干旱區(qū)不同施肥處理對“北冰紅”產(chǎn)量的影響

馬勇 潘越 韓政偉 王季姣 王世偉

摘要? ［目的］探究氮、磷、鉀不同施肥處理對“北冰紅”產(chǎn)量的影響，為指導南疆干旱區(qū)“北冰紅”科學施肥提供理論依據(jù)。［方法］采用“3414”田間施肥效應試驗，研究氮、磷、鉀不同施肥配比對“北冰紅”產(chǎn)量的影響。［結(jié)果］N2P2K2產(chǎn)量最高，較CK提升了372.336%，缺氮（N0P2K2）、缺磷（N2P0K2）和缺鉀（N2P2K0）較CK產(chǎn)量提升了97.848%、287.090%、195.902%；占N2P2K2產(chǎn)量的41.887%、81.952%、62.646%。三元二次及一元二次肥效方程相關系數(shù)為0.960、0.948、0.975、0.925?；谌畏市Х匠痰贸龅淖罴咽┓柿繛?∶0.442∶1.169，此時N、P、K的施用量分別為93.568、41.364、109.355 kg/hm2；基于一元二次肥效方程得出的最佳施肥量為1∶0.750∶1.03，此時N、P、K的施用量分別為88.306、66.192、91.034 kg/hm2。［結(jié)論］氮磷鉀肥配施可以明顯增加“北冰紅”產(chǎn)量，其中，氮肥對產(chǎn)量的影響最大，鉀肥次之，磷肥最小，肥料之間存在協(xié)同效應。N、K2O含量與產(chǎn)量的三元二次肥效方程的擬合程度較好（R2值均較大），并均達顯著水平。2種擬合方程計算所得結(jié)果相近，為達到培肥土壤和高產(chǎn)的目的，采用三元二次肥效方程擬合的最佳施肥量作為“北冰紅”試驗地施肥的標準用量。

關鍵詞? “北冰紅”；“3414”試驗；產(chǎn)量；肥料效應方程；最佳施肥量

中圖分類號? S663.1? 文獻標識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）05-0181-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.043

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Different Fertilization Treatments on the Yield of ‘Beibinghong in Arid Area

MA Yong1，2，PAN Yue2，HAN Zheng-wei2? et? al

（1.College of Forestry and Landscape Architecture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang? 830052；2. Institute of Landscaping，Xinjiang Academy of Forestry，Urumqi，Xinjiang? 830000）

Abstract? ［Objective］To research the effects of different fertilizer treatments of N，P and K on the yield of ‘Beibinghong，and to provide a theoretical basis for guiding the scientific fertilization of ‘Beibinghong in the arid area of South Xinjiang.［Method］The “3414” field fertilizer effect test was used to study the effect of different fertilization ratios of N，P and K on the yield of ‘Beibinghong.［Result］N2P2K2 yield was the highest with 372.336% improvement over CK，and N deficiency（N0P2K2），P deficiency（N2P0K2），and K deficiency（N2P2K0）improved 97.848%，287.090% and 195.902% over CK；41.887%，81.952% and 62.646% over N2P2K2.The correlation coefficient of the ternary-quadratic and quadratic fertilizer efficiency equations are 0.960，0.948，0.975，and 0.925. The optimum fertilizer application rate based on the ternary-quadratic fertilizer efficiency equation was 1∶0.442∶1.169，where the application rates of N，P and K were 93.568，41.364 and 109.355 kg/hm2，respectively；The optimum fertilizer rate based on the quadratic equation with one unknown was 1∶0.750∶1.031，at which point the N，P and K application rates were 88.306，66.192 and 91.034 kg/hm2， respectively. ［Conclusion］The combination of NPK can significantly increase the yield of ‘Beibinghong，with nitrogen having the greatest effect on yield，followed by potassium and phosphorus the least，with synergistic effect between fertilizers.The ternary quadratic fertilizer efficiency equations for N and K2O content and yield were well fitted（R2 values were relatively high）and all reached a significant level. The obtained results based on the two kinds of fitted equations were close. Taking into account both high yield and fertilized soil，the recommended nutrient application amount fitted by the ternary quadratic effect equation was used as the standard for fertilization in ‘Beibinghong test field.

