辣木幼苗氮磷鉀肥效應(yīng)及推薦施肥量研究

任保蘭，趙春攀，楊樸麗，呂 亞，段 波，張祖兵

（云南省熱帶作物科學研究所，云南景洪 666100）

辣木（Moringa oleifera）是辣木科（Moringaceae）辣木屬的多年生熱帶速生落葉喬木，廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，具有多種功能［1］，利用價值高，可作為食用和藥用資源［2-3］。基于辣木的經(jīng)濟價值和種植面積不斷增加，辣木育種［4-5］、栽培生理［6-7］、加工利用［8-9］等相關(guān)研究日益成為熱點。在科學施肥方面，彭鐘通等［10］研究發(fā)現(xiàn)，合適比例的氮和水對辣木幼苗生物量的累積及生長有促進作用；程世敏等［11］研究認為，氮用量顯著影響辣木新梢生長，0.28、0.33 和0.17 g/kg 的氮磷鉀用量為最優(yōu)處理；任開磊等［12］對辣木初果期進行研究，發(fā)現(xiàn)低氮肥高磷鉀肥組合促進辣木的開花和坐果；許冰等［13］對辣木幼林研究發(fā)現(xiàn)，中高施肥組合能顯著增加辣木的樹高、地徑、冠幅和葉片色素含量。“3414”即3 因素4 水平14 個處理組合的試驗設(shè)計，是目前較為廣泛的施肥效應(yīng)試驗方案，具有回歸最優(yōu)設(shè)計效率高、處理少等優(yōu)點，且滿足肥料試驗和施肥決策的專業(yè)要求，能夠確定作物最佳施肥量、優(yōu)化施肥配比，已逐步應(yīng)用于多種作物的施肥實驗中［14-16］。辣木栽培不同生長時期需肥規(guī)律各異，運用“3414”方案對辣木幼苗生長肥效的研究鮮有報道。為此，采用“3414”試驗設(shè)計，對辣木幼苗的農(nóng)藝性狀及生物量進行研究，以期建立最優(yōu)肥料效應(yīng)模型，為辣木幼苗科學施肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗在云南省西雙版納傣族自治州景洪市云南省熱帶作物科學研究所辣木種植大棚進行。供試辣木為多油辣木（Moringa oleifera）改良種PKM1。

2018 年8 月開始育苗，待苗長至3 葉1 心時，選取長勢基本一致的小苗移栽至花盆（上徑×底徑×高=38 cm×33 cm×34 cm），每盆1 株；盆栽基質(zhì)為土壤∶澳洲堅果青皮=2∶1（體積比），風干后每盆裝基質(zhì)10 kg。盆栽基質(zhì)基礎(chǔ)理化特性為pH值5.4、有機質(zhì)32.31 g·kg-1、堿解氮122.50 mg/kg、速效磷56.03 mg/kg、速效鉀464.39 mg/kg。

緩苗7 d 后進行施肥處理，用尿素（含N 46%）作氮肥，過磷酸鈣（含P2O516%）作磷肥，氯化鉀（含K2O 60%）作鉀肥。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用“3414”方案設(shè)計，氮、磷、鉀3 個因素，4 個施肥水平（0，不施肥；1，2 水平的0.5 倍；2，本地區(qū)近年常用施肥水平；3，2 水平的1.5 倍），共14 個處理，具體見表1。每處理3 個重復，每重復10 株。施肥均以追肥施入，水溶后施入花盆，15 d 施肥一次，分5 次施入。

表1 “3414”試驗方案和施肥量 g/株

2018 年10 月12 日 第 一次施肥，2018 年12 月7日最后一次施肥，2018 年12 月底采收測產(chǎn)。

1.3 測定項目及方法

各處理每重復隨機抽取樣樹4 株，于施肥前和試驗結(jié)束時分別測定其株高、地徑，并對根、莖、葉分別取樣，殺青、烘干至恒重后測定干重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019、SPSS 20.0、SigmaPlot 12.5 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與作圖。

壯苗指數(shù)=（地徑/株高+根干重/地上部干重）×全株干重

分別采用三元、二元、一元方程對氮、磷、鉀進行擬合，通過模型邊際效應(yīng)計算最高生物量下的推薦施肥量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣木幼苗生長的影響

