氮、磷、鉀配施對胡麻產量的影響及推薦施肥量研究

張素梅，劉 杰*，曹 麗，李博文，范天天

（1．平涼市農業科學院，甘肅 平涼 744000；2．甘肅省農業技術推廣總站，甘肅 蘭州 730020；3．會寧縣韓家集鎮人民政府，甘肅 會寧 730700）

胡麻（Linum usititatissimum）是華北和西北干旱地區的重要油料作物之一，具有較強的耐旱、耐寒、耐貧瘠能力，在隴東黃土高原地區胡麻大多種植在土地較為貧瘠的山塬地，其產量相對較低。胡麻的產量主要受栽培品種、地區環境、施肥制度、栽培管理措施的影響［1］，而施肥是改善作物生產性能，提高作物產量和品質最有效、最直接的方法［2］。合理的施肥制度不僅能提高作物的水分利用效率和養分的吸收利用率，也能促進作物干物質的積累［3-5］。因此，研究適宜的施肥制度對于提高隴東黃土高原地區胡麻產量具有重要的意義。

研究表明，合理的氮、磷、鉀肥配施能改善作物生產性能，提高作物產量和品質［6-8］。尹煥麗等［9］在小麥上的研究結果表明，氮磷鉀優化配施使冬小麥產量較不施肥提高了30.27%。薛垠鑫等［10］在玉米上的研究結果表明，氮、磷、鉀配施對玉米增產效果最佳，且玉米產量隨施肥量的增加呈先增高后降低的趨勢。目前，針對施肥對胡麻產量影響的研究多集中于氮肥運籌［11］、氮磷配施［12］、鉀肥高效利用［13］、有機無機配施［14］等方面。已有的研究表明，適宜的氮素供應可以顯著提高胡麻產量和各生育時期的干物質積累量，但過量施氮并不能增加產量［15］。施用磷肥可使胡麻增產23%，全面提高胡麻光合性能及生物量，進而增加單株果數和千粒重，提高經濟系數［16］。施鉀能有效提高胡麻產量和鉀素利用效率［13］。氮磷合理配施有效提高胡麻單株有效果數、千粒重和單株生產力，增產效果顯著［17］。而對于胡麻適宜的氮磷鉀配比及最佳施肥量的研究較少，導致在實際生產中，不施肥、肥料投入不足、重施氮肥、氮磷鉀配比失衡等現象仍普遍發生，造成土壤板結、肥料利用率低、生態環境惡化，嚴重影響胡麻產量和品質。閆志利等［18］認為，最佳施肥量應依據地域環境差異而適當調整，以土壤養分為基礎?！?414”試驗設計是一種應用范圍較廣、效率高、較為科學的建立配方施肥模型的優良方案［6，19］，該設計可以通過構建一元、二元及三元函數模型，獲得最高產量施肥量及最佳施肥量。因此，本研究利用“3414”配方施肥方案設計了氮磷鉀3種不同肥料配比，研究氮、磷、鉀不同配比對胡麻經濟性狀和產量的影響，并擬合了一元、二元及三元肥料效應函數模型，得出了最佳施肥量，為胡麻生產的施肥決策提供了科學的參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在甘肅省平涼市崆峒區平涼市農業科學院馬蓮試驗站（106°56′E，35°26′N）進行，海拔1345 m，年平均氣溫8.5℃，年降水量420 mm，年日照時數2418 h，年蒸發量 1130.9 mm，無霜期156～188 d，屬涇河流域半雨養灌溉農業區，土壤為黃綿土，土壤有機質19.75 g/kg、堿解氮97 mg/kg、有效磷22.6 mg/kg、速效鉀219 mg/kg，前茬作物為大豆。

1.2 試驗設計

試驗采用“3414”試驗方案，設置氮肥、磷肥、鉀肥3個因素，每個試驗因素設置4個施肥水平，即0水平不施肥，2水平指當地最佳施肥量的近似值（即施N 75 kg/hm2、P2O567.5 kg/hm2、K2O 72 kg/hm2），1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5（即過量施肥水平），共14個處理，3次重復，小區隨機排列，小區面積為20 m2（4 m×5 m），不同處理施肥量見表1。氮、磷、鉀肥選用尿素（N 46.4%）、過磷酸鈣（P2O516%）和硫酸鉀（K2O 52%），于播種前一次性施入，并深耕耙磨。

