蓮藕“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)初探

曹國(guó)松，李茂年，李培亮，肖建華，雷雄浩，王勝軍

（武漢市蔡甸區(qū)農(nóng)業(yè)局，湖北武漢，430100）

蓮藕是武漢市蔡甸區(qū)特色作物，種植面積達(dá)1萬(wàn)hm2，為探尋蔡甸區(qū)蓮藕適宜的施肥指標(biāo)體系，按國(guó)家測(cè)土配方施肥補(bǔ)貼項(xiàng)目要求和湖北省土肥站《2009年測(cè)土配方施肥項(xiàng)目試驗(yàn)示范總體方案》部署，2009年，蔡甸區(qū)農(nóng)業(yè)局在省土肥站專家指導(dǎo)下，在蓮藕作物上安排了田間肥料效應(yīng)“3414”試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蓮藕品種為當(dāng)?shù)剡x用的主導(dǎo)中熟型品種武植二號(hào)。各田塊在試驗(yàn)施肥前，均及時(shí)采集土壤農(nóng)化樣，按土壤常規(guī)測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。土壤農(nóng)化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

所進(jìn)行的3個(gè)3414試驗(yàn)，均按14處理完全試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。各試驗(yàn)各處理三要素施肥量見下表2。

各3414試驗(yàn)小區(qū)面積20 m2，均不設(shè)重復(fù)，各小區(qū)間插石棉瓦（插深40 cm，地上部分50 cm）并加薄膜糊泥隔離，田間單設(shè)排灌溝，各小區(qū)實(shí)行單灌單排，四周設(shè)保護(hù)行（下同）。氮肥（尿素）分3次施用，即基施、4～5 葉期（第 1 次站荷肥）、塊莖膨大期追施（7～8葉期，第 2 次），比例按 4∶3∶3；磷肥和鉀肥分兩次施用，即基施和塊莖膨大期追施，比例均按5∶5，磷肥采用含量為12%的過(guò)磷酸鈣，鉀肥采用含量為60%的氯化鉀；硼肥和鋅肥全作基肥施用，硼肥采用含量為11%的硼砂，每667 m2用量500 g，鋅肥采用含量為20%的七水硫酸鋅，每667 m2用量1 000 g。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷、鉀不同施肥量與產(chǎn)量效應(yīng)關(guān)系分析

①一元二次效應(yīng)方程擬合與預(yù)測(cè)分析 從各3414試驗(yàn)中抽取各因子各處理的施肥量與產(chǎn)量結(jié)果數(shù)據(jù)，氮因子抽取2，3，6和11處理數(shù)據(jù)，磷抽取4，5，6和7處理數(shù)據(jù)，鉀抽取8，9，6和10處理數(shù)據(jù)，按Y=aX2+bX+c一元二次回歸模型，分別進(jìn)行回歸分析，擬合各試驗(yàn)蓮藕產(chǎn)量（Y）與各因子養(yǎng)分（X）施用量的一元二次效應(yīng)方程和繪制曲線圖，結(jié)果見表4。可見，各試驗(yàn)各因子均能成功擬合一元二次效應(yīng)方程。盡管各試驗(yàn)各因子各處理間的產(chǎn)量趨勢(shì)基本表現(xiàn)為產(chǎn)量隨養(yǎng)分施用量增加而增加的趨勢(shì)，各效應(yīng)方程二次項(xiàng)系數(shù)均為小于零，所繪制曲線均為正常的“拋物線”。對(duì)所擬合的各一元二次效應(yīng)方程表現(xiàn)的蓮藕產(chǎn)量與各因子養(yǎng)分施用量的相關(guān)關(guān)系進(jìn)一步進(jìn)行顯著性分析，除各試驗(yàn)的磷因子肥料效應(yīng)關(guān)系未達(dá)顯著水平外，其他均達(dá)到了極顯著的水平，相關(guān)系數(shù)在0.994 7～0.999 9。不同田塊的蓮藕“3414”試驗(yàn)，各因子所擬合的一元二次效應(yīng)方程同樣各不相同，但也比較接近。

