陳二影　秦嶺　程炳文等

摘要：為了探明夏谷生產(chǎn)中氮、磷、鉀肥效應(yīng)和最優(yōu)施肥參數(shù)，本試驗(yàn)采用“3414”肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)，對(duì)夏谷高產(chǎn)新品種濟(jì)谷16的氮、磷、鉀肥料效應(yīng)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：施用氮、磷、鉀肥增產(chǎn)效果顯著，最高可達(dá)32.8%。氮、磷、鉀肥間存在明顯的交互作用，平衡施肥能顯著提高谷子的產(chǎn)量和肥效，氮、磷、鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響為氮>鉀>磷。氮、磷、鉀肥的偏生產(chǎn)力隨著用量的提高均呈逐漸降低的趨勢(shì)，平均偏生產(chǎn)力鉀>磷>氮。通過(guò)建立肥料與產(chǎn)量的三元二次施肥模型得出谷子氮、磷、鉀最佳施用量為N 68.53 kg/hm2、P2O5 160.62 kg/hm2、K2O 8.96 kg/hm2。因此，濟(jì)谷16生產(chǎn)中應(yīng)重視磷肥，適配氮、鉀肥。

關(guān)鍵詞：“ 3414”肥料試驗(yàn)；夏谷；肥料效應(yīng)

中圖分類號(hào)：S515.062 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2015）01-0061-05

Abstract The “3414” fertilizer field experiment was conducted to investigate the application effect of N， P， K fertilizers on summer foxtail millet Jigu 16 and to optimize the fertilization parameters. The results showed that all fertilization treatments significantly increased the grain yield， and the highest reached up to 32.8%. There were obvious interactions among N， P， K fertilizer and balanced fertilization could significantly improve foxtail millet yield and fertilizer use efficiency. The influence of N，P，K fertilizer on foxtail millet yield was in the order of N>K>P. The partial factor productivity of N， P， K fertilizer gradually decreased with the increase of fertilizer application levels， and the average partial factor productivity was in the order of K>P>N. Through establishing three-factor fertilization model， the recommended optimum fertilizing amounts of N， P2O5 and K2O were 68.53， 160.62， 8.96 kg/hm2 respectively. It was concluded that the production of Jigu16 should pay attention to P fertilizer with appropriate application of N and K fertilizer.

Key words “3414” fertilizer experiment； Summer foxtail millet； Fertilizer effect

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥是決定作物產(chǎn)量水平的重要因素。但由于受不合理的施肥水平、施肥比例和施肥方法的影響，作物產(chǎn)量的提高受到限制，肥料的產(chǎn)投比和利用效率降低，同時(shí)加劇了環(huán)境污染[1～4]。因此確定合理的施肥方案對(duì)于提高作物產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)收益、提高肥料利用效率和保護(hù)環(huán)境具有重要的作用?！?414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是農(nóng)業(yè)部制定并用于推廣的確定最佳施肥水平、施肥比例和建立施肥指標(biāo)體系的主要方法[5]，已在水稻、小麥、玉米和油菜等作物的田間試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用[6～14]。谷子是起源于中國(guó)的傳統(tǒng)糧食作物，在我國(guó)糧食作物的組成和人民的飲食結(jié)構(gòu)中具有重要地位[15，16]。施用氮磷鉀肥能夠提高谷子的產(chǎn)量和品質(zhì)[17～21]，同時(shí)能夠緩釋土壤侵蝕和減少全量養(yǎng)分流失[22]，但存在著隨用量的增加利用效率逐漸降低的問(wèn)題[23]。在西北春谷區(qū)已開展了春谷大田生產(chǎn)中推薦施肥量的研究[23，24]，但關(guān)于華北夏谷區(qū)推薦施肥的系統(tǒng)研究尚未見報(bào)道，因此本試驗(yàn)通過(guò)“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究華北夏谷產(chǎn)區(qū)施用氮、磷、鉀肥的效應(yīng)，建立氮、磷、鉀肥的效應(yīng)模型，以確定最佳施肥量，為夏谷生產(chǎn)中科學(xué)施肥提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院章丘龍山試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地前茬作物為小麥。供試土壤為壤土，有機(jī)質(zhì)含量為22.4 g/kg、全氮1.37 g/kg、速效氮137.5 mg/kg、速效磷34.5 mg/kg、速效鉀142 mg/kg。供試品種為夏谷高產(chǎn)新品種濟(jì)谷16。供試肥料為尿素（N 46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5 14%）、氯化鉀（K2O 52%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用農(nóng)業(yè)部推薦的“3414”完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)設(shè)氮、磷、鉀3個(gè)因素，每個(gè)因素4個(gè)水平（0 水平指不施肥，2 水平施肥量為 N 150 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 30 kg/hm2，1 水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5） ，共計(jì)14個(gè)處理。各處理施肥水平和施肥量見表1。磷鉀肥做基肥一次性施入，氮肥50%基施，50%孕穗期追施。小區(qū)面積為2.4 m×5 m=12 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。種植密度為67.5萬(wàn)株/hm2，其它管理措施同大田生產(chǎn)。試驗(yàn)播種日期為6月26日，收獲日期為9月25日，全生育期92天。收獲時(shí)，全小區(qū)收獲，單收計(jì)產(chǎn)。endprint

