李永虎，曹夢琳，杜慧玲*，郭平毅*，原向陽，張海穎

（1 山西農業(yè)大學農學院，山西太谷 030801；2 祁縣農業(yè)委員會，山西祁縣 030900）

施肥是影響作物產量及土壤可持續(xù)利用最為深刻的農業(yè)措施之一[1-2]?？茖W合理施肥是保證谷子生產獲得高產、優(yōu)質、高效的重要措施。在作物肥料管理中，施肥位置是與施肥數(shù)量和配比同等重要的因素[3]。為了提高肥料利用率、減少肥料對環(huán)境的影響，許多專家學者[4-6]開始針對施肥中的關鍵問題，倡導“4R”養(yǎng)分管理策略，即采用合適的肥料品種(right source)、合適的肥料用量(right rate)在合適的施肥時間(right time)施在了合適的施肥位置(right place)。合適的施肥位置可以提高水稻[7]、小麥[8-12]、玉米[13-14]、大豆[15]等作物的產量和肥料利用效率，降低環(huán)境污染風險[16]。2000年以來，光溫敏不育系育成雜交谷子的研發(fā)成功[17]及谷子生產全過程輕簡化的發(fā)展，推動了谷子產業(yè)從傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)轉變。對常規(guī)谷子肥料管理已有大量的研究[18-20]，并且有較清楚的認識。但是，對于高產雜交谷子肥料管理措施優(yōu)化的研究[21-24]多限于單因素試驗，同時對施肥位置的研究未見報道。綜合考慮氮磷鉀配比、施用量和施用位置，有望提高雜交谷子的產量和肥料利用效率，實現(xiàn)良種良法良機配套。

本研究選擇氮、磷、鉀施用量、施肥水平距離和施肥深度5個因素，采用五因素五水平二次回歸正交旋轉組合設計，旨在探索張雜谷10號在山西省晉中地區(qū)施肥位置和肥料供應最佳組合，明確高產雜交谷子的最佳施肥位置、肥料配比和數(shù)量，為谷子輕簡化栽培技術的進一步研發(fā)提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況與供試材料

試驗于2016—2017年在山西中部太谷縣的山西農業(yè)大學創(chuàng)新園區(qū)(N 37°24′、E 112°17′)進行，試驗地前茬為玉米，土壤為石灰性褐土，理化性狀為：有機質19.47 g/kg、全氮1.126 g/kg、堿解氮85.25 mg/kg、有效磷19.67 mg/kg、速效鉀150.8 mg/kg、pH 7.78。供試雜交谷品種為‘張雜谷10號’。2016年谷子生育期內日平均溫度22.2℃，降雨量為504 mm(＞ 420 mm)，為豐水年型[19]。2017 年谷子生育期內日平均溫度23℃，降雨量為368 mm(＜ 380 mm)，為欠水年型。

1.2 試驗設計

試驗設距播種行施肥水平距離(x1)、施肥深度(x2)和氮肥(x3)、磷肥(x4)、鉀肥(x5)施用量5個因素，每個因素5個水平(表1)。采用二次回歸正交旋轉組合設計，共36個試驗處理組合，小區(qū)面積21 m2(3.5 m × 6 m)，重復3次，隨機安排小區(qū)，周圍設保護行。所有肥料全部作為底肥，氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O516%)，鉀肥為硫酸鉀(含K2O 50%)。試驗行距50 cm、穴距22.5 cm，為保證出苗整齊一致，2016年5月13日補灌一次，灌水量為45 mm。2016年5月19日人工開溝，按方案中施肥水平距離、施肥深度將肥料均勻施入開好的溝內，埋土墊平，覆蓋幅寬為80 cm的地膜。2016年5月21日破膜播種，統(tǒng)一行距50 cm、穴距22.5 cm。出苗后4～6葉期統(tǒng)一間苗，每穴留苗2株，各處理留苗密度一致，均為17.78萬株/hm2。期間不澆水不追肥，人工中耕除草兩次，其它措施按照當?shù)氐奶镩g管理進行。2017年重復2016年試驗，并選用2016年最優(yōu)組合進行驗證試驗，5月22日播種，小區(qū)面積21 m2(3.5 m × 6 m)，驗證試驗6個小區(qū)。

