隴春31號(hào)施肥效應(yīng)及推薦施肥量研究

王 煒 羅俊杰 歐巧明 葉春雷

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，蘭州 730070）

?

隴春31號(hào)施肥效應(yīng)及推薦施肥量研究

王 煒 羅俊杰 歐巧明 葉春雷

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，蘭州 730070）

摘要：為促進(jìn)春小麥新品種隴春31號(hào)的高產(chǎn)高效栽培，充分挖掘該品種的增產(chǎn)潛力，本研究利用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)，探討了氮、磷、鉀肥施用量與隴春31號(hào)產(chǎn)量之間的關(guān)系，分析了所擬合的3種肥料效應(yīng)模型。結(jié)果表明：隨著氮磷鉀施肥量的增加，隴春31號(hào)的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；氮磷鉀互作效應(yīng)分析表明，3種元素之間互作效應(yīng)明顯，N2P2K2為最佳肥效配比。通過分析三元二次、二元二次和一元二次肥料效應(yīng)模型，綜合考慮施肥成本、增產(chǎn)效果等因素，隴春31號(hào)在甘肅中部麥區(qū)栽培時(shí)，氮、磷、鉀最佳施肥量分別為150.44kg/hm2（純N）、122.27kg/hm2（P2O5）、52.38kg/hm2（K2O）。

關(guān)鍵詞：春小麥；隴春31號(hào)；3414試驗(yàn)；肥效模型；施肥量

小麥?zhǔn)歉拭C省主要糧食作物。近年來，由于種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，全省小麥種植面積持續(xù)下降，從1985-2014年，由2229.80萬畝下降到1184.60萬畝，近30年內(nèi)下降了1000萬畝以上。全省每年小麥的需求量約為450 萬t，而生產(chǎn)量?jī)H為250萬t左右，每年小麥的缺口近200萬t，供需矛盾極為突出[1]。因此，加強(qiáng)小麥新品種的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)的研究，對(duì)于促進(jìn)甘肅省小麥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，確保口糧絕對(duì)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也符合甘肅省今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主攻方向。隴春31號(hào)是甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所利用花藥培養(yǎng)技術(shù)、在田間鑒定選育而成的春小麥新品種。該品種高產(chǎn)抗銹、品質(zhì)優(yōu)良，2013年通過甘肅省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定[2]。為建立隴春31號(hào)的配套高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系，挖掘該品種的增產(chǎn)潛力，本研究采用 “3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，探討氮磷鉀施肥量與該品種產(chǎn)量之間的關(guān)系，進(jìn)而提出隴春31號(hào)的推薦施肥量，以期為該品種的推廣種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)地概況 供試品種為春小麥新品種隴春31號(hào)。 試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州院部細(xì)胞工程育種基地，北緯36.06°，東經(jīng)103.53°，海拔1517.2m，年平均氣溫10.3℃，年平均日照時(shí)數(shù)為2446h，無霜期為180d，年平均降水量為327mm。試驗(yàn)地為川水地，供試土壤為粘質(zhì)土壤，前茬胡麻。耕層1~ 20cm有機(jī)質(zhì)12.10g/kg，全氮0.75 g/kg，水解氮61mg/kg，全磷0.66g/kg，有效磷6.74mg/kg，全鉀19.44g/kg，速效鉀69mg/kg，pH值8.52。

表1 隴春31號(hào)施肥方案及施肥量

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法 試驗(yàn)采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計(jì)方案，設(shè)氮、磷、鉀3因素，4水平，共14個(gè)處理（表1），4個(gè)水平中的0、1、2、3分別為：0水平為不施肥，2水平為當(dāng)?shù)赝扑]施肥量，1水平為2水平施肥量的50%，3水平為2水平的150%（過量施肥水平）。依據(jù)本地情況并結(jié)合歷年試驗(yàn)結(jié)果而確定2水平，即純氮254.10kg/hm2，P2O5154.80kg/hm2，K2O 67.50kg/hm2。行長(zhǎng)5.0m，行距0.2m，小區(qū)面積為25.0m2，小區(qū)間間距80cm，區(qū)組間間距1m。施肥均按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一次性作為底肥施入，其他與田間常規(guī)管理一致，分別在拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期灌水，灌水量750m3/hm2，各處理保持均勻一致。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。利用施肥量和隴春31號(hào)小麥產(chǎn)量的關(guān)系擬合三元二次、二元二次和一元二次肥料效應(yīng)模型，計(jì)算最高產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量及其對(duì)應(yīng)的氮、磷、鉀肥的施用量。綜合分析3種模型的典型性、F檢驗(yàn)結(jié)果、R2值及施肥經(jīng)濟(jì)成本、增產(chǎn)增收效果等，選擇適用于生產(chǎn)實(shí)踐的肥效模型，最終確定隴春31號(hào)的推薦施肥量。

