拉薩河谷農(nóng)區(qū)苦蕎“3414”肥料效應(yīng)試驗研究

邊巴卓瑪

(1. 西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩850032； 2. 省部共建青稞和牦牛種質(zhì)資源與遺傳改良國家重點實驗室，西藏 拉薩850032)

蕎麥屬蓼科(Polygonaceae)，有2個栽培種，為甜蕎和苦蕎[1-2].蕎麥素有“五谷之王”之美譽，其籽粒營養(yǎng)價值很高，富含蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、礦物質(zhì)、維生素及微量元素[3].作為藥食作物其富含人體需要的氨基酸及豐富的生物類黃酮[4]，具有降血糖、降血脂,可有效控制糖尿病，提高身體免疫力.同時，還有助于小孩的智力健康發(fā)育[5-6].西藏高寒地區(qū)主要以種植苦蕎為主，蕎麥根系發(fā)達，對生態(tài)條件(熱量、土壤、光照等)選擇要求不高，具有較強的環(huán)境適應(yīng)能力(表現(xiàn)為具有抗旱、抗寒、耐瘠、耐堿和抗病能力)，可在低海拔至高海拔農(nóng)區(qū)進行種植.長期以來，當(dāng)?shù)厥w麥種植業(yè)受到傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn)力水平的限制，品種老化嚴重，加之蕎麥生產(chǎn)多為粗放管理，產(chǎn)量一直處于較低的水平上，產(chǎn)業(yè)發(fā)展較緩慢.

肥料為作物生長發(fā)育提供了最基本的營養(yǎng)元素，氮、磷、鉀是影響作物產(chǎn)量肥料三要素.研究表明，氮是作物生長發(fā)育過程中需求量最大的元素，對產(chǎn)量影響最大，其次是磷、鉀肥.科學(xué)合理地施肥將有效地提高作物產(chǎn)量.但長期以來不合理的施肥、偏施化肥、少施或不施有機肥料等現(xiàn)象，造成土壤中的養(yǎng)分比例失調(diào)，土壤貧瘠化現(xiàn)象嚴重.目前，針對作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能與肥料效應(yīng)等，國內(nèi)外專家學(xué)者做了大量的研究[7].曹群虎等[8]通過長武縣田間肥料試驗，研究不同氮磷鉀施肥量對小麥產(chǎn)量的影響，分析肥料的利用率，結(jié)果表明，產(chǎn)量水平高，肥料利用率越高，氮肥利用率最高2.2%～31.2%，其次鉀肥利用率7.4%～32.1%，磷肥利用率最低6.0%.

樊燕等[9]通過“3414”肥料效應(yīng)試驗，建立肥料效應(yīng)方程，探索蕎麥的最佳施肥模式，為重慶地區(qū)蕎麥生產(chǎn)的高產(chǎn)高效提供科學(xué)依據(jù).結(jié)果表明：推薦試驗區(qū)蕎麥 667 m2的最佳施肥量為過磷酸鈣25.0～50.0 kg、硫酸鉀10.5～20.0 kg、尿素15.0 kg.

作為一種先進的精準施肥技術(shù)，測土配方施肥能夠依據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能與肥料效應(yīng)，基于合理的施用有機肥料，優(yōu)化氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用數(shù)量、施肥時期和施用方法[10-11].文中采用“3414”試驗方案，并結(jié)合高寒旱作農(nóng)區(qū)土壤肥力，研究分析不同氮、磷、鉀肥施用量對苦蕎產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響，建立肥效模型，確定其推薦施肥量，為基于苦蕎高產(chǎn)目標(biāo)的施肥管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持.

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗在西藏自治區(qū)資環(huán)所四號試驗地(91°2′31″E，91°2′31″N)進行，其海拔3 650 m，年平均日照時數(shù)3 000 h，年平均氣溫7.5 ℃，無霜期100～120 d，年平均降水量200～510 mm，屬于典型的高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候.按“S”法采集供試種植層土壤10個點的樣品，其基本理化性狀見表1，表中w為質(zhì)量比.

