氮磷鉀配合施用提高白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量

摘要： 【目的】白芷留種繁育生產(chǎn)中缺乏施肥技術(shù)，造成白芷種子產(chǎn)量低，質(zhì)量不穩(wěn)定。為此，研究了用于白芷良種繁育及種子高效生產(chǎn)的施肥技術(shù)體系?！痉椒ā恳园总破贩N‘川芷2 號(hào)’為試驗(yàn)材料，于2021—2022 年采用 “3414” 不完全正交回歸設(shè)計(jì)，在四川省成都市進(jìn)行了田間試驗(yàn)。試驗(yàn)三因素為氮（N）、磷（P2O5） 和鉀（K2O） 肥，分別設(shè)4 個(gè)施肥水平，共14 個(gè)處理。于白芷收獲期，測(cè)定種子產(chǎn)量、千粒重、長(zhǎng)度、寬度、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和生活力；利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，對(duì)各施肥處理下的白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；通過(guò)肥效模型擬合得出氮、磷和鉀肥的推薦施肥量。【結(jié)果】當(dāng)N、P2O5 和K2O 用量分別為180.6、306.5 和149.8 kg/hm2 （N2P2K2） 時(shí)，白芷種子產(chǎn)量、千粒重、長(zhǎng)度、寬度、生活力、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最高，與不施肥（N0P0K0） 相比分別提高了83.3%、27.3%、16.4%、18.9%、23.3 個(gè)百分點(diǎn)、16.7 個(gè)百分點(diǎn)、24.0 個(gè)百分點(diǎn)和28.2%?；疑P(guān)聯(lián)度分析表明，白芷種子產(chǎn)量對(duì)種子生活力的影響最大，其次是發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、千粒重。N2P2K2 處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度系數(shù)均最高，分別為0.825 和0.824；其次是N1P2K1 處理（N 90.3、P2O5 306.5、K2O 74.9 kg/hm2），分別為0.745 和0.751。在施肥區(qū)間內(nèi)，白芷種子產(chǎn)量均隨氮、磷和鉀肥任一單種肥料施用量的增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，均在N2P2K2 處理下達(dá)到最大值；氮、磷和鉀肥對(duì)白芷種子產(chǎn)量存在明顯的互作效應(yīng)，N2P2K2 處理下的施肥水平有利于提升氮、磷、鉀的肥效。由擬合白芷種子產(chǎn)量的三元二次肥料效應(yīng)方程可得出，當(dāng)N、P2O5 和K2O 養(yǎng)分用量分別為177.0、274.6 和133.7 kg/hm2 時(shí)，白芷種子產(chǎn)量最高，為1766.6 kg/hm2?！窘Y(jié)論】適宜的氮、磷、鉀肥配施顯著提高白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量，氮肥（N）、磷肥（P2O5） 和鉀肥（K2O） 最優(yōu)推薦施肥量分別為177.0、274.6 和133.7 kg/hm2，適宜的氮、磷、鉀施肥比例為1∶1.55∶0.75。

關(guān)鍵詞： 白芷； 氮磷鉀肥； 種子產(chǎn)量； 種子質(zhì)量； 最優(yōu)施肥量

中藥白芷（Angelicae Dahuricae Radix） 為藥食同源植物，其基原植物為傘形科當(dāng)歸屬植物白芷[Angelica dahurica （Fisch. ex Hoffm） Benth. et Hook. f.]和杭白芷[Angelica dahurica （Fisch. ex Hoffm） Benth.et Hook. f. var. formosana （Boiss） Shan et Yuan]，具有驅(qū)風(fēng)散寒、燥熱排膿以及消腫止痛之效[1?2]。白芷除供藥用外，還廣泛應(yīng)用于香料、保健品、食品和護(hù)膚美容等方面[3]。市場(chǎng)上的商品白芷常以產(chǎn)地劃分為川白芷（四川）、祁白芷（河北）、禹白芷（河南） 和杭白芷（浙江）[4]。川白芷為著名川產(chǎn)道地藥材，據(jù)《遂寧縣志》[5]和《遂寧白芷志》[6]記載，栽培歷史至今已有400～600 年。在生產(chǎn)中，白芷以直播種子繁殖，其第一年為幼年期（秋季播種）；第二年為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期（藥用白芷），地上部分枯萎時(shí)收獲（7 月中旬）；第三年為生殖生長(zhǎng)（種白芷），4—5 月抽苔開(kāi)花，6—7 月收種[7]。種子質(zhì)量是決定后茬藥材生長(zhǎng)發(fā)育和臨床藥效的重要因素，會(huì)直接影響藥材收獲時(shí)的產(chǎn)量和質(zhì)量[8]。