表1 不同處理施肥量 （kg/hm2）

供試胡麻品種為“隴亞10號”，露地條播種植，行距20 cm，播種量為60 kg/hm2，于2019年 4月1日播種。全生育期人工中耕除草1次，拔草2次，噴防白粉病農藥1次，成熟后單脫、單運、單曬、單貯，并分別計產。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 胡麻經濟性狀與產量

成熟期主要調查經濟性狀包括：株高、工藝長度、有效分莖數、有效分枝數、單株有效蒴果數、單果粒數、單株生產力。每小區實收測產，在室內考察單株有效果數、果粒數、千粒重，曬干后稱量籽粒產量。

1.3.2 胡麻增產率、肥料貢獻率、凈收益、產投比

1.4 數據分析

采用Excel 2013和SPSS 19.0對數據進行統計分析和建模，利用Sigmaplot 12.5繪制圖表。根據不同擬合方程的決定系數選擇最適合的模型，利用邊際求導法計算經濟最佳施肥量和最高產量施肥量。

2 結果與分析

2.1 氮、磷、鉀配施對胡麻經濟性狀和產量的影響

2.1.1 氮、磷、鉀配施對胡麻經濟性狀的影響

由表2可知，不同施肥水平對胡麻株高、有效分莖數、有效分枝數、有效蒴果數、單株粒數和單株生產力的影響不同，低氮、低磷、低鉀和中氮、中磷、中鉀水平均可提高胡麻經濟性狀指標，而在高氮、高磷、高鉀施肥水平下，胡麻有效分莖數、有效分枝數、有效蒴果數、單株粒數和單株生產力相對不施肥處理均有所降低。

表2 不同施肥處理胡麻的經濟性狀分析

與不施氮肥處理（N0P2K2）相比，N1、N2和N3處理下胡麻有效分莖數分別增加3.2%、20.5%和5.8%，有效蒴果數分別增加17.7%、75%和3.2%，單株粒數分別增加15.40%、72.60%和0.81%，單株生產力分別增加18.3%、71.8%和5.6%；N2處理下胡麻有效分枝數較N0增加了37.7%；N0與N1、N2、N3處理之間胡麻株高沒有顯著差異。

與不施磷肥處理（N2P0K2）相比，P1、P2和P3處理下胡麻株高分別增加8.3%、9.7%和7.0%，有效蒴果數分別增加44.2%、76.8%和53.7%，單株粒數分別增加46.5%、76.8%和59.5%，單株生產力分別增加40.2%、76.1%和52.2%；P1、P2處理下有效分莖數分別較P0增加14.4%、8.7%，有效分枝數分別增加2.8%、20.9%，P3處理下胡麻有效分莖數和有效分枝數則較P0減少了4.6%和8.7%。

與不施鉀肥處理（N2P2K0）相比，K1、K2處理下胡麻株高分別增加了11.3%、13.5%，有效分莖數分別增加了4.1%、10.5%，有效分枝數分別增加了39.7%、74.4%，有效蒴果數分別增加了7.1%、48.7%，單株粒數分別增加了3.8%、44.4%，單株生產力分別增加了8.3%、40.5%；K3處理下胡麻株高較K0增加了12.4%，而有效分莖數、有效分枝數、有效蒴果數、單株粒數、單株生產力分別較K0減少了3.5%、37.5%、37.5%、8.7%、13.1%。

2.1.2 氮、磷、鉀配施對胡麻產量和經濟效益的影響由表3可以看出，施氮處理下胡麻產量顯著高于不施氮肥處理，其中N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2較N0P0K0分別提高了19.26%、24.67%、22.75%，較N0P2K2分別提高了8.19%、13.09%、11.35%，不同施氮水平下胡麻產量差異不顯著；與不施磷處理（N2P0K2）相比，N2P2K2處理下胡麻產量較N2P0K2顯著提高了14.21%，而N2P1K2、N2P3K2處理下胡麻產量與N2P0K2處理之間差異均不顯著；施鉀肥處理下胡麻產量較不施鉀肥處理分別顯著提高了23.81%、24.07%、22.99%，但不同施鉀水平下產量差異不顯著。不同施肥處理下胡麻產量均隨著施肥量的增加先增高后降低，在N2P2K2處理產量達到最高。

