“3414”肥料效應函數分析香梨初果期施肥參數

吉光鵬，張棟海，牛蛉磊，姜繼元，趙思峰，吳玉蓉

(1.新疆生產建設兵團第三師農業科學研究所，新疆圖木舒克 843900；2.新疆農墾科學院，新疆石河子 832000；3.石河子大學，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】庫爾勒香梨主要種植于新疆巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區、喀什地區等地，已成為該區域林果產業的主要種植樹種[1]。截止2016年，庫爾勒香梨的種植總面積72 993.33 hm2，全區種植單產提高到16.22 t/hm2[2]?；实氖褂每偭坎粩嘣黾樱斐赏寥烙袡C肥缺乏，土壤基礎地力下降，理化性質變差，香梨樹體缺乏營養，導致抗病能力下降，水肥運籌失衡已成為庫爾勒香梨持續、高效發展的主要制約因素。【前人研究進展】測土配方施肥逐年擴大[3]。測土配方施肥技術，包括經驗法、養分平衡法、地理差減法和肥料效應函數法，但在果樹上應用較多的還是肥料效應函數法?！?414”肥料效應試驗方案是推薦采用的方案設計[4-5]?！?414”設計不僅可以作為一個完整的三因素試驗用于建立三元二次肥料效應回歸方程，而且還可以作為3個二因素或三個單因素試驗建立二元或一元肥料效應回歸方程，通過肥料效應函數分析，得出該作物在某產地的推薦施肥量[6-8]。應用“3414”試驗分別在大田作物[9-13]和果樹[14-16]上對施肥參數做過研究?！颈狙芯壳腥朦c】有關“3414”肥料效應試驗在作為多年生樹體的庫爾勒香梨上的報道很少。研究初果期密植香梨“3414”肥效試驗?！緮M解決的關鍵問題】應用肥料效應函數法，研究香梨初果期密植香梨的推薦施肥量，提高庫爾勒香梨種植過程中的肥料利用率，為庫爾勒香梨土壤養分的高效利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

以新疆生產建設兵團第三師49團7連豐產田庫爾勒香梨為試驗對象。試驗地地理位置為39°65′N、78°95′E，海拔1 108.8 m，年平均日照時間2 449.6 h，無霜期達到225 d，年平均氣溫12.8℃，年均降水量63.2 mm，年均蒸發量2 127.2 mm，年均相對濕度在55%以下，屬典型暖溫帶內陸型極端干旱氣候。

2019年3月21日對試驗地取土樣測定土壤初始物理性狀，包括土壤質地(干篩法測定)砂質壤土、土壤容重(環刀法測定)1.34 g/cm3、土壤比重(比重瓶法測定)2.60 g/cm3、土壤總孔隙度48.46%、土壤毛管孔隙度27.86%、田間持水量(環刀法測定)20.79%。采用“s”法分層采集土樣，送烏魯木齊譜尼測試科技有限公司，測得0～80 cm土層土壤有機質7.56 g/kg，全鹽0.3 g/kg，pH值8.43，全氮655 mg/kg，全磷808 mg/kg，全鉀2.26%，堿解氮40.55 mg/kg，速效磷17.75 mg/kg，速效鉀98 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用“3414”完全試驗方法(即:氮、磷、鉀3因素，每個因素4個水平，共14 個處理的肥料試驗設計方案。4 個水平的含義:0 水平指不施肥，2水平指當地最佳施肥量的近似值，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)。分別在初果期、盛果期、果實膨大期，每處理選取10株長勢均勻的香梨樹采取施肥槍施肥的方法分3次施入。表1

表1 試驗處理編碼及肥料用量Table1 Test treatment code and fertilizer consumption

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 新稍粗度、果實橫徑每個處理選取有代表性的3株樹新梢掛牌編號，分別在庫爾勒香梨初果期、果實膨大期，測定新梢的粗度、果實橫徑。