在川白芷道地產(chǎn)區(qū)四川省遂寧市，當(dāng)?shù)厮庌r(nóng)或藥企會(huì)根據(jù)各自的留種經(jīng)驗(yàn)移栽收獲期的白芷根進(jìn)行種子繁育，但該過(guò)程中缺乏科學(xué)和系統(tǒng)的施肥技術(shù)指導(dǎo)，常出現(xiàn)白芷種子產(chǎn)量低和質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量主要由其種株的生長(zhǎng)發(fā)育情況決定。合理施肥會(huì)顯著促進(jìn)藥用植物的生長(zhǎng)發(fā)育[9]，但目前國(guó)內(nèi)關(guān)于白芷施肥的研究主要集中于白芷營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期[10?12]，關(guān)于白芷種子的研究主要集中于萌發(fā)特性[13?14]與質(zhì)量評(píng)價(jià)[15?16]等方面，尚未見(jiàn)白芷種子繁育過(guò)程中施肥技術(shù)研究。與此同時(shí)，白芷生殖生長(zhǎng)時(shí)期的地上部比其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期地上部更高大茂盛，其需肥量可能與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期有所不同。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定的“3414”測(cè)土配方施肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)具有處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又適合肥料試驗(yàn)和施肥決策的專業(yè)要求，是確定作物最佳施肥量和優(yōu)化施肥配比的主要方法，被廣泛應(yīng)用[17?18]。因此本研究采用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分析評(píng)價(jià)不同氮、磷和鉀施肥配比對(duì)白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)試驗(yàn)中各施肥處理下的白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。旨在篩選出提高白芷種子產(chǎn)量、改善其質(zhì)量的適宜氮、磷和鉀施肥配比，為白芷良種繁育及種子高效生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于四川省成都市溫江區(qū)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研基地青浦園（30°72′03″N，103°87′40″E），屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明，年均氣溫16.0℃，年平均降雨量865.9 mm。土壤類(lèi)型為黃壤，土壤基本理化性質(zhì)：pH 7.8，全氮 0.45 g/kg，全磷 0.36 g/kg，全鉀 11.93 g/kg，有機(jī)質(zhì) 13.85 g/kg，堿解氮 128.87 mg/kg，速效磷 41.50 mg/kg，速效鉀 103.66 mg/kg。

1.2 供試材料

供試材料為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)吳衛(wèi)教授選育的白芷品種‘川芷2 號(hào)’（其基原植物為杭白芷A. dahuricavar. formosana）。

供試肥料為尿素（N≥46.4%，四川美豐化工股份有限公司）、磷酸一銨（P2O5≥61.0%，N≥12.0%，云南云天化股份有限公司）、硫酸鉀（K2O≥52.0%，國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將白芷于2020 年9 月中旬種植于川白芷道地產(chǎn)區(qū)四川省遂寧市船山區(qū)余健村，在白芷收獲期（2021年7 月中旬） 選取大小一致、主根無(wú)分叉、無(wú)傷口和無(wú)病蟲(chóng)害的健壯白芷根，以1 m×1 m 的株行距移栽至四川省成都市溫江區(qū)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研基地青浦園。試驗(yàn)采用農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推薦的“3414”不完全正交回歸設(shè)計(jì)[19]，設(shè)置氮、磷和鉀肥3 個(gè)因素，4 個(gè)施肥水平分別為：0 水平為不施肥，2 水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚ǜ鶕?jù)課題組前期在不同土壤類(lèi)型上探究出的白芷營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期施肥配比[10， 12]及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)施肥量推導(dǎo)得出），1 水平=2 水平×0.5，3 水平=2 水平×1.5 （該水平為過(guò)量施肥），共14 個(gè)處理（表1），3 次重復(fù)，共42 個(gè)小區(qū)，各小區(qū)面積20 m2 （4 m×5 m），試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列。

