旱地油用亞麻氮磷鉀平衡施肥指標(biāo)體系研究

閆志利 ，孫建軍 ，高俊山 ，令 鵬 ，王宗勝 ，賈海濱 ，李愛榮 ，?？×x

（1.河北科技師范學(xué)院，秦皇島 066004；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，蘭州730070；3.甘肅省臨洮縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，臨洮 730600；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，東勝017000；5.甘肅省定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心，定西 743000；6.甘肅省平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，平?jīng)?44000；7.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，烏蘭察布012000；8.河北省張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，張家口075000）

我國是世界上最大的化肥消費國，化肥施用量接近世界總量的1/3。然而，在現(xiàn)實農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，仍存在著化肥施用不足或過量、養(yǎng)分利用效率低、增肥不增產(chǎn)以及環(huán)境污染等問題，嚴(yán)重制約著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。為實現(xiàn)作物高產(chǎn)、肥料高效、環(huán)境友好，自上世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)部分學(xué)者應(yīng)用農(nóng)業(yè)部推薦的“3414”田間試驗法，分別建立了水稻、小麥、馬鈴薯、油菜、花生等作物平衡施肥指標(biāo)體系，生產(chǎn)上應(yīng)用收到了較好的效果[2-6]，但有關(guān)亞麻施肥的研究仍限于氮肥單因素、氮磷兩因素或聚焦于氮磷鉀的營養(yǎng)特性等方面[7-9]，未見平衡施肥的報道。汪磊等[10]認(rèn)為，我國關(guān)于亞麻施肥的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他農(nóng)作物，只達(dá)到棉花20世紀(jì)60年代水平。

油用亞麻（Linum usitatissimum L.）是我國北方干旱地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物。我國油用亞麻種植面積近70萬hm2，主要分布于甘肅、河北、山西、內(nèi)蒙、寧夏、新疆等省份，西藏、云南、貴州、廣西、山東等地也有零星種植[11]。由于油用亞麻具有較強(qiáng)的抗旱、耐寒、耐瘠薄、適應(yīng)性廣等特性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有其它作物不可替代的地位[12-13]。油用亞麻籽粒中含有豐富的亞麻膠，可做食品添加劑、化妝品原粉、醫(yī)藥原料等。油用亞麻莖稈纖維耐磨、吸水性好、膨脹率大，是制造防水布、印刷油和油畫色工業(yè)原料，并廣泛應(yīng)用于肥皂、制革、橡膠工業(yè)。亞麻油是一種優(yōu)質(zhì)食用油，富含α—亞麻酸及各種不飽和脂肪酸，具有促進(jìn)人體智能、強(qiáng)身健腦、防止心血管疾病等重要作用，也廣泛用于油漆、石墨、染料、制革等工業(yè)領(lǐng)域[11]。研究亞麻平衡施肥技術(shù)，對提高亞麻產(chǎn)量和肥料利用率以及增加農(nóng)民收入都具有十分重要的現(xiàn)實意義。

為構(gòu)建旱地油用亞麻平衡施肥技術(shù)指標(biāo)體系，本研究采用國家農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》推薦的“3414”實驗法，在河北省張家口市、山西省大同市和甘肅省白銀市、定西市及內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市、烏蘭察布市分別進(jìn)行了田間試驗，對試驗獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

1 材料與方法

表1 試驗區(qū)自然條件概況Tab.1 Natural conditions of experimental sites

表2 供試田土壤基本理化性質(zhì)Tab.2 Basic physicochemical soil properties in the six experimental sites

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2011年3～9月在河北省張家口市、山西省大同市和甘肅省平?jīng)鍪?、定西市及?nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市、烏蘭察布市同步進(jìn)行，各試驗地點自然條件狀況如表1所示，供試田土壤基本理化性質(zhì)如表2所示。

