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        氮、磷、鉀不同施肥水平對(duì)蘋果容器苗生長的肥料效應(yīng)研究

        2016-06-07 07:19:59張瑞清孫曉楊劍超孫慶田孫燕霞姜中武
        山東科學(xué) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:生長指標(biāo)回歸模型生物量

        張瑞清,孫曉,楊劍超,孫慶田,孫燕霞,姜中武

        (山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東 煙臺(tái) 265500)

        氮、磷、鉀不同施肥水平對(duì)蘋果容器苗生長的肥料效應(yīng)研究

        張瑞清,孫曉,楊劍超,孫慶田,孫燕霞,姜中武*

        (山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東煙臺(tái)265500)

        摘要:通過比較不同氮、磷、鉀施肥水平下生長狀況的差異,研究了蘋果容器苗獲得最大生物量積累所需要的最佳施肥水平。試驗(yàn)以一年生“脫毒煙富3”蘋果苗為研究對(duì)象,采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)24個(gè)不同施肥處理。研究結(jié)果表明,不同氮、磷、鉀施用水平對(duì)蘋果容器苗木的各項(xiàng)生長指標(biāo)產(chǎn)生顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的差異影響;利用SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,建立了施肥水平與蘋果容器苗生物量積累之間的回歸模型,通過分析得出,在本試驗(yàn)條件下,氮、磷、鉀均對(duì)蘋果容器苗生物量累積產(chǎn)生一定的增效作用,其肥效順序?yàn)閤N>xK>xP,氮、磷、鉀交互效應(yīng)均表現(xiàn)為負(fù)作用,負(fù)作用的大小順序?yàn)閤NxK>xNxP>xPxK;氮對(duì)蘋果容器苗的生長表現(xiàn)為正效應(yīng),氮、鉀交互作用以及過量施用磷和鉀均會(huì)對(duì)苗木的生長產(chǎn)生負(fù)作用;在本試驗(yàn)條件下,氮、磷、鉀施用水平分別為氮(N)43.33mg/L、磷(P2O5)28.28mg/L、鉀(K2O)93.94mg/L時(shí),蘋果容器苗總生物量可以達(dá)到理論最大值(干重)94.334g/株。

        關(guān)鍵詞:蘋果容器苗;施肥水平;生長指標(biāo);生物量;回歸模型

        近年來,隨著煙臺(tái)蘋果產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,老果園重茬改造和更新?lián)Q代步法加快,蘋果容器苗木需求量逐年增加[1]。由于受生長空間的限制,科學(xué)施肥是容器育苗的重要措施之一[2-3]。當(dāng)前容器苗培育多采用的隨水施肥技術(shù)消耗大量人力、物力和水資源,且易造成環(huán)境污染,如氮淋溶量高達(dá)50kg/hm2[4]。本文主要研究了特定基質(zhì)條件下,蘋果容器苗對(duì)氮、磷、鉀肥料的效應(yīng)特征,提出合理的施肥方案,建立了蘋果容器苗肥料效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,為生產(chǎn)中節(jié)約用肥及規(guī)?;鳂I(yè)提供技術(shù)參考。

        1 材料與方法

        采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì),參照蘋果樹對(duì)氮、磷、鉀的需求范圍設(shè)計(jì)因素的上下限及零水平,試驗(yàn)因子(xN、xP、xK分別表示蘋果樹對(duì)N、P2O5、K2O需求的質(zhì)量濃度,單位:mg/L)及水平編碼見表1。所配營養(yǎng)液中氮、磷、鉀養(yǎng)分由硝酸鈣、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀和硫酸鉀等化學(xué)試劑提供,其他中、微量養(yǎng)分按照Hogland營養(yǎng)液配方配制。

        表1 氮、磷、鉀水平編碼值表Table1 Coding values of control variables N,P and K

        按表1編碼水平設(shè)置24個(gè)營養(yǎng)液處理組合(詳見表2),其中處理1~8為各因素的上水平和下水平,處理9~14為各因素r水平,處理15~23為各因素零水平,1個(gè)空白對(duì)照CK。

        表2 氮、磷、鉀不同施用水平對(duì)蘋果容器苗生長性狀的影響Table 2 Impact of different N,P and K fertilizer application rates on the growth characters of apple container seedlings