1.3 推薦施肥量計(jì)算與參數(shù)測(cè)定

計(jì)算推薦施肥量時(shí)，設(shè)定谷子的目標(biāo)產(chǎn)量為y， 氮、磷、鉀肥各肥料因素用量為x1、x2、x3，采用三元二次肥料效應(yīng)方程進(jìn)行擬合，根據(jù)肥料效應(yīng)模型計(jì)算谷子最高產(chǎn)量時(shí)氮、磷、鉀肥的施用量，同時(shí)以氮（N）3.50元/kg、磷（P2O5）5.88元/kg、鉀（K2O）7.00元/kg、谷子6.00元/kg價(jià)格根據(jù)模型計(jì)算最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量時(shí)氮、磷、鉀肥的施用量。

增產(chǎn)率（%）=（施肥區(qū)產(chǎn)量-缺素區(qū)產(chǎn)量）/缺素區(qū)產(chǎn)量×100

肥料貢獻(xiàn)率（FCR， %）=（施肥區(qū)產(chǎn)量-缺素區(qū)產(chǎn)量） /施肥區(qū)產(chǎn)量×100

肥料利用效率采用國(guó)際上常用的肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率兩個(gè)參數(shù)來(lái)表征[25～27]。

肥料偏生產(chǎn)力（PFP）：指單位投入的肥料所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量，即PFP=Y/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量；F代表化肥的投入量。

農(nóng)學(xué)效率（AE）：指單位施肥量所增加的作物籽粒產(chǎn)量， 即AE=（Y-Y0）/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量；Y0為不施肥條件下作物的產(chǎn)量； F代表化肥的投入量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，Excel軟件進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)谷子產(chǎn)量的影響

與不施肥對(duì)照（N0P0K0）處理相比各施肥處理均提高了谷子籽粒產(chǎn)量，增幅為4.2%～32.8%，且以N1P2K2處理最高（圖1）。缺氮N0P2K2、缺磷N2P0K2和缺鉀N2P2K0 3個(gè)施肥處理比對(duì)照平均增產(chǎn)11.2%，而其它氮、磷、鉀肥全施處理平均增產(chǎn)23.9%，說(shuō)明氮、磷、鉀平衡施肥對(duì)谷子產(chǎn)量的提高有明顯影響。

不同施肥水平的氮、磷、鉀肥處理與缺氮N0P2K2、缺磷N2P0K2和缺鉀N2P2K0處理進(jìn)行比較所得的施肥效應(yīng)如表2所示。在同一磷鉀水平條件下，谷子產(chǎn)量隨著施氮量的提高呈逐漸降低的趨勢(shì)；在同一氮鉀、氮磷水平下，谷子產(chǎn)量隨著磷、鉀肥用量的提高呈先升高后降低的趨勢(shì)，以推薦施肥水平最高，表明過(guò)量施肥會(huì)降低谷子產(chǎn)量。施用氮肥（N）谷子平均增產(chǎn)854.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為20.2%，對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為16.7%；施用磷肥（P2O5）谷子平均增產(chǎn)307.3 kg/hm2，增產(chǎn)率為6.6%，對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為6.1%；施用鉀肥（K2O）谷子平均增產(chǎn)411.6kg/hm2，增產(chǎn)率為9.0%，對(duì)橫坐標(biāo)中1～14分別代表表1中的第1～14個(gè)處理；柱形上方不同小寫字母表示處理間差異達(dá)到5%顯著水平產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為8.2%。這一結(jié)果表明，氮、磷、鉀肥對(duì)谷子產(chǎn)量影響的大小順序?yàn)榈?鉀>磷。

