紅壤旱地紅薯產(chǎn)量對氮肥用量的響應(yīng)及相互關(guān)系研究

胡惠文，柳開樓，余跑蘭，陳 雷

（1. 江西紅壤研究所， 國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心， 農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，江西 南昌 330046； 2. 福建省瑪塔農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司， 福建 漳州 363000）

作為一種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作物，紅薯具有適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、耐旱耐瘠和病蟲害較少等特點(diǎn)。在水肥和光溫資源較好的地區(qū)種植，其產(chǎn)量一般可達(dá)30～45 t/hm2[1]。但是在江西省，紅薯多種植在紅壤丘陵旱地上，由于紅壤早地有酸、瘦、板結(jié)、耕層淺、有機(jī)質(zhì)少等缺點(diǎn)，導(dǎo)致該地區(qū)的紅薯產(chǎn)量較低，一般在7.5～20 t/hm2之間[2]。此外，紅壤旱地普遍存在產(chǎn)量和氮肥利用率較低的問題[3-4]，大量研究表明，不合理施用氮肥是導(dǎo)致作物減產(chǎn)和氮肥利用率下降的主要原因[5-6]。因此，為提高紅壤旱地的紅薯產(chǎn)量，該研究擬通過比較不同氮肥用量與紅薯產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系，得出紅壤旱地上紅薯高產(chǎn)的合理氮肥用量，以期為該地區(qū)的紅薯施肥技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在江西省紅壤研究所（116°20'24″E、28°15'30″N），屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降雨量1537mm，年蒸發(fā)量1 100～1 200 mm。年均氣溫17.7～18.5℃，最冷月（1月）平均氣溫為4.6℃，最熱月（7月）平均氣溫為28.0～29.8℃。典型丘崗地形，海拔高度25～30 m，坡度5°。為典型的低丘紅壤地區(qū)。土壤類型為第四紀(jì)紅粘土，測得其主要理化性狀為：有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為11.41、0.81、0.49、13.98 g/kg，速效氮、速效鉀、速效鉀含量分別為38.82、11.80、112.75 mg/kg，pH 值5.2。

1.2 試驗(yàn)材料

紅薯品種為蘇薯8 號。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)氮肥用量，各處理見表1。各處理磷、鉀肥施用量均一致，分別為60 和105 kg/hm2。每個(gè)處理3 次重復(fù)，各田間小區(qū)按區(qū)組隨機(jī)排列，每個(gè)小區(qū)面積12 m2。磷肥全部做基肥施用，氮肥和鉀肥50%做基肥施用，50%在移栽后30 d 做追肥施用。紅薯的移栽試驗(yàn)時(shí)間為5月10 號，收獲時(shí)間為10月14號。

表1 試驗(yàn)各處理的肥料用量 （kg/hm2）

1.4 測定指標(biāo)

每個(gè)小區(qū)在收獲時(shí)測定紅薯藤和紅薯塊實(shí)際產(chǎn)量。按公式（1）、（2）、（3）計(jì)算收獲指數(shù)、氮肥農(nóng)學(xué)效和氮肥偏生產(chǎn)力。

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 16.0 進(jìn)行方差分析，采用Origin 7.5 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量對紅薯產(chǎn)量的影響

從表2 可以看出，不同氮肥用量下紅薯藤和紅薯塊的產(chǎn)量存在顯著差異，各處理的紅薯藤和紅薯塊均表現(xiàn)為N120 的產(chǎn)量最高，分別比N0 增加了44.4%和91.2%。在紅薯藤產(chǎn)量上，N90、N150 和N180 的產(chǎn)量與N120 不存在顯著差異；但在紅薯塊產(chǎn)量上，除了N180 的產(chǎn)量顯著低于N120 之外，N60、N90、N150 的產(chǎn)量與N120 不存在顯著差異。而在收獲指數(shù)上則表現(xiàn)出N60、N90 和N120 這3個(gè)處理之間不存在顯著差異，但與N0、N150 和N180 存在顯著差異，其中N150 和N180 不存在顯著差異。這說明，氮肥用量過高不能提高紅薯產(chǎn)量，在紅壤旱地上合理的氮肥用量為120 kg/hm2。