白芷種株移栽成活后，12 月初開(kāi)始抽薹；12 月至次年2 月其葉柄基部增粗及老葉枯落；次年2 月至4 月其地上部分增高增粗；4 月底其植株高度達(dá)到最高，花苞開(kāi)始發(fā)育成熟、完成生殖生長(zhǎng)過(guò)程。因此根據(jù)白芷種株生長(zhǎng)規(guī)律，肥料分別在3 個(gè)時(shí)間段施用（12 月初、次年2 月初和次年４月初），各小區(qū)肥料均溶于4 L 水中隨水施入（N0P0K0 處理施入相同量的清水），3 次肥料施用量比例為2∶∶3：5。其余栽培措施保持一致。

1.4 主要指標(biāo)及測(cè)定方法

1.4.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

在白芷種根移栽前，采用五點(diǎn)取樣法取0—10 cm 土壤樣品，將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后放置于陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，分別過(guò)篩孔0.85 與0.15 mm 篩，備用。參照《土壤分析技術(shù)規(guī)范》[20]及《土壤農(nóng)化分析》[21]，測(cè)定土壤pH 及有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、有效鉀、全氮、全磷和全鉀含量。

1.4.2 種子產(chǎn)量及肥料效應(yīng)分析

于2022 年6 月底白芷種子成熟時(shí)，各小區(qū)隨機(jī)選擇無(wú)病蟲(chóng)害、長(zhǎng)勢(shì)正常的12 株白芷種株人工采收種子，放置陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干后去雜，稱重，折算出單位面積白芷種子產(chǎn)量，并利用以下公式計(jì)算肥料貢獻(xiàn)率和農(nóng)學(xué)效率。

種子產(chǎn)量（kg/hm2）=單株種子產(chǎn)量×10000 （1）

肥料貢獻(xiàn)率=（施肥區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?缺素區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量）/施肥區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量×100% （2）

農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施肥區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?缺素區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量）/（施肥區(qū)施肥量?缺素區(qū)施肥量） （3）

1.4.3 種子千粒重、長(zhǎng)度和寬度的測(cè)定

千粒重：人工數(shù)1000 粒白芷種子，用百分之一分析天平進(jìn)行稱重，每個(gè)處理重復(fù)3 次，取其平均值作為種子千粒重。

種子長(zhǎng)度和寬度：每處理選取100 粒白芷種子，用游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度與寬度，每個(gè)處理重復(fù)3次，取其平均值。

1.4.4 種子萌發(fā)試驗(yàn)

各處理挑選籽粒飽滿、大小均勻一致的50 粒種子用水浸泡12 h 后，置于3%H2O2 溶液中消毒30 min，蒸餾水沖洗3 次后將種子置于鋪有3 層濾紙（蒸餾水濕潤(rùn)） 的消毒培養(yǎng)皿（直徑12 cm） 中，培養(yǎng)皿置于光照12 h，25℃/18℃ 晝夜變溫的光照培養(yǎng)箱中，用以下公式計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽率（%）=發(fā)芽終期總萌發(fā)粒數(shù)/供試種子數(shù)×100 （ 4 ）

發(fā)芽勢(shì)（%）=25 天內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100 （5）

發(fā)芽指數(shù)（GI）=ΣGt/Dt （Gt 為時(shí)間第t 天的萌發(fā)粒數(shù)；Dt 為相應(yīng)的萌發(fā)天數(shù)） （6）

1.4.5 種子生活力檢測(cè)

參考楊枝中等[15]采用四唑（TTC） 法測(cè)定白芷種子生活力。各處理挑選籽粒飽滿、大小均勻一致的100 粒種子在30℃～35℃ 清水浸種過(guò)夜，吸干種子表面水分，沿種子胚的中線縱切成兩半，置于0.7% TTC 溶液中，在30℃～35℃下避光染色3 h，胚染成紅色則為有生活力的種子，每個(gè)處理重復(fù)3 次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、SPSS 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，用GraphPad Prism 8.3.0 軟件作圖，用Duncan 法進(jìn)行多重比較（Plt;0.05）。

