播種量和施肥水平對春播甜蕎光合特性及產量的影響

汪 燦， 王詩雪， 李 曼， 楊 浩， 胡 丹， 阮仁武， 袁曉輝， 易澤林

(西南大學農學與生物科技學院， 重慶市蕎麥產業體系創新團隊， 重慶 400716)

甜蕎(FagopyrumesculentumMoench)起源于中國，既是一種重要的雜糧兼藥用作物，又是很好的救災填閑作物和重要的蜜源作物[1]。目前，甜蕎從國內市場到外貿出口都比較緊缺，且產量較低，僅為1000 kg/hm2左右[2]。因此，研究播種量和施肥水平對西大花蕎春播凈光合速率、 葉綠素含量及產量的影響，優化甜蕎栽培措施，為實現甜蕎高產高效提供理論依據。作物產量、 凈光合速率、 葉綠素含量與播種量和施肥水平有密切關系[3-4]。播種量和施肥水平都是影響蕎麥產量的重要因素。毛春[5]、 梅艷[6-7]、 馬俊[8]、 阮培均[9]等在貴州的研究發現苦蕎產量均隨播種量、 N、 P2O5、 K2O施用量的增加表現為先增加后減少； 張俊科[10]、 馬寧[11]、 候迷紅[12-13]等認為甜蕎產量隨播種量和施肥水平的增加表現為先增后減的趨勢； 蔡妙珍[14]等認為配施鈣或硅能提高蕎麥葉綠素含量，并使葉片的凈光合速率保持在較高的水平； 陳磊慶[15]和戴麗瓊[16]認為蕎麥葉片葉綠素SPAD含量隨播種量和施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢。目前，關于播種量和施肥水平對作物光合特性和產量影響的研究多數是針對玉米、 水稻和小麥等[17-23]主要作物進行的，而有關播種量和施肥水平對甜蕎光合特性和產量影響方面的研究尚未有系統的報道。為此，本試驗研究播種量和施肥水平對春播西大花蕎凈光合速率、 葉綠素含量及產量的影響，確定甜蕎的最佳栽培措施，以期為蕎麥產業的發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為西大花蕎，由重慶市蕎麥產業體系創新團隊提供； 供試肥料氮肥為尿素(含N 46%)、 磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)、 鉀肥為硫酸鉀(含K2O 53%)。

1.2 試驗設計

表1 試驗因素水平(kg/hm2)

1.3 測定項目與方法

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19統計軟件進行統計分析，用Surfer 8軟件作兩因子互作效應的等值線圖。

2 結果與分析

2.1 產量對肥力水平和播種量的響應

試驗結構矩陣及試驗結果見表2。建立4個因素與西大花蕎產量的回歸方程為y=1621.07-97.44x1-10.19x2-8.69x3+44.06x4-70.13x12-44.44x22-62.25x32-58.13x42+52.22x1x2+29.16x1x3-39.47x1x4+39.09x2x3+32.72x2x4+26.53x3x4，決定系數0.751。方程的F檢驗P值為0.0123(<0.05)，失擬項檢驗不顯著(P=0.1127)，說明模型的預測值與實際值吻合較好。得到西大花蕎產量最大的農藝方案為x1=-1、 x2=-1、 x3=0、 x4=0。即播種量為37.5 kg/hm2、 施N 17.25 kg/hm2、 施P2O546.8 kg/hm2、 施K2O 52.50 kg/hm2，此時產量為1656.16 kg/hm2。

播種量(P=0.0002)和K2O(P=0.0407)對產量有顯著影響，N和P2O5的影響不顯著(P>0.05)，由各一次項回歸系數絕對值的大小可判斷其影響為播種量>K2O>N>P2O5。圖1a可以看出，西大花蕎的產量隨播種量的增加呈先緩慢上升后迅速降低的趨勢； 隨鉀肥用量的增加，西大花蕎的產量先迅速上升，后緩慢下降； N和P2O5的影響相似，均隨肥料用量的增加呈現先增后減的對稱拋物線變化。