依據(jù)一元二次效應(yīng)方程，按最大邊際效應(yīng)求取偏導(dǎo)函數(shù)。最高施肥量按b+2aX=0方程求取，繼而預(yù)測(cè)最高產(chǎn)量。最佳施肥量按b+2aX=Px/Py方程求取，繼而預(yù)測(cè)最佳產(chǎn)量?？梢姡ū?），各試驗(yàn)田塊一元二次效應(yīng)方程均能預(yù)測(cè)出正確結(jié)果。盡管所預(yù)測(cè)結(jié)果相比試驗(yàn)實(shí)際推薦采用的“最佳”施肥量均有所偏高，但相比三元二次效應(yīng)方程預(yù)測(cè)結(jié)果更具有參考價(jià)值。也說(shuō)明按預(yù)定指標(biāo)確定所試田塊的施肥量有一定的合理性，但仍需參考此預(yù)測(cè)結(jié)果適當(dāng)修定，提高養(yǎng)分施用量指標(biāo)。因各試驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果不一致，所以直接應(yīng)用預(yù)測(cè)結(jié)果于大面積推廣，可行性不大。

②3414試驗(yàn)中常規(guī)5處理結(jié)果分析 3414試驗(yàn)中 1，2，4，6 和 8 處理即“3414”試驗(yàn)中的常規(guī) 5 處理，分別是氮磷鉀全不施、只不施氮、只不施磷、氮磷鉀全施和只不施鉀處理，各處理所施養(yǎng)分的用量均為推薦的“最佳”施用量（即3414試驗(yàn)中“2水平”用量）。從3414試驗(yàn)中抽取這5個(gè)處理的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)分析。

表1 2008年蔡甸區(qū)蓮藕作物各試驗(yàn)示范田塊土壤與養(yǎng)分測(cè)試結(jié)果

表2 各3414試驗(yàn)各處理3因素養(yǎng)分施用量 kg/667 m2

a.3414試驗(yàn)中常規(guī)5處理不同處理對(duì)作物產(chǎn)量的影響。從表6可以看出，各個(gè)3414試驗(yàn)常規(guī)各5處理中，均以N、P、K養(yǎng)分全施處理6的蓮藕產(chǎn)量，比不施肥處理1的增產(chǎn)量和增產(chǎn)率別為469.0 kg/667 hm2和104.9%，不施肥相對(duì) NPK配施平均減產(chǎn)率為51.2%，初步說(shuō)明所試田塊一季不施肥，就較大幅度地減產(chǎn)，作物產(chǎn)量對(duì)肥料的依賴性大，必需施肥才能獲得較高的產(chǎn)量；各試驗(yàn)田塊N、P、K三要素配施（處理6）的產(chǎn)量，都比其中任何兩要素配施（處理 2，4，8）的產(chǎn)量要高，相對(duì)PK、NK、NP配施的平均增產(chǎn)率分別為75.6%，66.3%和 74.1%，即三要素養(yǎng)分中不施任何某一肥料養(yǎng)分相對(duì)三要素配合施用均要減產(chǎn)。分別比較各試驗(yàn)的處理 2（PK 配施）、4（NK 配施）、8（NP 配施）三處理的產(chǎn)量，各試驗(yàn)基本上是處理2（PK配施）的產(chǎn)量最低，相對(duì)不施肥處理1的增產(chǎn)率平均僅為16.7%，處理4（NK配施）相對(duì)不施肥處理1的增產(chǎn)率平均為23.2%，處理8（NP配施）相對(duì)不施肥處理1的增產(chǎn)率平均為17.7%，即處理2（PK配施）相對(duì)減產(chǎn)最重，處理4（NK配施）則相對(duì)最輕，說(shuō)明所試區(qū)域田塊影響蓮藕產(chǎn)量的最關(guān)鍵的因素是氮，其次是鉀，磷影響最輕。本試驗(yàn)分析還說(shuō)明，氮、磷、鉀作為肥料三要素，不管土壤中某養(yǎng)分再豐富，仍然是三要素配施的增產(chǎn)效果最好，而不提倡某養(yǎng)分豐富而實(shí)行“0”施肥量，而保證一定的或最低的施肥量，發(fā)揮三要素配施的最佳協(xié)同增產(chǎn)效應(yīng)。