2 結(jié)果與分析

，說明擬合成功，可真實(shí)反映在磷肥和鉀肥二水平上氮肥施用量同隴春31號(hào)產(chǎn)量之間的關(guān)系。效應(yīng)方程中的二次項(xiàng)為負(fù)，表明函數(shù)具有最大值。計(jì)算得知，最高氮肥施用量為209.21kg/hm2，最高產(chǎn)量為7278.51kg/hm2。最佳氮肥施用量為150.44kg/hm2，產(chǎn)量為7225.32kg/hm2。

圖1 施氮量與隴春31號(hào)產(chǎn)量的效應(yīng)曲線

圖2 施磷量與隴春31號(hào)產(chǎn)量的效應(yīng)曲線

圖3 施鉀量與隴春31號(hào)產(chǎn)量的效應(yīng)曲線

2.2 氮磷鉀肥二因素的互作效應(yīng)分析 大量研究表明，氮磷鉀肥相互之間存在互作，共同影響施肥效果的發(fā)揮。圖4表明，在2水平的鉀肥條件下（K2），氮肥用量從N1增加到N2水平時(shí)，P1水平下每hm2僅增產(chǎn)1.11kg，而P2水平下增產(chǎn)467.80kg，這提示在一定范圍內(nèi)，隨著磷肥施用量的增加，可顯著提高氮肥肥效的發(fā)揮，因而對(duì)氮肥起到增效作用；在P2水平下，氮肥用量從N1增加到N2水平時(shí)，K1水平下每hm2增產(chǎn)401.13kg，K2水平下增產(chǎn)467.80kg，說明鉀肥施用量的增加有助于氮肥肥效的發(fā)揮。

圖4 不同磷鉀肥施用量對(duì)氮肥效果的影響

圖5表明，不同氮肥和鉀肥施用量也對(duì)磷肥效果的發(fā)揮產(chǎn)生作用。在K2水平下，磷肥用量從P1增加到P2水平時(shí)，N1水平下每hm2減產(chǎn)121.12kg，N2水平下則增產(chǎn)345.57kg，表明氮肥施用量的提高有益于磷肥肥效的發(fā)揮；在N2水平時(shí)，磷肥用量從P1增加到P2水平時(shí)，K1水平下每hm2增產(chǎn)201.12kg，K2水平下增產(chǎn)345.57kg，說明鉀肥施用量的增加也有助于氮肥肥效的發(fā)揮。

圖5 不同氮鉀肥施用量對(duì)磷肥效果的影響

不同氮肥和磷肥施用量同樣對(duì)鉀肥效果的發(fā)揮產(chǎn)生作用（圖6）。在P2水平下，鉀肥用量從K1增加到K2水平時(shí)，N1和N2水平下每hm2分別增產(chǎn)270.01kg 和336.68kg，提示提高氮肥施用量可提高鉀肥肥效的發(fā)揮；而在N2水平，鉀肥用量從K1增加到K2水平時(shí)，P1和P2水平下分別增產(chǎn)192.23kg和336.68kg，表明提高磷肥的施用量亦能促進(jìn)鉀肥肥效的發(fā)揮。

圖6 不同氮磷肥施用量對(duì)鉀肥效果的影響

2.3 二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)與施肥參數(shù)計(jì)算 在N2、P2和K2水平上，分別擬合建立氮磷（處理2~7、11~12）、氮鉀（處理2~3、6、8~11和13）及磷鉀（處理4~10、14）的二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)，在α=0.05水平上進(jìn)行F檢驗(yàn)得到其擬合函數(shù)（表2）。結(jié)果表明，所有擬合的二元二次回歸方程中一次項(xiàng)系數(shù)為正，二次項(xiàng)為負(fù)，符合肥料報(bào)酬遞減率，且在α=0.05水平上F檢驗(yàn)均達(dá)到顯著水平，表明所擬合的函數(shù)屬于典型的肥料效應(yīng)函數(shù)。利用微分偏導(dǎo)法計(jì)算獲得隴春31號(hào)的最高產(chǎn)量與相應(yīng)的施肥量、最佳產(chǎn)量與其相應(yīng)的施肥量（表3）。然而結(jié)果表明，所有3個(gè)方程所計(jì)算得到的施肥量及產(chǎn)量與生產(chǎn)實(shí)踐相差甚遠(yuǎn)，因而不能用于指導(dǎo)隴春31號(hào)施肥。

2.4 三元二次肥料效應(yīng)函數(shù) 利用Excel數(shù)據(jù)分析工具和“3414”田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)（2.0版），建立隴春31號(hào)產(chǎn)量與氮磷鉀施用量之間的三元二次回歸模型：

式中，Y表示隴春31號(hào)的產(chǎn)量，N、P和K分別為氮、磷、鉀肥施用量，該擬合函數(shù)R2=0.9547，，然而其P前的系數(shù)為負(fù)，不符合肥料報(bào)酬遞減率，可靠程度不高，判定為非典型三元效應(yīng)函數(shù)[3]，不能真實(shí)反映施肥量與隴春31號(hào)產(chǎn)量間的關(guān)系，因而不能指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