表3 不同施肥處理施肥貢獻率及經濟效益分析

從增產率和肥料貢獻率來分析，施鉀肥處理下增產率、肥料貢獻率大于施氮處理和施磷處理，且不同施鉀水平下增產率和肥料貢獻率變化量較小，N2P2K2處理下增產率和肥料貢獻率較N2P2K1只分別提高了0.27%、0.17%，比N2P2K3分別提高了1.08%、0.71%，由此可見，鉀肥對胡麻產量具有明顯的促進作用，但不同的施鉀水平對胡麻產量的影響不顯著。不同施肥處理下胡麻產投比均隨著施肥量的增加而降低，產投比在N2P2K0處理下最高，N2P2K1次之，N2P3K2最低，N2P2K0和N2P2K1較N2P3K2分別提高5.05和3.52，且各施肥處理之間的產投比差異顯著。綜上所述，N2P2K1施肥配比是經濟效益最佳的施肥方案。

2.2 氮、磷、鉀肥的互作效應對胡麻產量的影響

根據氮水平（處理5、6、7、9、10、14）、磷水平（處理3、6、9、10、11、13）、鉀水平（處理3、5、6、7、11、12），對磷鉀、氮鉀、氮磷交互作用進行分析。氮肥施用量在中氮水平時，磷鉀交互作用條件下（圖1），中磷中鉀水平下胡麻產量最高，高磷中鉀水平下最低，胡麻產量隨磷肥施用的增加呈先增高后降低的趨勢，低磷、中磷水平下胡麻產量顯著高于高磷水平，說明在中鉀水平下，磷肥用量增加具有明顯的減產效應；在中磷水平下，不同施鉀水平下胡麻產量之間差異不顯著。

圖1 磷鉀兩因素交互效應

磷肥施用量在中磷水平，氮鉀交互作用條件下（圖2），中氮中鉀水平下胡麻產量最高，中氮低鉀水平下最低，胡麻產量均隨氮肥和鉀肥施用量的增加表現為先增高后降低的趨勢，但不同施氮、施鉀水平下胡麻產量之間沒有顯著差異，均顯著高于不施氮肥和鉀肥處理。

圖2 氮鉀兩因素交互效應

鉀肥用量在中鉀水平時，氮磷交互作用條件下（圖3）胡麻產量仍以中氮中磷水平下最高，但不同氮肥、磷肥水平下胡麻產量沒有顯著差異，均顯著高于不施氮肥和磷肥處理。

圖3 氮磷兩因素交互效應

2.3 施肥量與產量相關性分析及適宜施肥量推薦

根據“3414”試驗設計原理，對一元、二元、三元二次肥料效應函數進行擬合，結果如表4所示。由表4可見，一元、二元、三元二次肥料效應函數的P值均小于0.05，達到了顯著水平，其中三元二次肥料效應函數P值小于0.01，符合典型肥料效應函數的要求。因此，本試驗以三元二次肥料效應函數模型作為推薦施肥模式。試驗結果回歸分析可以看出，該地最高產量施肥配比量為N 69.1 kg/hm2、P2O551.5 kg/hm2、K2O 63.4 kg/hm2，胡 麻最高產量為2439 kg/hm2；最佳施肥量為N 39.6 kg/hm2、P2O526.5 kg/hm2、K2O 25.7 kg/hm2，對應胡麻產量為2092 kg/hm2。