        續(xù)表2

        試驗(yàn)于2014年3月中旬開展,供試蘋果容器苗為1年生脫毒煙富3苗木(培養(yǎng)容器為直徑20cm、高30cm的無紡布袋,基質(zhì)為等體積配比的爐灰渣和腐熟果木屑)。試驗(yàn)開始前,選取生長狀況良好、株型整齊一致的苗木,并對(duì)苗木根系進(jìn)行修剪,保證根系大小及構(gòu)型基本一致,培養(yǎng)容器置于地上隨機(jī)排放,株距20cm,行距40cm。栽植完成后,每盆澆灌1L生根劑,促進(jìn)苗木生根。3月底統(tǒng)一定干50cm,定植后的苗木成活率為99%。苗木全生長期避雨培養(yǎng),常規(guī)管理(滴灌、除草、打藥和促分枝等)按習(xí)慣經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。

        試驗(yàn)中每處理設(shè)置重復(fù)15個(gè)(即15盆,每盆1株蘋果容器苗),共360盆。蘋果容器苗整個(gè)生長季(4~10月共7個(gè)月)每月澆施營養(yǎng)液2次,每次施用200mL/盆。

        8月上旬對(duì)苗進(jìn)行光合速率(LI-6400XT光合儀,每處理測(cè)定15~20片葉)和葉綠素含量(手持式葉綠素儀,每處理測(cè)定10~15片葉)的測(cè)定。11月初對(duì)苗進(jìn)行采樣分析。從15個(gè)重復(fù)中選擇長勢(shì)一致、健康的5株大苗,測(cè)定分枝、地莖和株高以后,破盆取樣、枝解和清除根系雜物,并將鮮葉、莖稈和根系帶回實(shí)驗(yàn)室處理,測(cè)定植株葉片、莖稈(不包括砧木)和新根生物量。

        試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用MicrosoftOfficeExcel2010整理后,利用SPSS19.0進(jìn)行方差和回歸分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1各施肥處理對(duì)蘋果容器苗生長狀況的影響

        各試驗(yàn)處理組合與蘋果容器苗基本生長性狀表現(xiàn)結(jié)果見表2??梢钥闯觯c對(duì)照相比,各施肥處理蘋果容器苗的生長指標(biāo)(光合速率、葉綠素、分枝、地莖、高度、葉重、枝重、根重、總生物量和壯苗指數(shù))均明顯增加。對(duì)照CK處理蘋果容器苗單株總生物量僅56.7g/株,施肥處理較對(duì)照增重4.6~43.9g/株,平均增加26.1g/株。說明施肥處理促進(jìn)了蘋果容器苗的生長。

        經(jīng)方差分析(表3)得知,不同氮、磷、鉀施用水平之間對(duì)蘋果容器苗木的生長指標(biāo)產(chǎn)生了顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)的差異影響。

        表3 氮、磷、鉀不同施用水平對(duì)蘋果容器苗生長性狀的方差分析Table 3 ANOVA of different N,P and K fertilizer application rates on growth characters of apple container seedlings

        通過對(duì)蘋果容器苗各生長指標(biāo)的相關(guān)分析(表4)可以看出,除了株高外,蘋果容器苗總生物量與其他生長指標(biāo)均表現(xiàn)為顯著或極顯著相關(guān)性。為進(jìn)一步分析不同施肥水平對(duì)蘋果容器苗生長的影響,本文以蘋果容器苗總生物量為因變量進(jìn)行肥料效應(yīng)的回歸分析。

        表4 蘋果容器苗生長指標(biāo)相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis of growth parameters of apple container seedlings

        2.2肥料效應(yīng)回歸模型的建立與解析

        依據(jù)三因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣,利用SPSS19.0軟件分析得到方程中各項(xiàng)總體偏回歸系數(shù),建立了蘋果容器苗總生物量與氮、磷、鉀三要素的肥料效應(yīng)模型

        Y=91.732+4.001xN+1.469xP+1.936xK-3.741xNxP-5.893xNxK-0.663xPxK-2.826xN2-7.852xP

        2-4.513xK2。

        (1)

        對(duì)方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(表5),F(xiàn)=4.385>F0.01(9,65)=2.693,回歸方程達(dá)到極顯著水平,說明方程是有效的。

        表5 回歸模型有效性檢驗(yàn)Table 5 ANOVA of the regressivemodel equation

        為直觀起見,將xN、xP、xK因子編碼值代入方程(1)求得模擬理論值,如圖1可以看出,方程曲線與理論值擬合良好,兩組觀測(cè)值相關(guān)系數(shù)R=0.922,極顯著(P<0.01)相關(guān)。

        圖1 蘋果容器苗總生物量回歸理論值與實(shí)測(cè)值的擬合Fig.1 Regression fitting of the theoretical andmeasured values of apple container seedlings total biomass