Key words? ‘Beibinghong；“3414” experiment；Yield；Equation of fertilization effect；Optimum fertilization

基金項目? 新疆維吾爾自治區(qū)林果種質(zhì)資源創(chuàng)新項目（LGXY202107）；新疆維吾爾自治區(qū)重點研發(fā)項目（2020B01003-1）。

作者簡介? 馬勇（1998—），男，安徽池州人，碩士研究生，研究方向：森林培育技術與應用。*通信作者，教授，博士，從事森林培育學研究。

收稿日期? 2023-03-02；修回日期? 2023-12-11

“北冰紅”是具有山葡萄血緣的雜種后代，因其具備較強的抗寒性、抗病性，且豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，漿果品質(zhì)優(yōu)異，是我國釀造“冰紅葡萄酒”的新品種［1］，2019年以來，新疆林業(yè)科學院釀酒葡萄課題組從東北地區(qū)將“北冰紅”引種至新疆，定植當年長勢良好，平均新梢長度超過100 cm，達到構建“廠”形架勢的要求［2-3］。但全區(qū)釀酒葡萄規(guī)范化種植意識仍有待提升，果農(nóng)在肥料使用方面仍存在不規(guī)范和不均衡的問題，致使資源浪費，釀酒葡萄品質(zhì)良莠不齊。氮、磷、鉀作為果樹生長所必需的大量元素，對果樹的影響十分重大［4-5］?！?414”施肥方案是一項圍繞氮、磷、鉀施肥量參數(shù)進行二次回歸的最優(yōu)大田試驗技術，通過該技術可獲取果樹最佳產(chǎn)量及最佳施肥用量［6-8］。近年來，新疆關于香梨［9］、核桃［10］、紅棗［11］、蘋果［12］等果樹施肥對果實產(chǎn)量及品質(zhì)方面的研究已有報道，但至今施肥處理對幼齡山葡萄產(chǎn)量的影響尚不清楚?；诖耍P者通過調(diào)控氮、磷、鉀3種田間肥料的用量，測定成熟期“北冰紅”果實產(chǎn)量，旨在探討“北冰紅”對土壤氮素、磷素和鉀素的響應程度，進而通過提升“北冰紅”的光合效率達到提質(zhì)增效的目的。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地概況

試驗地位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣佳木鎮(zhèn)新疆林業(yè)科學院果樹學國家長期科研基地，基地海拔1 103.8 m，地下水埋深2.8～3.3 m；屬典型的大陸性干旱荒漠氣候，晝夜溫差大；年均降水量不足100 mm；年均氣溫 10.1 ℃，歷史極端低溫-27.4 ℃，試驗區(qū)地勢平坦，土壤pH 8.5，全氮含量1.16 g/kg，全磷含量0.073 g/kg，全鉀含量45.51 g/kg，年均日照時數(shù)2 747.7 h，≥10 ℃ 積溫2 916.8～3 198. 6 ℃，無霜期205～219 d。

1.2? 試驗材料

以6年“北冰紅”為試驗對象，嫁接砧木為“貝達”，株行距1.0 m×3.0 m，南北朝向，單臂籬架，未間作，種植3 300株/hm2。土壤類型為砂壤土，灌溉類型為溝灌。各試驗小區(qū)立地環(huán)境相同，土壤肥力、水分條件相近，樹體長勢良好。

氮選用質(zhì)量分數(shù)46.3%的CO（NH2）2結(jié)晶，上海同瑞生物科技有限公司生產(chǎn)；磷選用有效磷（P2O5）≥16%的過磷酸鈣，供應商為湖北紅山化工有限公司；鉀選用K2O≥50%的硫酸鉀，供應商為中農(nóng)集團控股股份有限公司。

1.3? 試驗設計

田間施肥試驗采用“3414”肥料效應試驗設計（表1），設置氮（尿素）、磷（過磷酸鈣）、鉀（硫酸鉀）3個因素，共設置4個水平，分別為0水平（不施肥）、1水平（常規(guī)施肥量的0.5倍）、2水平（常規(guī)施肥量）、3水平（常規(guī)施肥量的1.5倍），共14組處理（記作Ti，i=1，2，3，…，14）。每組處理設置3個重復小區(qū)，記作（Ti-1、Ti-2、Ti-3），共42個小區(qū)，以3株作為1組重復，確保126株樹長勢一致，且無病蟲害。

施肥時間分別于果實膨大期（氮、磷、鉀肥配比為5∶4∶2）、轉(zhuǎn)色期（氮、磷、鉀肥配比為1∶2∶1）和成熟期（氮、磷、鉀肥配比為2∶3∶5）3個階段，按照配比施肥，施肥方法為2株葡萄間挖長、寬、深均為40 cm的坑，根據(jù)表1施肥試驗方案，將肥料用千分之一電子天平稱重后混合，一次性施入坑內(nèi)，施肥后立即澆水。

