隴中沿黃灌區(qū)胡麻寬幅勻播條件下肥料適宜用量研究

劉廣才，馬 彥，姚雪竹，于 濤，袁容敏，許德蓉

(1.甘肅省秦王川農(nóng)業(yè)高科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)示范基地管理辦公室，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省景泰縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 景泰 730400)

0 引 言

胡麻(LinumusitatissimumL.)為亞麻屬亞麻科草本植物[1]，主要分布在加拿大、阿根廷、中國、印度、美國和歐盟等國家[2-4]。作為我國五大油料作物之一，主要分布在我國西北干旱區(qū)[5-6]，年種植面積30多萬hm2，居世界第三位；年均總產(chǎn)量36萬t，居世界第二位[1]。胡麻是甘肅省第二大油料作物，主要種植在中東部旱作區(qū)、河西灌區(qū)和中部沿黃灌區(qū)，常年播種面積8.77萬hm2左右[7-9]。胡麻種植區(qū)降雨量低，加之常規(guī)條播配套栽培技術(shù)落后、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種缺乏，胡麻單產(chǎn)較低，平均只有1 800 kg·hm-2[9]。“寬幅勻播栽培技術(shù)”是甘肅省近年來研究提出的密植作物高產(chǎn)栽培新技術(shù)，該技術(shù)與常規(guī)條播技術(shù)相比綠色環(huán)保、操作簡單、增產(chǎn)效果顯著，已廣泛應(yīng)用于小麥[10-14]、胡麻[15-17]、青稞[18]、啤酒大麥[19]等密植作物的種植。目前，關(guān)于胡麻寬幅勻播栽培技術(shù)研究已有報道[15-16]，但對灌溉地寬幅勻播胡麻栽培技術(shù)特別是高效施肥研究未見報道。因此，針對目前甘肅省寬幅勻播胡麻種植面積大、養(yǎng)分管理技術(shù)缺乏的現(xiàn)狀，2019年在景泰縣開展肥料用量田間試驗，以期為隴中沿黃灌區(qū)胡麻寬幅勻播高效栽培提供理論與技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年在隴中沿黃灌區(qū)景泰縣喜泉鎮(zhèn)(37°09′21″N，104°01′53″E)進行。試驗地海拔1 651 m，年降雨量260 mm，無霜期109 d，日照時數(shù)2 580～3 325 h，≥10 ℃的有效積溫為2 150～3 207 ℃，年太陽輻射總量117～165 kJ·cm-2。供試土壤為灰鈣土，前茬為玉米，耕作層土壤有機質(zhì)含量15.7 g·kg-1、全氮0.9 g·kg-1、堿解氮69 mg·kg-1、速效磷19.4 mg·kg-1、速效鉀202 mg·kg-1，pH值8.1。供試胡麻品種為隴亞15號，該品種高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)(含油率40%以上、亞麻酸含量達51.25%)，高抗枯萎病、抗白粉病。供試肥料為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O516%)和硫酸鉀(含K2O 50%)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采取“3414”最優(yōu)設(shè)計，隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)氮、磷、鉀3個因素，各因素設(shè)0、1、2、3四個水平，0水平不施肥，即：N 0 kg·hm-2，P2O50 kg·hm-2，K2O 0 kg·hm-2；2水平是當?shù)刈罴咽┓仕郊矗篘 150 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2；1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)。共14個處理，分別為：N0P0K0、N0P2K2、N1P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N3P2K2、N1P1K2、N1P2K1、N2P1K1(四個水平對應(yīng)的施肥量見表1)。3次重復(fù)，小區(qū)面積為3 m×7 m=21 m2，采取隨機區(qū)組排列。

表1 不同處理對應(yīng)的施肥量Table 1 Fertilizer rates under different treatments

種植方法：寬幅勻播播種深度3～5 cm，播幅寬10 cm，幅間距10 cm，播種量90 kg·hm-2，保苗600萬株·hm-2。3月12日將氮肥、磷肥及鉀肥按小區(qū)稱量、播種前做底肥一次性施入。3月22日播種，2日后鎮(zhèn)壓。生育期澆水3次，每次900～1 050 m3·hm-2，灌溉后4～6 h酌情排水。其它管理措施同大田。

1.3 測定項目及數(shù)據(jù)分析

成熟期每小區(qū)隨機選擇10株進行考種，測定株高、單株分枝、單株果數(shù)、每果粒數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量。按小區(qū)收獲，測定生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量。有關(guān)參數(shù)的計算公式[20]：

肥料利用率(%)=(全肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-缺素區(qū)養(yǎng)分吸收量)/肥料施用量×100