        方程式(1)中Y為蘋果容器苗總生物量(g/株),xN、xP、xK因子編碼值[-1.682,1.682]。從回歸方程可以看出,N、P2O5、K對(duì)蘋果容器苗的生長均表現(xiàn)為正作用,且作用大小為xN>xK>xP,但三者的交互效應(yīng)均表現(xiàn)為負(fù)作用,且負(fù)作用的大小順序?yàn)閤NxK>xNxP>xPxK,同時(shí)過量施用氮、磷、鉀(方程二次平方項(xiàng)為負(fù)值)都會(huì)對(duì)苗木的生長產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。

        對(duì)方程中各回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(如表6),xN、xNxK、xP2、xK2的回歸系數(shù)達(dá)到顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)水平,剔除不顯著項(xiàng)xP、xK、xNxP、xPxK、xN2,同時(shí)對(duì)常數(shù)項(xiàng)進(jìn)行中心化,得到新的回歸方程:

        對(duì)方程(2)進(jìn)行擬合檢驗(yàn),F(xiàn)=3.983>F0.01(16,58)=2.326,表明回歸方程擬合良好,能簡(jiǎn)單且更好地反應(yīng)蘋果容器苗的總生物量變化。

        方程式(2)說明xN因子對(duì)蘋果容器苗的生長表現(xiàn)為顯著正效應(yīng),xNxK交互作用以及過量施用磷(xP2)和鉀(xK2)對(duì)蘋果容器苗的生長均表現(xiàn)為顯著負(fù)效應(yīng)。

        表6 蘋果容器苗總生物量回歸系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)Table 6 Regression coefficients of apple container seedlings total biomass and their significance test

        2.3最佳施肥水平的確定

        邊際效應(yīng)能夠反映各因素的最佳施肥水平,將原量綱:

        代入回歸模型(2)得到新的回歸方程:

        由于方程(3)的二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值,說明必有極值點(diǎn),分別對(duì)xN′、xK′求偏導(dǎo):

        求解后得出xN′=43.33mg/L,xK′=93.94mg/L。

        將Y中心值、xN′、xK′代入方程(3)計(jì)算得出xP′=28.28mg/L即,當(dāng)試驗(yàn)三因素的施肥水平分別為xN=43.33mg/L、xP=28.28mg/L、xK=93.94mg/L時(shí),蘋果容器苗總生物量可以達(dá)到理論最大值(干重)94.334g/株,與實(shí)際最大值94.6相近,是未施肥對(duì)照蘋果容器苗總生物量(干重)56.721g/株的1.66倍。

        3 討論

        本研究采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)研究不同氮、磷、鉀施用水平對(duì)蘋果容器苗生長的影響,依據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果建立了氮、磷、鉀三因子對(duì)蘋果容器苗生物量累積的數(shù)學(xué)模型。通過模型分析得出,試驗(yàn)條件下,氮、磷、鉀對(duì)蘋果容器苗生物量累積均產(chǎn)生一定的增效作用,其肥效順序?yàn)閤N>xK>xP;氮、磷、鉀交互效應(yīng)均表現(xiàn)為負(fù)作用,負(fù)作用的大小順序?yàn)閤NxK>xNxP>xPxK;過量施用氮、磷、鉀會(huì)對(duì)苗木的生長帶來負(fù)作用;尤其氮對(duì)蘋果容器苗的生長表現(xiàn)為顯著正效應(yīng),氮、鉀交互作用以及過量施用磷和鉀均表現(xiàn)為顯著負(fù)效應(yīng)。

        不合理的氮、磷、鉀比例不但起不到促苗生長作用,還可能抑制苗木的發(fā)育。氮、磷、鉀之間的交互作用在一定程度上對(duì)蘋果容器苗木的生長是不利的,尤其氮、鉀兩因素的搭配很重要。研究認(rèn)為氮、磷、鉀的互作對(duì)植物產(chǎn)量/生物量有顯著影響[5-7],氮、鉀在植物代謝過程中有互補(bǔ)作用,不適宜的氮/鉀比例會(huì)阻礙植物的生長發(fā)育[8-9]。

        本研究通過回歸方程邊際效應(yīng)計(jì)算得出,在本試驗(yàn)條件下,于蘋果容器苗生長季(4~10月)施用營養(yǎng)液200mL/盆,每月澆施2次,氮、磷、鉀的最佳施用水平分別為氮43.33mg/L、磷28.28mg/L和鉀93.94mg/L,蘋果容器苗總生物量理論最大值(干重)94.334g/株。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張瑞清,楊劍超,孫曉,等.不同容器和配方基質(zhì)對(duì)蘋果苗生長的影響[J].山東科學(xué),2015,28(5):91-96.