1.4? 產(chǎn)量測定

于“北冰紅”果實成熟期（2021年9月21日），統(tǒng)計每個小區(qū)山葡萄的果穗數(shù)，于每個處理隨機摘取15穗具有代表性的山葡萄，對每穗葡萄稱取質(zhì)量，所得平均值即為該處理的果穗重。

小區(qū)總產(chǎn)量=總穗數(shù)×果穗重

單位面積產(chǎn)量=小區(qū)總產(chǎn)量/實際面積

1.5? 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理、作圖，采用SPSS 21.0進行單因素方差分析，采用Ducan法進行多重比較。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 地力分析

肥料互作效應對“北冰紅”產(chǎn)量的影響見表2。由表2可知，N、P、K互作產(chǎn)量最高，比不施肥高372.336%，其次為N、K和N、P的互作效應，產(chǎn)量分別提高了287.090%和195.902%，最后是P、K互作，產(chǎn)量提高了97.848%。無肥區(qū)“北冰紅”的產(chǎn)量僅占全肥區(qū)的21.171%，缺N區(qū)“北冰紅”的產(chǎn)量占全肥區(qū)的41.887%，缺K區(qū)的產(chǎn)量占全肥區(qū)的62.646%，缺P區(qū)的產(chǎn)量占全肥區(qū)的81.952%，由此可知，N、P、K 3種肥料對“北冰紅”產(chǎn)量的影響為N>K>P。

2.2? 尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀不同施用量與“北冰紅”水分利用效率的關系

2.2.1? 基于三元二次效應方程的預測與分析。

不同施肥處理對“北冰紅”產(chǎn)量的影響見圖1。從圖1可以看出，N2P2K2處理下“北冰紅”產(chǎn)量最高，達4.610 kg/株，而對照產(chǎn)量最低，僅0.976 kg/株。不同施肥處理均有助于“北冰紅”產(chǎn)量的提升，為進一步探索“北冰紅”最大施肥量、最高產(chǎn)量和最佳施肥量、最佳產(chǎn)量，故采用三元二次回歸模型，對數(shù)據(jù)進一步分析。

Y=ao+a1X1+a2X2+a3X3+a4X12+a5X22+a6X32+a7X1X2+a8X1X3+a9X2X3（1）

式中，a為常數(shù)，Y為產(chǎn)量，X1為尿素用量，X2為過磷酸鈣用量，X3為硫酸鉀用量，通過回歸分析，即可模擬得到產(chǎn)量與X1、X2、X3化肥施用量的關系，三元二次肥效方程：

Y=0.969+129.573X1-28.660X2+88.875X3-3 085.750X12+1 545.758X22-1 537.338X32+1 016.870X1X2+1 014.742X1X3-1 138.602X2X3（2）

基于三元二次肥效方程中的施肥用量與產(chǎn)量關系，做進一步的顯著性分析發(fā)現(xiàn)，所擬合得出的三元二次肥效方程相關性顯著水平，F(xiàn)值為10.755，R2=0.960，證明回歸關系顯著。依據(jù)三元二次肥效方程，根據(jù)最大邊際效應求導數(shù)，可分別得出該試驗的最大施肥量、最大產(chǎn)量和最佳施肥量、最佳產(chǎn)量，公式：

a1+2a4X1+a7X2+a8X3=0（3）

a2+2a5X2+a7X1+a9X3=0（4）

a3+2a6X3+a8X1+a9X2=0（5）

據(jù)此方程組求解可得，X1、X2和X3施肥量為94.305、40.620、111.465 kg/hm2，帶入三元二次肥效方程，預測“北冰紅”最大產(chǎn)量為13 679.610 kg/hm2（表3）。按照如下方程組，可求取最佳施肥量，并預測最佳產(chǎn)量：

a1+2a4X1+a7X2+a8X3=MN/MV（6）

a2+2a5X2+a7X1+a9X3=MP/MV（7）

a3+2a6X3+a8X1+a9X2=MK/MV（8）

式中，MN、MP、MK和MV分別為每噸尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀和“北冰紅”的價格；據(jù)此方程組計算X1、X2和X3施肥量分別為93.615、41.385、109.410 kg/hm2，預測最佳產(chǎn)量為13 679.275 kg/hm2（表3）。

