氮、磷、鉀配施對胡麻產(chǎn)量的影響及推薦施肥量研究

張素梅，劉 杰*，曹 麗，李博文，范天天

（1．平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 平?jīng)?744000；2．甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730020；3．會寧縣韓家集鎮(zhèn)人民政府，甘肅 會寧 730700）

胡麻（Linum usititatissimum）是華北和西北干旱地區(qū)的重要油料作物之一，具有較強(qiáng)的耐旱、耐寒、耐貧瘠能力，在隴東黃土高原地區(qū)胡麻大多種植在土地較為貧瘠的山塬地，其產(chǎn)量相對較低。胡麻的產(chǎn)量主要受栽培品種、地區(qū)環(huán)境、施肥制度、栽培管理措施的影響［1］，而施肥是改善作物生產(chǎn)性能，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)最有效、最直接的方法［2］。合理的施肥制度不僅能提高作物的水分利用效率和養(yǎng)分的吸收利用率，也能促進(jìn)作物干物質(zhì)的積累［3-5］。因此，研究適宜的施肥制度對于提高隴東黃土高原地區(qū)胡麻產(chǎn)量具有重要的意義。

研究表明，合理的氮、磷、鉀肥配施能改善作物生產(chǎn)性能，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)［6-8］。尹煥麗等［9］在小麥上的研究結(jié)果表明，氮磷鉀優(yōu)化配施使冬小麥產(chǎn)量較不施肥提高了30.27%。薛垠鑫等［10］在玉米上的研究結(jié)果表明，氮、磷、鉀配施對玉米增產(chǎn)效果最佳，且玉米產(chǎn)量隨施肥量的增加呈先增高后降低的趨勢。目前，針對施肥對胡麻產(chǎn)量影響的研究多集中于氮肥運(yùn)籌［11］、氮磷配施［12］、鉀肥高效利用［13］、有機(jī)無機(jī)配施［14］等方面。已有的研究表明，適宜的氮素供應(yīng)可以顯著提高胡麻產(chǎn)量和各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量，但過量施氮并不能增加產(chǎn)量［15］。施用磷肥可使胡麻增產(chǎn)23%，全面提高胡麻光合性能及生物量，進(jìn)而增加單株果數(shù)和千粒重，提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)［16］。施鉀能有效提高胡麻產(chǎn)量和鉀素利用效率［13］。氮磷合理配施有效提高胡麻單株有效果數(shù)、千粒重和單株生產(chǎn)力，增產(chǎn)效果顯著［17］。而對于胡麻適宜的氮磷鉀配比及最佳施肥量的研究較少，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)中，不施肥、肥料投入不足、重施氮肥、氮磷鉀配比失衡等現(xiàn)象仍普遍發(fā)生，造成土壤板結(jié)、肥料利用率低、生態(tài)環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響胡麻產(chǎn)量和品質(zhì)。閆志利等［18］認(rèn)為，最佳施肥量應(yīng)依據(jù)地域環(huán)境差異而適當(dāng)調(diào)整，以土壤養(yǎng)分為基礎(chǔ)?！?414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種應(yīng)用范圍較廣、效率高、較為科學(xué)的建立配方施肥模型的優(yōu)良方案［6，19］，該設(shè)計(jì)可以通過構(gòu)建一元、二元及三元函數(shù)模型，獲得最高產(chǎn)量施肥量及最佳施肥量。因此，本研究利用“3414”配方施肥方案設(shè)計(jì)了氮磷鉀3種不同肥料配比，研究氮、磷、鉀不同配比對胡麻經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響，并擬合了一元、二元及三元肥料效應(yīng)函數(shù)模型，得出了最佳施肥量，為胡麻生產(chǎn)的施肥決策提供了科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在甘肅省平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院馬蓮試驗(yàn)站（106°56′E，35°26′N）進(jìn)行，海拔1345 m，年平均氣溫8.5℃，年降水量420 mm，年日照時(shí)數(shù)2418 h，年蒸發(fā)量 1130.9 mm，無霜期156～188 d，屬涇河流域半雨養(yǎng)灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，土壤為黃綿土，土壤有機(jī)質(zhì)19.75 g/kg、堿解氮97 mg/kg、有效磷22.6 mg/kg、速效鉀219 mg/kg，前茬作物為大豆。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”試驗(yàn)方案，設(shè)置氮肥、磷肥、鉀肥3個因素，每個試驗(yàn)因素設(shè)置4個施肥水平，即0水平不施肥，2水平指當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿康慕浦担词㎞ 75 kg/hm2、P2O567.5 kg/hm2、K2O 72 kg/hm2），1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5（即過量施肥水平），共14個處理，3次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)面積為20 m2（4 m×5 m），不同處理施肥量見表1。氮、磷、鉀肥選用尿素（N 46.4%）、過磷酸鈣（P2O516%）和硫酸鉀（K2O 52%），于播種前一次性施入，并深耕耙磨。