氮、磷、鉀肥的偏生產(chǎn)力隨著施肥水平的提高均呈逐漸降低的趨勢(shì)，表明單位氮、磷、鉀肥所能生產(chǎn)的谷子產(chǎn)量降低，平均偏生產(chǎn)力K2O>P2O5>N；氮肥的農(nóng)學(xué)效率隨著施肥水平的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，而磷肥和鉀肥的農(nóng)學(xué)效率隨著用量的提高呈先升高后降低的趨勢(shì)，平均農(nóng)學(xué)效率表現(xiàn)為K2O>N>P2O5。

2.2 不同施肥處理對(duì)谷子農(nóng)藝性狀的影響

施肥處理的穗長(zhǎng)、穗粗和單穗重比對(duì)照均有所增加和改善，而對(duì)株高和出谷率則無(wú)顯著影響（表3）。N1P2K2處理的穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，單穗重最大，分別比對(duì)照穗長(zhǎng)增加32.7%， 單穗重增加 37.0%。N3P2K2處理的穗粗和千粒重最大，分別比對(duì)照穗粗增加9.6%，比對(duì)照千粒重增加5.1%。在同一磷鉀、氮鉀、氮磷水平，單穗重均隨單一施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，各施肥處理分別平均比對(duì)照增加27.3%、10.4%和15.6%。說(shuō)明氮肥對(duì)單穗重的影響更為顯著。

2.3 氮、磷、鉀肥的交互作用分析

根據(jù)谷子產(chǎn)量結(jié)果，對(duì)氮磷、氮鉀、磷鉀兩因素間的交互作用進(jìn)行了分析。由表4可知，在推薦鉀肥用量30 kg/hm2水平下， 氮肥用量從75 kg/hm2增加到150 kg/hm2，在低磷和中磷水平下，谷子增產(chǎn)量分別為-40.5 kg/hm2和-100.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為-0.83%和-1.91%，說(shuō)明高磷肥用量不利于氮肥肥效的發(fā)揮。在推薦磷肥用量120 kg/hm2水平下，隨著氮肥用量的增加，在低鉀和中鉀水平條件下，谷子增產(chǎn)量分別為-354.0 kg/hm2和-100.5 kg/hm2，增產(chǎn)率分別為-6.92%和-1.91%，說(shuō)明在高鉀水平條件下氮肥施用效果更好。

在中等鉀肥用量30 kg/hm2條件下，磷肥用量從60 kg/hm2增加到120 kg/hm2，在低氮和中氮水平下，谷子增產(chǎn)量分別為388.5 kg/hm2和328.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為7.96%和6.79%，說(shuō)明高氮肥用量抑制了磷肥肥效的發(fā)揮。在推薦氮肥用量150 kg/hm2條件下，隨著磷肥用量的增加，低、中鉀水平下的谷子增產(chǎn)量分別為81.0 kg/hm2和328.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為1.73%和6.79%，表明增加鉀肥用量促進(jìn)了磷肥肥效的發(fā)揮。

鉀肥與氮、磷肥間的互作表明，當(dāng)施用磷肥120 kg/hm2時(shí)，鉀肥用量從15 kg/hm2增加到30 kg/hm2，在低、中氮水平下，谷子增產(chǎn)量分別為150.0 kg/hm2和403.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為2.93%和8.47%，說(shuō)明氮肥用量的提高有利于鉀肥肥效的發(fā)揮。在推薦氮肥用量150 kg/hm2條件下，隨著鉀肥用量的增加，在低、中磷水平下，谷子增產(chǎn)量分別為156.0 kg/hm2和403.5 kg/hm2，增產(chǎn)率為3.33%和8.47%，說(shuō)明高磷肥用量促進(jìn)了鉀肥肥效的發(fā)揮。

