氮磷鉀肥對油用向日葵產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀和養(yǎng)分利用特性的影響

段 玉，國世佳，范 霞，張 君，安 昊，梁俊梅，吳云霞

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.雙鴨山市嶺東區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，黑龍江 雙鴨山 155120；3.呼和浩特市賽罕區(qū)農(nóng)牧水利局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

向日葵是第4 大油料作物，2019年全球播種面積為2 726 萬hm2，產(chǎn)量達到5 229 萬t，我國的播種面積為125 萬hm2，產(chǎn)量達255 萬t。內(nèi)蒙古是我國最大的向日葵產(chǎn)區(qū)，種植區(qū)域主要集中在河套灌區(qū)和陰山地區(qū)，主要種植類型為食用向日葵，大約占總面積的85%，油用向日葵面積占15%[1-2]。近年來，陰山北麓向日葵發(fā)展勢頭迅猛，種植相對集中，集約化程度高，成為我國優(yōu)質(zhì)向日葵的新型產(chǎn)區(qū)[3]。施肥是向日葵高產(chǎn)的物質(zhì)基礎，氮磷鉀肥科學配合施用才能提高向日葵產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增加經(jīng)濟效益[4]。油用向日葵植株高大、籽實養(yǎng)分含量高，需要的氮磷鉀養(yǎng)分相對較多，研究表明，每生產(chǎn)100 kg 籽粒，需N 4.39～7.44 kg、P2O51.16～1.86 kg、K2O 4.13～16.6 kg[5-9]。據(jù)國家特色油料產(chǎn)業(yè)體系調(diào)查，在向日葵主產(chǎn)區(qū)氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）用量平均為172.5、112.5和54.0 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.65∶0.31。而按照每生產(chǎn)100 kg 向日葵籽實吸收N、P2O5、K2O 4.27、1.61和9.51 kg 計算，需N、P2O5、K2O 分別為116.7、44.1和260.1 kg/hm2，N、P2O5分別盈余55.8、68.4 kg/hm2，而鉀素虧缺206.1 kg/hm2[10]。重視氮磷肥而忽視鉀肥的不平衡施肥現(xiàn)象在向日葵主產(chǎn)區(qū)比較普遍，為此，在陰山北麓旱作區(qū)采用當?shù)刂饕N植方式——膜下滴灌水肥一體化，研究明確油用向日葵施用不同配比和用量的氮磷鉀肥對產(chǎn)量和養(yǎng)分利用特性的影響，為陰山北麓油用向日葵膜下滴灌高產(chǎn)高效施肥提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試作物與肥料

供試作物：油用向日葵T562。供試肥料：氮肥用尿素（含N 46%），磷肥施氮肥區(qū)用磷酸二銨、不施氮肥區(qū)用重過磷酸鈣（含P2O546%），鉀肥用氯化鉀（含K2O 60%）。氮肥40%做種肥，60%在現(xiàn)蕾期追施；鉀肥50%做種肥，50%在現(xiàn)蕾期追施；磷肥全部做種肥基施。

1.2 試驗地點

試驗在內(nèi)蒙古武川縣上禿亥鄉(xiāng)新河村內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院武川試驗站進行。土壤為栗鈣土，壤土，前茬作物為莜麥，土壤養(yǎng)分狀況見表1。該地區(qū)歷年平均降水量350 mm，年蒸發(fā)量1 800 mm，無霜期90～110 d。2018年5—9月降水量為275 mm，屬于降水偏多年份。

表1 試驗地土壤基礎養(yǎng)分性狀

1.3 試驗設計

試驗設氮、磷、鉀3 個試驗因素，每個因素設4 個用量水平，即“3414”試驗設計，各處理施肥量見表2。

試驗采用大小壟覆膜種植，膜上行距40 cm，膜外行距80 cm，株距40 cm，每行19 株。在播種行側(cè)開溝條深施基肥，然后覆土、鋪設滴灌帶、覆蓋地膜，在施肥溝側(cè)穴播油用向日葵種子。小區(qū)長7.5 m、寬4.8 m，小區(qū)面積36.0 m2，隨機區(qū)組排列，重復3 次。試驗于2018年5月9日進行施肥覆膜，5月12日點播向日葵，5月23日中耕間苗，5月28日定苗。追肥采用施肥罐滴施，第1 次（現(xiàn)蕾期）追施30%，開花初期追施30%，開花盛期追施20%，灌漿期追施20%。氯化鉀粉碎后施用，每次先溶解后滴施。試驗期間各處理統(tǒng)一灌水，田間管理一致。

1.4 收獲測產(chǎn)及樣品采集測定

每小區(qū)去掉邊行全部收獲測產(chǎn)，計算產(chǎn)量。收獲前每小區(qū)取樣3 株，測定向日葵莖稈、葉片、花盤和籽粒干重，粉碎后測定莖稈、葉片、花盤和籽粒氮磷鉀養(yǎng)分含量，測定方法采用硫酸－過氧化氫消煮，全氮用蒸餾法，全磷用釩鉬黃比色法，全鉀用火焰光度法[11]。