表1 不同處理施肥量 （kg/hm2）

供試胡麻品種為“隴亞10號”，露地條播種植，行距20 cm，播種量為60 kg/hm2，于2019年 4月1日播種。全生育期人工中耕除草1次，拔草2次，噴防白粉病農(nóng)藥1次，成熟后單脫、單運(yùn)、單曬、單貯，并分別計(jì)產(chǎn)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 胡麻經(jīng)濟(jì)性狀與產(chǎn)量

成熟期主要調(diào)查經(jīng)濟(jì)性狀包括：株高、工藝長度、有效分莖數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效蒴果數(shù)、單果粒數(shù)、單株生產(chǎn)力。每小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)，在室內(nèi)考察單株有效果數(shù)、果粒數(shù)、千粒重，曬干后稱量籽粒產(chǎn)量。

1.3.2 胡麻增產(chǎn)率、肥料貢獻(xiàn)率、凈收益、產(chǎn)投比

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和建模，利用Sigmaplot 12.5繪制圖表。根據(jù)不同擬合方程的決定系數(shù)選擇最適合的模型，利用邊際求導(dǎo)法計(jì)算經(jīng)濟(jì)最佳施肥量和最高產(chǎn)量施肥量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷、鉀配施對胡麻經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響

2.1.1 氮、磷、鉀配施對胡麻經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表2可知，不同施肥水平對胡麻株高、有效分莖數(shù)、有效分枝數(shù)、有效蒴果數(shù)、單株粒數(shù)和單株生產(chǎn)力的影響不同，低氮、低磷、低鉀和中氮、中磷、中鉀水平均可提高胡麻經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)，而在高氮、高磷、高鉀施肥水平下，胡麻有效分莖數(shù)、有效分枝數(shù)、有效蒴果數(shù)、單株粒數(shù)和單株生產(chǎn)力相對不施肥處理均有所降低。

表2 不同施肥處理胡麻的經(jīng)濟(jì)性狀分析

與不施氮肥處理（N0P2K2）相比，N1、N2和N3處理下胡麻有效分莖數(shù)分別增加3.2%、20.5%和5.8%，有效蒴果數(shù)分別增加17.7%、75%和3.2%，單株粒數(shù)分別增加15.40%、72.60%和0.81%，單株生產(chǎn)力分別增加18.3%、71.8%和5.6%；N2處理下胡麻有效分枝數(shù)較N0增加了37.7%；N0與N1、N2、N3處理之間胡麻株高沒有顯著差異。

與不施磷肥處理（N2P0K2）相比，P1、P2和P3處理下胡麻株高分別增加8.3%、9.7%和7.0%，有效蒴果數(shù)分別增加44.2%、76.8%和53.7%，單株粒數(shù)分別增加46.5%、76.8%和59.5%，單株生產(chǎn)力分別增加40.2%、76.1%和52.2%；P1、P2處理下有效分莖數(shù)分別較P0增加14.4%、8.7%，有效分枝數(shù)分別增加2.8%、20.9%，P3處理下胡麻有效分莖數(shù)和有效分枝數(shù)則較P0減少了4.6%和8.7%。