2.2.2? 基于一元二次效應方程的預測與分析。

有別于三元二次肥效方程，為找出最佳化肥施用量，分別擬合尿素N、過磷酸鈣P2O5和硫酸鉀K2O與產(chǎn)量的一元二次方程，尿素N選取處理N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2的試驗結(jié)果，過磷酸鈣P2O5選取處理N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2的試驗結(jié)果，硫酸鉀K2O選取處理N2P2K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3的試驗結(jié)果，按照一元二次回歸模型開展回歸分析：

y=ax2+bx+c（9）

式中，y為“北冰紅”產(chǎn)量，x為尿素、過磷酸鈣或硫酸鉀的用量，a指截距，b指一次回歸系數(shù)，c指二次回歸系數(shù)。擬合出“北冰紅”產(chǎn)量（y）與各化肥（x）施用量的一元二次肥效方程見表4。根據(jù)最大邊際效應所求取的偏導數(shù)，預測最大施肥量：

2ax+b=0（10）

根據(jù)下式，預測最佳施肥量：

2ax+b=MX/MV（11）

式中，MX指尿素、過磷酸鈣或硫酸鉀價格，MV指“北冰紅”價格。

從表4可以看出，“北冰紅”尿素的最大施用量為88.770 kg/hm2，“北冰紅”產(chǎn)量可達14 310.085 kg/hm2。尿素的最佳施肥量為88.350 kg/hm2，產(chǎn)量為14 310.090 kg/hm2；過磷酸鈣的最大施用量為67.260 kg/hm2，產(chǎn)量達15 002.790 kg/hm2。過磷酸鈣的最佳施肥量為66.225 kg/hm2，產(chǎn)量為13 776.210 kg/hm2；硫酸鉀的最大施用量為92.250 kg/hm2，產(chǎn)量為14 503.155 kg/hm2。硫酸鉀的最佳施肥量為91.080 kg/hm2，產(chǎn)量為14 304.720 kg/hm2。

3? 結(jié)論與討論

科學施肥是產(chǎn)出優(yōu)良、高產(chǎn)、高效農(nóng)作物的主要途徑，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，肥料對農(nóng)作物增產(chǎn)的總份額中約占40%～60%，但施肥用量和比例的不合理，使肥料利用率降低，進而影響其產(chǎn)量［13-14］。氮、磷、鉀是肥料三要素，黎憲紀等［15］研究發(fā)現(xiàn)對陽光玫瑰、A17和巨峰葡萄配施氮磷鉀肥，葡萄含糖量、葉綠素含量、果實橫縱徑、單粒質(zhì)量均明顯提升，表明氮磷鉀肥對不同品種葡萄產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善有促進作用。該試驗田土壤類型為砂壤土，土壤有效養(yǎng)分的豐缺程度為中氮、低磷和高鉀水平。不同肥料間的交互效應從大到小為NPK、 NK、 NP、 PK，這與張俊峰等［16］、高志明等［17］的研究結(jié)果一致，表明在中等土壤養(yǎng)分水平下，NPK配合施用，能滿足葡萄不同生長時期的營養(yǎng)需要，并能在一定程度上增加“北冰紅”的產(chǎn)量。

該研究采用“3414”田間施肥效應試驗方法，得出不同氮、磷、鉀施肥配比對“北冰紅”產(chǎn)量的影響效果不同。N2P2K2處理產(chǎn)量最高，較CK高372.336%，而缺氮（N0P2K2）、缺磷（N2P0K2）和缺鉀（N2P2K0）較CK產(chǎn)量提升了97.848%、287.090%、195.902%；占N2P2K2的41.880%、81.940%、62.650%，其影響程度為N>K>P，這與蘇學德等［6］、鄭章福［18］、李萌［19］的研究結(jié)果一致。

該研究通過對三元二次與一元二次肥效方程分析，綜合當?shù)厣a(chǎn)概況、化肥與北冰紅價格、經(jīng)濟效益等因素，構建三元二次及一元二次肥效方程相關系數(shù)為0.960、0.948、0.975、0.925，均達顯著水平，表明均能較好地預測最高、最佳產(chǎn)量與肥料施用量。在三元二次肥效方程中N和K2O的R2值較大，表明三元二次肥效方程的擬合程度較好。為達到培肥土壤和高產(chǎn)的目的，該研究采用三元二次肥效方程擬合的肥料推薦施用量，尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀分別為93.615、41.385、109.410 kg/hm2，對應的產(chǎn)量達13 678.275 kg/hm2。但在生產(chǎn)中產(chǎn)量受植物內(nèi)在因素、環(huán)境因素和栽培措施等多重因素的影響，在制定配方施肥方案時，應根據(jù)自身品種特性及環(huán)境狀況，合理確定配方施肥方案。

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