1.2.2.2 比葉重每個處理選取3個新梢，利用浙江托普云農科技股份有限公司生產的YMJ-B葉面積測量儀測定新梢葉面積值，并測定該面積值的葉片重量，計算葉片比葉重，即：比葉重=W/n×S。W為取樣葉片總重量，n為取樣葉片數量，S為葉片面積。

1.2.2.3 SPAD值在掛牌的新梢，選取中部葉片利用SPAD502 plus測定各時期的SPAD值。

1.2.2.4 單葉凈光合速率在掛牌的新梢，選取中部葉片利用浙江托普云農科技股份有限公司生產的3051C植物光合速率測定儀測定各時期的單葉凈光合速率。

1.2.2.5 香梨產量在果實收獲期，每小區實收記產。

1.3 數據處理

用Microsoft Excel 2010對3414試驗中各處理產量進行三元二次方程、二元二次方程、一元二次方程回歸分析，得到的回歸方程經檢驗成立后，對各元求偏導數，得出的方程求解，即得到最大產量、最佳產量、最大產量施肥量、最佳產量施肥量。所采用的三元二次方程為：y=b0+b1N+b1P+b2K+b3N2+b4P2+b5K2+b6NP+b7NK+b8PK，上式中y為1 hm2香梨產量，N、P、K分別表示1 hm2N、P2O5、K2O用量，求偏導，得出邊際效應dx/dy=0時，則可獲得該地塊最大產量施肥量；當dx/dy=px/py(投入價格和產出價格比)，則可獲得該地塊的最佳產量施肥量。二元二次方程、一元二次方程回歸擬合與三元二次方程相同。用DPS7.05統計軟件采用LSD法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同肥料處理對果樹生長特性的影響

研究表明，隨著氮肥、鉀肥用量的逐漸減少，新梢直徑在此期間的生長量逐漸減小，但未達到顯著性差異，隨著磷肥用量的減少，新梢直徑生長量除N2P0K2外，都呈現增加的趨勢，磷肥對枝條的生長有抑制作用，各處理除與不施肥處理呈現顯著性差異，其它處理之間差異均未達到顯著性，枝條生長對肥料的敏感性較差。鉀肥用量越大，果實橫徑生長越快，3水平與0、1、2水平差異達到顯著水平，2水平與0、1水平差異達到顯著水平；氮肥用量和磷肥用量對該時期果實橫徑生長量影響不大，除3水平顯著高于0水平外，其余處理均未達到顯著性差異。表2

2.2 不同肥料處理對果樹生理特性的影響

研究表明，氮肥3水平SPAD值、比葉重、光合速率均為最大值，氮肥0水平比葉重和光合速率為最小值，其次為不施肥水平，SPAD值最小值則為不施肥水平，其次為氮肥0水平，在果實膨大期氮肥對SPAD值、比葉重和單葉凈光合速率影響最大。將施磷、施鉀均設置在2水平，那么SPAD值、比葉重、光合速率均隨著氮肥用量減少逐漸降低，且施氮處理3水平SPAD值與1水平和0水平差異達到顯著水平，2水平與0水平差異達到顯著水平；施氮處理3水平比葉重與0水平差異達到顯著水平；光合速率除施氮處理2水平與1水平差異未達到顯著水平外，其余施氮處理間差異均達到顯著水平。將施氮、施鉀均設置在2水平，那么比葉重、光合速率均隨著磷肥用量減少逐漸降低，磷肥1水平SPAD值與0水平差異達到顯著水平；磷肥3水平比葉重與0水平差異達到顯著水平，其余磷肥處理差異均未達到顯著水平，磷肥對SPAD值、比葉重和單葉凈光合速率影響較小。將施氮、施磷均設置在2水平，那么鉀肥3水平SPAD值與1水平和0水平、2水平有0水平差異均達到顯著水平，比葉重、光合速率在鉀肥的4個水平上均未達到顯著差異。表3

表2 不同肥料處理下果實膨大期枝條與果實生長量變化Table 2 Changes of branches and fruit growth in fruit expansion period under different fertilizer treatments