根據(jù)鄧聚龍[22]的灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)理論，將白芷種子產(chǎn)量及質(zhì)量等8 個(gè)指標(biāo)作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)施肥處理設(shè)為該系統(tǒng)的變量，把白芷種子產(chǎn)量設(shè)為參考序列（X0），其余指標(biāo)設(shè)置為比較序列（Xi），分別為千粒重（X1）、種子長(zhǎng)度（X2）、種子寬度（X3）、生活力（X4）、發(fā)芽率（X5）、發(fā)芽勢(shì)（X6） 和發(fā)芽指數(shù)（X7）。

X0 = [X0（1）， X0（2），"X0（3），…，"X0（k）]

Xi = [Xi（1），"Xi（2），"Xi（3），…，"Xi（n）]

式中：k 為試驗(yàn)處理個(gè)數(shù)，n 為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

由于該系統(tǒng)中各指標(biāo)單位和量級(jí)不同，無(wú)法進(jìn)行直接評(píng)價(jià)，為了確保數(shù)據(jù)的等效性和同序性，需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。本試驗(yàn)中的產(chǎn)量、千粒重、種子長(zhǎng)度、種子寬度、生活力、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)越大越好，因此采用最大值法（公式7） 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。按照公式（8）通過(guò)絕對(duì)差值計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，再分別通過(guò)公式（9）、公式（10） 和公式（11） 計(jì)算出等權(quán)關(guān)聯(lián)度（ri ）、權(quán)重系數(shù)（ωi） 和加權(quán)關(guān)聯(lián)度（r'i）。計(jì)算公式如下：

式中：ξi （k）為x0與xi在第k 點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)；|x0 （k）-xi （k） |為x0數(shù)列與xi數(shù)列在第ｋ 點(diǎn)的絕對(duì)差值；minimink |x0 （k）- xi （k） |為二級(jí)最小差；maximaxk |x0 （k）-xi （k）|為二級(jí)最大差；ρ為分辨系數(shù)，取值范圍為0～1，常取ρ=0.5。

等權(quán)關(guān)聯(lián)度：

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)白芷種子產(chǎn)量的影響

如圖1 所示，氮、磷和鉀肥的施用會(huì)顯著提高白芷種子產(chǎn)量（Plt;0.05）。除N0P2K2 和N2P2K0 處理外，其他施肥處理的白芷種子產(chǎn)量均顯著高于N0P0K0處理（Plt;0.05），其中N2P2K2 處理種子產(chǎn)量最高，為1477.78 kg/hm2，與不施肥（N0P0K0）、不施氮（N0P2K2）、不施磷（N2P0K2） 和不施鉀（N2P2K0） 處理相比分別增產(chǎn)83.33%、74.69%、65.31% 和70.90%。

由表2 可知，施用N、P2O5、K2O 的白芷種子產(chǎn)量與不施肥處理相比平均增產(chǎn)分別為448.26、440.75和410.37 kg/hm2，各處理均以N2P2K2 處理種子產(chǎn)量最高，過(guò)量施肥后其種子產(chǎn)量會(huì)有所降低。N、P2O5、K 2O 的肥料貢獻(xiàn)率以N 2 P 2 K 2 處理最高，分別為42.70%、39.45% 和41.45%；其平均肥料貢獻(xiàn)率分別為33.90%、32.56% 和31.17%，表現(xiàn)為Ngt;P2O5gt;K2O。N、P2O5、K2O 肥的農(nóng)學(xué)效率均以1 水平處理最高，分別為3.55、2.48 和4.79 kg/kg；其平均農(nóng)學(xué)效率為2.83、1.72 和3.35 kg/kg，表現(xiàn)為K2Ogt;Ngt;P2O5。由此說(shuō)明，本試驗(yàn)中N2P2K2 （當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚?處理的N、P2O5 和K2O 肥施用量的設(shè)計(jì)是合理的。

2.2 施肥對(duì)白芷種子質(zhì)量的影響

由圖2A 可知，不同施肥處理的種子千粒重均顯著高于N0P0K0 處理（Plt;0.05），其中N2P2K2 處理的千粒重最高，為3.86 g，與不施肥（N0P0K0）、不施氮（N0P2K2）、不施磷（N2P0K2） 和不施鉀（N2P2K0） 相比分別增加27.27%、20.36%、15.30% 和21.45%。

