利用 “3414”实验设计进行苎麻测土配方施肥研究

曹诣，崔国贤，刘楠楠，黄敏升，李雪玲，白玉超

(湖南农业大学苎麻研究所，长沙410128)

苎麻 (Boehmeria nivea L.)属荨麻科 (Urticaceae)苎麻属 (Boehmeria)，是一种多年生宿根性草本纤维植物[1]。苎麻是我国古老的纤维作物，其栽培历史悠久，是我国劳动人民最先开发和利用的天然纤维作物之一。目前，我国苎麻在国际市场上占支配地位，其种植面积和原料产量占世界的95%以上[2]。苎麻纤维作为一种优良的天然纺织工业原料，其粗犷、透气、凉爽等优点受到了世界各国人民的青睐。随着我国加入WTO，苎麻产业也将迎来发展的新高潮[3]。

在苎麻生长发育过程中，氮肥对苎麻植株体内的氮磷钾含量影响显著，施氮促进了苎麻对氮素的积累，但是，增施氮肥不利于磷钾在苎麻体内的积累。钾肥可以显著促进麻皮对磷钾的积累，使磷钾向皮中转移[4]。在日常麻田施肥管理中，我国普遍存在着偏施、滥施化肥;重视氮肥、轻视钾肥;忽视微肥、忽略中量元素肥料。致使肥料施用严重失衡，化肥利用率逐年降低，相对生产成本增高，农业生产出现增产不增收的现象，同时也致使土坡板结、通透性差，碱性土壤增加，作物病虫害发生频率高，产品质量差，出口不达标的问题出现[5]。因此，推广测土配方施肥技术势在必行，该技术不但可以提高化肥利用率，节约肥料，还能改善农产品质量，提高土壤肥力，减少环境污染。本文针对于苎麻需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，根据世界粮农组织 (FAO)推荐的“3414”方案探寻苎麻栽培中氮、磷、钾肥料的最佳施用量。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点:浏阳苎麻高产示范基地。该基地位于东经113.7767°，北纬27.9974°，土壤肥沃、排灌方便。属于大陆性亚热带季风湿润气候，四季分明，春夏潮湿多雨，秋冬寒冷干爽。夏季多为东南风，冬季转偏北风，平均风速20米/秒。无霜期长 (235～293天)，雨量充沛 (1 457～2 247mm)。热量充足，年平均气温16.7～18.2℃，≥10℃活动积温5 030～5 353℃，年日照时数1 490～1 850小时，年辐射量为100～112千卡/m2。

试验前对试验基地采集土壤化验。土壤经硫酸—高氯酸消化后，用流动分析仪测定土壤全氮、全磷、速效磷含量，用火焰光度计测定土壤全钾含量;用碱解扩散法测定土壤碱解氮含量;用乙酸铵浸提火焰光度计法测定土壤速效钾含量;有机质采用外加热重铬酸钾氧化容量法，土壤pH值采用电位法。各试验点3次重复取平均值。结果详见表1。

表1 试验基地土壤基本情况Tab.1 Basic conditions of experimented soil

1.2 试验材料

湖南农业大学苎麻研究所提供的“中苎1号”。2011年5月中上旬在湖南农业大学进行嫩梢扦插育苗，于2011年5月31移栽至浏阳苎麻高产示范基地，属于三龄麻;氮肥选用重庆建峰化工股份有限公司生产的尿素，按含量46.3%折算纯氮。磷肥选用湖南省浏阳市东区磷肥厂生产的钙镁磷肥，按12.0%含量折算P2O5。钾肥选用新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产的硫酸钾，按51.0%折算K2O。

1.3 实验设计

实验设计采用世界粮农组织推荐的“3414”方案，即3因素、4水平、14个处理。设3个因素 (N、P、K)、4个施肥水平 (0～3)，结合该基地几年高产施肥及农民施肥经验确定第2水平施肥量，第0、1、3水平施肥量分别为第2水平的0、0.5、1.5倍，本次试验三次重复，总共42个试验小区，随机区组排列，每个小区面积10m2，每厢4穴，株距45厘米。三季麻肥料分配与施用期:头麻40%，二麻、三麻各占30%，除头麻氮肥分别于2013年3月11日 (出苗期)和2013年4月3日 (封行前)两次各半施用外，磷、钾肥和二、三麻氮肥均在每季麻收获后结合中耕一次施入，于2013年6月2日收获头麻，8月1日收获二麻，10月15日收获三麻。试验均未施有机肥，按一般大田生产管理。

每季麻收获前每个小区随机抽取30株苎麻调查株高、茎粗;纤维成熟后按小区收获麻皮，称鲜皮重，测鲜皮厚;晒干，称干麻重，并将纤维产量折合成公顷的产量，数据处理分析采用Excel、DPS数据分析软件。氮磷钾施肥情况见表2。