2.4 肥料效應(yīng)方程分析與推薦施肥量

選擇三元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合，所采用方程為：y=b0+ b1x1+ b2x2 + b3x3+b4x21+ b5x22+ b6x23+ b7x1x2+ b8x1x3+ b9x2x3， 式中：y為谷子籽粒產(chǎn)量；x1、x2和x3分別為氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）肥料用量；b0～b9為三元二次方程的各項(xiàng)回歸系數(shù)。對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立三元二次施肥模型，得到氮、磷、鉀肥料效應(yīng)方程為：y=3616.342+5.090x1+14.332x2+25.320x3-0.047x21-0.036x22-0.645x23-0.002x1x2+0.249x1x3-0.185x2x3。對(duì)此回歸方程進(jìn)行方差分析，F(xiàn)值達(dá)顯著水平（P<0.05）。根據(jù)回歸模型，當(dāng)?shù)∟）用量為78.99 kg/hm2、磷（P2O5）為169.84 kg/hm2、鉀（K2O）為10.56 kg/hm2時(shí)，谷子籽粒產(chǎn)量達(dá)到最高值5 168.13 kg/hm2；以氮（N）3.50元/kg、磷（P2O5）5.88元/kg、鉀（K2O）7.00元/kg、谷子6元/kg價(jià)格計(jì)算，當(dāng)最佳經(jīng)濟(jì)施肥量為氮（N）68.53 kg/hm2、磷（P2O5）160.62 kg/hm2、鉀肥（K2O）8.96 kg/hm2時(shí)，獲得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為5 159.55 kg/hm2。endprint

3 結(jié)論與討論

施用氮、磷、鉀肥能夠顯著提高夏谷的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，較對(duì)照最高增產(chǎn)32.8%。這與秦嶺等[21]和周曉芬等[28]的研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)研究范圍內(nèi)，氮、磷、鉀肥任一因素過(guò)量施用均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低，同時(shí)氮、磷、鉀肥的平衡施用對(duì)產(chǎn)量的提高有著明顯影響，其大小順序?yàn)榈?鉀>磷。

偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率是國(guó)際上通用表征肥料利用效率的重要參數(shù)。Dobermann[29]研究認(rèn)為糧食作物氮肥效率目標(biāo)值在氮肥偏生產(chǎn)力為40～70 kg/kg、氮肥農(nóng)學(xué)效率為10～30 kg/kg范圍內(nèi)比較適宜。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在磷、鉀用量充足條件下，N1、N2 、N3的偏生產(chǎn)力分別為70.3、34.4、21.5 kg/kg，農(nóng)學(xué)效率為13.8、6.2、2.7 kg/kg，因此在本試驗(yàn)條件下，N1處理的偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率最為適宜。谷子磷鉀肥的偏生產(chǎn)力遠(yuǎn)高于小麥和玉米等作物63.7～72.4 kg/kg的范圍[4]，表明谷子對(duì)磷鉀肥的利用遠(yuǎn)高于小麥和玉米等作物，這也是其耐貧瘠的一個(gè)重要特征。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在谷子生產(chǎn)中，氮、磷、鉀肥間存在明顯的交互作用。氮、磷、鉀肥在1～2用量水平下，氮鉀、磷鉀間存在顯著的協(xié)同作用，而氮磷間存在著抑制作用，這與前人研究認(rèn)為氮磷配施谷子產(chǎn)量顯著高于單施氮肥或磷肥的研究結(jié)果不盡一致[5，9]。這主要與本試驗(yàn)條件下較高的氮素地力水平有關(guān)，在N1水平下已能滿足谷子生長(zhǎng)的需求，此時(shí)進(jìn)一步提高氮肥用量，引起氮素的過(guò)量投入，往往導(dǎo)致磷元素的不協(xié)調(diào)，使肥效失靈[2]。這表明在氮肥過(guò)量的條件下，氮、磷肥間有著明顯的抑制作用。

本試驗(yàn)條件下，利用建立的三元二次肥料效應(yīng)方程，模擬出氮、磷、鉀肥推薦最佳施用量，分別為N 68.53 kg/hm2、P2O5 160.62 kg/hm2、K2O 8.96 kg/hm2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量可達(dá)5 159.55 kg/hm2。因此在華北夏谷區(qū)生產(chǎn)中，提高磷肥用量，適配氮、磷、鉀肥是獲得夏谷高產(chǎn)高效栽培的重要途徑，可以作為實(shí)際生產(chǎn)中的指導(dǎo)依據(jù)。

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