氮磷钾肥配施对旱田大麦农艺性状和产量的影响

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052；3.额敏县农业技术推广站，新疆额敏 834600；4.塔城市农业技术推广中心站，新疆塔城 834700)

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2017.11.009

氮磷钾肥配施对旱田大麦农艺性状和产量的影响

王 仙1，聂石辉1，张金汕2，任 毅2，耿洪伟2，张建平3，徐其江1，董庆国4，方伏荣1

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052；3.额敏县农业技术推广站，新疆额敏 834600；4.塔城市农业技术推广中心站，新疆塔城 834700)

目的研究旱作条件下，不同氮磷钾配比处理对大麦产量和农艺性状的影响，探讨旱田大麦施肥最佳配比，构建旱田大麦施肥模型，为施肥分区和肥料配方设计提供依据。方法旱作条件下，以大麦品种甘啤7号为材料，设氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理的回归最优设计，进行氮、磷、钾三元二次效应方程拟合。结果氮、磷、钾对旱田大麦的增产效果依次为N> K2O >P2O5；旱田条件下，增施氮肥大麦株高、穗长、穗粒数、千粒重和成穗数均有显著变化，增施磷肥大麦千粒重和成穗数变化显著，增施钾肥株高、穗长、小穗数、穗粒数和成穗数均有显著变化；生产上氮磷钾施用量分别控制在95.85、120.6和14.96 kg/hm2以内。结论在中低肥力水平条件下，旱田大麦肥料投入中首先考虑氮肥投入，以氮定磷、钾，且N∶P2O5∶K2O比以1∶0.83∶0.02为宜。

大麦；旱地；施肥；产量；农艺性状

0 引 言

【研究意义】新疆是我国大麦主要产区之一，近年来随着大麦价格的波动，种植面积逐年减少，种植区域逐步向丘陵地区、旱地及山前无灌溉保障的区域转移，但由于大麦具有耐瘠薄的特点，以及作为畜牧业优质饲料的补充，因此常年播种面积基本稳定在2×104hm2(30万亩)左右。前人研究结果表明除了品种的改良直接影响大麦产量的提高外，栽培技术在大麦的高产中起了重要作用，其中肥料是影响产量及品质最主要的栽培因素[1]。因此，为充分利用土地与自然资源并提高旱田大麦产量与施肥效益，研究氮磷钾肥对旱田大麦产量及施肥效益影响，探索旱作条件下最佳的氮磷钾配比方案，对施肥分区和肥料配方设计有实际意义。【前人研究进展】前人利用回归最优设计，对大麦产量及施肥效益影响进行过较多的分析[1-7]，而对于旱田条件下，氮磷钾肥对大麦产量及施肥效益影响的深入探讨尚鲜见报道。【本研究切入点】多年来，很多学者对不同土壤肥力下的大麦农艺性状和肥料配比效应进行了较多的试验，提出了适合不同土壤肥力的大麦配方施肥标准和技术，但都是灌水条件下对大麦施用某一种或多种肥料效应研究。因此本研究针对新疆旱田特点，探明氮、磷、钾因素与大麦产量的相关性，为构建旱田大麦施肥模型提供理论依据[8-10]。研究旱作条件下，不同氮磷钾配比处理对大麦产量和农艺性状的影响。【拟解决的关键问题】新疆旱作区中低肥力条件下，采用“3414”最优回归设计，分析氮、磷、钾不同施肥量对大麦农艺性状和产量的影响，为大麦氮磷钾肥的合理施用及最佳投产比提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2013～2014年在塔城市博孜达克农场试验场(46°67N，83°25E，海拔515 m)，试验田土壤为棕钙土类，戈壁土属，中层砾质土种，pH 8.25，有机质13.48 g/kg，全氮0.63 g/kg，碱解氮65 mg/kg，有效磷9 mg/kg，速效钾273 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采用“3414” 最优回归设计，设氮、磷、钾三个因素，四个水平，进行氮、磷、钾三元二次效应方程拟合。其中2水平处理是土壤测试结果推荐的用量。试验随机排列，行长8.5 m，行距0.15 m，30.6 m2/小区，保苗375×104株/hm2。供试材料为甘啤7号，全生育期不灌水，氮、磷、钾肥作为基肥一次性施入，基肥施入与大田管理一致。表1