由圖2B 和圖2C 可知，除N0P2K2 和N2P2K0 處理外，不同施肥處理的種子長(zhǎng)度和寬度均顯著高于N0P0K0 處理（Plt;0.05），其中N2P2K2 處理的種子長(zhǎng)度和寬度最高，分別為5.68 和6.30 mm，與N0P0K0相比分別提高16.39% 和18.92%。由圖2D、圖2E和圖2F 可知，N2P2K2 處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)分別為64.67%、57.33% 和2.46，均顯著高于N0P0K0 處理（Plt;0.05），與N0P0K0 處理相比分別提高了16.67、24.00 個(gè)百分點(diǎn)和28.15%。由圖2G 可知，除N0P2K2 處理外，不同施肥處理的種子生活力均顯著高于N0P0K0 處理（Plt;0.05），其中N2P2K2 處理的種子生活力最高，為83.33%，與N0P0K0 相比提高23.33 個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，施肥能顯著提高白芷種子質(zhì)量。

2.3 白芷種子產(chǎn)量與質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)度綜合分析

為了探究白芷種子產(chǎn)量與質(zhì)量間的關(guān)系，以白芷種子產(chǎn)量為參考序列，進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。該方法中的關(guān)聯(lián)系數(shù)能較好的反映白芷種子產(chǎn)量與質(zhì)量間關(guān)聯(lián)程度，其關(guān)聯(lián)系數(shù)大的序列與參考序列的關(guān)系最為密切，關(guān)聯(lián)系數(shù)小的序列則與參考序列的關(guān)系較遠(yuǎn)[ 2 3 ]。但由于不同施肥處理下的白芷種子各性狀特征值的重要性不同，需要根據(jù)權(quán)重公式計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)值，賦予各性狀指標(biāo)不同權(quán)重[24]。因此通過(guò)公式（8） 和公式（10） 可計(jì)算出白芷種子產(chǎn)量與質(zhì)量間關(guān)聯(lián)系數(shù)及評(píng)價(jià)系統(tǒng)中所占權(quán)重大小。由表3 可知，白芷種子產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)范圍為0.409～0.939，權(quán)重范圍為0.124～0.156，其關(guān)聯(lián)系數(shù)和權(quán)重的排序結(jié)果一致，由高到低排序?yàn)椋荷盍t;發(fā)芽率gt;發(fā)芽勢(shì)gt;千粒重gt;發(fā)芽指數(shù)gt;種子長(zhǎng)度gt;種子寬度。由此可知，白芷種子產(chǎn)量的提升對(duì)種子生活力的影響最大，其次是發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、千粒重等。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法中的加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度均能合理反映各處理每項(xiàng)性狀指標(biāo)與最優(yōu)性狀指標(biāo)的差異，能對(duì)不同施肥處理下的白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)公式（9） 和公式（11） 可得出14 個(gè)施肥處理的等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度值。由表4 可知，不同施肥處理的等權(quán)關(guān)聯(lián)度與加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析排序結(jié)果基本一致，其中N2P2K2 處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度系數(shù)均最高，分別為0.825 和0.824；其次是N1P2K1 處理，分別為0.745 和0.751；但不同施肥處理白芷種子產(chǎn)量以N2P2K2 最高，為1477.78 kg/hm2，其次是N2P1K2 處理，為1275.00kg/hm2。由此可知，N2P2K2 處理的白芷種子產(chǎn)量高且綜合質(zhì)量好。

2.4 施肥與白芷種子產(chǎn)量的關(guān)系

2.4.1 單因素氮、磷、鉀肥對(duì)種子產(chǎn)量的效應(yīng)分析

將自變量N、P2O5 和K2O 其中任意兩個(gè)肥料因素均設(shè)為2 水平，與因變量白芷種子產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析，可分別求出N、P2O5 和K2O 單因素施肥處理與白芷種子產(chǎn)量的擬合方程（圖3）。如圖3 所示，N、P2O5 和K2O 單因素肥效方程二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)數(shù)，一次項(xiàng)系數(shù)均為正數(shù)，開(kāi)口向下的拋物線說(shuō)明函數(shù)存在最大值，其肥效方程分別為Y=?0.017XN2+6.297XN+819.36 （R2=0.911）；Y=?0.006XP2+3.798XP+881.94（R2 =0.950）；Y=?0.031XK2 +8.502XK +840.55 （R2 =0.935）。對(duì)N、P2O5 和K2O 單因素肥效方程分別求導(dǎo)，可得到當(dāng)N、P2O5、K2O 施用量分別為185.21、316.50 和137.13 kg/hm2 時(shí)白芷種子產(chǎn)量最高，分別為1402.48、1482.97 和1423.49 kg/hm2。