表3 不同肥料處理下果實膨大期SPAD值、比葉重和光合速率變化Table 3 Effects of different fertilizer treatmentson SPAD value,specific leaf weight and photosynthetic rate during fruit expansion

2.3 配施氮磷鉀肥的經濟效益

研究表明，對14個處理經濟效益分析可以看出，配方施肥與不施肥比較，施用配方肥增產181.5～1 557.7 kg/hm2，產值增加907.4～7 788.4 元/hm2，投入成本增加 2 956.1～7 529.9 元/hm2。其中6、12、13、14處理增效明顯高于其他處理，分別增效9 775.1、9 723.7、10 479.1、10 574.5 元/hm2；處理2、4、8增效，低于其他處理；對比各處理增產值與肥料成本，增產值高于肥料成本的處理有3、5、6、9、12、13、14。表4

2.4 氮磷鉀肥料效應的回歸分析

研究表明，用第2、3、6和11處理的施肥量和產量數據，擬合P2K2水平下氮肥效應方程；用第4、5、6和7處理的施肥量和產量數據，擬合N2K2水平下磷肥效應方程；用8、9、6和10處理的施肥量和產量數據，擬合N2P2水平下鉀肥的效應方程。氮磷鉀肥料的3個一元二次方程均達到顯著水平，方程擬合成功。一次項系數均為正值，施用3種肥料均能夠有效提高香梨產量；二次項系數均為負值，氮磷鉀肥料效應均符合報酬遞減律，即隨著施肥量的增加香梨產量均呈先增后減的趨勢。

用2～7、11和12處理的施肥量和產量數據，擬合K2水平下氮磷互作效應方程；用4～10和14處理的施肥量和產量數據，擬合N2水平下磷鉀互作效應方程；用2、3、6、8～11和13處理的施肥量和產量數據，擬合P2水平下磷鉀互作效應方程。擬合結果表明，經相關系數和F檢驗，3個二元二次方程均達到顯著水平，方程擬合成功?；プ黜椣禂稻鶠檎担f明氮磷、氮鉀、磷鉀肥之間均為正向互作效應，配施3種肥料中的任意2種肥料均可以有效增加產量。PK>NP>NK，3種肥料配施下，磷鉀肥配施互作效應最大，氮鉀肥互作效應最小。

用全部14個處理的施肥量和產量數據，擬合氮磷鉀肥三元二次方程，F值=14.83>F0.01，達到極顯著水平。從三元二次肥料效應方程可以看出，一次項系數均為正值，二次項系數均為負值，是典型三元二次肥料效應函數，R2值為0.971 0，該方程擬合性好。一次項系數均為正值，表明氮磷鉀肥均由明顯增產效應；二次項系數均為負值，該方程符合肥料報酬遞減律；互作項系數均為正值，氮磷、氮鉀、磷鉀肥配施均為正向互作效應。

將一元二次方程和三元二次方程求解，當斜率dy/dx=0時，得出最高產量及其施肥量，當dy/dx=py/px(產品與肥料價格比)時，根據目前肥料價格，純N 5.4元/kg，P2O57.9元/kg，K2O 8.4元/kg，香梨價格5.0元/kg，可以得出最佳產量及其施肥量，最高產量為3 161.23 kg/hm2，最高產量施肥量為氮(N)261.07 kg/hm2，磷(P2O5)186.60 kg/hm2，鉀(K2O)367.96 kg/hm2；最佳產量為2 915.99 kg/hm2，最佳產量施肥量為氮(N)167.48 kg/hm2，磷(P2O5)118.65 kg/hm2，鉀(K2O)205.42 kg/hm2。最高產量為3 106.5 kg/hm2，最高產量施肥量為氮(N)276.88 kg/hm2，磷(P2O5)195.36 kg/hm2，鉀(K2O)396.2 kg/hm2；最佳產量為3 082.8 kg/hm2，最佳產量施肥量為(N)232.98 kg/hm2，磷(P2O5)166.64 kg/hm2，鉀(K2O)297.38 kg/hm2。三元二次方程得到的最高產量略高于一元二次方程得出的最高產量，而最高產量施肥量卻低于一元二次方程得出的最高產量施肥量。故在肥料成本充足的情況下，選用三元二次方程得出的最高產量施肥量。三元二次方程得出最佳產量略低于一元二次方程得出的最佳產量，而最佳產量施肥量遠低于一元二次方程得出的最佳產量施肥量。選用三元二次方程得出的最佳產量施肥量作為推薦施肥量。表5