表1 試驗因素水平與編碼表Table1 Levels and codes of experimental factors

1.3 測定項目與測定方法

土壤養(yǎng)分測定：重鉻酸鉀氧化法測定有機質含量，凱氏定氮法測定全氮含量，堿解擴散法測定堿解氮含量，NaHCO3法測定有效磷含量，乙酸銨提取法測定速效鉀含量，電位法測定pH值[25]。

谷子成熟后，在各試驗小區(qū)內均選取一個具有代表性的3 m × 3行區(qū)域測定最終成穗數(shù)。收獲前各小區(qū)選取有代表性的10穴植株用于考種，測定千粒重和單穗粒數(shù)。10月上旬收獲，脫粒風干后稱重、計產。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003對數(shù)據(jù)進行整理并進行相關分析，確定產量構成要素和產量之間的相關系數(shù)。采用SAS9.0統(tǒng)計軟件進行回歸分析，通過回歸分析建立五個因素與產量以及產量構成要素之間的回歸方程，采用迭代逐次逼近的方法求解得出極大值。將α定為0.10，根據(jù)響應面回歸分析結果，匯總分析單因素和交互作用對產量及其構成要素的影響，以2016年的結果采用SAS9.0統(tǒng)計軟件作兩因子互作效應的等值線圖。對所建模型進行處理組合的模擬尋優(yōu)，用頻率分析及統(tǒng)計尋優(yōu)求得在95%的置信區(qū)間接近最高產量的措施組合。

2 結果與分析

2.1 谷子產量與產量構成要素的相關性

以單產為參考數(shù)列，產量構成要素為比較數(shù)列，計算不同時期單產及有關性狀的關聯(lián)度(表2)。兩年中單產與有關性狀的關聯(lián)度依次為穗粒數(shù)＞千粒重＞單位面積穗數(shù)，其中穗粒數(shù)、千粒重對產量的影響達極顯著水平。產量與千粒重極顯著正相關的結論與田伯紅等[26]對華北地區(qū)20個常規(guī)谷子代表品種的研究結論一致；產量與穗粒數(shù)極顯著正相關、與單位面積穗數(shù)顯著正相關的結論與楊艷君等[23]在張雜谷5號的研究結論一致。本試驗中，穗粒數(shù)、千粒重與產量的相關性順序大于單位面積穗數(shù)，表明作物擴大庫容主要是通過穩(wěn)定穗數(shù)、增加單穗粒數(shù)、提高千粒重來實現(xiàn)，該結果與楊建昌等[27]在水稻、Shearman等[28]在小麥上的研究相類似，同時與雜交谷子生產實踐中“稀谷秀大穗”的經驗一致。張雜谷10號單位面積穗數(shù)以分蘗成穗為主，通過播種時株行距配置可以獲得穩(wěn)定的穗數(shù)，所以增加單穗粒數(shù)、提高千粒重是提高張雜谷10號產量的主攻方向。

表2 單產與有關性狀的關聯(lián)度Table2 The correlative degrees of yield and yield components

在欠水年(2017年)，單位面積穗數(shù)與產量的關聯(lián)度高于豐水年(2016年)，而與單穗粒數(shù)的關聯(lián)度略低于豐水年。該結果表明，相對于豐水年，欠水年雜交谷子生產應更重視苗期管理，保證足夠穗數(shù)。