表1 试验各处理施肥量

1.2.2 测定项目

1.2.2.1 土样养分含量

采用重铬酸钾氧化容量法(油浴加热)测定有机质，土液比1∶2.5电位法测定pH；采用碱解扩散法测定碱解氮，碳酸氢钠—钼锑抗比色法测定有效磷，乙酸铵浸提—火焰光度计法测定速效钾，凯氏蒸馏法测定全氮[11]。

1.2.2.2 农艺性状和产量

成熟期，在每个小区内先进行切区处理，切区后在每个小区取三个考种点，每点取2行，每行1.1 m，测定株高、穗长、小穗数、穗粒数、成穗数、千粒重等农艺性状；小区内剩余大麦单收单打收获，称重，计算产量。

1.3 数据处理

采用Excel、3414田间试验设计与数据分析管理系统、DPS等软件进行数据的计算、绘图与统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对甘啤7号农艺性状的影响

2.1.1 施用氮肥

在磷和钾推荐施肥条件下，株高随着施氮量的增加而显著增加，大麦穗长、小穗数、穗粒数、千粒重随着施氮量的增加而增加，但达到一定程度后，均呈现下降趋势。其中，与不施氮肥处理相比，增施氮肥后，大麦的小穗数均有变化，但差异不显著；施氮后的大麦穗长和千粒重显著高于不施氮肥处理；穗粒数在施氮量达到103.50 kg/hm2(N2P2K2)时最高，显著高于其他氮肥处理；成穗数随着施氮量的增加先增加后有所下降，在施氮量达到103.50 kg/hm2(N2P2K2)时，显著高于不施肥处理。表2

2.1.2 施用磷肥

研究表明，在氮和钾推荐施肥条件下，以不施磷肥为对照，分别施用磷肥69、138和207 kg/hm2后，大麦的株高、穗长、小穗数、穗粒数均有变化，但与不施磷肥相比，差异均未达显著水平。在施磷量达到138 kg/hm2(N2P2K2)时，千粒重最高，比不施肥增加了2.70%；在施磷量达到207 kg/hm2(N2P3K2)时，千粒重最低，比不施肥显著降低了2.65%。成穗数随着磷肥的增加先显著增加后有所下降，在施磷量达到138 kg/hm2(N2P2K2)时，成穗数最高，比不施肥显著增加了67.60%。表3

表2 增施氮肥时甘啤7号农艺性状
Table 2 Agronomic characters of Ganpi No.7 in increasing N fertilizer

处理Treatment株高Plantheight(cm)穗长Paniclelength(cm)小穗数Spikeletnumber(个)穗粒数Grainsperspike(粒)千粒重1,000-grainweight(g)成穗数Paniclenumber(104/hm2)N0P2K248.70b7.94b20.51a18.35c35.30b419.19bN1P2K251.90b8.35a21.96a19.88b36.95a485.86bN2P2K255.87a8.67a22.74a20.27a37.64a606.06aN3P2K257.00a8.51a20.85a18.72c37.00a432.32b

注：小写字母不同表示差异显著(P<0.05)，下同

Note: Different small letters indicate significant differences(P<0.05)， the same as below

表3 增施磷肥时甘啤7号农艺性状
Table 3 Agronomic characters of Ganpi No.7 in increasing P fertilizer

处理Treatment株高Plantheight(cm)穗长Paniclelength(cm)小穗数Spikeletnumber(个)穗粒数Grainsperspike(粒)千粒重1,000-grainweight(g)成穗数Paniclenumber(104/hm2)N2P0K250.67a7.41a20.74a16.57a36.65a361.62cN2P1K254.63a8.12a21.61a19.58a37.08a485.87bN2P2K255.87a8.67a22.74a20.27a37.64ab606.06aN2P3K257.10a8.85a20.82a19.92a35.68b434.35bc

2.1.3 施用钾肥

在氮和磷推荐施肥条件下，以不施钾肥为对照，株高、穗长、小穗数和穗粒数均随着施钾量的增加先增加后下降。其中，大麦株高、小穗数和穗粒数在施用钾肥9.9 kg/hm2(N2P2K1)和19.8 kg/hm2(N2P2K2)时显著高于对照；穗长在施用钾肥9.9 kg/hm2(N2P2K1)时最长，但与对照差异不显著，施用钾肥29.7 kg/hm2(N2P2K3)时，穗长最低，显著低于对照。千粒重随着施钾量的增加而增加，但其差异不显著；在施用钾肥19.8 kg/hm2(N2P2K2)时大麦成穗数最高，比不施肥显著增加了30.43%。表4