播種量與N(P=0.0368)、 K2O(P=0.0423)之間及N與K2O(P=0.0447)之間均存在顯著的交互作用。圖2a可知，當P2O5、 K2O固定在零水平時，在高播種量水平下，產量隨施氮量的增加而迅速增長，當施氮量超過一定值后開始緩慢下降，在低播種量水平下，施氮量對凈光合速率的作用不明顯，說明在播種量充足時，增施一定量的氮會提高產量； 播種量的作用在低氮水平下對產量的增加效應明顯，說明在缺氮時，適當減少播種量會提高產量，而在氮充足時，播種量的增減對凈光合速率的增加無明顯效應； 圖2b說明，當N和P2O5固定在零水平時，無論在高鉀還是低鉀水平下，產量隨著播種量的減少先迅速增加后緩慢減小，說明要想獲得較高產量，必須適當控制播種量； 在高播種量水平下，產量隨著鉀施用量的增加先迅速增加后迅速減小，而在低播種量水平下，產量隨著施鉀量的增加呈現先迅速增加后緩慢下降的趨勢； 圖2c可知，當播種量和P2O5固定在零水平時，在高鉀水平下，產量隨著施氮量的增加表現先迅速增加后迅速降低，在低鉀水平下，產量隨著施氮量的增加先緩慢增加后緩慢減小，在高氮和低氮水平下，產量隨施鉀量的變化趨勢一致，均隨著施鉀量的增加先迅速增加后緩慢下降。無論在高鉀還是低鉀水平下，產量隨著播種量的減少先迅速增加后緩慢減小，說明要想獲得較高產量，必須適當控制播種量； 在高播種量水平下，產量隨著鉀肥施用量的增加先迅速增加后迅速減小，而在低播種量水平下，產量隨著施鉀量的增加呈現先迅速增加后緩慢下降的趨勢。

表2 試驗結果

圖1 各單因素對西大花蕎產量、 凈光合速率及葉綠素含量的影響Fig.1 Effects of the single factors on yield, net photosynthetic and chlorophyll content of Xidahuaqiao

2.2 凈光合速率對肥力水平和播種量的響應

建立4個因素與西大花蕎凈光合速率的回歸方程: y=16.18-0.89x1-0.17x2-0.05x3+0.39 x4-0.70x12-0.45x22-0.62x32-0.58x42+0.55x1x2+0.28x1x3-0.30x1x4+0.42x2x3+0.18x2x4+0.39x3x4，決定系數為0.739。方程的F檢驗P值為0.0164(<0.05)，失擬項檢驗不顯著(P=0.1058)，說明模型的預測值與實際值吻合較好。建議獲得西大花蕎凈光合速率最大的農藝方案為x1=-1、 x2=-1、 x3=0、 x4=0，即播種量為37.5 kg/hm2、 施N 17.25 kg/hm2、 施P2O546.8 kg/hm2、 施K2O 52.50 kg/hm2，此時凈光合速率為16.46 μmol/(m2·s)。

播種量(P=0.0003)、 N(P=0.0419)、 K2O(P=0.0278)對凈光合速率有顯著影響，P2O5(P=0.0861)的影響未達到顯著水平，依據各一次項回歸系數絕對值的大小可判斷其影響為播種量>K2O>N>P2O5。圖1b可以看出，凈光合速率隨播種量的增加先緩慢增加后迅速降低； 隨鉀的增加先迅速增加后緩慢降低； 氮和磷的影響相似，均隨施肥量的增加呈現先增后減的對稱拋物線變化。

播種量和N(P=0.0461)之間存在顯著的交互作用，其他因素之間的交互作用不顯著(P>0.05)。圖2d表明，當P2O5、 K2O固定在零水平時，在高播種量水平下，凈光合速率隨施氮量的增加先迅速增長后緩慢下降，在低播種量水平下，施氮量對凈光合速率的作用不明顯，在高氮水平時，凈光合速率隨播種量的增減無明顯變化，在低氮水平時，凈光合速率隨播種量的減少總體表現為增加，這與光合面積的增大有關[24]。

2.3 葉綠素含量對肥力水平和播種量的響應

圖2 因子交互作用對西大花蕎凈光合速率、 葉綠素含量及產量的影響Fig.2 Effects of the mutual interaction on net photosynthetic rate, chlorophyll content and yield of Xidahuaqiao