與不施鉀肥處理（N2P2K0）相比，K1、K2處理下胡麻株高分別增加了11.3%、13.5%，有效分莖數(shù)分別增加了4.1%、10.5%，有效分枝數(shù)分別增加了39.7%、74.4%，有效蒴果數(shù)分別增加了7.1%、48.7%，單株粒數(shù)分別增加了3.8%、44.4%，單株生產(chǎn)力分別增加了8.3%、40.5%；K3處理下胡麻株高較K0增加了12.4%，而有效分莖數(shù)、有效分枝數(shù)、有效蒴果數(shù)、單株粒數(shù)、單株生產(chǎn)力分別較K0減少了3.5%、37.5%、37.5%、8.7%、13.1%。

2.1.2 氮、磷、鉀配施對胡麻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響由表3可以看出，施氮處理下胡麻產(chǎn)量顯著高于不施氮肥處理，其中N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2較N0P0K0分別提高了19.26%、24.67%、22.75%，較N0P2K2分別提高了8.19%、13.09%、11.35%，不同施氮水平下胡麻產(chǎn)量差異不顯著；與不施磷處理（N2P0K2）相比，N2P2K2處理下胡麻產(chǎn)量較N2P0K2顯著提高了14.21%，而N2P1K2、N2P3K2處理下胡麻產(chǎn)量與N2P0K2處理之間差異均不顯著；施鉀肥處理下胡麻產(chǎn)量較不施鉀肥處理分別顯著提高了23.81%、24.07%、22.99%，但不同施鉀水平下產(chǎn)量差異不顯著。不同施肥處理下胡麻產(chǎn)量均隨著施肥量的增加先增高后降低，在N2P2K2處理產(chǎn)量達(dá)到最高。

表3 不同施肥處理施肥貢獻(xiàn)率及經(jīng)濟(jì)效益分析

從增產(chǎn)率和肥料貢獻(xiàn)率來分析，施鉀肥處理下增產(chǎn)率、肥料貢獻(xiàn)率大于施氮處理和施磷處理，且不同施鉀水平下增產(chǎn)率和肥料貢獻(xiàn)率變化量較小，N2P2K2處理下增產(chǎn)率和肥料貢獻(xiàn)率較N2P2K1只分別提高了0.27%、0.17%，比N2P2K3分別提高了1.08%、0.71%，由此可見，鉀肥對胡麻產(chǎn)量具有明顯的促進(jìn)作用，但不同的施鉀水平對胡麻產(chǎn)量的影響不顯著。不同施肥處理下胡麻產(chǎn)投比均隨著施肥量的增加而降低，產(chǎn)投比在N2P2K0處理下最高，N2P2K1次之，N2P3K2最低，N2P2K0和N2P2K1較N2P3K2分別提高5.05和3.52，且各施肥處理之間的產(chǎn)投比差異顯著。綜上所述，N2P2K1施肥配比是經(jīng)濟(jì)效益最佳的施肥方案。

2.2 氮、磷、鉀肥的互作效應(yīng)對胡麻產(chǎn)量的影響

根據(jù)氮水平（處理5、6、7、9、10、14）、磷水平（處理3、6、9、10、11、13）、鉀水平（處理3、5、6、7、11、12），對磷鉀、氮鉀、氮磷交互作用進(jìn)行分析。氮肥施用量在中氮水平時(shí)，磷鉀交互作用條件下（圖1），中磷中鉀水平下胡麻產(chǎn)量最高，高磷中鉀水平下最低，胡麻產(chǎn)量隨磷肥施用的增加呈先增高后降低的趨勢，低磷、中磷水平下胡麻產(chǎn)量顯著高于高磷水平，說明在中鉀水平下，磷肥用量增加具有明顯的減產(chǎn)效應(yīng)；在中磷水平下，不同施鉀水平下胡麻產(chǎn)量之間差異不顯著。