2.2 施肥量和施肥位置對谷子單位面積穗數(shù)的影響

通過回歸分析，建立5個因素與地膜覆蓋張雜谷10號單位面積成穗數(shù)的回歸方程，2016年的回歸方程為：y16=532458 - 41231x1- 43023x2+ 17523x3+67184x4- 50993x5- 3113x12- 5163x22- 2868x32-6761x42- 2575x52+ 184x1x2- 1586x1x3- 1092x1x4+11372x1x5+ 3818x2x3- 17307x2x4+ 2583x2x5+ 3329x3x4-17381x3x5- 22479x4x5，決定系數(shù)R2為0.8906。方程的F檢驗P=0.0004，達極顯著水平，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷，方差膨脹因子表現(xiàn)為0＜VIF＜10，條件指數(shù)CIN(21)＜10，可認為自變量間不相關，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2016年地膜覆蓋張雜谷10號單位面積成穗數(shù)最大的農藝方案為x1=-1.97、x2=-1.94、x3=0.13、x4=1.95、x5=-1.99，即施肥水平距離5.14 cm、施肥深度10.3 cm、施N 160 kg/hm2、施P2O5178 kg/hm2、施K2O 0.58 kg/hm2，此時每公頃穗數(shù)為 119 × 104。

2017年的回歸方程為：y17=427079 - 35540x1-34629x2+ 20837x3+ 54950x4- 50394x5- 62364x12-7427x22- 7323x32- 8912x42- 7058x52+ 15278x1x2+5601x1x3- 6801x1x4+ 13728x1x5+ 11524x2x3- 11238x2x4+5959x2x5+ 9710x3x4- 2428x3x5- 19505x4x5，決定系數(shù)R2為0.9251。方程的F檢驗P＜0.0001，達極顯著水平，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷，方差膨脹因子均0 ＜VIF＜10，條件指數(shù)CIN(21)＜10，可認為自變量間不相關，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2017年地膜覆蓋谷子單位面積成穗數(shù)最大的農藝方案為x1=-1.96、x2=-1.98、x3=0.80、x4=1.97、x5=-1.97，即施肥水平距離5.2 cm、施肥深度10.1 cm、施N 210 kg/hm2、施P2O5178 kg/hm2、施K2O 1.45 kg/hm2，此時每公頃穗數(shù)為94 × 104。

與豐水年(2016)相比，欠水年(2017)的平均穗數(shù)和最大成穗數(shù)降幅較大，而獲得最大成穗數(shù)需要較多的N，施肥水平距離、施肥深度、P2O5、K2O變化不大?？梢?，在輕度水分脅迫下增施氮肥有利于提高水分利用效率，促進谷子的生長發(fā)育。

根據(jù)回歸系數(shù)檢驗結果，匯總分析單因素對產量及其構成要素的影響(表3)，結果表明，兩年中N對單位面積成穗數(shù)的影響未達到顯著水平，但欠水年(2017)N對單位面積成穗數(shù)的影響大于豐水年(2016)。磷肥、鉀肥、施肥水平距離、施肥深度對單位面積成穗數(shù)的影響顯著或極顯著。施肥水平距離、施肥深度對單位面積成穗數(shù)的影響隨降雨量變化年際間變幅較大，從豐水年(2016)的顯著水平變?yōu)榍匪?2017)的極顯著水平。說明欠水年施肥位置(施肥水平距離、施肥深度)對單位面積成穗數(shù)的影響較大。

根據(jù)回歸系數(shù)檢驗結果，匯總分析交互作用對產量及其構成要素的影響(表3)，結果表明，兩年中P2O5與K2O的交互作用對單位面積成穗數(shù)的影響均達顯著水平。以2016年試驗結果作P2O5與K2O的交互作用(圖1-a)，可以看出，將施肥水平距離、施肥深度、N固定在零水平，當P2O5在低水平時，隨K2O的增加，單位面積穗數(shù)呈先增加后減少的趨勢；當P2O5在高水平時，隨K2O的增加，單位面積穗數(shù)呈逐步減少的趨勢；當K2O在低水平時，隨P2O5的增加，單位面積穗數(shù)呈逐步增加的趨勢；當K2O在高水平時，隨P2O5的增加，單位面積穗數(shù)呈先增加后減少的趨勢；隨施P2O5與K2O同步從低水平提高到高水平，單位面積穗數(shù)呈先增加后減少的趨勢。較高的單穗粒數(shù)在中高水平的P2O5和中低水平的K2O的組合中獲得。