2.4.2 氮、磷、鉀肥料交互作用對(duì)種子產(chǎn)量的效應(yīng)分析

氮、磷、鉀肥三者分別對(duì)白芷植株生長(zhǎng)發(fā)揮著各自的作用，同時(shí)，氮、磷、鉀肥效的發(fā)揮還受三者彼此間互作的影響。由圖4a 可知，在K2 水平下，當(dāng)?shù)适┯昧繌腘1 增加到N2 時(shí)，P1 和P2 水平下分別增產(chǎn)159.44 和310.67 kg/hm2，說(shuō)明磷肥在P2 水平下對(duì)氮肥有增效作用。在P2 水平下，當(dāng)?shù)适┯昧繌腘1 增加到N2 時(shí)，K1 和K2 水平下分別增產(chǎn)36.66 和310.67 kg/hm2，說(shuō)明鉀肥在K2 水平下能促進(jìn)氮肥肥效的發(fā)揮。

由圖4b 可知，在K2 水平下，當(dāng)磷肥施用量從P1 增加到P2 時(shí)，N1 和N2 水平分別增產(chǎn)51.55 和202.78 kg/hm2，說(shuō)明氮肥在N2 水平下能促進(jìn)磷肥肥效的發(fā)揮。在N2 水平下，當(dāng)磷肥施用量從P1 增加到P2 時(shí)，K1 和K2 水平分別增產(chǎn)99.44 和224.44 kg/hm2，說(shuō)明鉀肥在K2 水平下能促進(jìn)磷肥肥效的發(fā)揮。

由圖4c 可知，在P2 水平下，當(dāng)鉀肥施用量從K1增加到K2 時(shí)，N1 水平下減產(chǎn)20.67 kg/hm2，N2 水平下增產(chǎn)253.33 kg/hm2，說(shuō)明提高施氮量有利于鉀肥肥效更好地發(fā)揮。在N2 水平下，當(dāng)鉀肥施用量從K1增加到K2 時(shí)，P1 和P2 水平分別增產(chǎn)150.00 和253.33kg/hm2，說(shuō)明增加施磷量有利于提升鉀肥肥效。

由上述綜合分析可知，P2K2 組合有利于氮肥肥效的發(fā)揮；N2K2 組合能夠促進(jìn)磷肥肥效的發(fā)揮；N2P2 有利于鉀肥肥效的發(fā)揮。

2.4.3 氮、磷、鉀肥對(duì)種子產(chǎn)量的效應(yīng)分析

以白芷種子產(chǎn)量作為因變量，N、P2O5 和K2O 施肥量作為自變量進(jìn)行三元二次回歸分析，其擬合的三元肥料效應(yīng)函數(shù)方程為：Y=797.484+1.042XN+1.460XP+3.033XK?0.014XN2?0.005XP2?0.027XK2+0.005XNXP+0.019XNXK+0.003XPXK （R2=0.908，Plt;0.01），該回歸方程對(duì)觀測(cè)值的擬合程度好，種子產(chǎn)量與施肥量（N、P2O5 和K2O） 之間回歸方程達(dá)極顯著水平。該回歸方程的一次項(xiàng)系數(shù)均為正，說(shuō)明單獨(dú)增加N、P2O5 和K2O 的用量均對(duì)白芷種子產(chǎn)量有增產(chǎn)作用；方程二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)表示過(guò)多的N、P2O5 和K2O 并不利于白芷種子產(chǎn)量增產(chǎn)。與此同時(shí)，該回歸方程符合報(bào)酬遞減律，可以按照邊際產(chǎn)量為零的原理，對(duì)方程求各因素（N、P2O5 和K2O） 的偏導(dǎo)數(shù)，并使其值為0，解方程組得出當(dāng)N、P2O5、K2O 施用量分別為177.0、274.6 和133.7 kg/hm2，適宜的氮、磷、鉀施肥比例為1∶1.55∶0.75 時(shí)，白芷種子最高產(chǎn)量為1766.61 kg/hm2。