圖1 磷鉀兩因素交互效應(yīng)

磷肥施用量在中磷水平，氮鉀交互作用條件下（圖2），中氮中鉀水平下胡麻產(chǎn)量最高，中氮低鉀水平下最低，胡麻產(chǎn)量均隨氮肥和鉀肥施用量的增加表現(xiàn)為先增高后降低的趨勢，但不同施氮、施鉀水平下胡麻產(chǎn)量之間沒有顯著差異，均顯著高于不施氮肥和鉀肥處理。

圖2 氮鉀兩因素交互效應(yīng)

鉀肥用量在中鉀水平時(shí)，氮磷交互作用條件下（圖3）胡麻產(chǎn)量仍以中氮中磷水平下最高，但不同氮肥、磷肥水平下胡麻產(chǎn)量沒有顯著差異，均顯著高于不施氮肥和磷肥處理。

圖3 氮磷兩因素交互效應(yīng)

2.3 施肥量與產(chǎn)量相關(guān)性分析及適宜施肥量推薦

根據(jù)“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，對一元、二元、三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如表4所示。由表4可見，一元、二元、三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的P值均小于0.05，達(dá)到了顯著水平，其中三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)P值小于0.01，符合典型肥料效應(yīng)函數(shù)的要求。因此，本試驗(yàn)以三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型作為推薦施肥模式。試驗(yàn)結(jié)果回歸分析可以看出，該地最高產(chǎn)量施肥配比量為N 69.1 kg/hm2、P2O551.5 kg/hm2、K2O 63.4 kg/hm2，胡 麻最高產(chǎn)量為2439 kg/hm2；最佳施肥量為N 39.6 kg/hm2、P2O526.5 kg/hm2、K2O 25.7 kg/hm2，對應(yīng)胡麻產(chǎn)量為2092 kg/hm2。

表4 肥料效應(yīng)函數(shù)及顯著性檢驗(yàn)

3 討論

適量的氮磷肥有利于作物同化產(chǎn)物的累積，增加籽粒中的干物質(zhì)積累量，進(jìn)而提高產(chǎn)量［20-21］。孫芳霞等［22］研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷肥配施比單施更有利于胡麻植株干物質(zhì)的積累，施氮、磷均為150 kg/hm2時(shí)植株干物質(zhì)積累量和籽粒干物質(zhì)積累量達(dá)到最大，但施肥不能顯著提高胡麻的單株分枝數(shù)、單果質(zhì)量和千粒質(zhì)量。李政升等［23］指出，施鉀能提高胡麻分莖數(shù)、分枝數(shù)、單株蒴果數(shù)、籽粒數(shù)和千粒重，在60 kg/hm2鉀水平下增產(chǎn)效果最優(yōu)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，低氮（37.5 kg/hm2）、低磷（33.8 kg/hm2）、低鉀（36 kg/hm2）和中氮（75 kg/hm2）、中磷（67.5 kg/hm2）、中鉀（72 kg/hm2）水平均可提高胡麻株高、有效分莖數(shù)、有效分枝數(shù)、有效蒴果數(shù)、單株粒數(shù)和單株生產(chǎn)力。而高氮（112.5 kg/hm2）、高磷（102.3 kg/hm2）降低了胡麻有效分枝數(shù)和有效分莖數(shù)，高鉀（108 kg/hm2）在降低胡麻有效分枝數(shù)和有效分莖數(shù)的同時(shí)，也降低了胡麻有效蒴果數(shù)、單果粒數(shù)和單株生產(chǎn)力。這與其他人的研究結(jié)果存在差異，這一方面可能是因?yàn)橥寥婪柿Φ牟町?，另一方面可能是因?yàn)槭┓侍荻鹊牟煌Ｔ诒驹囼?yàn)區(qū)，低和中氮、磷、鉀配比更有利于胡麻經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)的提高，而過量的氮、磷、鉀肥則抑制了胡麻有效分枝、有效分莖、有效蒴果數(shù)、單果粒數(shù)和單株生產(chǎn)力等經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)的增長。