1.2 試驗設(shè)計

張家口、鄂爾多斯、烏蘭察布、大同和白銀、定西試驗點供試品種分別為當(dāng)?shù)刂髟云贩N“壩選三號”、“輪選二號”、“隴亞 10 號”、“晉亞 10 號”和“隴亞 10 號”、“定亞 23”。試驗采取“3414”完全試驗法，即：氮、磷、鉀3個因素，每因素4個水平，共14個處理。4個水平的含義為：0水平指不施肥，2水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿康慕浦担?水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5。14個處理分別為：①N0P0K0，②N0P2K2，③N1P2K2，④N2P0K2，⑤N2P1K2，⑥N2P2K2，⑦N2P3K2，⑧N2P2K0，⑨N2P2K1，⑩N2P2K3，[11]N3P2K2，[12]N1P1K2，[13]N1P2K1，[14]N2P1K1。各試驗區(qū) 2 水平氮、磷、鉀肥用量如表3所示。3次重復(fù)，共42個試驗小區(qū)。小區(qū)面積為20 m2（4 m×5 m），小區(qū)間、重復(fù)間分別設(shè)置30 cm、50 cm寬的走（過）道，四周設(shè)寬為1 m的保護(hù)行。種植密度均設(shè)定為750萬粒/hm2，人工條播，播深3 cm，行距20 cm。各實驗區(qū)其他管理方式同一般大田。

表3 各試驗區(qū)油用亞麻“3414”完全實施試驗2水平施肥量Tab.3 Fertilization treatment according to the second level of“3414”experiment method in the six sites

1.3 調(diào)查項目

收獲時按小區(qū)單收單打，曬干后稱取亞麻籽粒重量，測得小區(qū)實際產(chǎn)量。同時，每個處理取樣20株，進(jìn)行室內(nèi)考種，測定單株生產(chǎn)力及產(chǎn)量構(gòu)成因子狀況。

1.4 計算方法

表4 各實驗地點N、P、K肥料及油用亞麻籽粒價格（元/kg）Tab.4 The price of fertilizer N,P,K and oil flax seeds in the six experimental sites（￥/kg）

按王圣瑞等[14]的方法，采用三元二次典型肥料效應(yīng)函數(shù)模擬平衡施肥模型；按Cerrato等[15]的方法，根據(jù)擬合的平衡施肥模型和邊際效應(yīng)分析，確定每個試驗點的氮、磷、鉀最大施肥量和最佳施肥量。氮、磷、鉀肥料及油用亞麻籽粒價格按試驗點所在區(qū)域市場價格計算（表4）。

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮磷鉀施用量的增產(chǎn)效應(yīng)

各試驗點不同配方施肥處理的產(chǎn)量結(jié)果由表5所示。比較處理⑥N2P2K2（全肥區(qū)）與處理②N0P2K2（未施氮肥區(qū)）、處理④N2P0K2（未施磷肥區(qū)）、處理⑧N2P2K0（未施鉀肥區(qū)）產(chǎn)量，分別得出氮、磷、鉀肥對增加油用亞麻籽粒產(chǎn)量的效果（表6）。各試驗點施用氮、磷、鉀肥對增加油用亞麻籽粒產(chǎn)量的效果分別在11.35%～43.39%、5.52%～41.62%、5.46%～34.05%之間，平均增幅分別為24.06%、19.69%、19.07%。施用氮肥增幅最大，磷肥次之，鉀肥最低；各試驗點單位養(yǎng)分平均增產(chǎn)量鉀肥最高（5.10 kg/kg）、氮肥次之（3.48 kg/kg）、磷肥最低（3.14 kg/kg）；張家口、大同、平?jīng)?3個試驗點施用鉀肥產(chǎn)量增幅最大，分別為34.05%、19.63%、22.16%，單位養(yǎng)分增產(chǎn)量分別為16.89 kg/kg、3.82 kg/kg、2.57 kg/kg；鄂爾多斯、烏蘭察布、定西3個實驗點施用氮肥產(chǎn)量增幅最大，分別為13.02%、43.39%、29.52%，單位養(yǎng)分增產(chǎn)量分別為5.98%、2.42%、2.89%。

表5 各實驗地點不同施肥處理的產(chǎn)量效應(yīng)Tab.5 Seed yields of oil flax with different treatment levels of N,P and K in the six experimental sites(kg/hm2)