表2 氮肥不同用量下紅薯產(chǎn)量和收獲指數(shù)變化

2.2 氮肥用量與紅薯增產(chǎn)率的關(guān)系

合理的氮肥用量可以顯著提高紅薯的增產(chǎn)率。圖1 結(jié)果顯示，氮肥用量與紅薯的增產(chǎn)率可以用二次曲線進(jìn)行擬合。擬合方程為y=－0.006 7x2+1.151 39x－3.893 5（R2=0.745 6，P<0.05）。通過擬合方程可以算出，當(dāng)?shù)视昧繛?15 kg/hm2時(shí)，紅薯的增產(chǎn)率最高（81.6%）。這進(jìn)一步說明，適宜的氮肥用量是紅薯高產(chǎn)的關(guān)鍵，而過度施肥則會導(dǎo)致增產(chǎn)率降低。

圖1 氮肥用量與紅薯增產(chǎn)率的相互關(guān)系

2.3 氮肥用量與氮肥農(nóng)學(xué)效率及氮肥偏生產(chǎn)力的關(guān)系

圖2 結(jié)果表明，氮肥用量與紅薯的氮肥農(nóng)學(xué)效率及氮肥偏生產(chǎn)力均具有顯著的負(fù)相關(guān)性，通過方程擬合發(fā)現(xiàn)，線性方程可以較好地?cái)M合氮肥用量與氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力的關(guān)系，二者的方程分別為：y=－0.992 8x+224.86（R2=0.966 7，P<0.05），y=－2.387 9x+543.98（R2=0.9623，P<0.05）。這表明，隨著氮肥用量的增加，紅薯的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。

圖2 氮肥用量與氮肥農(nóng)學(xué)效率及氮肥偏生產(chǎn)力的相互關(guān)系

3 討 論

紅壤旱地是中國南方丘陵區(qū)主要的耕地資源，大約占全國土地面積的11%，該地區(qū)水熱資源豐富，生產(chǎn)潛力巨大，是我國重要的糧、油、果、林、茶及水產(chǎn)品生產(chǎn)基地[7-8]。然而，受土壤自身性質(zhì)和人為不合理開發(fā)的影響，南方丘陵區(qū)的紅壤旱地普遍存在肥料利用率低、酸化加劇、作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)等問題，嚴(yán)重制約了該地區(qū)的農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[9-10]。因此，探索紅壤旱地高效持續(xù)利用技術(shù)就顯得相當(dāng)緊迫。

氮肥作為促進(jìn)作物生長、提高作物產(chǎn)量最主要的化學(xué)肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了巨大的作用。然而，氮肥的應(yīng)用也存在利用率低、加劇土壤酸化等問題，而這些問題在紅壤旱地尤為突出。大量研究證實(shí)，長期不合理施用氮肥是導(dǎo)致作物減產(chǎn)、土壤酸化加劇和氮肥利用率較低的主要原因[3,5-6]。而合理施肥可以顯著提高紅薯產(chǎn)量[11-14]。該研究的結(jié)果表明，在所有處理中，當(dāng)?shù)视昧繛?20 kg/hm2時(shí)，紅薯藤和紅薯塊產(chǎn)量最高，分別比N0 增加了44.4%和91.2%。通過二次曲線擬合也表明，當(dāng)?shù)视昧繛?15 kg/hm2時(shí)，紅薯的增產(chǎn)率最高（81.6%）。因此，在紅壤旱地上，紅薯高產(chǎn)的合理氮肥用量為115 kg/hm2。這與前人的研究結(jié)果相一致[15-18]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氮肥用量與紅薯的氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均具有顯著的負(fù)相關(guān)性，這表明，隨著氮肥用量的增加，紅薯的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。這進(jìn)一步說明，適宜的氮肥用量是紅薯高產(chǎn)的關(guān)鍵。

4 結(jié) 論

在紅壤旱地上，不同氮肥處理中的紅薯藤和紅薯塊均表現(xiàn)為N120 的產(chǎn)量最高，分別比N0 增加了44.4%和91.2%。通過二次曲線擬合方程也進(jìn)一步算出，當(dāng)?shù)视昧繛?15 kg/hm2時(shí)，紅薯的增產(chǎn)率最高（81.6%）。

氮肥用量與紅薯的氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均具有顯著的負(fù)相關(guān)性，說明隨著氮肥用量的增加，紅薯的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。

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