3 討論

3.1 氮、磷和鉀肥對(duì)白芷種子產(chǎn)量的影響

氮、磷、鉀是植物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因子，是植物體內(nèi)重要有機(jī)化合物的組成元素，可以調(diào)控植株生長(zhǎng)發(fā)育和直接影響植物的產(chǎn)量[ 2 5 ]。在本研究中，氮、磷和鉀肥施用對(duì)白芷種子產(chǎn)量有顯著增產(chǎn)效果。N2P2K2 處理下白芷種子產(chǎn)量最高，為1477.78 kg/hm2，與氮、磷和鉀缺素處理相比分別增產(chǎn)7 4 . 6 9 %、65.31% 和70.90%。這可能是由于氮、磷、鉀肥的施用會(huì)調(diào)控白芷種株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高其種子數(shù)量或種子內(nèi)貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而提升白芷種子產(chǎn)量。王遷等[26]研究發(fā)現(xiàn)施肥會(huì)顯著提升羊草生殖枝數(shù)量、每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，顯著提升羊草種子產(chǎn)量；張利霞等[27]研究發(fā)現(xiàn)氮、磷、鉀平衡施肥會(huì)顯著促進(jìn)油用牡丹‘鳳丹’的株高、新梢條數(shù)、花直徑、花高度與單株花數(shù)增加及新生枝條生長(zhǎng)、葉片增大，提升其種子產(chǎn)量，與本研究結(jié)果一致。本研究中，氮、磷、鉀肥對(duì)白芷種子產(chǎn)量平均肥料貢獻(xiàn)率分別為33.90%、32.56% 和31.17%，表現(xiàn)為Ngt;P2O5gt;K2O，說(shuō)明氮肥是限制白芷種子產(chǎn)量的主要因子，其次是磷肥和鉀肥。這可能是由于氮肥能刺激植物的生長(zhǎng)，尤其促進(jìn)分蘗新生組織發(fā)育，但當(dāng)施氮量不足時(shí)會(huì)引起植株生長(zhǎng)發(fā)育不良；而施氮量過(guò)高會(huì)對(duì)植株氮素吸收產(chǎn)生抑制，導(dǎo)致氮素利用效率下降，造成種子產(chǎn)量的降低[28?29]。同時(shí)，氮肥與作物的光合作用密切相關(guān)，在植物的新陳代謝中占主導(dǎo)地位，形成的有機(jī)物會(huì)為白芷種子產(chǎn)量提供保障[30]。

3.2 氮、磷和鉀肥對(duì)白芷種子質(zhì)量的影響

灰色關(guān)聯(lián)度分析法可以將本試驗(yàn)中的參試施肥處理看作一個(gè)灰色系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)建理想的施肥處理，計(jì)算參試施肥處理與理想施肥處理之間的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，對(duì)參試施肥處理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，關(guān)聯(lián)度越大，說(shuō)明該施肥處理下的綜合性狀越接近理想施肥處理[31]。該方法克服了單靠產(chǎn)量性狀評(píng)價(jià)優(yōu)劣的弊端，能夠更加全面、準(zhǔn)確地揭示事物的本質(zhì)[32]。在本研究中，N2P2K2 處理的白芷種子千粒重、長(zhǎng)度、寬度、生活力、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最高，分別為3.86 g、5.68 mm、6.30 mm、83.33%、64.67%、57.33% 和2.46；通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，白芷種子產(chǎn)量的提升對(duì)種子生活力的影響最大，其次是發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及千粒重等；N2P2K2 處理加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度系數(shù)均最高，分別為0.825 和0.824；其次是N1P2K1 處理，分別為0.745 和0.751。葛藝早等[33]研究發(fā)現(xiàn)平衡施肥會(huì)顯著提高杉木種子的千粒重、發(fā)芽率、可溶性糖含量和蛋白質(zhì)含量，與本研究結(jié)果一致。主要是由于種子內(nèi)貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是種子萌發(fā)和發(fā)育的主要?jiǎng)恿34]，氮、磷和鉀肥的施用會(huì)顯著提高白芷種子千粒重、長(zhǎng)度和寬度，增加了白芷種子內(nèi)貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提升白芷種子生活力、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。氮、磷和鉀肥合理配施會(huì)顯著提升白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.3 氮、磷和鉀肥對(duì)白芷種子產(chǎn)量的交互效應(yīng)