表2 二元二次肥料效應(yīng)模型擬合結(jié)果

表3 二元二次回歸方程下的施肥量及產(chǎn)量

3 討論與結(jié)論

作物對(duì)氮磷鉀3種元素的需求量較大。一般情況下土壤中已有氮磷鉀的含量難以滿足作物的生長(zhǎng)需求。合理施肥、提高肥料利用率是改善土壤營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、提高作物產(chǎn)量的重要措施，對(duì)于促進(jìn)作物增產(chǎn)增收、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)等均具有重要的意義[4]。“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)作為農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥主要推薦的肥料施肥方案，具有處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，在多種作物施肥研究中得到廣泛應(yīng)用[5-7]。

本研究的結(jié)果表明，合理施肥對(duì)隴春31號(hào)產(chǎn)量具有顯著的增產(chǎn)增收效果，氮磷鉀施肥量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，所有3水平（過量施肥水平）的處理中，隴春31號(hào)的最高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量均低于相應(yīng)2水平（正常施肥水平）的處理。這與何盛蓮等[8]的研究結(jié)果相似，同時(shí)也符合生產(chǎn)實(shí)踐中真實(shí)存在的肥料經(jīng)濟(jì)效益問題，即肥料報(bào)酬遞減律。氮磷鉀互作效應(yīng)分析的結(jié)果表明，氮磷鉀3種元素之間互作效應(yīng)顯著，且本試驗(yàn)中所有2水平氮磷鉀中任兩者最有利于另一種元素肥效的發(fā)揮，因此獲得本試驗(yàn)中Y6（N2P2K2）為最佳肥效配比。此外，由于甘肅大部分地區(qū)土壤供鉀潛力大，以往農(nóng)民在種植小麥時(shí)鉀肥施用量很小甚至不施鉀肥，然而本研究的結(jié)果表明，合理施用鉀肥可顯著提高小麥產(chǎn)量，這與陳偉等[9]的研究結(jié)果相似。

研究表明，當(dāng)三元二次肥效模型對(duì)“3414”試驗(yàn)結(jié)果擬合不成功時(shí)，一元施肥模型和二元施肥模型可作為一種很好的補(bǔ)充和優(yōu)化手段[10]。本試驗(yàn)研究表明，一元二次肥效模型可以成功地進(jìn)行擬合，能夠較好地反映產(chǎn)量與氮磷鉀施肥量之間的關(guān)系，進(jìn)而獲得隴春31號(hào)的最高產(chǎn)量施肥量和最佳經(jīng)濟(jì)施肥量。經(jīng)一元肥料效應(yīng)擬合，綜合考慮其典型性、F值檢驗(yàn)結(jié)果、R2值、施肥量的合理性、施肥成本、增產(chǎn)效果以及環(huán)境效應(yīng)，本研究推薦隴春31號(hào)在甘肅中部麥區(qū)栽培時(shí)氮磷鉀最佳施肥量分別為150.44kg/hm2（純N）、122.27kg/hm2（P2O5）、52.38kg/hm2（K2O）。參考文獻(xiàn)

[1]雷軼涵．甘肅小麥種植面積減少產(chǎn)量不足原因分析．（2014-12-17）http://gansu．gscn．com．cn/system/2014/12/17/010876750．shtml

[2]王煒，楊隨莊，葉春雷，等．豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花培春小麥新品種——隴春31號(hào)．麥類作物學(xué)報(bào)，2014，34（3）: 432

[3]宋朝玉，高峻嶺，張清霞，等．“3414”肥料試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析方法的探討．山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（9）: 93-96

[4]王艷秋，鄒劍秋，張志鵬，等．密度及氮、磷、鉀配比對(duì)甜高粱生物產(chǎn)量和莖稈含糖錘度的影響．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，17（6）: 103-110

[5]孫義祥，郭躍升，于舜章，等．應(yīng)用“3414”試驗(yàn)建立冬小麥測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15（1）: 197-203

[6]戢林，張錫洲，李廷軒．基于“3414”試驗(yàn)的川中丘陵區(qū)水稻測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系構(gòu)建．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（1）: 84-92

[7]應(yīng)武，戈長(zhǎng)水，俞祥群，等．連作晚稻秀水134秧苗噴施多效唑?qū)C(jī)插產(chǎn)量的影響．中國(guó)種業(yè)，2012（12）: 53-55

[8]何盛蓮，吳政卿，雷振生，等．小麥新品種鄭麥9962施肥效果及推薦用量研究．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，43（1）: 33-35

[9]陳偉，孫建好，趙建華．甘肅省小麥?zhǔn)┓尸F(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013，31（2）: 23-27

[10]王圣瑞，陳新平，高祥照，等．“3414”肥料試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合的探討．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002，8（4）: 409-413

收稿日期：（2015-11-18）