由表2 可知，施肥后辣木幼苗的地徑、株高、根干重、莖干重、葉干重及總生物量顯著高于對照（N0P0K0），施肥效果顯著。不同氮、磷、鉀處理的地徑以N2P2K0處理最大，與處理N2P3K2、N2P2K1差異不顯著，但顯著高于其他處理，且N0P0K0和N0P2K2處理顯著低于其他處理；株高以N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1處理較高，顯著高于其他處理，且缺氮肥（N0P0K0、N0P2K2）處理的株高顯著低于其他處理；根干重以N2P1K2、N2P3K2、N2P2K0處理較高，顯著高于其他處理，缺氮肥（N0P0K0、N0P2K2）處理最低，顯著低于其他處理；莖干重以N2P2K0處理最高，與處理N2P3K2差異不顯著，顯著高于其他處理，N0P0K0、N0P2K2和N1P1K2處理顯著低于其他處理；葉干重以N2P2K2處理最高，與處理N3P2K2差異不顯著，但顯著高于其他處理，且缺氮肥（N0P0K0、N0P2K2）處理的葉干重顯著低于其他處理；總生物量以N2P3K2處理最高，與處理N2P2K2、N2P1K2、N2P2K1差異不顯著，顯著高于其他處理，且N0P0K0、N0P2K2和N1P1K2處理顯著低于其他處理；壯苗指數(shù)以N2P1K2處理最高，顯著高于其他處理，N1P1K2處理最低。

表2 不同施肥處理對辣木幼苗農(nóng)藝性狀和生物量的影響

比較固定氮、磷、鉀中任意兩種肥料施用量時的肥效（表3、表4）。地徑：施用氮肥平均增加9.51 mm（較不施增加475.67%），施用磷肥平均增加2.76 mm（較不施增加29.11%），施用鉀肥平均減少2.16 mm（較不施減少15.89%）；株高：施用氮肥平均增加93.05 cm（較不施增加406.04%）；施用磷肥平均增加44.31 cm（較不施增加49.37%）；施用鉀肥平均減少22.79 cm，（較不施減少15.86%）。壯苗指數(shù)：施用氮肥平均增加6.01（較不施增加84.70%）；施用磷肥平均增加12.23（較不施增加100.15%）；施用鉀肥平均減少5.39（較不施減少25.14%）。

表3 氮、磷、鉀肥對辣木幼苗生長各指標的效應(yīng)

表4 氮、磷、鉀肥對辣木幼苗生物量的效應(yīng)

根干重：施用氮肥平均增加8.90 g/株（較不施增加757.15%）；施用磷肥平均增加7.85 g/株（較不施增加105.38%）；施用鉀肥平均減少4.78 g/株（較不施減少30.53%）。莖干重：施用氮肥平均增加10.65 g/株（較不施增加7 991.07%）；施用磷肥平均增加7.78 g/株（較不施增加141.89%）；施用鉀肥平均減少3.90 g/株（較不施減少25.47%）。葉干重：施用氮肥平均增加10.68 g/株（較不施增加17 792.20%）；施用磷肥平均增加3.08 g/株（較不施增加44.89%）；施用鉀肥平均增加0.39 g/株（較不施增加4.18%）?？偵锪浚菏┯玫势骄黾?1.18 g/株（較不施增加2 281.61%）；施用磷肥平均增加19.05 g/株（較不施增加96.48%）；施用鉀肥平 均增加0.53 g/株（較不施增加1.52%）。

綜合分析，在P2K2水平，7 個生長指標表現(xiàn)為N2＞N3＞N1＞N0；在N2K2水平，葉干重表現(xiàn)為P2＞P3＞P1＞P0，地徑、株高、莖干重和總生物量4 個指標表現(xiàn)為P3＞P2＞P1＞P0，壯苗指數(shù)和根干重2 個指標表現(xiàn)為P1＞P3＞P2＞P0；在N2P2水平，地徑、株高、壯苗指數(shù)和根干重4 個指標表現(xiàn)為K0＞K1＞K2＞K3，莖干重表現(xiàn)為K0＞K2＞K1＞K3，葉干重表現(xiàn)為K2＞K0＞K1＞K3，總生物量 表現(xiàn)為K2＞K1＞K0＞K3。