1.2 供試肥料和品種

供試品種：西蕎5號；供試肥料：過磷酸鈣(含P2O512%)、尿素(含N 46.4%)、硫酸鉀(含K2O 50%) ；處理藥劑：克敵蟲60 kg/hm2(與基肥混合后撒施).

1.3 試驗方法與設(shè)計

試驗采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計，如表2所示，ω為折合純養(yǎng)分用量.該試驗方案采用氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理.4個水平是指：0水平為不施肥，2水平為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量，1水平為2水平×0.5，3水平為2水平×1.5.

表2 試驗因素水平

試驗小區(qū)行長6.0 m，寬3.5 m，面積約為21.00 m2，行距0.3 m，行數(shù)11行；蕎麥播種量為33 kg/hm2.試驗肥料磷肥、鉀肥采用1次基施；氮肥25%作底肥，25%作提苗肥，50%作花肥.

1.4 樣品采集及試驗觀測

1) 土樣采集：對每個試驗小區(qū)進行樣品采集.采集對象為試驗地試驗前耕作層土樣，設(shè)置不少于10個采樣點，且呈S形分布，將各采樣點采集的土樣均勻混合后裝袋，取樣重量約為2 kg，土樣自然風(fēng)干，標(biāo)記留存.

2) 植株及籽粒樣品：每個試驗、每個小區(qū)都要采集.植株樣品的采集與收獲、測產(chǎn)同步，設(shè)置5個采樣點，每個采樣點沿接近植株基部采集樣株，風(fēng)干樣品，單獨脫粒，作為考種樣品.說明：每個小區(qū)設(shè)置5個采集點，每個采集點取5個植株，即每個小區(qū)合計采集25株植株，在蕎麥收貨前期每株連根拔起取樣.

3) 收獲期取樣：每個小區(qū)選取3 m2記載作物的實際產(chǎn)量.

4) 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進行處理及作圖，采用SPSS 21.0進行方差分析，采用LSD法進行差異顯著性檢驗.

1.5 田間管理

試驗小區(qū)的田間管理均采用與大田水平相當(dāng)?shù)母黜椆芾泶胧?5月15日進行播種前灌水、土地深翻；5月19日播種，采用人工開溝條播方式，播種后覆土壓平.中耕3次：6月上旬中耕除草和灌水1次，并早查苗、間苗、保證無缺苗斷行；6月下旬—7月上旬除草1次，7月中下旬除草和灌水1次.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對苦蕎農(nóng)藝性狀的影響

圖1為不同處理主要農(nóng)藝性狀分析結(jié)果,圖中h為株高，n為分節(jié)數(shù)，i為分支數(shù)，d為莖粗，j為單株粒數(shù)，m為單株粒質(zhì)量，g為千粒質(zhì)量.由圖可見，不同施肥情況下相同苦蕎植株表型性狀也不同.包括植株的株高T5(N2P1K2)處理表現(xiàn)最高，為174.60 cm，其他品系范圍為13.20～171.00 cm；主莖分枝數(shù) T14(N2P1K1)處理表現(xiàn)最高，為3.27個，其他品系分枝數(shù)為0.20～2.53個；主莖節(jié)數(shù)T14(N2P1K1)處理最高，為22.33個，其他品系為19.47～21.93個；莖粗T14(N2P1K1)處理最高，為8.06 g，其他品系為6.07～8.00.不同處理下相同蕎麥作物植株經(jīng)濟性狀也各不同.單株粒數(shù)T5(N2P1K2)處理最高，為608.93粒，其他品系為316.20～567.93；單株粒質(zhì)量 T5(N2P1K2)處理最高，為14.05 g，其他品系為7.12～11.23 g；千粒質(zhì)量T13(N1P2K1)處理最高，為23.80 g，其他品系為18.21～23.72 g.