表4 增施钾肥时甘啤7号农艺性状
Table 4 Agronomic characters of Ganpi No.7 in increasing K fertilizer

处理Treatment株高Plantheight(cm)穗长Paniclelength(cm)小穗数Spikeletnumber(个)穗粒数Grainsperspike(粒)千粒重1,000-grainweight(g)成穗数Paniclenumber(104/hm2)N2P2K051.17b8.44a20.22b18.38b35.68a402.02bN2P2K156.03a8.74a22.58a20.30a36.76a464.65bN2P2K255.87a8.67a22.74a20.27a37.64a606.06aN2P2K350.60b8.13b20.60b18.13b38.13a410.10b

2.2 不同施肥处理对甘啤7号产量的影响

研究表明，旱作条件下，不同氮磷钾配比处理下的大麦产量在1 774.5～4 288.5 kg/hm2，其中以施N 103.50 kg/hm2、P2O5138 kg/hm2和K2O 19.8 kg/hm2(N2P2K2)的处理产量最高，为4 288.5 kg/hm2；施N 0 kg/hm2、P2O5138 kg/hm2、K2O 19.8 kg/hm2(N0P2K2)的产量最低，为1 774.5 kg/hm2。推荐施肥区(N2P2K2)比空白区(N0P0K0)增产2 464.5 kg/hm2，产量增加135.12%；缺素区与推荐施肥区比较，缺氮减产2 514 kg/hm2、缺磷减产942 kg/hm2、缺钾减产1 042.5 kg/hm2，氮、磷、钾对旱田大麦的增产效果依次为N> K2O >P2O5。经方差分析F处理间=10.23*(处理间：F0.05=5.998 8、F0.01=14.659 1)，说明肥料处理间达到显著水平。表5

表5 甘啤7号不同施肥方式产量
Table 5 Grain yield of Ganpi No. 7 under different fertilizer application patterns

处理Treatment代码Code产量(kg/hm2)Yield处理Treatment代码Code产量(kg/hm2)Yield1N0P0K01824.08N2P2K03246.02N0P2K21774.59N2P2K13738.03N1P2K23642.010N2P2K33094.54N2P0K23346.511N3P2K23259.55N2P1K23775.512N1P1K23228.06N2P2K24288.513N1P2K13631.57N2P3K23625.514N2P1K13664.5

研究表明，在磷和钾推荐施肥条件下，不施氮肥，大麦的产量1 774.5 kg/hm2，当施N为51.75 kg/hm2时，1 kg N增产籽粒36.09 kg；施N为103.50 kg/hm2时，1 kg N增产籽粒24.29 kg；施N达155.25 kg/hm2时，1 kg N增产籽粒9.57 kg。研究表明，施氮量与旱田大麦产量回归分析呈曲线相关关系，施氮量效益方程Y=-0.270 4x2+51.836x+1 751.8(R2=0.997)，回归方程应用得出，大麦生长虽然离不开氮肥，但施氮量超过95.85 kg/hm2旱田大麦产量呈下降趋势。图1

图1 不同施肥水平下大麦产量变化
Fig.1 Effect of different nitrogen levels on Yield

研究表明，在氮和钾推荐施肥条件下，不施磷肥，大麦的产量为3 346.5 kg/hm2；当施P2O569 kg/hm2时，大麦的产量为3 775.5 kg/hm2，1 kg P2O5增产籽粒6.22 kg；施P2O5达138 kg/hm2时，大麦的产量为4 288.5 kg/hm2，1 kg P2O5增产籽粒6.83 kg；施P2O5达207 kg/hm2时，大麦的产量为3 625.5 kg/hm2，1 kg P2O5增产籽粒1.35 kg；施磷量与旱田大麦产量回归分析呈曲线相关关系，施磷肥效益方程为Y=-0.057 34x2+13.826x+3 283.5(R2=0.830 6)，回归方程应用得出，生产上施磷量最好控制在120.6 kg/hm2以下。