        [2]鄧煜,劉志峰.溫室容器育苗基質(zhì)及苗木生長規(guī)律的研究[J].林業(yè)科學(xué),2000,36(5):33-39.

        [3]鄧華平,王正超,耿賡.不同氮、磷、鉀量對(duì)金葉榆容器苗生長效果的比較[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(5):62-66.

        [4]DUMROESERK,PINTOJR,JACOBSDF,etal.Subrrigationreduceswateruse,nitrogenlossandmossgrowthinacontainernursery[J].NativePlantsJournal,2006,7(3):253-261.

        [5]許石昆,高森,吳瓊芬,等.氮磷鉀不同施肥量對(duì)結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量的肥料效應(yīng)研究[J].云南農(nóng)業(yè)科技,2008(6):16-19.

        [6]張朝軒,謝祝捷,姚政,等.氮磷鉀平衡施肥對(duì)出口青花菜產(chǎn)量和成品率的效應(yīng)研究[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2007,23(3):22-25.

        [7]汪本福,黃金鵬,羅昆,等.氮、磷、鉀配施對(duì)超級(jí)稻產(chǎn)量的肥料效應(yīng)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,52(24):5990-5995.

        [8]王偉妮,魯劍巍,何予卿,等.氮、磷、鉀肥對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分吸收利用的影響[J].中國水稻科學(xué),2011,25(6):645-653.

        [9]高志紅,陳曉遠(yuǎn),林昌華,等.不同施肥水平對(duì)木薯氮磷鉀養(yǎng)分積累、分配及其產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,44(8):1637-1645.

        ImpactofdifferentN,P,Kapplicationratesonapplecontainerseedlinggrowth

        ZHANGRui-qing,SUNXiao,YANGJian-chao,SUNQing-tian,SUNYan-xia,JIANGZhong-wu*

        (YantaiAcademyofAgriculturalSciences,Yantai265500,China)

        Abstract:WeaddressedtheoptimalN,PandKapplicationratestogainthemaximumbiomassaccumulationofapplecontainerseedlingsbycomparisonofgrowthdistinctionsoftheirdifferentapplicationrates.Wealsodesigned24differentcombinationsofN,PandKnutrientstreatmentwiththreefactorsfivelevelsquadraticorthogonalrotationdesignwithone-yearlivingapplecontainerseedlingsasexperimentalsubjects.ResultsshowthatdifferentN,PandKapplicationrateshavesignificant(P<0.05)orextremelysignificant(P<0.01)effectsonthegrowthcharactersofapplecontainerseedlings.WeconstructedaregressivemodelbetweenN,PandKapplicationratesandbiomassaccumulationofapplecontainerseedlingswithSPSS19.0asastatisticalanalysistool.AnalysisresultsdemonstratethatN,PandKapplicationratesallhavepositiveeffectsonthebiomassaccumulationofapplecontainerseedlingswithanorderofxN>xK>xP.However,theinteractionsamongN,P,KapplicationratesalldisplaynegativeeffectsbyanorderofxNxK>xNxP>xPxK.ApplicationrateofNhaspositiveeffect,buttheinteractionsbetweenNandKapplicationrateandexcessiveapplicationofPandKcausenegativeeffectsonthegrowthofapplecontainerseedlings.OptimalapplicationrateofN,P2O5andK2Oarerespectively43.33mg/L,28.28mg/Land93.94mg/L,basedonwhichthetotalbiomassofapplecontainerseedlingscanattainthetheoreticalmaximumof94.334g/plant.

        Keywords:applecontainerseedling;applicationrate;growthcharacters;biomass;regressionmodel

        中圖分類號(hào):S661.1

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1002-4026(2016)01-0098-07

        DOI:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.01.017

        收稿日期:2015-03-01

        基金項(xiàng)目:山東省2013年度農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課題;山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系水果創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)專項(xiàng)(SDAIT-03-022-02)

        作者簡(jiǎn)介:張瑞清(1977-),女,博士,農(nóng)藝師,研究方向?yàn)楣麡涫┓始夹g(shù)及農(nóng)林廢棄物綜合利用。Email:zrqnancy@sina.com

        *通訊作者,姜中武(1960-),男,研究員,碩士生導(dǎo)師。Email:jiangzhongwu@163.com

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