表6 各實驗地點不同施肥處理的增產(chǎn)效果Tab.6 The increased rate of oil flax seeds under different treatment levels of N,P and K in the six experimental sites

2.2 氮磷鉀肥對植株性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

各試驗點不同缺素施肥處理植株形狀及產(chǎn)量構(gòu)成因子情況如表7所示。各實驗點缺素施肥處理株高均比全肥處理降低，其中未施氮肥處理株高降幅最大，未施鉀肥次之，未施磷肥第三；未施氮肥處理主莖分枝數(shù)均低于全肥處理。除定西試驗點外，未施磷肥、鉀肥處理與全肥區(qū)未表現(xiàn)出明顯差異；各缺素施肥處理單株有效蒴果數(shù)均低于全肥處理。除鄂爾多斯試驗點外，各試驗點均為未施氮肥有效蒴果數(shù)降幅最大，未施磷肥次之，未施鉀肥第三。鄂爾多斯試驗點為未施鉀肥降幅第一，未施氮肥次之，未施磷肥第三；各缺素施肥處理果粒數(shù)均低于全肥處理，其中，大同、平?jīng)觥⒍ㄎ髟囼烖c未施氮肥果粒數(shù)降幅最大，未施磷肥次之、未施鉀肥第三。張家口、烏蘭察布試驗點為未施鉀肥果粒數(shù)降幅最大，未施氮肥次之，未施磷肥第三。鄂爾多斯為未施磷肥果粒數(shù)降幅最大，未施氮肥次之，未施鉀肥第三；各缺素施肥處理對千粒重的影響狀況與對蒴果數(shù)的影響狀況一致；各試驗點缺素施肥處理單株籽粒產(chǎn)量均低于全肥處理。除鄂爾多斯試驗點外，均為未施氮肥處理降幅最大，未施磷肥次之，未施鉀肥第三。鄂爾多斯試驗點為未施鉀肥處理降幅最大，未施氮肥次之，未施磷肥第三。

2.3 氮磷鉀三元施肥模型的構(gòu)建

選擇三元二次肥料效應(yīng)模型對各實驗點平衡施肥模型進(jìn)行擬合，得到各試驗點的氮、磷、鉀平衡施肥模型如表8所示，經(jīng)F檢驗均達(dá)到極顯著相關(guān)（F>F0.01）水平，說明擬合程度良好。進(jìn)一步對回歸方程進(jìn)行偏相關(guān)系數(shù)檢驗，也達(dá)到極顯著水平，說明氮磷鉀三元二次肥料效應(yīng)回歸模型具有實際價值，可供生產(chǎn)上參考應(yīng)用。

2.4 氮磷鉀肥料施用量的確定

根據(jù)表8各實驗點肥料效應(yīng)回歸模型和表2各試驗點所在區(qū)域當(dāng)?shù)厥袌龅?、磷、鉀肥料及油用亞麻籽粒價格，計算施用氮磷鉀肥油用亞麻籽粒的最高產(chǎn)量、最佳施肥產(chǎn)量和最大施肥量、最佳施肥量如表9所示。綜合各試驗點情況，油用亞麻最大施氮量為67.05～157.50 kg/hm2，最大施磷量為80.40～142.05 kg/hm2，最大施鉀量為 37.80～67.65kg/hm2，油用亞麻籽粒最高產(chǎn)量可達(dá) 961.35～2908.50 kg/hm2；最佳施氮量為 26.40～132.45 kg/hm2，最佳施磷量為 28.05～97.80 kg/hm2，最佳施鉀量為19.05～48.00 kg/hm2，油用亞麻籽粒最佳產(chǎn)量可達(dá)813.30～2862.30 kg/hm2?？梢?，各試驗點間差異較大，這與實驗點土壤基礎(chǔ)肥力以及品種需肥特性有關(guān)。張家口、鄂爾多斯、烏蘭察布、大同、平?jīng)龊投ㄎ?試驗點氮磷鉀最大施肥量平衡配比分別為1.00:1.07:0.50、1.00:1.56:0.45、1.00:1.65:0.69、1.00:0.68:0.55、1.00:1.54:0.90、1.00:0.90:0.24，最佳施肥量平衡配比分別為 1.00:1.07:0.50、1.00:1.85:0.71、1.00:1.38:0.66、1.00:0.77:0.86、1.00:1.06:0.72、1.00:0.72:0.21。注：1）公式中，y表示油用亞麻籽粒產(chǎn)量，N、P、K 分別表示氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的施用量；2)** 表示 P<0.01。