2 结果与分析

2.1 不同配方施肥对苎麻纤维产量的影响

不同施肥条件下苎麻全年每公顷纤维产量如表3所示。从表中可知，施肥区苎麻全年纤维产量均高于不施肥的对照。其中处理6全年纤维产量最高，达4 185.15 kg/hm2。全年纤维产量最高值与最低值相差甚大，差值达1 349.7 kg/hm2，说明不同施肥处理对苎麻纤维产量影响甚大，同时表明本试验第2施肥水平的设置较为合理。

表2 “3414”试验施肥情况Tab.2 Formulated fertilizer combinations based on method“3414”

表3 不同施肥水平对苎麻全年纤维产量的影响Tab.3 Effect of different fertilizer combinations on ramie yield

2.2 不同配方施肥肥料效益

2013年浏阳市澄潭江镇肥料折合纯养分价格为:N 6.52元/kg，P2O56.67元/kg，K2O 7.84元/kg;苎麻原麻单价为6.8元/kg[6]。根据“肥料效益=产量×产品价格－肥料成本”计算公式[7]，分析各配方施肥处理的肥料效益 (表4)。各处理每公顷纤维年产值范围为19 281.06～28 459.02元，配方施肥区每公顷肥料投入增加范围为2 947.5～6 475.5元，各处理的肥料效益范围为16 335.9～23 159.52元。每公顷纤维年产值前5名分别为处理6、处理10、处理7、处理5、处理11，肥料效益前5名分别为处理6、处理8、处理5、处理7、处理14，产投比前五名分别为处理1、处理8、处理13、处理14、处理12。处理6产值、肥料效益最好，但产投比却较低。由此可知，肥料的投入与效益不呈正相关关系，只有合理施肥才能达到增产增效的目的。

表4 不同氮、磷、钾施肥处理苎麻产值与产值效益Tab.4 Yield and benefit of ramie with different N，P and K treatments

2.3 肥料互作效应与地力基础

肥料的互作效应分析结果表明 (表5)，N、P、K互作效应最高，比不施肥处理 (处理1)增产47.60%，其次是NK(处理4)和NP(处理8)的互作效应，增产率分别为38.93%和34.45%;PK的互作效应最差，增产率仅为0.04%。

按照农业部测土配方施肥的要求，用缺素区产量占全肥区产量百分数，即相对产量的高低来表达土壤养分的丰缺情况，相对产量低于50%的土壤养分为“极缺”;50% ～70%的为“缺乏”;70% ～90%的为“中等”;大于90%的为“丰富”[7]。从表5可以看出，缺N区产量占全肥区产量的60.58%，说明土壤全氮含量处于缺乏水平;而缺P区产量占全肥区产量的94.13%，说明土壤有效磷含量丰富;缺K区的产量占全肥区产量的91.09%，说明土壤有效钾含量丰富。在此地力基础上，缺N区产量2836.50kg/公顷，缺K区产量为3812.25 kg/公顷，缺P区产量3939.30 kg/公顷，即处理4＞处理8＞处理2，可知氮肥对苎麻纤维产量影响最大，其次是钾肥，磷肥对苎麻纤维产量影响相对较小。

表5 肥料互作与相对产量Tab.5 Fertilizers interaction and relative production

2.4 建立施肥模型

采用Excel、DPS软件对数据进行处理，经二次多项式回归分析、“3414”测土配方施肥实验统计分析，建立苎麻施肥量和产量之间的效应方程，得出最佳产量施肥量和最高产量施肥量。

2.4.1 三元二次肥料效应模型

将每公顷氮、磷、钾养分施用量及单价、相应产量及单价，用DPS数据处理软件中“3414”测土配方施肥实验统计分析模块分析得出本试验三元二次肥料效应方程:

回归方程式中y代表苎麻每公顷纤维产量，x1、x2、x3分别代表N、P2O5、K2O每公顷施用量。极值判别分析判定该三元二次肥效方程典型，符合报酬递减律 (二次项系数为负值，一次项系数可能为正值)，P＜0.0009＜0.05，F=50.9941＞F0.05=0.000905，达到了显著水平，属于典型肥料效应函数 (方差分析结果详见表6)。将三元二次肥效方程进行模型优化，其结果为:最高产量 (y)4261.25 kg/hm2，对应的 x1、x2、x3分别为 438.98 kg/hm2、88.23 kg/hm2、450.00 kg/hm2;最佳经济效益22611.55元，对应的x1、x2、x3分别为336.51 kg/hm2、4.12kg/hm2、450.00kg/hm2。

表6 试验方差分析Tab.6 Variance analysis of experiment results

2.4.2 一元二次肥料效应模型

在某两种肥料处于第2水平，另一种肥料处于不同水平的情况下，根据每公顷养分施用量及相应纤维产量，通过二次多项式回归分析得出回归方程:y=ax2+bx+c，根据边际产量为零(dy/dx=2ax+b=0)，求得最高产量及对应施肥量;根据肥料的边际利润为零 (dy/dx=Px/Py，Px为养分单价，Py产品单价)，获得最佳产量及对应施肥量。