肥料農(nóng)學利用效率(kg·kg-1)=(全肥區(qū)產(chǎn)量-缺素區(qū)產(chǎn)量)/肥料施用量

缺素區(qū)相對產(chǎn)量(%)=缺素區(qū)產(chǎn)量/完全施肥區(qū)產(chǎn)量×100

施肥依從度(%)=100-缺素區(qū)相對產(chǎn)量

1.4 統(tǒng)計分析

采用《3414試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)》對數(shù)據(jù)進行回歸分析，對不同施肥水平之間N、P、K肥料利用率、肥料利用效率進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對寬幅勻播胡麻農(nóng)藝性狀的影響

處理間主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)可以反映哪些性狀容易受到施肥處理的干擾(表2)。

表2 不同施肥處理條件下的主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)Table 2 Effects of different fertilizations on main agronomic traits

變異系數(shù)從大到小排序為：單株產(chǎn)量、單株果數(shù)、單株分枝數(shù)、每果籽粒數(shù)、株高、千粒重(表2)。相關(guān)分析表明(表3)，單株產(chǎn)量與單株分枝數(shù)、單株蒴果數(shù)之間有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，且單株分枝數(shù)與單株蒴果數(shù)之間有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。以上分析表明，在不同施肥處理下，單株分枝數(shù)不但是活躍性狀，而且可與單株蒴果數(shù)同步增長。其農(nóng)學意義在于，施肥處理主要通過增加單株分枝數(shù)來增加單株蒴果數(shù)，進而提高單株產(chǎn)量。而千粒重和單果粒數(shù)尤其是前者表現(xiàn)相對穩(wěn)定，不易受到施肥處理的影響，需要通過其它措施實施調(diào)控。

表3 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of main agronomic traits

2.2 施肥對寬幅勻播胡麻產(chǎn)量的影響

由圖1可見，寬幅勻播胡麻產(chǎn)量隨氮、磷、鉀肥以及氮磷鉀配施而顯著增產(chǎn)。施肥處理(N2P2K2)與CK(N0P0K0)處理相比，產(chǎn)量顯著增加91.6%(P<0.05)；而缺N(N0P2K2)、缺P(N2P0K2)、缺K(N2P2K0)處理與CK處理相比，產(chǎn)量分別顯著增加18.8%、26.8%、74.4%(P<0.05)。說明，CK處理與不施N、不施P、不施K以及NPK配施各處理之間產(chǎn)量差異顯著。

施氮(N)四水平(N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2)處理之間，2水平處理(N2P2K2)較1水平(N1P2K2)處理增產(chǎn)16.8%，而3水平(N3P2K2)處理較2水平(N2P2K2)處理減產(chǎn)6.6%，施N四水平處理之間產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。說明，施用N肥增產(chǎn)顯著，中氮水平(N2，N 150 kg·hm-2)胡麻產(chǎn)量最高，過量施N會造成顯著減產(chǎn)。

施磷(P)四水平(N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2)處理之間，2水平(N2P2K2)處理較1水平(N2P1K2)處理增產(chǎn)8.8%，3水平(N2P3K2)處理較2水平(N2P2K2)處理減產(chǎn)0.3%，0水平(N0P2K2)、1水平(N1P2K2)、2水平(N2P2K2)處理產(chǎn)量差異顯著，2水平(N2P2K2)和3水平(N2P3K2)處理產(chǎn)量差異不顯著。說明，施用P肥增產(chǎn)顯著，中磷水平(P2，P2O575 kg·hm-2)胡麻產(chǎn)量最高，過量施P增產(chǎn)不顯著。

施鉀(K)四水平(N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3)處理之間，1水平(N2P2K1)處理較0水平(N2P2K0)處理增產(chǎn)6.4%，2水平(N2P2K2)處理較1水平(N2P2K1)處理增產(chǎn)3.2%，而3水平(N2P2K3)處理較2水平(N2P2K2)處理減產(chǎn)1.0%，0水平(N2P2K0)、1水平(N2P2K1)處理產(chǎn)量差異顯著，1水平(N2P2K1)、2水平(N2P2K2)、3水平(N2P2K3)處理產(chǎn)量差異均不顯著。說明，施用K肥增產(chǎn)明顯，中鉀水平(K2，K2O 45 kg·hm-2)胡麻產(chǎn)量最高，但施用K肥處理間以及過量施K肥處理間產(chǎn)量差異不顯著，表明該區(qū)域土壤鉀素養(yǎng)分豐富。

注：顯著性分析使用Duncan′s法進行多重比較(P<0.05)。下同。Note：The significance analysis was performed by multiple comparisons using the Duncan′s method(P<0.05).The same is as below.圖1 不同施肥處理對產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different fertilizations on grain yields