本試驗(yàn)對不同施肥水平下胡麻產(chǎn)量結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，施氮、磷、鉀處理下胡麻產(chǎn)量較不施氮肥（N0P2K2）、不施磷肥（N2P0K2）、鉀肥（N2P2K0）處理分別提高了8.19%～13.09%、4.95%～14.21%、22.99%～24.07%，胡麻產(chǎn)量隨著施肥量的增長呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢，當(dāng)N、P2O5、K2O分別 為75、67.5、72 kg/hm2時(shí) 胡 麻產(chǎn)量最高，但不同施肥水平下胡麻產(chǎn)量之間的差異不顯著，這與陳曦等［24］在玉米上的研究結(jié)果相似。與高氮、高鉀相比，高施磷量時(shí)胡麻產(chǎn)量有明顯的下降趨勢，這是由于過量的磷肥降低了磷素的轉(zhuǎn)運(yùn)速率所導(dǎo)致的［25］。本研究還發(fā)現(xiàn)，鉀肥對胡麻產(chǎn)量具有明顯的促進(jìn)作用，施鉀處理下增產(chǎn)率、肥料貢獻(xiàn)率大于施氮處理和施磷處理，這可能與鉀素能夠改善作物農(nóng)藝性狀［26］和胡麻鉀素積累與利用相關(guān)［13］。結(jié)合不同施肥水平下產(chǎn)投比的分析，本研究14個處理中N2P2K1（75、67.5、72kg/hm2）是最有利于本試驗(yàn)區(qū)胡麻生產(chǎn)的施肥配比方案。

張美俊等［27］在糜子上的研究結(jié)果表明，氮磷、磷鉀、氮鉀交互作用對糜子產(chǎn)量具有明顯的影響。于鐵峰等［28］在紫花苜蓿上的研究結(jié)果表明，氮磷交互作用對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響最優(yōu)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，氮磷鉀交互作用均可影響胡麻產(chǎn)量，但磷鉀交互作用對胡麻產(chǎn)量的影響最大，而氮鉀、氮磷交互作用對胡麻產(chǎn)量的影響不顯著，這可能是由于不同作物需肥量的差異造成的。依據(jù)“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合產(chǎn)量和收益對不同肥料效應(yīng)函數(shù)模型進(jìn)行尋優(yōu)分析，結(jié)果表明，三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)擬合度最優(yōu)，且產(chǎn)量和收益均能獲得最優(yōu)值，因此，以三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型作為推薦施肥模式，得出本試驗(yàn)區(qū)最高產(chǎn)量施肥配比量為N 69.1 kg/hm2、P2O551.5 kg/hm2、K2O 63.4 kg/hm2，胡麻最高產(chǎn)量為2439 kg/hm2。最佳產(chǎn)量施肥量為N 39.6 kg/hm2、P2O526.5 kg/hm2、K2O 25.7 kg/hm2，對應(yīng)胡麻產(chǎn)量為2092 kg/hm2。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，合理的氮、磷、鉀配施能夠提高胡麻經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)和產(chǎn)量，而過量的氮、磷、鉀肥對胡麻的經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量具有明顯的降低效應(yīng)，且高磷對胡麻的減產(chǎn)效應(yīng)大于高氮和高鉀；鉀肥對于胡麻增產(chǎn)具有積極意義。結(jié)合收益和產(chǎn)投比，得出本試驗(yàn)區(qū)胡麻最高產(chǎn)量施肥量為N 69.1 kg/hm2、P2O551.5 kg/hm2、K2O 63.4 kg/hm2，最佳推薦施肥量為N 39.6 kg/hm2、P2O526.5 kg/hm2、K2O 25.7 kg/hm2。