圖1 不同處理主要農(nóng)藝性狀分析結(jié)果

2.2 不同施肥處理對苦蕎籽粒產(chǎn)量的影響

通過產(chǎn)量方差分析結(jié)果(F=3.2,P=0.005<0.010)表明，不同施肥處理對苦蕎籽粒產(chǎn)量影響差異極具有統(tǒng)計學(xué)意義.對蕎麥具有顯著的增產(chǎn)效果的為氮磷鉀配施，尤其是氮肥的施用，增產(chǎn)效果非常顯著，而不施用氮肥，僅施用磷鉀肥對增產(chǎn)沒有顯著的影響.表3 為不同處理產(chǎn)量分析結(jié)果，表中Y為產(chǎn)量.從表中看出，處理T10(N2P2K3)產(chǎn)量表現(xiàn)最高，為5 244.29 kg/hm2；其次是處理T11(N3P2K2)產(chǎn)量，為4 869.10 kg/hm2；對照處理(N0P0K0)產(chǎn)量最低，為2 384.53 kg/hm2.

表3 不同處理產(chǎn)量分析結(jié)果

2.3 地力產(chǎn)量及土壤肥力

肥料互作效應(yīng)分析結(jié)果如表4所示，表中e為比對照增產(chǎn)率，ηY為相對產(chǎn)量.

表4 土壤肥力依存率和缺素相對產(chǎn)量

與對照(CK)相比，NP互作效應(yīng)最高，平均增產(chǎn)99.6%，NPK互作效應(yīng)增產(chǎn)效率73.4%；NK互作效應(yīng)增產(chǎn)為47.2%；PK的互作效應(yīng)最弱為4.9%，土壤養(yǎng)分限制產(chǎn)量提高順序從大到小依次為N，P，K.試驗方案1，2，4，6，8處理中N0P0K0為無肥區(qū)，處理 N2P2K2為全素區(qū)，處理 N0P2K2為缺氮區(qū)，處理 N2P0K2為缺磷區(qū)，處理 N2P2K0為缺鉀區(qū).無肥區(qū)產(chǎn)量2 384.53 kg/hm2，缺氮區(qū) 2 501.25 kg/hm2，缺磷區(qū)3 510.09 kg/hm2，缺鉀區(qū)4 760.71 kg/hm2.無肥區(qū)相對產(chǎn)量57.66%， 缺氮區(qū) 60.40%，缺磷區(qū) 84.80%，缺鉀區(qū)115.00%.按相對產(chǎn)量，將土壤肥力劃分為 5級：相對產(chǎn)量小于50.00%視為土壤養(yǎng)分為極缺，施相應(yīng)的肥料有極顯著的增產(chǎn)效果；相對產(chǎn)量50.00%～75.00%表示土壤養(yǎng)分為缺，施相應(yīng)的肥料有一定的增產(chǎn)效果；相對產(chǎn)量75.00%～85.00%的土壤養(yǎng)分為中等；相對產(chǎn)量85.00%～95.00%的土壤養(yǎng)分為豐；相對產(chǎn)量大于95.00%土壤養(yǎng)分為極豐.地力養(yǎng)分豐缺情況說明供試土壤中缺氮，即全氮的含量較低，速效磷含量中等，速效鉀含量達到極豐水平.

2.4 蕎麥產(chǎn)量肥效分析

2.4.1 三因素對產(chǎn)量肥料效應(yīng)模型

根據(jù)氮、磷、鉀不同施用量對產(chǎn)量的影響，通過回歸分析得出三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程為

式中：XN,XP,XK分別為氮肥、磷肥和鉀肥折純用量.回歸平方和U=11 760 761.49，剩余平方和Q=777 302.893，相關(guān)系數(shù)R2=0.938，檢驗值F=6.725，P=0.041<0.050，說明N,P,K不同用量的施肥配比對產(chǎn)量的影響具有統(tǒng)計學(xué)意義.根據(jù)肥料報酬遞減律和二次數(shù)學(xué)函數(shù)曲線的特點要求，判定該三元二次肥效方程為非典型肥效方程.

2.4.2 單因素對產(chǎn)量肥料效應(yīng)模型

表5為單因素分析結(jié)果,表中ωmax為最大施肥量，Ymax為最大產(chǎn)量，ωb為最佳施肥量，Yb為最佳產(chǎn)量.可以分別利用一元二次肥料效應(yīng)模型擬合.