營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)作物產(chǎn)量的影響，不僅具有主效應(yīng)，交互作用效應(yīng)也對(duì)產(chǎn)量有一定的影響[35]。在本研究中，氮、磷、鉀肥任何一種單質(zhì)肥料施用量與白芷種子產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系，一定范圍內(nèi)白芷種子產(chǎn)量隨施肥量的增加而提高。說(shuō)明該試驗(yàn)中氮、磷和鉀肥的施肥范圍內(nèi)存在一個(gè)最適宜提升種子產(chǎn)量的施肥量，其范圍與種子產(chǎn)量之間有明顯的線性關(guān)系，與張平珍等[36]研究結(jié)果相吻合，符合報(bào)酬遞減規(guī)律。本研究進(jìn)一步分析肥料的交互作用發(fā)現(xiàn)，在中磷中鉀、中氮中鉀、中氮中磷水平時(shí)最利于氮、磷以及鉀肥效的發(fā)揮。由此可見(jiàn)，氮、磷和鉀營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)白芷種子產(chǎn)量的影響并不是獨(dú)立調(diào)控的，存在協(xié)同調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而發(fā)揮各自最大肥效，這與前人在藜麥[37]和瑪咖[38]上的研究結(jié)果是一致的。

“3414”施肥效應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)中通常采用三元二次效應(yīng)模型進(jìn)行擬合分析。本研究中，白芷種子產(chǎn)量的三元二次肥料效應(yīng)回歸方程擬合程度好，回歸方程顯著（R2=0.908， Plt;0.01），當(dāng)N、P2O5、K2O 施用量分別為177.0、274.6 和133.7 kg/hm2 時(shí)，白芷種子產(chǎn)量最高，為1766.61 kg/hm2。該方程得到N、P2O5、K2O 施用量要遠(yuǎn)高于白芷營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期在灰潮土[10]和紅壤[12]上的N、P2O5、K2O 施用量（灰潮土上N、P2O5、K2O 施用量分別為150、225、120 kg/hm2；紅壤上N、P2O5、K2O 施用量分別為 89.74、217.39、119.94kg/hm2）。張佳音等[39]在彩葉草溫室生產(chǎn)中霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液的磷元素濃度梯度試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期間，彩葉草生長(zhǎng)的最適磷濃度為15 mg/L，在生殖生長(zhǎng)階段，其生長(zhǎng)最適磷濃度為10 mg/L，這與本研究結(jié)果相反?？赡苁怯捎诎总粕成L(zhǎng)時(shí)期的地上部位比其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期地上部位更高大茂盛，從而需要更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。綜上所述，優(yōu)化氮、磷、鉀肥配施會(huì)顯著提高白芷種子產(chǎn)量和質(zhì)量，但白芷繁育過(guò)程中施肥這方面的研究尚少，且不同地力條件下，需要不同施肥量，因此還需更多的試驗(yàn)進(jìn)行考證和深入研究。

4 結(jié)論

適量氮、磷、鉀肥配施可顯著提高白芷種子產(chǎn)量、千粒重、長(zhǎng)度和寬度，從而顯著影響白芷種子的生活力、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。根據(jù)肥效試驗(yàn)擬合的三元二次肥料效應(yīng)方程，可得出白芷良種繁育及種子高效生產(chǎn)的氮肥（N）、磷肥（P2O5） 和鉀肥（K2O） 最優(yōu)推薦施肥量分別為177.0、274.6 和133.7 kg/hm2，適宜的氮、磷、鉀比例為1∶1.55∶0.75。但鑒于本研究中土壤基礎(chǔ)肥力的局限性，建議未來(lái)在不同肥力田塊進(jìn)行大面積試驗(yàn)，探索不同肥力土壤的最佳施肥配比。

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基金項(xiàng)目：四川省科技廳重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2021YFYZ0012）；四川省中醫(yī)藥重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（2021-16-4）；四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科建設(shè)雙支計(jì)劃—學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（P202108）。