1.5 參數(shù)計算方法

收獲指數(shù)（HI）=籽實產(chǎn)量/全株產(chǎn)量 （1）

結(jié)實率/%=（飽粒數(shù)/單盤總粒數(shù)）×100 （2）

籽仁率/%＝（籽仁重/籽粒重）×100 （3）

產(chǎn)量反應（YR）：即全肥區(qū)籽實產(chǎn)量與對應的減素處理籽實產(chǎn)量的產(chǎn)量差。

表2 油用向日葵試驗處理及施肥方案 單位：kg/hm2

YR=全肥區(qū)籽實產(chǎn)量-缺素區(qū)籽實產(chǎn)量 （4）

籽粒養(yǎng)分吸收（RIE）：生產(chǎn)100 kg 籽粒產(chǎn)量地上部所吸收的N、P 和K 養(yǎng)分量。

肥料農(nóng)學效率（AE）：特定施肥條件下，單位肥料純養(yǎng)分所能增加的經(jīng)濟產(chǎn)量，是施肥增產(chǎn)效應的綜合體現(xiàn)，反映了增施某種養(yǎng)分對產(chǎn)量作用的大小。

AE（kg/kg）=（全肥區(qū)向日葵籽粒產(chǎn)量-缺素區(qū)向日葵籽粒產(chǎn)量）/肥料純養(yǎng)分投入量 （5）

肥料利用率（NUE）：肥料利用率是作物所能吸收肥料養(yǎng)分的比率。

NUE/% =［（全肥區(qū)作物養(yǎng)分吸收量-缺素區(qū)作物養(yǎng)分吸收量）/養(yǎng)分用量］×100 （6）

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對油用向日葵產(chǎn)量的影響

由表3 可知，施肥對油用向日葵的產(chǎn)量有顯著影響。隨著氮、磷、鉀肥用量的增加，油用向日葵的產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，施用氮肥的產(chǎn)量反應為396.9～713.6 kg/hm2，施用磷肥的產(chǎn)量反應為371.3～622.7 kg/hm2，施用鉀肥的產(chǎn)量反應為140.1～280.0 kg/hm2，最高產(chǎn)量為N2P2K2處理，分別較不施氮（N0P2K2）、不施磷（N2P0K2） 和不施鉀（N2P2K0）處理增產(chǎn)713.6、622.7、280.0 kg/hm2，增產(chǎn)率為21.4%、18.2%、7.4%，施肥對產(chǎn)量影響依次為：氮肥＞磷肥＞鉀肥。不同施肥處理對收獲指數(shù)有較大影響，說明施肥影響籽實與植株的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，從而影響收獲指數(shù)，不施肥處理的收獲指數(shù)最低。

表3 施肥對油用向日葵產(chǎn)量的影響

依據(jù)表3 試驗結(jié)果，以氮（N）、磷（P）、鉀（K）為自變量，向日葵籽實產(chǎn)量（Y）為因變量，用三元二次多項式進行回歸模擬，其回歸方程為：Y=2 854.7+4.824 9N-0.023 1N2+ 8.618 2P -0.064 5P2+5.304 7K-0.016 9K2+0.033 9N×P+0.001 7N×K-0.014 7P×K。對該回歸方程求偏導數(shù)并令其為零，可以計算出獲得油用向日葵最高產(chǎn)量的氮、磷、鉀肥用量分別為183.0、100.9、122.0 kg/hm2，此時可獲最高產(chǎn)量為4 054.4 kg/hm2。如氮肥按照4.5 元/kg、磷肥按照5.0 元/kg、鉀肥按照5.0 元/kg、油用向日葵籽實按5.0 元/kg 計算，且當增施肥料的成本等于增產(chǎn)收益時，可計算出最佳經(jīng)濟施氮磷鉀量分別為154.1、88.5、96.4 kg/hm2，此時油用向日葵籽實產(chǎn)量可達4 022.8 kg/hm2。該地區(qū)氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O） 適宜用量范圍為154.1～183.0、88.5～100.9、96.4～122.0 kg/hm2。

2.2 施肥與油用向日葵產(chǎn)量性狀的影響

由表4 可知，施肥對油用向日葵盤莖、單盤總粒數(shù)、百粒重、結(jié)實率影響較小，對莖粗、單盤粒重和籽仁率的影響較大。N2P2K2處理的莖粗與N0P0K0、N0P2K2、N1P2K1和N2P1K1處理的莖粗相比差異顯著，N2P2K2處理的單盤粒重與N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K0、N1P2K1處理的單盤粒重相比差異顯著，N2P2K2處理的籽仁率與不施肥處理（N0P0K0）的籽仁率存在顯著性差異。油用向日葵的盤莖、盤粒重和百粒重與向日葵的籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關（r=0.837、0.768、0.882），莖粗和籽仁率與籽實產(chǎn)量呈顯著相關（r=0.542、0.550），由此可見，施用氮磷鉀肥可促進向日葵花盤增大、單盤粒重增加和籽仁飽滿從而顯著增產(chǎn)。

