紫蘇籽粒產(chǎn)量對氮磷鉀肥的響應(yīng)

沈 奇，楊 森，郭 平，趙繼獻

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜研究所，貴州 貴陽 550018)

【研究意義】紫蘇[Perillafrutescens(L.)]屬唇形科紫蘇屬一年生草本植物，是我國傳統(tǒng)的藥食兼用植物[1-2]。我國紫蘇栽培有2000多年歷史，其籽粒油脂中a-亞麻酸含量可高達65 %，具有降血脂，血壓，抗血栓，影響腦神經(jīng)視神經(jīng)發(fā)育，抑制過敏及炎癥反應(yīng)及免疫調(diào)節(jié)作用，在醫(yī)藥、食品、保健等領(lǐng)域具有廣泛用途。【前人研究進展】合理施肥可以提高作物的產(chǎn)量及品質(zhì)，目前，采用肥料效應(yīng)函數(shù)計算配方施肥在藥用植物上已有應(yīng)用。王渭玲等[3-5]通過正交試驗方法分別獲得丹參、黃芩及黃芪的磷鉀肥最優(yōu)施肥配方?！颈狙芯壳腥朦c】在紫蘇栽培研究中，已有氮肥施用量、栽培密度和種植方式對紫蘇產(chǎn)量的影響研究[6-10]，但對肥料效應(yīng)函數(shù)及配方施肥研究尚少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為了明確氮、磷、鉀肥施用量對貴州地區(qū)紫蘇品種產(chǎn)量的影響，采用氮、磷、鉀肥三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，研究其對2個紫蘇新品種產(chǎn)量的影響，旨在為紫蘇的高產(chǎn)栽培及新品種推廣提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試紫蘇品種為奇蘇2號和奇蘇3號，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜研究所選育并提供。試驗用氮肥為貴州赤天化股份有限公司生產(chǎn)的尿素[CO(NH2)2]，N含量為46.4 %；磷肥為貴州省新華磷肥廠生產(chǎn)，P2O5含量為16 %；鉀肥為中化化肥有限公司生產(chǎn)，K2O含量為60 %。

1.2 試驗設(shè)計

以氮、磷、鉀肥施用量為試驗因子，采用三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，研究氮、磷、鉀肥對紫蘇產(chǎn)量的影響，共設(shè)20個處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2。

各因子水平編碼及其施肥量見表1。

表1 紫蘇正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計氮、磷、鉀肥各水平編碼的施用量

Table 1 Level code values of N, P and K quadratic saturation design and fertilization amount kg/hm2

水平編碼Level codeCO(NH2)2P2O5K2O-r(-1.682)000-176.0545.673.050187.5112.5180.01298.95179.4286.95r(1.682)375.0225.0360.0

1.3 試驗過程

試驗于2016年在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油菜研究所思南縣塘頭機場壩科研地進行，試驗地海拔385 m，北緯27°44′31″，東經(jīng)107°11′34″。前茬為機播油菜，土壤肥力中等。紫蘇品種奇蘇2號和奇蘇3號于5月上旬播種，行株距規(guī)格為50 cm×30 cm，折合密度為10 666株/667m2。各處理氮、磷、鉀肥根據(jù)試驗設(shè)計用量預(yù)混后于播種前作底肥一次性施入。紫蘇三葉期按每穴2株定苗，生長期進行中耕除草。

表2 不同施肥處理2個紫蘇品種的產(chǎn)量

成熟期每個小區(qū)計算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS軟件對紫蘇產(chǎn)量對氮、磷、鉀肥的響應(yīng)進行分析，以氮(x1)、磷(x2)、鉀(x3) 編碼值為自變量，紫蘇產(chǎn)量(y)為因變量，建立二次多項式回歸模型。采用降維法研究氮、磷、鉀肥對紫蘇產(chǎn)量的單因素效應(yīng)，將其中任意2個編碼值自變量固定為零水平，獲得單因子效應(yīng)方程。采用頻率分析法進行施肥模式優(yōu)選，對 95 % 置信區(qū)域內(nèi)獲得產(chǎn)量大于2250 kg/hm2(紫蘇高產(chǎn)栽培需要達到的目標(biāo)產(chǎn)量)的變量因子的頻次進行分析，獲得2個紫蘇品種氮、磷、鉀肥最適施用量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理紫蘇籽粒產(chǎn)量