建立4個因素與西大花蕎葉綠素含量的回歸方程: y=54.19-3.17x1-0.35x2-0.21x3+1.55x4-2.37x12-1.52x22-2.09x32-1.97x42+1.87x1x2+ 0.97x1x3-1.31x1x4+1.41x2x3+1.20x2x4+0.88x3x4，決定系數為0.759。方程的F檢驗P值為0.0102(<0.05)，失擬項檢驗不顯著(P=0.0694)，說明模型的預測值與實際值吻合較好。得到西大花蕎葉綠素含量(SPAD值)最大的農藝方案為x1=-1、 x2= -1、 x3=0、 x4=0。即播種量為37.5 kg/hm2、 施N 17.25 kg/hm2、 施P2O546.8 kg/hm2、 施K2O 52.50 kg/hm2，此時葉綠素含量(SPAD值)為55.34。

播種量(P=0.0001)、 N(P=0.0475)、 K2O(P=0.0232)對葉綠素含量有顯著影響，P2O5(P=0.0740)的影響未達到顯著水平，依據各一次項回歸系數絕對值的大小可判斷其影響為播種量>K2O>N>P2O5。由圖1c可知，葉綠素含量隨播種量的增加表現為先緩慢增加后迅速降低，隨K2O的增加先迅速增加后緩慢降低，隨N的變化和隨P2O5的變化趨勢一致，均呈開口向下的對稱拋物線型。

播種量和N (P=0.0245)、 N和P2O5(P=0.0437)之間存在顯著的交互作用，圖2-e表明，當P2O5、 K2O固定在零水平時，在高播種量水平下，葉綠素含量隨N的增加表現為先迅速增加后緩慢降低的趨勢； 在低播種量水平下，葉綠素隨N增減的變化不明顯。在高N水平下，葉綠素含量隨播種量的增加表現為先緩慢增加后緩慢降低； 在低N水平下，葉綠素含量的增加效應明顯，說明在缺N時，適當減少播種量會提高葉綠素含量。圖2f表明，當播種量和K2O固定在零水平時，在高N水平下，葉綠素含量隨P2O5的增加表現為先迅速增加后緩慢降低； 在低N水下，葉綠素含量隨P2O5的增加表現為先緩慢增加后迅速降低。在高P2O5水平下，葉綠素含量隨施N量增加表現為先緩慢增加后迅速降低； 在低P2O5水平下，葉綠素含量隨施N量的增加表現為先迅速增加后緩慢降低的趨勢。

2.4 西大花蕎農藝措施的驗證

2012年篩選的最佳水平組合包含在所設計的31個試驗處理組合中，為了進一步對該農藝措施進行驗證，在播種量為37.5 kg/hm2、 施N 17.25 kg/hm2、 施P2O546.8 kg/hm2、 施K2O 52.50 kg/hm2的條件下， 2013年選取面積為10 m2(2 m × 5 m)的3個小區，得到西大花蕎平均產量為1703.28 kg/hm2、 凈光合速率為16.84 μmol/(m2·s)、 葉綠素含量(SPAD值)為60.15。同時零水平10 m2(2 m × 5 m)的3個小區，得到3個零水平小區平均產量為1668.50 kg/hm2、 凈光合速率為16.06 μmol/(m2·s)、 葉綠素含量(SPAD值)為56.99，最佳水平組合比零水平組合在產量、 凈光合速率和葉綠素含量上分別增加2.08%、 4.86%、 5.54%，進一步驗證了西大花蕎栽培措施模型的實用性。