表3 蔡甸區(qū)蓮藕3414各試驗(yàn)各處理鮮藕產(chǎn)量結(jié)果

b.3414各試驗(yàn)常規(guī)不施肥處理的相對(duì)產(chǎn)量與土壤有效養(yǎng)分含量比較。從表7結(jié)果可見，各試驗(yàn)不施肥、不施氮（僅PK配施）、不施磷（僅NK配施）和不施鉀（僅NP配施）處理相對(duì)NPK配施的相對(duì)產(chǎn)量，均是不施肥的相對(duì)產(chǎn)量最低，平均為48.8%；施肥處理中不施氮（僅PK配施）的相對(duì)產(chǎn)量最低，平均為57.0%，不施磷（僅NK配施）的相對(duì)產(chǎn)量最高，平均為60.1%，不施鉀（僅NP配施）的相對(duì)產(chǎn)量居中，平均為57.4%，不過(guò)三者之間相差不是很大。平均土壤養(yǎng)分均為中等缺乏狀態(tài)，相對(duì)產(chǎn)量基本都在60%左右。所試各田塊測(cè)試的土壤氮磷鉀有效養(yǎng)分豐缺狀況與其相對(duì)產(chǎn)量表現(xiàn)有一定的一致性。分別比較各試驗(yàn)田塊的相對(duì)產(chǎn)量和土壤堿解氮和速效鉀養(yǎng)分測(cè)試結(jié)果，基本上是土壤有效養(yǎng)分含量較高的，其相對(duì)產(chǎn)量也相對(duì)較高，含量較低的，產(chǎn)量也相對(duì)較低；不同土壤有效磷含量，其不施磷的相對(duì)產(chǎn)量基本一致。這基本上和理論上相對(duì)產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量呈正相關(guān)關(guān)系基本相符合。說(shuō)明常規(guī)法測(cè)試結(jié)果基本能反映土壤氮、磷、鉀有效養(yǎng)分的高低趨勢(shì)，土壤常規(guī)測(cè)試法是可行的。

表4 蔡甸區(qū)蓮藕各3414試驗(yàn)產(chǎn)量與施肥量一元二次效應(yīng)方程擬合和應(yīng)用預(yù)測(cè)結(jié)果

2.2 土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和蓮藕作物肥料養(yǎng)分施用指標(biāo)修定

應(yīng)用一定區(qū)域某作物多點(diǎn)3414肥料效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果，擬合各養(yǎng)分相對(duì)產(chǎn)量與土壤含量的關(guān)系方程，按相對(duì)產(chǎn)量分級(jí)法并結(jié)合預(yù)測(cè)最佳施肥量結(jié)果，可統(tǒng)計(jì)分析得出所試區(qū)域與作物的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和作物肥料養(yǎng)分施用指標(biāo)。且不談該方法獲得指標(biāo)的可行性，但有限點(diǎn)數(shù)的試驗(yàn)，是無(wú)法直接獲得指標(biāo)的。

參考一定區(qū)域內(nèi)的作物肥料效應(yīng)等試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)區(qū)域內(nèi)預(yù)定的作物肥料養(yǎng)分施用指標(biāo)體系進(jìn)行修定，采用所修定的施肥指標(biāo)體系即按豐缺指標(biāo)法，推薦確定各取樣田塊所種作物較合理的施肥量，相比僅依據(jù)3414試驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果或效應(yīng)方程提出較合理或較高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的施肥量，更具有較高的合理性和實(shí)用性。本試驗(yàn)綜合上述各3414肥料效應(yīng)試驗(yàn)和各效果試驗(yàn)示范結(jié)果及其分析，并考慮區(qū)域藕田土壤有效養(yǎng)分含量、作物產(chǎn)量和施肥水平現(xiàn)狀，對(duì)初步制定的蔡甸區(qū)水田土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和蓮藕作物肥料養(yǎng)分施用指標(biāo)進(jìn)行了初步合理調(diào)整。所試各3414試驗(yàn)預(yù)測(cè)的氮、磷、鉀養(yǎng)分最佳施肥量平均結(jié)果均高于推薦施用量，分別偏高 4.7 kg/667 m2，2.1 kg/667 m2和 2.5 kg/667 m2，但試驗(yàn)效果氮肥養(yǎng)分利用率有所下降，氮肥養(yǎng)分指標(biāo)施用可考慮暫不調(diào)整，磷、鉀肥養(yǎng)分指標(biāo)施用量可適當(dāng)提高一點(diǎn)。土壤氮、磷、鉀有效養(yǎng)分豐缺指標(biāo)仍按預(yù)定指標(biāo)。不過(guò)區(qū)域內(nèi)蓮藕施肥指標(biāo)體系的合理性，尚有待于區(qū)域內(nèi)其他肥力類型田塊的進(jìn)一步試驗(yàn)而修定完善。初步修定指標(biāo)見表8和表9。