綜上所述，各因素對地徑、株高、根干重、莖干重、葉干重、總生物量等6 個指標的施肥效果表現(xiàn)為N＞P2O5＞K2O，對壯苗指數(shù)的施肥效果表現(xiàn)為P2O5＞N＞K2O。

2.2 氮磷鉀肥間交互作用分析

將K2O 施用量固定在3 g/株，P2O5施用量固定在3 g/株，N 施用量固定在4 g/株，分別繪制氮磷、氮鉀、磷鉀關(guān)于總生物量的交互作用曲面圖，三者圖示呈拋物線（圖1），表明肥效之間存在交互作用，單一肥料用量偏高或者偏低對幼苗生長不利，顯示出平衡施肥的重要性。

圖1 氮肥和磷肥（a）、氮肥和鉀肥（b）、磷肥和鉀肥（c）總生物作用交互作用曲面圖

由圖1a 可知，在氮磷互作中，施用一定量鉀肥（3 g/株）時，隨著氮肥和磷肥施用量增加，辣木幼苗總生物量呈現(xiàn)增加趨勢，兩者呈現(xiàn)明顯互作效應(yīng)。在低氮水平，隨著磷肥增加，總生物量平緩增加；在低磷水平，隨著氮肥增加，總生物量迅速增加。在高氮中磷水平，總生物量達最大。當施肥過量，總生物量又呈現(xiàn)下降趨勢。

由圖1b 可知，在氮鉀互作中，施用一定量磷肥（3 g/株）時，在低氮水平，辣木幼苗總生物量較低，且隨著鉀肥增加，總生物量緩慢增加；在低鉀水平，隨著氮肥增加，總生物量迅速增加。在高氮低鉀水平下，總生物量達到最大范圍。說明氮鉀互作下，辣木幼苗總生物量的主要受氮肥影響。

由圖1c 可知，在磷鉀互作中，施用一定量氮肥（4 g/株）時，在低磷水平，隨著鉀肥增加，總生物量平緩增加；在低鉀水平，隨著磷肥增加，總生物量迅速增加。在中磷中鉀水平下，總生物量達到最大范圍。高磷水平下，鉀肥增加抑制總生物量的增加。

2.3 肥料效應(yīng)方程擬合及施肥量分析

根據(jù)試驗處理，對辣木幼苗總生物量分別進行三元方程、二元方程和一元方程擬合，方程擬合成功的條件是二次項小于零，一次項大于零，符合肥料報酬遞減率，即為典型施肥模型，且檢驗F值顯著［17］。根據(jù)邊際效應(yīng)等于0 時，計算最高總生物量下的推薦施肥量，結(jié)果見表5。由表5可知，三元二次方程Y1 為非典型施肥模型，鉀肥一元二次方程Y7 未達顯著水平，未成功擬合，其余各組均成功擬合。

表5 辣木幼苗總生物量和施肥量的回歸分析結(jié)果

綜合Y2、Y3、Y4、Y5、Y6 方程結(jié)果表明，達到辣木幼苗最大總生物量的平均氮、磷、鉀施用量分別為6.43、3.10、-0.97。因鉀肥呈負值不符合實際，因此，在本試驗土壤肥力下，辣木幼苗最大總生物量的推薦氮、磷、鉀施用量為6.43、3.10、0 g/株，N∶P∶K=1∶0.48∶0。

3 討論

國內(nèi)外關(guān)于作物氮磷鉀平衡施肥已有很多研究，林洪鑫等［18］利用“3414”方案對木薯（ManihotesculentaCrantz）進行氮磷鉀施肥處理研究，經(jīng)過多元回歸確立施肥效益方程，最終確定最優(yōu)施肥量和配比。本研究發(fā)現(xiàn)，施用氮、磷、鉀肥對辣木幼苗生長有顯著的促進效果，與對照相比，各處理中地徑的增加率最高達5.50 倍，株高增加率最高達6.14 倍，根干重增加率最高達13.88 倍，莖干重增加率最高達254.17 倍，葉干重增加率最高達176.57 倍，總生物量增加率最高達28.26 倍，壯苗指數(shù)增加率最高達2.18 倍。綜合氮、磷、鉀肥對辣木幼苗地徑、株高、根干重、莖干重、葉干重、總生物量指標的影響，表現(xiàn)為N＞P2O5＞K2O；對壯苗指數(shù)的影響表現(xiàn)為P2O5＞N＞K2O，與張敏等［19］的N＞K2O＞P2O5和徐永強［20］的K2O＞N＞P2O5結(jié)果均不同，這可能與土壤的本身特性有關(guān)。