2.3 施肥量和施肥位置對谷子單穗粒數(shù)的影響

通過回歸分析，建立5個因素與地膜覆蓋張雜谷10號單穗粒數(shù)的回歸方程，2016年的回歸方程為：y16=5904 + 536x1+ 511x2+ 583x3-152x4+ 520x5-37.8x12- 39.4x22- 316x32- 165x42- 287x52- 242x1x2+94.6x1x3+ 43.1x1x4- 56.7x1x5+ 7.67x2x3+ 141x2x4+27.8x2x5- 21.4x3x4+ 397x3x5+ 34.2x4x5，決定系數(shù)R2為0.8822。方程的F檢驗P=0.0007，達極顯著，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷多重共線性較弱，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2016年地膜覆蓋張雜谷10號單穗粒數(shù)最大的農藝方案為x1=1.62、x2=1.71、x3=1.97、x4=0.48、x5=1.97。即施肥水平距離23.09 cm、施肥深度28.6 cm、施N 298 kg/hm2、施P2O5112 kg/hm2、施K2O 179 kg/hm2，此時單穗粒數(shù)8446粒。

表3 單因素對張雜谷10號產量及產量構成要素作用及交互作用的顯著性分析Table3 Significance of single factor effect and mutual interaction on yield and yield components of millet

圖1 2016年各因子交互作用對張雜谷10號產量及其構成要素的影響Fig.1 Effects of the mutual interaction on yield and yield components of millet

2017年的回歸方程為：y17=5625 + 507x1+ 487x2+581x3- 78.2x4+ 596x5- 50.2x12- 43.9x22- 352x32-153x42- 92.7x52- 224x1x2+ 60.3x1x3+ 8.53x1x4- 91.3x1x5-34.7x2x3+ 109x2x4+ 5.77x2x5- 137x3x4+ 291x3x5-92.7x4x5，決定系數(shù)R2為0.8971。方程的F檢驗P=0.0003，達極顯著，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷多重共線性較弱，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2017年地膜覆蓋張雜谷10號單穗粒數(shù)最大的農藝方案為x1=1.31、x2=1.21、x3=1.59、x4=-0.30、x5=1.99。即施肥水平距離21.6 cm、施肥深度26.1 cm、施N 269 kg/hm2、施P2O576.7 kg/hm2、施K2O 180 kg/hm2，此時單穗粒數(shù)7997粒。

與豐水年(2016)相比，欠水年(2017)的平均單穗粒數(shù)和最大單穗粒數(shù)降幅較大，獲得最大單穗粒數(shù)需要較小的施肥水平距離和施肥深度、較少的N和P2O5、K2O變化不大。

匯總分析單因素對單穗粒數(shù)的影響(表3)，兩年中P2O5對單穗粒數(shù)影響均未達顯著水平，施肥水平距離、施肥深度對單穗粒數(shù)影響達顯著水平，N、K2O對單穗粒數(shù)的影響達極顯著水平。豐水年(2016)和欠水年(2017)，各單因素對單穗粒數(shù)的影響差異不明顯。

匯總分析交互作用對單穗粒數(shù)的影響(表3)發(fā)現(xiàn)，兩年中N與K2O的交互作用對單穗粒數(shù)有顯著影響。從圖1-b可以看出，將施肥水平距離、施肥深度、P2O5固定在零水平，當N在低水平時，隨K2O增加，單穗粒數(shù)呈先增加后減少的趨勢；當N在高水平時，隨K2O的增加，單穗粒數(shù)呈逐步增加的趨勢；當K2O在低水平時，隨N的增加，單穗粒數(shù)呈先增加后減少的趨勢；當K2O在高水平時，隨N的增加，單穗粒數(shù)呈逐步增加的趨勢；隨施N與K2O同步從低水平提高到高水平，單穗粒數(shù)呈逐步增加的趨勢。較高的單穗粒數(shù)在中高水平的N和中高水平的K2O的組合中獲得。