表5 單因素分析結(jié)果

1) 不同施氮水平對蕎麥產(chǎn)量的影響

2) 不同施磷水平對蕎麥產(chǎn)量的影響

3) 不同施鉀水平對蕎麥產(chǎn)量的影響

3 討 論

3.1 氮磷鉀互作效應(yīng)分析結(jié)果

肥料的使用是影響苦蕎產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，施肥量因不同地力水平而不同，得到的試驗結(jié)果也不同.徐松鶴等[12]研究發(fā)現(xiàn)，單因素施肥對烏蘭察布地區(qū)蕎麥產(chǎn)量的影響效應(yīng)從大到小依次為磷肥、有機肥、鉀肥、氮肥.由此說明，施肥量N，P，K各因素交互影響作用因不同地域特點及地力水平，得到的試驗結(jié)果也各不相同.本試驗供試田塊的整體地力屬于低水平，土壤中有效養(yǎng)分含量豐缺程度表現(xiàn)為低氮、中磷、高鉀水平.肥料的互作效應(yīng)結(jié)果從大到小依次為NP，NPK，NK，PK.可以看出，土壤養(yǎng)分含量水平總體偏低的情況下，氮磷鉀肥的協(xié)同施肥，以便滿足作物不同的生長階段的養(yǎng)分需求，在一定范圍內(nèi)可提高蕎麥產(chǎn)量.通過施氮肥促使植物莖葉的生長；施用磷肥增加植物根系生長及碳水化合物的合成和運載，同時促進氮素的代謝；蕎麥是需鉀較多的作物之一[2]，通過施用鉀肥，可以促進莖稈增粗，增加抗倒伏能力.

3.2 不同氮、磷、鉀肥料組合的產(chǎn)量效應(yīng)

試驗研究不同配比氮、磷、鉀不同施肥量對蕎麥產(chǎn)量影響較明顯，通過方差分析結(jié)果表明(F=3.2，P=0.005<0.010)，不同處理產(chǎn)量水平差異具有統(tǒng)計學(xué)意義.試驗區(qū)不同氮、磷、鉀組合用量的蕎麥產(chǎn)量效應(yīng)表現(xiàn)為T10(N2P2K3)的增產(chǎn)效應(yīng)最顯著，說明中氮、中磷、高鉀水平下獲得產(chǎn)量較高.T2(N0P2K2)增產(chǎn)效應(yīng)不顯著，說明氮磷鉀肥配合施用增產(chǎn)效果較好，不施用氮肥的增產(chǎn)效果不明顯.在試驗區(qū)種植蕎麥，施用氮磷鉀肥的增產(chǎn)效果顯著，其增產(chǎn)效應(yīng)從大到小依次為N，P，K.這與劉迎春等[13]研究適量施用磷肥，增施鉀肥，不推薦施用氮肥的結(jié)果不一致，原因可能是不同地域存在著一定的肥力差異，其施肥量N，P，K的影響作用也不同.

4 結(jié) 論

采用“3414”試驗方法對拉薩河谷區(qū)域高寒旱作苦蕎的最佳施肥量進行了研究，對試驗數(shù)據(jù)進行三元二次和一元二次肥料效應(yīng)模型擬合，得到結(jié)論如下：

1) 通過對數(shù)據(jù)產(chǎn)量方差分析，得到不同施肥處理對苦蕎籽粒產(chǎn)量影響差異極具有統(tǒng)計學(xué)意義.

2) 氮磷鉀配施對蕎麥具有顯著的增產(chǎn)效果，處理T10(中氮、中磷、高鉀)產(chǎn)量表現(xiàn)最高，為5 244.29 kg/hm2；肥料互作效應(yīng)分析顯示NP互作效應(yīng)最高，土壤養(yǎng)分限制產(chǎn)量分析顯示其提高順序從大到小依次為N，P，K.

3) 采用一元二次肥料效應(yīng)模型分析，推薦苦蕎最佳施肥量尿素施用量44.50 kg/hm2、過磷酸鈣施用量256.17 kg/hm2、硫酸鉀施用量40.82 kg/hm2.