经二次多项式回归分析得出:氮的回归方程y=－0.0085x2+6.7213x+2819.7、磷的回归方程:y=－0.0278x2+5.1773x+3936.9，对回归方程求极大值得出，苎麻最高产量施肥量氮(N)395.37 kg/hm2、磷 (P2O5)93.12 kg/hm2;最佳经济施肥量氮 (N)334.02kg/hm2、磷(P2O5)74.78kg/hm2。钾的回归方程:y=－0.0008x2+1.2862x+3783.6，P=0.3758＞0.05，拟合不成功，不能按常规求极值的方法求最高产量、最佳产量及其相应的施肥量。宋朝玉等研究指出对于非典型肥效回归方程可对其进行模型优化来求得最高产量、最佳产量及其相应的施肥量[7]。因此，对钾回归方程进行模型优化后得出，最高产量为4 204.47 kg/hm2，钾 (K2O)施用量为450.00 kg/hm2;最佳经济效益为25 764.87元/hm2，钾 (K2O)施用量为82.59kg/hm2。

从图1、图2可以看出，随着施肥量的增加，苎麻纤维产量随之增加;但超过最高产量养分施用量以后，随着养分施用量的增加，苎麻产量呈下降趋势。

3 结论与讨论

(1)合理施肥是提高作物产量和肥料利用率的基础，本试验中不同施肥处理对苎麻产量的影响较大，其中以处理6(N2P2K2)的肥料配施效果最佳。根据肥料的互作效应结果得出，N、P、K互作效应最高，比不施肥处理增产47.60%，其次是NK和NP的互作效应，增产率分别为38.93%和34.45%，PK的互作效应最差，增产率仅0.04%;单因素对产量的作用效果是N＞K＞P。在此试验点氮对苎麻纤维产量的相关性较大，而磷、钾对苎麻纤维产量的相关性较小，除了与苎麻自身对氮肥的需求量大有关，还与试验基地土壤有机质、速效磷、速效钾含量高有关。

图1 氮肥对苎麻产量的影响Fig.1 Effect of N treatment on ramie yield

图2 磷肥对苎麻产量的影响Fig.2 Effect of P treatment on ramie yield

(2)处理6年产值、肥料效益最高分别为28 459.02元/hm2、23 159.52元/hm2，处理8肥料效益为22 975.8元/hm2，仅次于处理6，但产投比远高于处理6。若考虑肥料折合纯养分价格K2O＞P2O5＞N、施肥人工费及劳作时间等成本，在此试验地块选择处理8(N2P2K0)施肥量较为合;但若长期依照N2P2K0施肥，势必会造成土壤钾含量降低，出现减产现象。因此须综合考虑各因素，进行合理、科学的施肥。

(3)“3414”试验肥效方程拟合成功率偏低，一般在50%左右。本试验三元二次肥效方程符合报酬递减律属于典型肥料效应函数。将三元二次肥效方程进行模型优化，得出最佳经济施肥量氮 (N)336.51 kg/hm2、磷 (P2O5)4.12 kg/hm2、钾 (K2O)450 kg/hm2，最高产量施肥量氮 (N)438.98 kg/hm2、磷 (P2O5)88.23 kg/hm2、钾 (K2O)450.00 kg/hm2。将一元二次肥效方程求极大值及模型优化，得出苎麻最高产量施肥量氮 (N)395.37 kg/hm2、磷 (P2O5)93.12 kg/hm2、钾 (K2O)450.00 kg/hm2;最佳经济施肥量氮 (N)334.02kg/hm2、磷 (P2O5)74.78kg/hm2、钾 (K2O)82.59kg/hm2。本试验土样化验结果、实验数据仅为1年，而造成试验误差的因子较多 (如:土壤理化性质、气候、耕作制度、大田管理制度、样品收集与处理等)，这些因素势必会降低测土配方施肥试验的精确度。因此，本试验推荐的施肥配方还不完善，未来将进一步进行不同土壤肥力的多年试验，进而建立全面的苎麻测土配方施肥参数，提高测土配方施肥技术水平。

[1]李宗道.麻作的理论与技术[M].上海:上海科学技术出版社，1980．

[2]熊和平.麻类作物育种学[M].北京:中国农业科学技术出版社，2008:46.

[3]李宗道.WTO与农业产业化[M].长沙:湖南科学技术出版社，2001.

[4]曾祥福，崔国贤，欧阳西荣.施肥和密度对苎麻营养生理的影响[J].中国农学通报，2013，29(22):90－95.

[5]何丽萍，韩翠玲，关景坤.测土配方平衡施肥及施肥时须遵守的五大原则 [J].农村实用科技信息，2009，(03):6.

[6]蔡宝军，蒋敏，熊海鹰，等.2013年度湖南省苎麻精干麻质量分析[J].中国纤检，2014，(05):30－31.

[7]宋朝玉，宫明波，李振清，等.“3414”肥料试验结果统计方法的讨论与分析[J].天津农业科学，2012，18(6):38－42.