2.4 施肥量和施肥位置對谷子千粒重的影響

通過回歸分析，建立5個因素與地膜覆蓋谷子千粒重的回歸方程，2016年的回歸方程為：y16=3.0203 + 0.0142x1+ 0.0192x2- 0.0125x3+ 0.0258x4+0.0325x5- 0.0029x12- 0.0029x22- 0.01917x32- 0.0179x42-0.01917x52+ 0.0150x1x2+ 0.0012x1x3+ 0.0025x1x4-0.0012x1x5+ 0.0087x2x3+ 0.0075x2x4+ 0.0012x2x5-0.0187x3x4- 0.0025x3x5+ 0.0012x4x5，決定系數(shù)為0.8288。方程的F檢驗P=0.0070，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷多重共線性較弱，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2016年地膜覆蓋張雜谷10號千粒重最大的農藝方案為x1=1.92、x2=1.95、x3=-0.40、x4=1.06、x5=0.81。即施肥水平距離24.6 cm、施肥深度29.8 cm、施N 120 kg/hm2、施 P2O5138 kg/hm2、施 K2O 126 kg/hm2，此時千粒重3.16 g。

2017年的回歸方程為：y17=3.122 + 0.0171x1+0.0187x2- 0.0079x3+ 0.0262x4+ 0.0312x5- 0.0049x12-0.0036x22- 0.0136x32- 0.0199x42- 0.0211x52+0.0119x1x2- 0.0006x1x3+ 0.0019x1x4- 0.0019x1x5+0.0081x2x3+ 0.0056x2x4+ 0.0044x2x5- 0.0219x3x4-0.0031x3x5- 0.0006x4x5，決定系數(shù)為0.8177。方程的F檢驗P值為0.0101，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷多重共線性較弱，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2017年地膜覆蓋谷子千粒重最大的農藝方案為x1=1.93、x2=2.00、x3=-0.80、x4=1.20、x5=0.69，即施肥水平距離24.6 cm、施肥深度30.0 cm、施N 90.3 kg/hm2、施P2O5144 kg/hm2、施K2O 121 kg/hm2，此時千粒重3.25 g。

與豐水年(2016)相比，欠水年(2017)的平均千粒重和最大千粒重略有增加，而獲得最大千粒重所需要的N較少，施肥水平距離、施肥深度、P2O5、K2O變化不大。

匯總分析單因素對千粒重的影響(表3)，兩年中施肥水平距離、施肥深度對千粒重的影響均未達顯著水平，P2O5、K2O對千粒重的影響均達顯著水平。豐水年(2016)N對千粒重的影響大于欠水年(2017)。

匯總分析交互作用對千粒重的影響(表3)，兩年中，N與P2O5的交互作用對千粒重有顯著影響。由圖1-c可以看出，將施肥水平距離、施肥深度、K2O固定在零水平，當N在低水平或高水平時，隨P2O5增加，千粒重呈先增加后減少的趨勢；當P2O5在低水平或高水平時，隨N的增加，千粒重呈先增加后減少的趨勢；隨施N與P2O5同步從低水平提高到高水平，千粒重呈先增加后減少的趨勢。較高的千粒重在中高水平的P2O5和中低水平的N的組合中獲得。