2.3 不同施肥量對寬幅勻播胡麻肥料利用率的影響

由圖2結(jié)果得出，寬幅勻播胡麻氮、磷、鉀肥料利用率隨施肥水平增加而顯著降低，其中低施肥水平顯著高于高施肥水平。當施氮量由75.0 kg·hm-2增加到225.0 kg·hm-2時，胡麻氮肥利用率由35.3%降低到15.8%；當施磷量由37.5 kg·hm-2增加到112.5 kg·hm-2時，胡麻磷肥利用率由26.6%降低到11.1%；當施鉀量由22.5 kg·hm-2增加到67.5 kg·hm-2時，胡麻鉀肥利用率由21.4%降低到9.5%。說明適量施肥有利于提高寬幅勻播胡麻氮、磷、鉀肥料利用率，而過量施肥不利于胡麻對養(yǎng)分吸收利用。

圖2 不同施肥水平下寬幅勻播胡麻肥料利用率Fig.2 Effects of different fertilizations on fertilizer use efficiency in wide-width uniform sowing flax

2.4 不同施肥量對寬幅勻播胡麻肥料農(nóng)學利用率的影響

寬幅勻播胡麻氮、磷、鉀肥料農(nóng)學利用效率均隨施肥量的增加而顯著降低，其中低施肥水平顯著高于高施肥水平(圖3)。當施氮量由75.0 kg·hm-2增加到225.0 kg·hm-2時，寬幅勻播胡麻氮肥農(nóng)學利用效率由9.4 kg·hm-2降低到4.1 kg·kg-1；當施磷量由37.5 kg·hm-2增加到112.5 kg·hm-2時，胡麻磷肥農(nóng)學利用效率由21.3 kg·hm-2降低到9.0 kg·kg-1；當施鉀量由22.5 kg·hm-2增加到67.5 kg·hm-2時，胡麻鉀肥農(nóng)學利用效率由7.9 kg·hm-2降低到3.6 kg·kg-1。這進一步說明，適量施肥有利于提高寬幅勻播胡麻氮、磷、鉀肥料農(nóng)學利用效率，過量施肥不利于胡麻養(yǎng)分的充分轉(zhuǎn)化。當?shù)刈罴咽┓侍幚鞱 150 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2和K2O 45 kg·hm-2情況下，氮、磷、鉀肥料農(nóng)學利用效率分別為：7.5 kg·kg-1、13.5 kg·kg-1和5.9 kg·kg-1。

圖3 不同施肥水平下寬幅勻播胡麻肥料農(nóng)學效率Fig.3 Fertilizer agronomic use efficiency of wide-width uniform sowing flax under different fertilizations

2.5 寬幅勻播胡麻缺素區(qū)相對產(chǎn)量和施肥依從度

表4顯示，寬幅勻播胡麻缺氮區(qū)相對產(chǎn)量為62.0%，缺磷區(qū)相對產(chǎn)量為66.2%，缺鉀區(qū)相對產(chǎn)量為91.1%。相對產(chǎn)量整體表現(xiàn)為缺氮區(qū)<缺磷區(qū)<缺鉀區(qū)，其中缺鉀區(qū)相對產(chǎn)量在90%以上。表明該區(qū)域缺氮、少磷、鉀較富裕，磷、氮養(yǎng)分是本地區(qū)寬幅勻播胡麻籽粒產(chǎn)量形成的主要限制因子。

表4 寬幅勻播胡麻缺素區(qū)相對產(chǎn)量及施肥依從度Table 4 Relative yield and fertilization adherence of wide-width uniform sowing flax in nutritional deficiency zone

在表4中，寬幅勻播胡麻氮肥依從度為38.0%，磷肥依從度為33.8%，鉀肥依從度為8.9%。不同配料的依從度整體表現(xiàn)為，鉀肥<磷肥<氮肥，其中鉀肥依從度小于10%，這與上述缺素區(qū)相對產(chǎn)量結(jié)果相反。表明該區(qū)域土壤鉀素營養(yǎng)豐富，寬幅勻播胡麻對鉀肥的依賴程度很低，而對氮、磷的依賴性較高。

2.6 寬幅勻播胡麻最佳施肥量和最高產(chǎn)量施肥量

以胡麻籽粒產(chǎn)量(Y)為因變量，以N、P( P2O5)、K(K2O)為自變量，根據(jù)表3的產(chǎn)量結(jié)果經(jīng)線性回歸，建立寬幅勻播胡麻產(chǎn)量(Y)與N、P和K肥料之間的回歸方程為：