在氮和磷推荐施肥条件下，不施钾肥产量为3 246.0 kg/hm2，当施用9.9 kg/hm2K2O时，大麦产量为3 738 kg/hm2，1 kg K2O增产籽粒49.7 kg；施用19.8 kg/hm2K2O时，大麦产量为4 288.5 kg/hm2，1 kg K2O增产籽粒52.65 kg；施用29.7 kg/hm2K2O时，大麦产量为3 094.5 kg/hm2，1 kg K2O减产籽粒5.10 kg。施钾量与旱田大麦产量回归分析呈曲线相关关系，施磷肥效益方程为Y=-4.300 6x2+128.7x+3 155.8(R2=0.814)，回归方程应用得出，生产上施钾量要控制在14.96 kg/hm2以内。图1

2.4 吸收养分量

2.5 获得的丰缺指标

用缺素区产量占推荐施肥区产量百分数(相对产量)作为土壤养分的丰缺指标确定依据。根据相对产量可将土壤养分划分为低、较低、中、较高和高五个等级，其相对产量分别为低于60%、60%～75%、75%～90%，90%～95%和95%以上[13]。研究缺氮区相对产量为41.38%，缺磷区相对产量为78.03%，缺钾区相对产量为75.69%，旱作大麦对肥料的依存顺序为：氮>钾>磷。依据土壤养分指标法，试验地土壤氮含量为低，磷为中，钾为中，缺氮矛盾最为突出，因此，肥料投入中首先考虑氮肥投入，以氮定磷、钾。

2.6 回归分析

研究表明，试验数据经回归分析得出大麦施肥效应方程Y=1 797.274+29.315 7N+8.922 5P+48.061 9K-0.215 7N2-0.038 1P2-3.743 1K2+0.008 3NP+0.629 6NK+0.003 5PK，R2=0.979，方程与试验数据相关性好，可以利用此方程计算施肥量。表6

应用回归方程，得出旱田试验条件下最大施肥量、最佳施肥量和最高产量及最佳产量。折合成肥料为：最大施肥量尿素(N 46.4%)196.3kg/hm2，重过磷酸钙(P2O543%)297 kg/hm2，硫酸钾(K2O 51%)27.7 kg/hm2，最高产量4 041.7 kg/hm2。最佳施肥量为尿素(N 46.4%)174.5 kg/hm2、重过磷酸钙(P2O543%)156.5 kg/hm2、硫酸钾(K2O 51%)24.5 kg/hm2，最佳施肥量时的产量3 886.5 kg/hm2。三元二次回归方程最佳施肥量与一元二次回归方程施肥量相吻合。表7

表6 回归方程检验
Table 6 The test results of Regression equation

变异来源SourceofVariation自由度(DF)平方和Sumofsquares均方MeansquareF值FvalueF0.05F0.01回归Regression96152969.00683663.2010.236.0014.66离回归Ionregression4267363.4066840.84///总计Total136420332.00////

表7 施肥与产量关系
Table 7 Relationship between fertilizer application and yield table

项目Project最大施肥量(kg/hm2)Maximumfertilization最佳施肥量(kg/hm2)OptimumrateoffertilizerN91.068180.9818P127.710467.3079K14.139112.4925Y(产量)4041.65903886.4720

3 讨 论

大麦的籽粒产量是穗数、穗粒数和千粒重等产量构成因素协调作用的结果，在最佳的栽培措施组合下，大麦生育期能处于有利的生长条件，其穗数、穗粒数、千粒重等协调发展，充分发挥品种的增产潜力。氮磷钾配比与大麦产量的影响前人已有大量报道，倪艳云[1]研究表明在同一氮肥水平下，增施磷、钾肥提高扬农啤6号的穗数、每穗粒数、千粒重，从而使产量提高，在施氮量在210 kg/hm2时，增加磷、钾肥，籽粒产量随着磷、钾肥施用量的增加而呈现先升高后下降的趋势。刘永[14]研究表明氮肥对啤酒大麦的产量影响最大，是最为活跃的因子，随着施氮量的增加，千粒重持续增加，当达到210 kg/hm2千粒重最高，再增加氮用量时，千粒重下降；磷肥增产的作用主要表现在增加有效穗数；施钾有效增加籽粒重。魏丹等[15]研究结果表明，合理的氮、磷、钾比例可增加千粒重。杨新平等[16]通过大麦测土配方施肥“3414”田间试验研究表明，N在大麦生产上起到重要作用，其次为K2O。