2.5 施肥量和施肥位置對谷子產量的影響

通過回歸分析，建立5個因素與地膜覆蓋谷子產量的回歸方程，2016年的回歸方程為：y16=9407 +256x1+ 214x2+ 1051x3+ 822x4+ 124x5- 195x12- 216x22-587x32- 431x42- 585x52- 111x1x2+ 11.4x1x3+ 11.2x1x4-96.0x1x5- 19.3x2x3+ 31.9x2x4- 85.6x2x5+ 172x3x4+173x3x5- 97.4x4x5，決定系數(shù)為0.9805。方程的F檢驗P＜0.0001，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷多重共線性較弱，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2016年地膜覆蓋谷子每公頃產量最大的農藝方案為x1=0.60、x2=0.36、x3=1.08、x4=1.18、x5=0.09，即施肥水平距離18.0 cm、施肥深度21.8 cm、施N231 kg/hm2、施 P2O5143 kg/hm2、施K2O 94.2 kg/hm2，此時產量10582 kg/hm2。使產量大于10000 kg/hm2的優(yōu)化因素取值的95%的置信區(qū)間為施肥水平距離16.8～19.9 cm、施肥深度20.6～24.4 cm、施 N 225 kg/hm2、施 P2O5136.5～154 kg/hm2、施K2O 91.4～109 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O比例約為2.25∶1.45∶1。

2017年的回歸方程為：y17=7432 + 1513x1+139x2+ 964x3+ 744x4+ 40.9x5- 215x12- 226x22- 570x32-374x42- 3435x52- 35.4x1x2+ 53.7x1x3+ 29.2x1x4-13.2x1x5+ 53.8x2x3+ 37.6x2x4- 1.27x2x5+ 145x3x4+184x3x5- 104x4x5，決定系數(shù)為0.9847。方程的F檢驗P＜0.0001，失擬項檢驗不顯著，說明模型的預測值與實際值吻合較好。主分量回歸診斷多重共線性較弱，模型存在最大值和相應的最佳處理。迭代逐次逼近求解得出2017年地膜覆蓋張雜谷10號每公頃產量最大的農藝方案為x1=0.52、x2=0.50、x3=1.07、x4=1.23、x5=0.15。即施肥水平距離17.6 cm、施肥深度22.5 cm、施N 230 kg/hm2、施P2O5145 kg/hm2、施K2O 96.8 kg/hm2，此時產量8485 kg/hm2。使產量大于8000 kg/hm2的優(yōu)化因素取值的95%的置信區(qū)間為施肥水平距離15.8～18.8 cm、施肥深度20.8～23.8 cm、施N 225 kg/hm2、施P2O5135.5～159 kg/hm2、施 K2O 93.6～119 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O 比例約為 2.12∶1.38∶1。

與豐水年(2016)相比，欠水年(2017)的平均產量和最大產量降幅較大，而獲得最大產量所需氮肥基本穩(wěn)定，需要較小的施肥水平距離、較大的施肥深度、較多的磷鉀肥，N∶P2O5∶K2O比例減小。說明缺水時，根系分布深度增加、廣度減小，獲得最高產量需要更多磷鉀肥。

匯總分析單因素和交互作用對產量的影響(表3)，兩年中各單因素對產量均有極顯著影響。N與P、N與K的交互作用對產量有顯著影響。以2016年試驗結果作N與P交互作用，由圖1-d可以看出，將施肥水平距離、施肥深度、K2O固定在零水平，當N在低水平或高水平時，隨P2O5增加，產量呈先增加后減少的趨勢；當P2O5在低水平或高水平時，隨N的增加，產量呈先增加后減少的趨勢；隨施N與P同步從低水平提高到高水平，產量呈先增加后減少的趨勢。較高的產量在中高水平的N和中高水平的P的組合中獲得。

以2016年試驗結果作N與K交互作用，由 圖1-e可以看出，將施肥水平距離、施肥深度、P固定在零水平，當N在低水平或高水平時，隨K2O增加，產量均呈先增加后減少的趨勢；當K2O在低水平或高水平時，隨N的增加，產量呈先增加后減少的趨勢；隨施N與K同步從低水平提高到高水平，產量呈先增加后減少的趨勢。較高的產量在中高水平的N和中水平的K的組合中獲得。