表5 蔡甸區(qū)蓮藕各3414試驗(yàn)常規(guī)5處理中相關(guān)處理間增產(chǎn)效果

表6 蔡甸區(qū)蓮藕各3414試驗(yàn)常規(guī)不施肥處理的相對(duì)產(chǎn)量等結(jié)果

3 結(jié)論

①各3414試驗(yàn)，各所擬合的蓮藕作物產(chǎn)量與肥料養(yǎng)分用量的一元二次方程效應(yīng)關(guān)系，均呈正常的“拋物線”關(guān)系，這與理論上和前人的試驗(yàn)研究結(jié)果相一致[5]。且各所擬合的一元二次效應(yīng)方程，表現(xiàn)蓮藕產(chǎn)量與肥料養(yǎng)分施用量的關(guān)系有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)在 0.994 7～0.999 9。一元二次效應(yīng)關(guān)系方程基本均能預(yù)測(cè)最高和最佳施肥量與產(chǎn)量結(jié)果，一元二次效應(yīng)關(guān)系方程預(yù)測(cè)結(jié)果相對(duì)較成功或具有較高的準(zhǔn)確性，對(duì)制定或修定區(qū)域早藕型蓮藕作物施肥指標(biāo)體系具有參考應(yīng)用價(jià)值；各試驗(yàn)各所擬合的效應(yīng)方程和各所預(yù)測(cè)的最高、最佳施肥量，各不相同，應(yīng)用有限田間試驗(yàn)結(jié)果擬合的效應(yīng)方程或預(yù)測(cè)結(jié)果直接指導(dǎo)大面積的施肥推薦，合理性和可行性不大。

表7 初步修定的蔡甸區(qū)水田土壤主要養(yǎng)分豐缺指標(biāo)（常規(guī)法測(cè)試值)

表8 初步修定蔡甸區(qū)早藕型蓮藕作物肥料養(yǎng)分施用指標(biāo)（kg/667 m2）

②所試各3414試驗(yàn)抽取常規(guī)5處理試驗(yàn)結(jié)果分析表明，氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分三要素三元配施的肥料養(yǎng)分當(dāng)季表觀協(xié)同利用率，均明顯高于任何兩要素間配施的肥料養(yǎng)分當(dāng)季表觀利用率。且不同試驗(yàn)田塊，所測(cè)算的肥料養(yǎng)分當(dāng)季表觀利用率各不相同。所試作物氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分三元配合施用相對(duì)不施肥的養(yǎng)分當(dāng)季表觀協(xié)同利用率平均分別為 30.8%、19.7%和 58.2%，相對(duì)某養(yǎng)分不施的該養(yǎng)分當(dāng)季表觀利用率平均分別為 25.9%、15.4%和 48.4%；

③3414試驗(yàn)常規(guī)5處理結(jié)果分析表明，氮、磷、鉀三因子中各因子平均每1 kg養(yǎng)分施量的鮮藕增產(chǎn)量（農(nóng)學(xué)效率） 分別為 23.9 kg、65.2 kg 和 43.3 kg；不施氮（PK 配施）、不施磷（NK 配施）、不施鉀（NP配施）和NPK配施的協(xié)同效率中NPK配施的協(xié)同效率最高，平均每增施1 kg養(yǎng)分，不施氮（PK配施）、不施磷（NK配施）、不施鉀（NP配施）和NPK配施蓮藕增產(chǎn)量（協(xié)同效率）分別為 5.1，4.1，3.6 和15.1 kg。所試區(qū)域田塊影響蓮藕產(chǎn)量的最關(guān)鍵的因素是氮，其次是鉀，磷影響最輕。

④各試驗(yàn)表明，按預(yù)定的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和蓮藕作物肥料養(yǎng)分施用指標(biāo)，采用豐缺指標(biāo)法確定所試田塊的氮、磷、鉀肥料養(yǎng)分的推薦施肥量，表現(xiàn)有較好的合理性，但仍有必要適當(dāng)調(diào)整修定。綜合各3414肥料效應(yīng)試驗(yàn)和各效果試驗(yàn)示范結(jié)果及其分析，并考慮區(qū)域藕田土壤有效養(yǎng)分含量、作物產(chǎn)量和施肥水平現(xiàn)狀，初步修定區(qū)域蓮藕施肥指標(biāo)體系見表8。