3 討論

3.1 產量對肥力水平和播種量的響應

有關播種量和氮、 磷、 鉀施肥水平對蕎麥產量影響的相關研究很多，但受土壤肥力、 氣候差異等因素的影響，結果不盡相同。張俊科等[10]認為甜蕎產量均隨N、 P2O5、 K2O施用量的增加表現為先增加后減少。馬寧等[11]認為各因子對甜蕎產量影響的大小為N>P>K，且隨各因子水平的增加表現為先增加后減少，N和K2O對產量有顯著影響，P2O5的影響不顯著，各因子間的交互效應均不顯著。侯迷紅等[12-13]認為隨施氮量和施鉀量的增加甜蕎籽粒產量呈先升高再降低的趨勢。毛春等[5]認為苦蕎黔黑1號春播產量均隨播種量和N、 P2O5、 K2O施用量的增加表現為先增加后減少，且影響大小為播種量>K2O>N> P2O5，播種量與N、 P2O5、 K2O之間及N與K2O之間的交互效應顯著。梅艷等[6]認為各因素對苦蕎黔黑1號秋播產量的影響均呈開口向下的二次拋物線型，播種量對產量的影響顯著，且播種量>鉀肥>磷肥>氮肥，各因子間的交互效應均不顯著。馬俊等[8]認為苦蕎黔黑2號春播產量均隨播種量和N、 P2O5、 K2O施用量的增加表現為先增加后減少，播種量對產量的影響顯著，且播種量>K2O>N> P2O5，各因子間的交互效應均不顯著。本研究結果表明，西大花蕎的產量隨播種量的增加呈先緩慢上升后迅速降低的趨勢，隨鉀肥用量的增加，西大花蕎的產量先迅速上升，后緩慢下降，產量均隨N和P2O5施用量的增加呈現先增后減的對稱拋物線變化，這與前人的結果基本一致，說明春播種植甜蕎時，應選用適應的播種量和施肥水平； 各因子對產量的影響大小為播種量>K2O>N> P2O5，這與毛春等[5]和馬俊等[8]的結果相同，說明春播種植甜蕎時，首先應控制密度，其次是鉀肥和氮肥的合理施用，再考慮磷肥的施用； 播種量和K2O對產量有顯著影響，播種量與N、 K2O之間及N與K2O之間均存在顯著的交互作用，這與前人的研究結果存在不同程度的差異，其原因可能是重慶地區進入夏季后溫度驟升，因此，春播種植甜蕎時，在滿足播種量的前提下，施肥水平一定要與所追求的產量水平相協調[25]，以增施鉀為主，通過增鉀補氮，以氮促鉀，配合施用，才能增產增收。

3.2 光合特性對肥力水平和播種量的響應

光合速率又稱光合強度，其中凈光合速率與產量關系密切[24]。目前，關于播種量和施肥水平對蕎麥凈光合速率影響的研究還未見報道。本研究結果表明，播種量、 N、 K2O對凈光合速率有顯著影響，凈光合速率隨播種量的增加先緩慢增加后迅速降低，這與呂麗華等[17]在玉米上的研究結果相似； 凈光合速率隨K2O的增加先迅速增加后緩慢降低； N和P2O5的影響相似，均隨肥料的增加呈先增后減的對稱拋物線變化，這與王俊花等[18]在玉米上和李廷亮等[21]在冬小麥上的研究結果均有相似之處； 各因素的影響表現為播種量>K2O>N> P2O5，播種量和N之間存在顯著的交互作用。說明只有在適宜的密度下合理施肥才能有效利用密肥的交互作用，提高光合效能。

葉片葉綠素含量是反映生理活性變化的重要指標之一，與葉片光合性能的大小密切相關[17]。本研究結果表明，播種量、 N、 K2O對葉綠素含量有顯著影響，葉綠素含量隨播種量的增加表現為先緩慢增加后迅速降低，隨K2O的增加先迅速增加后緩慢降低，隨N的變化和隨P2O5的變化趨勢一致，均呈開口向下的對稱拋物線變化，這與呂麗華等[17]在玉米上和王繼玥等[22]在油菜上的研究結果相似； 各因素的影響表現為播種量>K2O>N> P2O5，播種量和N、 N和P2O5之間存在顯著的交互作用。

對產量、 凈光合速率和葉綠素含量進行相關分析，結果表明，產量與凈光合速率和葉綠素含量均呈極顯著的正相關(r=0.9904, 0.9987，P<0.0001)。

4 結論

播種量、 氮、 磷、 鉀及其相互作用對西大花蕎產量、 凈光合速率、 葉綠素含量有一定影響。產量與凈光合速率和葉綠素含量呈極顯著正相關； 在本試驗條件下，推薦西大花蕎的最佳農藝方案為播種量37.5 kg/hm2、 施N 17.25 kg/hm2、 施P2O546.8 kg/hm2、 施K2O 52.50 kg/hm2，此條件下，預期產量為1656.16 kg/hm2，凈光合速率為16.46 μmol/(m2·s)，葉綠素含量(SPAD值)為55.34。

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