表4 不同施肥處理油用向日葵產(chǎn)量性狀及與產(chǎn)量的相關性

2.3 施肥對油用向日葵肥料利用效率的影響

由表5 可知，油用向日葵施用氮肥的利用率為12.5%～40.5%，農(nóng)學效率為1.87～4.41 kg/kg，隨著施氮量的增加施用氮肥的肥料利用率和農(nóng)學效率下降，最佳施肥量（處理6，N2P2K2）時的氮肥利用率為33.6%，農(nóng)學效率為3.96 kg/kg。施用磷肥（P2O5）的利用率為13.3%～36.8%，農(nóng)學效率為4.07～8.25 kg/kg，隨著施磷量的增加施用磷肥的肥料利用率和農(nóng)學效率下降，最佳施肥量（處理6，N2P2K2）時的磷肥利用率為26.5%，農(nóng)學效率為6.92 kg/kg。施用鉀肥（K2O）的利用率為35.0%～66.3%，農(nóng)學效率為0.62～2.09 kg/kg，隨著施鉀量的增加施用鉀肥的肥料利用率和農(nóng)學效率下降，最佳施肥量（處理6，N2P2K2）時的鉀肥利用率為42.8%，農(nóng)學效率為1.87 kg/kg。

表5 施肥對油用向日葵肥料利用效率的影響

每生產(chǎn)100 kg 油用向日葵籽實吸收氮素（N）、磷素（P2O5）和鉀素（K2O）分別為5.96～7.29、1.46～1.99、6.40～8.33 kg，平均每生產(chǎn)100 kg 油用向日葵籽實吸收氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）為6.49、1.72、7.60 kg。最佳施肥處理（N2P2K2）每生產(chǎn)100 kg 油用向日葵籽實吸收N、P2O5、K2O 分別為6.61、1.97、7.55 kg。

3 結(jié)論與討論

施肥對油用向日葵的產(chǎn)量有顯著影響，隨著氮、磷、鉀肥用量的增加，油用向日葵的產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，N2P2K2處理的產(chǎn)量最高，分別較不施氮（N0P2K2）、不施磷（N2P0K2）和不施鉀（N2P2K0）處理增產(chǎn)713.6、622.7、280.0 kg/hm2，對油用向日葵產(chǎn)量的影響順序依次為：氮肥＞磷肥＞鉀肥，與其他研究結(jié)果一致[5-8]。氮肥仍然是限制向日葵產(chǎn)量的最主要因素，磷鉀肥均表現(xiàn)出了較好的增產(chǎn)效果[9]。因此，在該地區(qū)重視氮磷肥的基礎上一定要配施鉀肥才能獲得較好產(chǎn)量，施肥效益才會更大。氮、磷、鉀用量與油用向日葵產(chǎn)量之間可用二次多項式進行回歸模擬，回歸方程為Y=2 854.7+4.824 9N-0.023 1N2+8.618 2P-0.064 5P2+5.304 7K-0.016 9K2+0.033 9N×P+0.001 7N×K-0.014 7P×K，由回歸方程計算可得，該地區(qū)氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）適宜用量范圍為154.1～183.0、88.5～100.9、96.4～122.0 kg/hm2。

施肥對油用向日葵盤莖、單盤粒數(shù)、百粒重、結(jié)實率影響較小，各處理之間沒有顯著差異；施肥對向日葵莖粗、盤粒重和籽仁率存在顯著性差異。油用向日葵的盤莖、盤粒重和百粒重與籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關（r=0.837、0.768、0.882），莖粗和籽仁率與籽實產(chǎn)量呈顯著相關（r=0.542、0.550），在向日葵生產(chǎn)上，適當稀植，保證現(xiàn)蕾期到灌漿期的氮磷鉀養(yǎng)分供應，可以保證向日葵花盤直徑增大、盤粒重和百粒重增加，從而提高向日葵產(chǎn)量。

施用氮磷鉀肥的肥料利用率和農(nóng)學效率隨著氮磷鉀肥施用量的增加而降低。在最佳施肥處理（處理6，N2P2K2）時，施用氮磷鉀肥的肥料利用率為33.6%、26.5%、42.8%，施用氮磷鉀肥的農(nóng)學效率為3.96、6.92、1.87 kg/kg。本研究平均每生產(chǎn)100 kg油用向日葵籽實吸收氮素（N）、磷素（P2O5）和鉀素（K2O）分別為5.96～7.29、1.46～1.99、6.40～8.33 kg，平均每生產(chǎn)100 kg 油用向日葵籽實吸收氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）為6.49、1.72、7.60 kg，與其他的研究結(jié)果一致[12-14]。最佳施肥處理（N2P2K2）每生產(chǎn)100 kg 油用向日葵籽實吸收N、P2O5、K2O 分別為6.61、1.97、7.55 kg。