2.6 張雜谷10號栽培條件的驗證

2016年篩選的最佳水平組合未包含在所設計的36個試驗處理組合中，為了進一步對該栽培條件進行驗證，取2016年使產量大于10000 kg/hm2的優(yōu)化因素取值的95%的置信區(qū)間的中值，即施肥水平距離18.4 cm、施肥深度22.5 cm、施N 225 kg/hm2、施P2O5145 kg/hm2、施 K2O 100 kg/hm2條件下，6個小區(qū)平均產量8436 kg/hm2。以該取值組合代入2017年張雜谷10號產量的回歸方程，得產量8474 kg/hm2，變異系數(shù)小于0.5%，說明欠水年和豐水年的產量可能因整體水分供應變化而變化，但接近最高產量的農藝方案基本一致。取2年試驗結果中接近最高產量優(yōu)化因素95%的置信區(qū)間的取值交集，張雜谷10號的最佳農藝方案為施肥水平距離16.8～18.8 cm，施肥深度20.8～23.8 cm，施N 225 kg/hm2，施P2O5136～154 kg/hm2，施 K2O 93.6～109 kg/hm2。

3 討論

3.1 N、P、K在谷子產量形成中的作用

合理施肥是作物生產中獲得較高目標產量的關鍵措施[29]。本試驗結果表明，產量及其構成因素對N、P2O5、K2O施用量的變化均有響應。對張雜谷10號產量的影響為N＞P＞K，同時高產谷子需肥量為N ＞P2O5＞K2O。該結果與楊艷君等[23]的結論一致，而與馮志威等[24]、楊珍平等[30]的研究結果磷元素對谷子產量的貢獻大于氮素和鉀素不同。

本試驗結果中，N對單穗粒數(shù)的影響最大且達到顯著水平，N對產量構成因素的影響隨年際間降雨量變化而變化，在豐水年，單穗粒數(shù)＞千粒重 ＞單位面積成穗數(shù)；在欠水年，單穗粒數(shù)＞單位面積成穗數(shù)＞千粒重。P2O5對產量構成因素的影響表現(xiàn)為單位面積成穗數(shù)＞千粒重＞單穗粒數(shù)，對單位面積成穗數(shù)的影響達到極顯著水平，對千粒重的影響達到顯著水平。K2O對產量構成因素的影響表現(xiàn)為單位面積成穗數(shù)＞單穗粒數(shù)＞千粒重，對單位面積成穗數(shù)、單穗粒數(shù)的影響均達極顯著水平，對千粒重達顯著水平。對張雜谷10號谷子產量形成的影響，氮肥關鍵在拔節(jié)～孕穗期促進穗分化，磷肥主要在營養(yǎng)生長階段促進分蘗、生殖生長階段促進籽粒灌漿，鉀肥主要促進分蘗的兩極分化和籽粒灌漿。該試驗結果與在實際生產中P2O5、K2O全部用作基肥底施、N則底肥和追施相結合相一致。