表4 庫爾勒香梨氮磷鉀配施經濟效益Table 4 Economic benefit analysis of N,P and K application in Korla Fragrant Pear

表5 密植香梨園氮磷鉀肥肥料效應方程Table 5 Fertilizer effect equation of N,P and K fertilizer in close planting fragrant pear garden

3 討 論

3.1果實膨大期氮肥、鉀肥對枝條生長均有促進作用，磷肥則對枝條生長有抑制作用，但各處理均未達到顯著性差異。施肥量越多，果實生長越有利，鉀肥對果實生長促進作用最大。氮肥對香梨果樹膨大期SPAD值、比葉重、單葉凈光合速率影響最大，所以在這個時期要充分供應果樹氮營養，磷肥對3項生理指標影響不大，過分缺失也會影響果樹生長，鉀肥能夠有效提高葉綠素含量，因此，要適度補充磷鉀肥。

3.2“3414”肥效試驗完全施肥方案，常用于棉花[9]、水稻[10]、小麥[11]、玉米[12]、油菜[13]等大田作物，該類作物在營養分配方面不可控因素較少，因此，試驗的肥料效應方程擬合成功率較高。庫爾勒香梨作為多年生樹種，其當季吸收的養分主要用于下一年樹體營養儲備、花芽分化和當季營養生長，若上一年養分儲備不能滿足當季樹體需求時，若不及時供應養分，才會導致營養不良，3414肥效試驗在庫爾勒香梨上應用時需要考慮多方面的因素。該試驗對初果期庫爾勒香梨成功擬合出三元二次方程，主要是由于前幾年該果園疏于管理，樹體營養較為匱乏，對養分的反應較為敏感。

3.3“3414”試驗的三元二次、二元二次、一元二次肥料效應回歸分析，對于獲取肥料信息有極大的幫助[9],而三元二次肥料函數相對于其他兩類方程更加全面，對于肥料效應有綜合分析和評價，如果擬合成功，則可用于推薦施肥。通過對7個方程回歸分析，三元二次肥料函數擬合成功，且獲得的最高產量較一元函數高，施肥量較一元函數低，在該試驗地若以高產為目的，則可施用純氮(N)261.07 kg/hm2，磷(P2O5)186.60 kg/hm2，鉀(K2O)367.96 kg/hm2，獲得最高產量3 161.23 kg/hm2；如果以經濟效益為目的，三元函數最佳效益產量較一元函數低，肥料投入也遠低于一元函數，則可施用氮(N)167.48 kg/hm2，磷(P2O5)118.65 kg/hm2，鉀(K2O)205.42 kg/hm2，獲得的最佳效益產量為2 915.99 kg/hm2。

4 結 論

庫爾勒香梨果實膨大期要注重氮磷鉀肥的配施，尤其氮肥和鉀肥在果實膨大期對果樹生長和生理特性作用顯著。獲得最高產量施肥量為純氮(N)261.07 kg/hm2，磷(P2O5)186.60 kg/hm2，鉀(K2O)367.96 kg/hm2，獲得最高產量3 161.23 kg/hm2；最佳經濟效益產量施肥量為氮(N)167.48 kg/hm2，磷(P2O5)118.65 kg/hm2，鉀(K2O)205.42 kg/hm2，獲得的最佳效益產量為2 915.99 kg/hm2。該試驗地的推薦施肥量為氮(N)167.48 kg/hm2，磷(P2O5)118.65 kg/hm2，鉀(K2O)205.42 kg/hm2，施肥量獲得的產量為2 915.99 kg/hm2。