Y=1 574.723 3+9.474 5N+11.26P+5.163 6K+0.062 7NP+0.016 8NK+0.060 8PK-0.046 8N2-0.134 6P2-0.131 4K2。R2=0.989 6；通過F檢驗，F(xiàn)=42.30>F0.05=6.00。說明該方程可用于分析和預(yù)測。

按照2019年底胡麻籽粒6.00元·kg-1、氮肥(純N)4.08元·kg-1、磷肥(P2O5)6.23元·kg-1、鉀肥(K2O)8.0元·kg-1的價格，對線性回歸方程解析得出，寬幅勻播胡麻最佳施肥量為N 158.8 kg·hm-2、P2O585.0 kg·hm-2、K2O 44.4 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.28，最佳產(chǎn)量為3 048.1 kg·hm-2；最高產(chǎn)量施肥量為N 173.7 kg·hm-2、P2O594.1 kg·hm-2、K2O 52.6 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.30，最高產(chǎn)量為3 063.3 kg·hm-2(表5)。研究得出了胡麻寬幅勻播技術(shù)的氮、磷、鉀最佳施肥量、最大施肥量和需肥規(guī)律。

表5 寬幅勻播胡麻肥料適宜施用量與產(chǎn)量Table 5 The optimal fertilizing rate and grain yield of wide-width uniform sowing flax

3 討論

氮素是植物生長所需大量營養(yǎng)元素之一，施氮可顯著提高胡麻產(chǎn)量和品質(zhì)[21-22]。磷素在植物光合產(chǎn)物合成與代謝[23-24]中發(fā)揮著重要生理調(diào)控作用，合理施用磷肥可以提高胡麻籽粒品質(zhì)[25]。關(guān)于胡麻栽培的施肥機理研究已有不少報道。謝亞萍等[26]采取氮、磷二因素完全隨機區(qū)組試驗研究得出，氮磷配施與不施肥相比，傳統(tǒng)條播胡麻單株蒴果數(shù)、每果籽粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量提高了28.0%、16.1%、18.5%和49.1%。崔紅艷等[27]采用不同施氮水平研究得出，與不施氮相比，施氮處理下傳統(tǒng)條播胡麻籽粒產(chǎn)量增加，中氮水平下的氮素籽粒生產(chǎn)效率最高。孫芳霞等28]研究得出，中氮(N 150 kg·hm-2)和中磷至高磷(P2O5150～225 kg·hm-2)配施時傳統(tǒng)條播胡麻的干物質(zhì)積累量、籽粒干物質(zhì)最終積累量和分配比率、產(chǎn)量均達最大。吳兵等[29]研究得出，氮磷配施促進了傳統(tǒng)條播胡麻地上部干物質(zhì)的積累，不同氮磷配施水平對胡麻籽粒產(chǎn)量、水分利用效率影響顯著，適宜的氮磷配比(中氮N 150 kg·hm-2、低磷P2O575 kg·hm-2)在增加旱地胡麻干物質(zhì)積累量、促進土壤水分吸收的基礎(chǔ)上，保證了胡麻的高產(chǎn)高效。謝亞萍等[30]采用不同鉀肥用量和種植密度研究得出，隨施鉀量和密度的增加，傳統(tǒng)條播胡麻干物質(zhì)和鉀積累量增加，但過量施用鉀肥胡麻增產(chǎn)不明顯，以施鉀(K2O) 45 kg·hm-2、密度7.5×106株·hm-2為宜。而本研究得出，施肥主要通過增加寬幅勻播胡麻單株分枝數(shù)來增加單株果數(shù)，進而提高單株產(chǎn)量；千粒重和單果粒數(shù)尤其是前者表現(xiàn)相對穩(wěn)定，不易受到施肥處理的影響。本研究還得出，寬幅勻播條件下胡麻施用氮肥增產(chǎn)顯著，過量施氮會造成顯著減產(chǎn)；施用磷肥增產(chǎn)顯著，過量施磷增產(chǎn)不顯著；施鉀肥處理以及過量施鉀肥處理間產(chǎn)量差異不顯著，說明該區(qū)域缺氮、少磷、鉀豐富。