表7 各實驗地點不同施肥處理的植株性狀表現(xiàn)及產(chǎn)量效應(yīng)Tab.7 Plant properties and yields with different treatment levels of N,P and K in the six experimental sites

表8 氮磷鉀三元二次肥料效應(yīng)回歸模型Tab.8 Three variable quadratic regression models of N,P and K fertilizers

表9 油用亞麻最高、最佳施肥量及最高、最佳產(chǎn)量Tab.9 The highest and optimal yields of oil flax under the maximum and optimal fertilization rates of N,P,K(kg/hm2)

3 結(jié)論與討論

汪磊等[10]認(rèn)為，平衡（配方）施肥是目前研究施肥量最為科學(xué)有效的途徑，通過多點試驗總結(jié)出來的平衡施肥配方，能有效地調(diào)節(jié)和解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾，提高肥料使用效率，減少肥料浪費所造成污染。本研究通過在4省6市進(jìn)行的“3414”完全實驗，確認(rèn)施用氮、磷、鉀肥均能有效地提高油用亞麻籽粒產(chǎn)量，依據(jù)各實驗點平均產(chǎn)量分析，氮肥增幅最大，磷肥次之，鉀肥最低，這與李文珍[16]研究結(jié)論一致。但張家口、大同、平?jīng)?個試驗點鉀肥產(chǎn)量增幅高于氮肥，與李文珍研究結(jié)論不同，這與實驗田基礎(chǔ)肥力、基礎(chǔ)產(chǎn)量以及品種需肥特性有關(guān)。缺素施肥對植株性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因子影響的分析結(jié)果表明，氮肥對株高、蒴果數(shù)、果粒數(shù)、千粒重及單株產(chǎn)量的影響最大，鉀肥次之，磷肥第三。但各試驗點表現(xiàn)也不盡相同，故生產(chǎn)上應(yīng)針對當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分情況確定最佳施肥量[17]。本研究選擇三元二次肥料效應(yīng)模型對各實驗點的配方施肥模型進(jìn)行擬合，得到了各試驗點氮磷鉀平衡施肥模型，可在運用于油用亞麻生產(chǎn)對施肥量的預(yù)測。依據(jù)油用亞麻產(chǎn)量最高目標(biāo)和最佳目標(biāo)確定的氮、磷、鉀最大施肥量和最佳施肥量及其配比，可在相關(guān)試驗區(qū)域油用亞麻生產(chǎn)上推廣。

高小麗等[18]研究認(rèn)為，科學(xué)合理施肥可大幅度提高油用亞麻單位面積產(chǎn)量，以氮、磷、鉀肥增產(chǎn)效果最為顯著。本研究結(jié)果表明，基于基礎(chǔ)產(chǎn)量（不施肥）推行氮磷鉀最大施肥量，張家口、鄂爾多斯、烏蘭察布、大同、平?jīng)龊投ㄎ髟囼烖c油用亞麻籽粒最高產(chǎn)量比基礎(chǔ)產(chǎn)量可分別增加40.53%、25.46%、71.15%、30.68%、16.21%和34.71%。推行氮磷鉀最佳施肥量，油用亞麻籽粒產(chǎn)量最佳產(chǎn)量可比基礎(chǔ)產(chǎn)量增加37.73%、23.47%、62.23%、26.07%、8.77%和24.68%。施用氮、磷、鉀肥比不施對應(yīng)肥料產(chǎn)量平均增幅分別為24.06%、19.69%、19.07%。

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