王 煒 羅俊杰 歐巧明 葉春雷

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所，蘭州 730070）

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隴春31號施肥效應及推薦施肥量研究

王 煒 羅俊杰 歐巧明 葉春雷

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所，蘭州 730070）

摘要：為促進春小麥新品種隴春31號的高產(chǎn)高效栽培，充分挖掘該品種的增產(chǎn)潛力，本研究利用“3414”試驗設計，探討了氮、磷、鉀肥施用量與隴春31號產(chǎn)量之間的關系，分析了所擬合的3種肥料效應模型。結果表明：隨著氮磷鉀施肥量的增加，隴春31號的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；氮磷鉀互作效應分析表明，3種元素之間互作效應明顯，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模型，綜合考慮施肥成本、增產(chǎn)效果等因素，隴春31號在甘肅中部麥區(qū)栽培時，氮、磷、鉀最佳施肥量分別為150.44kg/hm2（純N）、122.27kg/hm2（P2O5）、52.38kg/hm2（K2O）。

關鍵詞：春小麥；隴春31號；3414試驗；肥效模型；施肥量

小麥是甘肅省主要糧食作物。近年來，由于種植結構調整，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)量僅為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，加強小麥新品種的高產(chǎn)高效栽培技術的研究，對于促進甘肅省小麥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，確?？诩Z絕對安全具有重要的現(xiàn)實意義，也符合甘肅省今后一個時期內(nèi)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主攻方向。隴春31號是甘肅省農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所利用花藥培養(yǎng)技術、在田間鑒定選育而成的春小麥新品種。該品種高產(chǎn)抗銹、品質優(yōu)良，2013年通過甘肅省農(nóng)作物品種審定委員會審定[2]。為建立隴春31號的配套高產(chǎn)高效栽培技術體系，挖掘該品種的增產(chǎn)潛力，本研究采用 “3414”試驗設計方法，探討氮磷鉀施肥量與該品種產(chǎn)量之間的關系，進而提出隴春31號的推薦施肥量，以期為該品種的推廣種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗地概況 供試品種為春小麥新品種隴春31號。 試驗地設在甘肅省農(nóng)業(yè)科學院蘭州院部細胞工程育種基地，北緯36.06°，東經(jīng)103.53°，海拔1517.2m，年平均氣溫10.3℃，年平均日照時數(shù)為2446h，無霜期為180d，年平均降水量為327mm。試驗地為川水地，供試土壤為粘質土壤，前茬胡麻。耕層1~ 20cm有機質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號施肥方案及施肥量

1.2 試驗設計及方法 試驗采用“3414”最優(yōu)回歸設計方案，設氮、磷、鉀3因素，4水平，共14個處理（表1），4個水平中的0、1、2、3分別為：0水平為不施肥，2水平為當?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)本地情況并結合歷年試驗結果而確定2水平，即純氮254.10kg/hm2，P2O5154.80kg/hm2，K2O 67.50kg/hm2。行長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。施肥均按設計標準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)計與分析 采用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。利用施肥量和隴春31號小麥產(chǎn)量的關系擬合三元二次、二元二次和一元二次肥料效應模型，計算最高產(chǎn)量、經(jīng)濟最佳產(chǎn)量及其對應的氮、磷、鉀肥的施用量。綜合分析3種模型的典型性、F檢驗結果、R2值及施肥經(jīng)濟成本、增產(chǎn)增收效果等，選擇適用于生產(chǎn)實踐的肥效模型，最終確定隴春31號的推薦施肥量。

2 結果與分析

，說明擬合成功，可真實反映在磷肥和鉀肥二水平上氮肥施用量同隴春31號產(chǎn)量之間的關系。效應方程中的二次項為負，表明函數(shù)具有最大值。計算得知，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號產(chǎn)量的效應曲線

圖2 施磷量與隴春31號產(chǎn)量的效應曲線

圖3 施鉀量與隴春31號產(chǎn)量的效應曲線

2.2 氮磷鉀肥二因素的互作效應分析 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，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，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氮肥效果的影響

圖5表明，不同氮肥和鉀肥施用量也對磷肥效果的發(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，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，磷肥用量從P1增加到P2水平時，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磷肥效果的影響

不同氮肥和磷肥施用量同樣對鉀肥效果的發(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，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，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鉀肥肥效的發(fā)揮。

圖6 不同氮磷肥施用量對鉀肥效果的影響

2.3 二元二次肥料效應函數(shù)與施肥參數(shù)計算 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函數(shù)，在α=0.05水平上進行F檢驗得到其擬合函數(shù)（表2）。結果表明，所有擬合的二元二次回歸方程中一次項系數(shù)為正，二次項為負，符合肥料報酬遞減率，且在α=0.05水平上F檢驗均達到顯著水平，表明所擬合的函數(shù)屬于典型的肥料效應函數(shù)。利用微分偏導法計算獲得隴春31號的最高產(chǎn)量與相應的施肥量、最佳產(chǎn)量與其相應的施肥量（表3）。然而結果表明，所有3個方程所計算得到的施肥量及產(chǎn)量與生產(chǎn)實踐相差甚遠，因而不能用于指導隴春31號施肥。

2.4 三元二次肥料效應函數(shù) 利用Excel數(shù)據(jù)分析工具和“3414”田間試驗設計與數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)（2.0版），建立隴春31號產(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，不符合肥料報酬遞減率，可靠程度不高，判定為非典型三元效應函數(shù)[3]，不能真實反映施肥量與隴春31號產(chǎn)量間的關系，因而不能指導生產(chǎn)實踐。

表2 二元二次肥料效應模型擬合結果

表3 二元二次回歸方程下的施肥量及產(chǎn)量

3 討論與結論

作物對氮磷鉀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需求。合理施肥、提高肥料利用率是改善土壤營養(yǎng)狀態(tài)、提高作物產(chǎn)量的重要措施，對于促進作物增產(chǎn)增收、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護等均具有重要的意義[4]?！?414”肥料試驗設計作為農(nóng)業(yè)部測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，在多種作物施肥研究中得到廣泛應用[5-7]。

本研究的結果表明，合理施肥對隴春31號產(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，所有3水平（過量施肥水平）的處理中，隴春31號的最高產(chǎn)量和經(jīng)濟最佳產(chǎn)量均低于相應2水平（正常施肥水平）的處理。這與何盛蓮等[8]的研究結果相似，同時也符合生產(chǎn)實踐中真實存在的肥料經(jīng)濟效益問題，即肥料報酬遞減律。氮磷鉀互作效應分析的結果表明，氮磷鉀3種元素之間互作效應顯著，且本試驗中所有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)民在種植小麥時鉀肥施用量很小甚至不施鉀肥，然而本研究的結果表明，合理施用鉀肥可顯著提高小麥產(chǎn)量，這與陳偉等[9]的研究結果相似。

研究表明，當三元二次肥效模型對“3414”試驗結果擬合不成功時，一元施肥模型和二元施肥模型可作為一種很好的補充和優(yōu)化手段[10]。本試驗研究表明，一元二次肥效模型可以成功地進行擬合，能夠較好地反映產(chǎn)量與氮磷鉀施肥量之間的關系，進而獲得隴春31號的最高產(chǎn)量施肥量和最佳經(jīng)濟施肥量。經(jīng)一元肥料效應擬合，綜合考慮其典型性、F值檢驗結果、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，本研究推薦隴春31號在甘肅中部麥區(qū)栽培時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

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收稿日期：（2015-11-18）