3.2 高產谷子最佳施肥水平及比例

關于谷子最高產量時最佳施肥水平組合的研究較多，以常規(guī)谷子為研究對象，嚴昌榮等[18]在山西省壽陽縣的田間試驗研究認為，施尿素392 kg/hm2、過磷酸鈣644 kg/hm2時春谷子株高、收獲時單位面積穗數(shù)和千粒重均達到最大值；于亞軍等[19]在寧夏海原縣的田間試驗結果表明，N 120 kg/hm2、P2O5108 kg/hm2時水肥利用效率較高；而張艾英等[20]認為山西省長治市應將120 kg/hm2確定為春谷最佳施氮量。以雜交谷子品種‘張雜谷5號’為研究對象，張亞琦等[21-22]在河北省張家口市的單因素田間試驗研究認為，施N 300 kg/hm2、施K2O 300 kg/hm2為推薦的高產高效施肥量，此時產量分別達到8202 kg/hm2、8348 kg/hm2。而在山西省太谷縣，楊艷君等[23]采用五因素五水平二次通用旋轉組合設計確定的張雜谷5號產量大于6200 kg/hm2的施肥組合為施N 187～198 kg/hm2、P2O590～97 kg/hm2、K2O 55～59 kg/hm2。馮志威等[24]研究指出，張雜谷5號要達到最高產量水平(6629 kg/hm2)，需要施 N 175 kg/hm2、P2O594.3 kg/hm2，噴施6-BA 11. 8 mg/L。綜合以上研究結果，雜交谷子比常規(guī)品種增產50%以上，普遍需要增施鉀肥，而N∶P2O5比例有所提高。本試驗中，張雜谷10號的最佳農藝方案為施肥水平距離16.8～18.8 cm、施肥深度20.8～23.8 cm、施N 225 kg/hm2、施 P2O5136～154 kg/hm2、施 K2O 93.6～109 kg/hm2。應用該農藝方案組合，欠水年產量達8000 kg/hm2以上，豐水年產量達10000 kg/hm2以上。該產量水平和N、P2O5、K2O施用量均高于同一試驗區(qū)域楊艷君等[23]和馮志威等[24]在同類品種上試驗得出的產量結果；同時該產量水平高于張亞琦等[21-22]在同類品種試驗的產量結果，但N、K2O施用量低于張亞琦等的單因素試驗結論。該結果表明，在高產水平下，相對需要更高的氮磷鉀供肥水平，特別是較高的K2O供肥水平；相比較單施單質肥料，氮磷鉀配施可以在較低的供肥水平下獲得更高的產量。

3.3 施肥位置對谷子產量及其構成因素的影響

根據(jù)目標產量和維持土壤氮素平衡確定了合理施肥量后，施肥方法就成為這些肥料是否能被作物吸收利用的關鍵。合適的施肥位置是提高化肥利用效率、降低環(huán)境污染風險的重要措施[31]。本試驗結果中，施肥水平距離和施肥深度對單位面積產量有極顯著影響，對單位面積穗數(shù)、單穗粒數(shù)有顯著影響，對千粒重的影響未達顯著水平，但最佳施肥水平距離依次加大、施肥深度依次加深。說明隨著作物生育時期的推移，施肥位置對單位面積穗數(shù)、單穗粒數(shù)、千粒重的影響程度逐步遞減，但最佳施肥位置與播種位置的距離逐步加大。

本試驗結果中，谷子產量最佳農藝方案的施肥位置介于單位面積穗數(shù)和單穗粒數(shù)最佳農藝方案施肥位置之間。而決定谷子單位面積穗數(shù)和單穗粒數(shù)的生育時期為拔節(jié)至抽穗期，該時期谷子需肥量和吸肥強度最大。該結果與追肥一般在拔節(jié)至抽穗期[18,20-22]相契合，即關于產量最佳的施肥位置與需肥量和吸肥強度最大的生育時期相耦合，其原因和規(guī)律還需要進一步研究。

本試驗結果中，施肥水平距離和施肥深度對單位面積產量及其構成因素的影響程度隨降雨量不同存在年際間變化，在欠水年，施肥水平距離和施肥深度對產量、單位面積穗數(shù)、單穗粒數(shù)、千粒重的影響程度均大于豐水年。同時，在欠水年，最佳施肥水平距離較小、施肥深度較大，說明土壤水分供應狀況較差時，雜交谷子根系下扎較深而水平伸展較窄。

4 結論

提高張雜谷10號產量的主攻方向應是在穩(wěn)定穗數(shù)的基礎上，促大穗、提粒重。隨著作物生育時期的推移，施肥位置對單位面積穗數(shù)、單穗粒數(shù)、千粒重的影響程度逐步遞減，但最佳施肥位置與播種位置的距離逐步加大。推薦張雜谷10號的最佳農藝方案為施肥水平距離16.8～18.8 cm、施肥深度20.8～23.8 cm、施 N 225 kg/hm2、施 P2O5136～154 kg/hm2、施 K2O 93.6～109 kg/hm2。