表4 肥料效應函數及顯著性檢驗

3 討論

適量的氮磷肥有利于作物同化產物的累積，增加籽粒中的干物質積累量，進而提高產量［20-21］。孫芳霞等［22］研究發現，氮、磷肥配施比單施更有利于胡麻植株干物質的積累，施氮、磷均為150 kg/hm2時植株干物質積累量和籽粒干物質積累量達到最大，但施肥不能顯著提高胡麻的單株分枝數、單果質量和千粒質量。李政升等［23］指出，施鉀能提高胡麻分莖數、分枝數、單株蒴果數、籽粒數和千粒重，在60 kg/hm2鉀水平下增產效果最優。本試驗結果表明，低氮（37.5 kg/hm2）、低磷（33.8 kg/hm2）、低鉀（36 kg/hm2）和中氮（75 kg/hm2）、中磷（67.5 kg/hm2）、中鉀（72 kg/hm2）水平均可提高胡麻株高、有效分莖數、有效分枝數、有效蒴果數、單株粒數和單株生產力。而高氮（112.5 kg/hm2）、高磷（102.3 kg/hm2）降低了胡麻有效分枝數和有效分莖數，高鉀（108 kg/hm2）在降低胡麻有效分枝數和有效分莖數的同時，也降低了胡麻有效蒴果數、單果粒數和單株生產力。這與其他人的研究結果存在差異，這一方面可能是因為土壤肥力的差異，另一方面可能是因為施肥梯度的不同。在本試驗區，低和中氮、磷、鉀配比更有利于胡麻經濟性狀指標的提高，而過量的氮、磷、鉀肥則抑制了胡麻有效分枝、有效分莖、有效蒴果數、單果粒數和單株生產力等經濟性狀指標的增長。

本試驗對不同施肥水平下胡麻產量結果的分析發現，施氮、磷、鉀處理下胡麻產量較不施氮肥（N0P2K2）、不施磷肥（N2P0K2）、鉀肥（N2P2K0）處理分別提高了8.19%～13.09%、4.95%～14.21%、22.99%～24.07%，胡麻產量隨著施肥量的增長呈現出先增高后降低的趨勢，當N、P2O5、K2O分別 為75、67.5、72 kg/hm2時 胡 麻產量最高，但不同施肥水平下胡麻產量之間的差異不顯著，這與陳曦等［24］在玉米上的研究結果相似。與高氮、高鉀相比，高施磷量時胡麻產量有明顯的下降趨勢，這是由于過量的磷肥降低了磷素的轉運速率所導致的［25］。本研究還發現，鉀肥對胡麻產量具有明顯的促進作用，施鉀處理下增產率、肥料貢獻率大于施氮處理和施磷處理，這可能與鉀素能夠改善作物農藝性狀［26］和胡麻鉀素積累與利用相關［13］。結合不同施肥水平下產投比的分析，本研究14個處理中N2P2K1（75、67.5、72kg/hm2）是最有利于本試驗區胡麻生產的施肥配比方案。

張美俊等［27］在糜子上的研究結果表明，氮磷、磷鉀、氮鉀交互作用對糜子產量具有明顯的影響。于鐵峰等［28］在紫花苜蓿上的研究結果表明，氮磷交互作用對紫花苜蓿產量的影響最優。本試驗結果表明，氮磷鉀交互作用均可影響胡麻產量，但磷鉀交互作用對胡麻產量的影響最大，而氮鉀、氮磷交互作用對胡麻產量的影響不顯著，這可能是由于不同作物需肥量的差異造成的。依據“3414”試驗設計，結合產量和收益對不同肥料效應函數模型進行尋優分析，結果表明，三元二次肥料效應函數擬合度最優，且產量和收益均能獲得最優值，因此，以三元二次肥料效應函數模型作為推薦施肥模式，得出本試驗區最高產量施肥配比量為N 69.1 kg/hm2、P2O551.5 kg/hm2、K2O 63.4 kg/hm2，胡麻最高產量為2439 kg/hm2。最佳產量施肥量為N 39.6 kg/hm2、P2O526.5 kg/hm2、K2O 25.7 kg/hm2，對應胡麻產量為2092 kg/hm2。

4 結論

本試驗結果表明，合理的氮、磷、鉀配施能夠提高胡麻經濟性狀指標和產量，而過量的氮、磷、鉀肥對胡麻的經濟性狀和產量具有明顯的降低效應，且高磷對胡麻的減產效應大于高氮和高鉀；鉀肥對于胡麻增產具有積極意義。結合收益和產投比，得出本試驗區胡麻最高產量施肥量為N 69.1 kg/hm2、P2O551.5 kg/hm2、K2O 63.4 kg/hm2，最佳推薦施肥量為N 39.6 kg/hm2、P2O526.5 kg/hm2、K2O 25.7 kg/hm2。