研究结果表明，在试验的土壤肥力下，旱田大麦穗粒数、千粒重和小穗数随着施氮量的增加而增加，但达到一定程度后，均呈现下降趋势；千粒重和成穗数随着磷肥的增加显著增加后有所下降；小穗数随着施钾量的增加先增加后降低。在磷和钾推荐施肥条件下，施N为103.50 kg/hm2时，产量最高；在氮和钾推荐施肥条件下，施P2O5达138 kg/hm2时，大麦产量最高；在氮和磷推荐施肥条件下，施用19.8 kg/hm2K2O时，大麦产量最高。旱作大麦对肥料的依存顺序为：氮>钾>磷。在实际生产中要注重氮磷钾配比的合理使用，使氮磷钾的综合效应得到充分表达，获得高产。

4 结 论

4.1 应用一元二次回归方程得出，旱田大麦施肥方案为：施氮量应控制在95.85 kg/hm2以内，施磷量控制在120.6 kg/hm2以内，施钾量控制在14.96 kg/hm2以内。

4.2 棕钙土种植旱田大麦，缺氮矛盾最为突出，肥料投入中首先考虑氮肥投入，以氮定磷、钾。

4.3 应用三元二次回归方程得出：旱田大麦在中低肥力水平条件下，施肥量N 80.98 kg/hm2、P2O567.31 kg/hm2、K2O 12.49 kg/hm2，达到3 886.5 kg/hm2以上产量的可能性最大，N∶P2O5∶ K2O比为1∶0.83∶0.02。

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EffectsofCombinedApplicationofNitrogen,PhosphorusandPotassiumFertilizeronAgronomicTraitsandYieldofBarleyinDryland

WANG Xian1, NIE Shi-hui1, ZHANG Jin-shan2, REN Yi2, GENG Hong-wei2,ZHANG Jian-ping3, XU Qi-jiang1, DONG Qing-guo4, FANG Fu-rong1

(1.InstituteofCerealCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China;2.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China;3.EminCountyAgriculturalTechnologyExtensionCenter,EminXjinjiang834600,China;4.TachengCityAgriculturalTechnologyExtensionCenter,TachengXinjiang834700,China)

ObjectiveTo explore the optimal ratio of fertilization to barley, build fertilization model of dry barley and provide the basis for fertilization zoning and fertilizer formula design, we study the effect of different NPK treatments on yield and agronomic traits of barley in the dry conditions.MethodUnder the condition of dry farming, using barley Ganpi No. 7 as the test material, the three elements, two effect equations of nitrogen, phosphorus, potassium were fitted with the optimum design of 3 factors, 4 levels and 14 treatments.ResultThe effects of nitrogen, phosphorus, and potassium on barley yield were N> K2O >P2O5; plant height, panicle length, grains per spike, 1,000-grain weight and panicle number were significantly changed with the growth of nitrogen fertilization in barley, 1,000-grain weight and panicle number in barley fertilizer changed significantly with the increasing of P fertilizer application, and plant height, panicle length, spikelet number, grains per spike and panicle number varied significantly with increasing K fertilizer application under dry condition. The amount of nitrogen, phosphorus and potassium in the production were controlled within 95.85, 120.6 and 14.96 kg/hm2.ConclusionUnder the low fertility condition, nitrogen inputs should be first considered in fertilizer inputs, phosphorus and potassium are determined by nitrogen; N∶P2O5∶K2O with 1∶0.83∶0.02 is appropriate for barley in dryland.

barley; dry land; fertilization; yield; agronomic traits

Supported by: The Earmark Fund for Modern Agro-industry Technology Research System(CARS-05)

DONG Qing-guo (1975-), male, native place: Jinxiang, Shandong. Senior agronomist, research field: Crop cultivation. (E-mail) tcsdqg@126.com

FANG Fu-rong (1963-), male, native place: Huilai, Guangdong. Researcher, research field: Barley genetic breeding and cultivation. (E-mail)ffr118@sina.com

S512.3

A

1001-4330(2017)11-2028-08

2017-09-05

现代农业产业技术体系建设专项(CARS-05)

王仙(1984-)，女，河北沧州人，助理研究员，研究方向为大麦遗传育种及栽培，(E-mail)wx0327@126.com

董庆国(1975-)，男，山东金乡人，高级农艺师，研究方向为作物栽培，(E-mail)tcsdqg@126.com

方伏荣(1963-)，男，广东惠来人，研究员，研究方向为大麦遗传育种与栽培，(E-mail)ffr118@sina.com