吳兵等[31]采用不同施氮量和種植密度研究得出，增施氮肥顯著提高了傳統(tǒng)條播胡麻植株氮素吸收量，而氮素吸收利用率則隨施氮量和密度上升而降低；適量氮肥施用可促進傳統(tǒng)條播胡麻生育前、中期水分有效利用和提高氮素利用率，使胡麻產(chǎn)量及水分利用效率顯著增加。崔政軍等[32]采取氮、磷二因素隨機區(qū)組試驗，研究認為N 150+P2O575 kg·hm-2處理氮、磷肥料利用率最高，分別為23.1%、22.0%；N 75+P2O575 kg·hm-2處理氮肥利用效率最高，為8.97 kg·kg-1；N 150+P2O575 kg·hm-2處理磷肥利用效率最高，為10.12 kg·kg-1，說明傳統(tǒng)條播胡麻需肥規(guī)律表現(xiàn)為高氮、低磷。吳兵等[33]采用不同施磷水平研究得出，傳統(tǒng)條播胡麻磷肥利用率隨施磷量增加而減小，施磷量(P2O5)75～150 kg·hm-2可以實現(xiàn)胡麻高產(chǎn)和磷肥高效利用。謝亞萍等[34]采取不同施磷水平單因素隨機區(qū)組試驗，研究得出，中磷水平(P2O5)99.36 kg·hm-2下傳統(tǒng)條播胡麻收獲指數(shù)最大、磷肥農(nóng)學利用率最高，分別為0.38 kg·kg-1和9.95 kg·kg-1。而本研究得出，中等施肥水平N 150、P2O575和K2O 45 kg·hm-2情況下，有利于實現(xiàn)寬幅勻播胡麻高產(chǎn)，氮、磷、鉀肥料利用率分別為28.3%、17.0%和16.5%，氮、磷、鉀肥料利用效率分別為7.5 kg·kg-1、13.5 kg·kg-1和5.9 kg·kg-1。但與傳統(tǒng)條播相比，寬幅勻播胡麻肥料利用率、肥料利用效率明顯較高。這是由于寬幅勻播改傳統(tǒng)條播為寬播幅均勻播種，種子之間距離加大，避免了個體爭肥、爭水、爭光照，優(yōu)化了群體結(jié)構(gòu)，顯著提高了肥料利用率和肥料利用效率。

閆志利等[35]采用“3414”試驗，研究了河北省、山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和甘肅省等6個點位，確定了實現(xiàn)油用亞麻籽粒最高產(chǎn)量、最佳產(chǎn)量目標下傳統(tǒng)條播胡麻氮、磷、鉀肥最高施用量、最佳施用量及其配比。袁建云[36]采用“3414”肥料效益試驗，研究得出隴東旱塬傳統(tǒng)條播胡麻最佳施肥量為：N 131.3、P2O550.0和K2O 83.1 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.38∶ 0.63。汪磊等[37]研究得出，生產(chǎn)上傳統(tǒng)條播胡麻需肥比例受土壤肥力影響較大，在肥力較低的土壤上以1∶ 1∶ 1為宜，而在肥力較高的土壤上以1.0∶ 0.5∶ 0.5～1.0為宜。而本研究得出，沿黃灌區(qū)胡麻寬幅勻播條件下的氮、磷、鉀最佳施肥量為：N 158.8、P2O585.0和K2O 44.4 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.28，填補了沿黃灌區(qū)胡麻寬幅勻播條件下需肥規(guī)律的研究空白。但與傳統(tǒng)條播相比，寬幅勻播胡麻氮、磷肥需肥量較高。這是由于寬幅勻播培育了壯苗，優(yōu)化了群體結(jié)構(gòu)，提高了胡麻產(chǎn)量，從而增加了胡麻需肥量。

4 結(jié)論

施肥主要通過增加寬幅勻播胡麻單株分枝數(shù)來增加單株蒴果數(shù)，進而提高單株產(chǎn)量。寬幅勻播條件下胡麻施用氮肥增產(chǎn)顯著，過量施氮會造成顯著減產(chǎn)；施用磷肥增產(chǎn)顯著，過量施磷增產(chǎn)不顯著；施鉀肥處理以及過量施鉀肥處理間產(chǎn)量差異不顯著。寬幅勻播胡麻氮、磷、鉀肥料利用率及肥料利用效率隨施肥水平提高而明顯降低,其中以氮、磷、鉀低施肥水平顯著高于高施肥水平。寬幅勻播胡麻氮、磷、鉀缺素區(qū)相對產(chǎn)量分別為62.0%、66.2%、91.1%，氮、磷、鉀肥依從度分別為38.0%、33.8%、8.9%，表明該區(qū)域缺氮、少磷、鉀素營養(yǎng)豐富，氮、磷養(yǎng)分是限制寬幅勻播胡麻生產(chǎn)的主要因子。沿黃灌區(qū)胡麻寬幅勻播條件下，氮、磷、鉀最佳施肥量為：N 158.8、P2O585.0和K2O 44.4 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.28；最高施肥量為：N 173.7、P2O594.1和K2O 52.6 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.30。