zhì)有重要影響，油酸和亞油酸是不飽和脂肪酸，其含量越高品質(zhì)越好；棕櫚酸和硬脂酸是飽和脂肪酸，其含量越低品質(zhì)越好。向日葵籽實的棕櫚酸含量和硬脂酸含量與開花后天數(shù)均表現(xiàn)為乘冪曲線關(guān)系，剛開始灌漿時棕櫚酸含量和硬脂酸含量較高，占總脂肪酸含量的23%～25%和12%～15%，之后隨著灌漿時間的推移棕櫚酸含量和硬脂酸含量快速降低，棕櫚酸含量在開花后37 d 趨于穩(wěn)定，占總脂肪酸含量的7%～8%，硬脂酸含量在開花后29 d 趨于穩(wěn)定，占總脂肪酸含量的0.3%～0.5%。施肥影響灌漿初期的棕櫚酸含量，成熟時各施肥處理之間無差異。NE 處理的硬脂酸含量較低，說明合理施肥能夠降低籽實中的硬脂酸含量。向日葵籽實中油酸含量開始灌漿時較低，占總脂肪酸含量的9%～10%，開花后22 d 有一個高峰期，其含量占總脂肪酸含量的25%～27%，之后隨著籽實的成熟一直在下降，收獲時油酸含量占總脂肪酸含量的13%～17%。向日葵籽實中亞油酸含量是籽實中脂肪酸的主要成分，亞油酸含量從灌漿初期的50%左右一直增加，到收獲時亞油酸含量占總脂肪酸含量的75%～80%。FP 處理的油酸含量較高占總脂肪酸含量的17%，亞油酸含量較低占75.3%，其他各處理的油酸含量和亞油酸含量差異不大，說明過多施用氮、磷肥可能提高籽實中油酸的含量，降低亞油酸的含量。