從表2看出，紫蘇品種奇蘇2號和奇蘇3號均在處理10(氮、磷、鉀肥施用量分別為375.000、112.500和180.000 kg/hm2)的產(chǎn)量最高，產(chǎn)量分別達2601.000和2415.909 kg/hm2。奇蘇2號產(chǎn)量在處理8(氮、磷、鉀肥施用量分別為76.050、45.60 和73.050kg/hm2)最低，為950.500 kg/hm2。奇蘇3號產(chǎn)量在處理9(氮、磷、鉀肥施用量分別為0 、112.5 00和180.000 kg/hm2)最低，為1 428.479 kg/hm2。在不同肥料處理下，奇蘇2號和奇蘇3號的極差分別為1650.5 和987.429 kg/hm2。說明奇蘇2號對肥料處理響應(yīng)比較敏感。氮、磷、鉀肥處理下最優(yōu)產(chǎn)量與施肥水平在0編碼值的產(chǎn)量進行比較，奇蘇2號產(chǎn)量極差氮、磷、鉀處理分別為1499.667 、866.833 和244.330 kg/hm2，奇蘇3號分別為987.429 、32.375 和99.060 kg/hm2，均以氮處理的產(chǎn)量極差最大，表明氮肥是影響紫蘇產(chǎn)量最重要的因素，而不同紫蘇品種間對磷鉀肥響應(yīng)不一致。奇蘇2號產(chǎn)量對磷肥響應(yīng)次之，對鉀肥響應(yīng)最不敏感；奇蘇3號產(chǎn)量對鉀肥響應(yīng)次之，對磷肥響應(yīng)最不敏感。

2.2 回歸模型

奇蘇2號產(chǎn)量回歸模型為y=2219.384 +405.410x1+304.926x2-7.694x3-156.723x12-78.676x22+16.695x32-214.479x1x2-18.313x1x3-13.813x2x3。方程各偏回歸系數(shù)F 檢驗結(jié)果表明，x3、x32、x1x3和x2x3未達到顯著水平(P>0.1)，剔除不顯著因子，模型在a=0.1水平下得到新的回歸方程y=2219.384+405.410x1+304.926x2-156.723x12-78.676x22-214.479x1x2。

奇蘇3號產(chǎn)量回歸模型為y=2048.806+319.535x1+19.972x2+54.72198x3-63.102x12-113.664x22+76.017x32-69.069x1x2+9.681x1x3+29.026x2x3。方程各偏回歸系數(shù)F檢驗結(jié)果表明x2、x1x3及x2x3未達到顯著水平(P>0.1)，剔除不顯著因子，模型在a=0.1水平下得到新的回歸方程y=2048.806+319.535x1+54.722x3-63.102x12-113.664x22+76.017x32-69.069x1x2。

2.2.1 因子主效應(yīng) 由于氮、磷、鉀肥編碼值與紫蘇含量的回歸方程已經(jīng)過無量綱編碼代換，故直接比較一次項偏回歸系數(shù)絕對值的大小，可反映各因子的重要程度。從氮、磷、鉀肥與紫蘇產(chǎn)量的回歸模型可以看出，在設(shè)計的栽培條件下，氮肥對奇蘇2號產(chǎn)量影響最大，磷肥次之，奇蘇2號產(chǎn)量基本不受鉀肥影響。氮肥對奇蘇3號產(chǎn)量影響最大，鉀肥次之，磷肥影響最小。

2.2.2 單因子效應(yīng) 從圖1看出，奇蘇2號產(chǎn)量隨氮肥及磷肥增加而增加，在編碼值為1時增加幅度減緩，之后產(chǎn)量略降低；鉀肥施用量對奇蘇2號產(chǎn)量基本沒有影響。奇蘇3號產(chǎn)量隨氮肥增加而不斷增加；隨磷肥增加呈先升高后降低趨勢，在編碼值為0水平時產(chǎn)量最高；鉀肥的響應(yīng)是先降低后升高，在編碼值為0水平時產(chǎn)量最低。

