量化油棕对植物营养素的需求

《European Journal of Agronomy》：Quantifying plant nutrient requirements in oil palm

油棕产量与氮磷钾镁积累及输入关系研究基于东南亚和西非669个观测数据，揭示产量与营养元素积累强相关，计算得氮0.10、磷0.99、钾0.10、镁0.67 kg/Mg FFB的生理效率，提出75%产量潜力需氮4.82、磷0.53、钾5.95、镁0.72 kg/Mg FFB输入。

　　

Rana Farrasati|Walter Carciochi|Ya Li Lim|Christopher R. Donough|Juan Pablo Monzon|Hendra Sugianto|Dwi Asmono|Asad Ata|Rolf H?rdter|Siti Mashilah Binti Abd Malik|Thomas Oberthür|Hafiz Ikhram Osman|Noto Edy Prabowo|Tiemen Rhebergen|Simon Siburat|Philip Ho Vun Vui|Ruli Wandri|Shamie Zingore|Réka Howard|Patricio Grassini

内布拉斯加大学林肯分校农学与园艺系，美国内布拉斯加州林肯市 68583-0915

摘要

背景

与潜在产量相比，油棕的鲜果串（FFB）产量一直较低，而养分管理被认为是导致产量差距的主要原因之一。通过量化不同产量水平下的养分需求，可以改善植物营养状况，从而帮助减少产量差距。

目的

研究油棕的产量、养分积累以及氮（N）、磷（P）、钾（K）和镁（Mg）的养分投入需求之间的关系，并确定相关的生理效率。

方法

我们收集了来自东南亚和西非的669个数据点，涵盖了多种环境和管理方式，这些数据点的FFB产量范围为3至42 Mg ha^?1 y^?1。我们分析了产量与三年加权养分积累平均值之间的关系，该平均值考虑了油棕产量形成的长期过程以及果串发育的关键阶段，并计算了相关的养分收获指数（NHI）、内部效率（NIE）和倒数内部效率（RIE）。根据FFB和树干的养分积累情况，估算了不同产量水平下的养分投入需求。

结果与结论

我们发现FFB产量与养分积累之间存在显著关系。NHI在氮（N）和磷（P）的情况下最低，在镁（Mg）和钾（K）的情况下最高，相应的NIE分别为0.10（N）、0.99（P）、0.10（K）和0.67（Mg） Mg FFB kg^?1养分。基于FFB和树干中的养分积累与产量之间的关系，我们估算出达到75%产量潜力所需的养分投入量分别为约4.82（N）、0.53（P）、5.95（K）和0.72（Mg） kg FFB。

意义

我们的研究结果为估算肥料需求提供了依据，有助于评估当前的养分管理情况，并为农业研发项目提供参考，以支持产量提升。

部分内容

1. 引言

油棕（Elaeis guineensis Jacq.）是一种生长在热带地区的多年生作物。从油棕的鲜果串中提取的油脂（通常称为粗棕榈油，CPO）用于烹饪、加工食品、化妆品、清洁产品以及生物柴油的生产。油棕是全球植物油的主要来源，目前在东南亚、撒哈拉以南非洲和拉丁美洲种植面积达3000万公顷（OECD/FAO，2023年）。过去25年间，CPO的产量有所增加

数据库描述

我们汇总了2000年至2022年间从东南亚（印度尼西亚和马来西亚）和西非（加纳）的商业油棕田收集的669个关于年FFB产量、地上器官干物质和养分积累的数据点（图1和表1；补充表S1）。这三个国家合计占全球油棕种植面积的71%和全球棕榈油产量的88%（OECD/FAO，2023年）。所有样本均来自纯油棕种植区（即没有其他作物混种的情况）

不同器官中的养分浓度与积累

不同器官中的养分浓度和积累量存在显著差异（图2）。氮（N）和镁（Mg）的浓度在叶片中最高（分别为1.4%和0.2%），而钾（K）的浓度在树干中最高（1.7%）。相比之下，磷（P）的浓度在各器官间较为稳定，范围在0.08%至0.12%之间。叶片和树干中的镁（Mg）和钾（K）浓度变化较大，不过叶片中的数据可能因样本偏差而有所偏倚

讨论

我们的研究得出了FFB产量与养分积累之间的普遍关系，克服了以往研究基于有限站点-年份数据量的局限性（例如：Tinker和Smilde，1963年；Ng和Thamboo，1967年；Ng等人，1968年；Tarmizi和Tayeb，2006年；Prabowo等人，2006b年），并考虑了油棕果串发育的长期过程以及决定产量的关键阶段（Oberthür等人，2015年）。我们发现FFB产量与氮（N）、磷（P）、钾（K）和镁（Mg）之间存在稳健的关系

结论

通过使用包含东南亚和西非广泛产量、环境和管理方式的庞大数据集，我们发现了FFB产量与养分积累之间的显著关系。我们计算了油棕的相关生理效率（NIE和NHI），填补了油棕生理学研究中的知识空白。基于FFB和树干中养分积累与产量之间的关系，我们得出了养分需求量，这些数据可以作为进一步研究的起点

作者贡献声明

Rana Farrasati：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、数据管理、概念构思。Walter Carciochi：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、指导工作、数据分析、方法论设计。Ya Li Lim：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、数据管理、概念构思。Christopher R. Donough：撰写 – 审稿与编辑、方法论设计、数据分析

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。本文内容未曾在其他地方发表或被考虑发表。所有合著者均对本文做出了贡献，并同意列为共同作者。

致谢

本项目得到了多个机构的支持，包括挪威外交部（授予P.G.的INS-19/0008号资助）和宝洁公司（授予A.A.的资助）。我们感谢Advanced Agriecological Research Sdn. Bhd为本研究提供的数据支持。资深作者还感谢富布赖特计划和内布拉斯加大学林肯分校提供的研究生奖学金。本研究的结果已通过肥料圆桌会议与相关利益方进行了交流