本研究中，肥料中氮、磷、鉀的超量會導致辣木幼苗生長指標下降，說明任一營養(yǎng)元素的超量均會導致多元素不平衡，致使施用的養(yǎng)分沒有促生效果，甚至抑制生長［21］，本試驗結(jié)果與大麥（Hordeum vulgareL.）［22］、芝 麻（Sesamum indicumL.）［23］、燕麥（Avena sativaL.）［24］等作物的施肥研究結(jié)果一致。本試驗中，缺鉀（N2P2K0）處理的辣木幼苗生長指標表現(xiàn)良好，與土壤中含有足夠辣木幼苗生長的速效鉀（464.39 mg/kg）有關(guān)，說明此基質(zhì)的鉀肥力基本滿足辣木苗期的生長需求。有資料顯示，當土壤中速效鉀＞170 mg/kg 時，當季作物不再需要施用鉀肥［25］。

在植物營養(yǎng)和肥料研究中，各元素間的關(guān)系復雜，明確各營養(yǎng)元素間的相互作用才能為肥料合理施用奠定基礎(chǔ)［21］。本研究表明，氮、磷、鉀肥三者之間存在不同程度的交互作用，而且這種交互作用對發(fā)揮肥效作用有利。徐永強［20］研究表明氮、磷、鉀肥均能顯著促進辣木的生物量和鮮葉產(chǎn)量；魯澤剛等［16］研究發(fā)現(xiàn)氮、磷、鉀肥能顯著提高燈盞花[Erigeron breviscapus（Vant.）Hand-Mazz]產(chǎn)量，且三者之間有協(xié)同促進效應(yīng)。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。

“3414”肥效試驗擬合的方法很多，比如三元二次模型、二元二次模型、一元二次模型、線性加平臺模型，不同模型各有優(yōu)缺點，研究結(jié)果受地點和作物類型的影響［26］。彭少兵等［27］對‘香玲’核桃（Juglans regiaL.）樹進行“3414”試驗設(shè)計肥效研究，考慮高產(chǎn)且培肥土壤，最終根據(jù)擬合的三元二次效應(yīng)方程推薦該核桃品種的標準施肥量。但王圣瑞等［26］研究發(fā)現(xiàn)，擬合三元二次方程僅有56%的成功率。楊俐蘋等［28］研究指出“3414”試驗方案的成功率低，主要有以下因素：試驗處理較多（14 個），難以找到肥力水平完全一致的地塊，管理人員管理水平差異大，以及試驗2水平確定的難度大，肥料用量僅4 個水平等。戢林等［29］研究發(fā)現(xiàn)，三元二次方程擬合成功率低于10%，進而采用線性加平臺模型和一元二次方程進行擬合，然后據(jù)方程擬合決定系數(shù)R2和散點圖趨勢選擇最優(yōu)模型。本研究對辣木幼苗總生物量分別進行三元二次、二元二次、一元二次模型擬合，但三元二次方程為非典型施肥模型，需綜合二元和一元擬合方程的結(jié)果，得出辣木幼苗最大總生物量的推薦氮、磷、鉀施用量。

根據(jù)辣木幼苗的最大總生物量，純氮、純磷、純鉀的推薦施肥量分別為6.43、3.10、0 g/株。但在實際生長過程中，辣木品質(zhì)除受到施肥影響外，還會受到管理措施、土壤、病蟲害等方面的影響，這些問題有待今后深入研究和探討。

4 結(jié)論

合理的氮磷鉀肥施用量能顯著增加辣木幼苗的地徑、株高、根干重、莖干重、葉干重、總生物量和壯苗指數(shù)；對辣木壯苗指數(shù)的影響大小表現(xiàn)為P2O5＞N＞K2O，對其他6 個指標的影響大小表現(xiàn)為N＞P2O5＞K2O；因素間存在不同程度的交互作用；N∶P∶K=1∶0.48∶0 的純氮、純磷、純鉀比例最適于辣木幼苗的生長和生物量積累。