2.2.3 因子互作效應(yīng) 從圖2看出，奇蘇2號產(chǎn)量隨著氮、磷肥施用量的增加而增加，氮、磷肥具有明顯的交互促進作用，在氮、磷編碼值均為 1時產(chǎn)量最高(圖2A)。由于奇蘇2號產(chǎn)量基本不受鉀肥影響，因此在氮鉀、磷鉀的互作效應(yīng)中基本呈氮、鉀單因子對產(chǎn)量的作用(圖2B、C)。奇蘇3號產(chǎn)量隨氮磷肥施用量的增加而增加，氮磷肥具有明顯的交互促進作用，在氮磷編碼值分別為 1.682和-0.5 時產(chǎn)量最高(圖2D)；奇蘇3號產(chǎn)量在氮鉀肥交互促進作用下隨氮肥施用增加而增加，隨鉀肥施用量增加呈先降低后增加趨勢，兩者也具有明顯的交互促進作用，在氮鉀肥編碼值均為 1.682 時產(chǎn)量最高(圖2E)。奇蘇3號產(chǎn)量在磷鉀肥交互促進作用下隨磷肥施用增加先增加后降低，隨鉀肥施用量增加呈先降低后增加趨勢，兩者具有明顯交互促進作用，在氮、鉀肥編碼值分別為 0時產(chǎn)量最高(圖2F)。

圖1 氮、磷、鉀與紫蘇產(chǎn)量的單因子效應(yīng)Fig.1 Single-factor effects of N,P,K with P. frutescens yield

圖2 氮、磷、鉀與紫蘇產(chǎn)量的兩因素互作效應(yīng)Fig.2 Two-factor interactive effect of N, P, K with P. frutescens yield

2.3 施肥模式優(yōu)選

奇蘇2號在氮磷鉀肥施用量水平編碼值為0.884±0.227、0.397±0.311和0±0.335時，即氮磷鉀施肥量為286.022、139.059和180.000 kg/hm2時，產(chǎn)量可大于2250 kg/hm2。奇蘇3號在氮磷鉀肥施用量水平編碼值為1.352±0.149、-0.472±0.318和0.22±0.464時，即氮磷鉀施肥量為338.180、80.923和 203.529 kg/hm2時，產(chǎn)量可大于2250 kg/hm2。

3 討 論

不同施肥水平對藥用植物的產(chǎn)量及成分均有影響[3-5]。氮磷鉀等主要生長因子對植物影響并不是單獨效應(yīng)的線性累加，三者間存在著交互作用。因此，在施肥過程中，需要綜合考慮交互效應(yīng)，尋求施肥的平衡點，才能得到合理的配方施肥量[3-5,11-12]。通過三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計氮、磷、鉀肥對紫蘇新品種奇蘇2號和奇蘇3號產(chǎn)量的影響進行分析，建立本地區(qū)紫蘇生產(chǎn)的肥料效應(yīng)函數(shù)。結(jié)果表明，氮肥是影響2個紫蘇品種產(chǎn)量最為重要的因素，而不同品種間對磷鉀肥響應(yīng)不一致。奇蘇2號產(chǎn)量對磷肥響應(yīng)次之，對鉀肥響應(yīng)最不敏感；奇蘇3號產(chǎn)量對鉀肥響應(yīng)次之，對磷肥響應(yīng)最不敏感。蔡順順等[12]對重慶地區(qū)紫蘇進行磷鉀肥配方施肥研究認(rèn)為，N、P、K 三要素對紫蘇產(chǎn)量的影響效果大小順序為K>P>N，與該研究結(jié)果不一致，這可能由于不同區(qū)域土壤元素含量差異，以及不同品種對配方施肥響應(yīng)不同。氮素被認(rèn)為是對植物影響最為顯著的元素[13]，奇蘇2號和奇蘇3號均支持該結(jié)論。研究采用頻率分析法對施肥模式進行優(yōu)選，紫蘇新品種奇蘇2號和奇蘇3號氮、磷、鉀肥配合施用時產(chǎn)量可高于2250 kg/hm2。課題組之前研究氮肥單因素對奇蘇2號和奇蘇3號產(chǎn)量影響時，施氮量分別為281.1和234.9 kg/hm2時，2個品種產(chǎn)量分別達1198.8和955.35 kg/hm2，而研究通過配方施肥紫蘇籽粒產(chǎn)量可達2250 kg/hm2以上，可見氮磷鉀配方施肥對紫蘇增產(chǎn)有顯著效果。

4 結(jié) 論

通過氮、磷、鉀肥三元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計建立本地區(qū)紫蘇生產(chǎn)的肥料效應(yīng)函數(shù)。氮肥是影響紫蘇品種產(chǎn)量最為重要的因素。紫蘇新品種奇蘇2號和奇蘇3號氮、磷、鉀施肥量分別為286.02、139.059、180.000 kg/hm2和338.180、80.923、203.529 kg/hm2時，產(chǎn)量可高于2250 kg/hm2。氮磷鉀配方施肥對紫蘇增產(chǎn)有顯著效果。