拉萨河谷农区苦荞“3414”肥料效应试验研究

边巴卓玛

(1. 西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所，西藏 拉萨850032； 2. 省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室，西藏 拉萨850032)

荞麦属蓼科(Polygonaceae)，有2个栽培种，为甜荞和苦荞[1-2].荞麦素有“五谷之王”之美誉，其籽粒营养价值很高，富含蛋白质、脂肪、淀粉、矿物质、维生素及微量元素[3].作为药食作物其富含人体需要的氨基酸及丰富的生物类黄酮[4]，具有降血糖、降血脂,可有效控制糖尿病，提高身体免疫力.同时，还有助于小孩的智力健康发育[5-6].西藏高寒地区主要以种植苦荞为主，荞麦根系发达，对生态条件(热量、土壤、光照等)选择要求不高，具有较强的环境适应能力(表现为具有抗旱、抗寒、耐瘠、耐碱和抗病能力)，可在低海拔至高海拔农区进行种植.长期以来，当地荞麦种植业受到传统观念和生产力水平的限制，品种老化严重，加之荞麦生产多为粗放管理，产量一直处于较低的水平上，产业发展较缓慢.

肥料为作物生长发育提供了最基本的营养元素，氮、磷、钾是影响作物产量肥料三要素.研究表明，氮是作物生长发育过程中需求量最大的元素，对产量影响最大，其次是磷、钾肥.科学合理地施肥将有效地提高作物产量.但长期以来不合理的施肥、偏施化肥、少施或不施有机肥料等现象，造成土壤中的养分比例失调，土壤贫瘠化现象严重.目前，针对作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应等，国内外专家学者做了大量的研究[7].曹群虎等[8]通过长武县田间肥料试验，研究不同氮磷钾施肥量对小麦产量的影响，分析肥料的利用率，结果表明，产量水平高，肥料利用率越高，氮肥利用率最高2.2%～31.2%，其次钾肥利用率7.4%～32.1%，磷肥利用率最低6.0%.

樊燕等[9]通过“3414”肥料效应试验，建立肥料效应方程，探索荞麦的最佳施肥模式，为重庆地区荞麦生产的高产高效提供科学依据.结果表明：推荐试验区荞麦 667 m2的最佳施肥量为过磷酸钙25.0～50.0 kg、硫酸钾10.5～20.0 kg、尿素15.0 kg.

作为一种先进的精准施肥技术，测土配方施肥能够依据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，基于合理的施用有机肥料，优化氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法[10-11].文中采用“3414”试验方案，并结合高寒旱作农区土壤肥力，研究分析不同氮、磷、钾肥施用量对苦荞产量和经济效益的影响，建立肥效模型，确定其推荐施肥量，为基于苦荞高产目标的施肥管理提供理论依据和技术支持.

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验在西藏自治区资环所四号试验地(91°2′31″E，91°2′31″N)进行，其海拔3 650 m，年平均日照时数3 000 h，年平均气温7.5 ℃，无霜期100～120 d，年平均降水量200～510 mm，属于典型的高原温带半干旱季风气候.按“S”法采集供试种植层土壤10个点的样品，其基本理化性状见表1，表中w为质量比.

1.2 供试肥料和品种

供试品种：西荞5号；供试肥料：过磷酸钙(含P2O512%)、尿素(含N 46.4%)、硫酸钾(含K2O 50%) ；处理药剂：克敌虫60 kg/hm2(与基肥混合后撒施).

1.3 试验方法与设计

试验采用“3414”最优回归设计，如表2所示，ω为折合纯养分用量.该试验方案采用氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理.4个水平是指：0水平为不施肥，2水平为当地常规施肥量，1水平为2水平×0.5，3水平为2水平×1.5.

表2 试验因素水平

试验小区行长6.0 m，宽3.5 m，面积约为21.00 m2，行距0.3 m，行数11行；荞麦播种量为33 kg/hm2.试验肥料磷肥、钾肥采用1次基施；氮肥25%作底肥，25%作提苗肥，50%作花肥.

1.4 样品采集及试验观测

1) 土样采集：对每个试验小区进行样品采集.采集对象为试验地试验前耕作层土样，设置不少于10个采样点，且呈S形分布，将各采样点采集的土样均匀混合后装袋，取样重量约为2 kg，土样自然风干，标记留存.

2) 植株及籽粒样品：每个试验、每个小区都要采集.植株样品的采集与收获、测产同步，设置5个采样点，每个采样点沿接近植株基部采集样株，风干样品，单独脱粒，作为考种样品.说明：每个小区设置5个采集点，每个采集点取5个植株，即每个小区合计采集25株植株，在荞麦收货前期每株连根拔起取样.

3) 收获期取样：每个小区选取3 m2记载作物的实际产量.

4) 试验数据采用Excel 2007软件进行处理及作图，采用SPSS 21.0进行方差分析，采用LSD法进行差异显著性检验.

1.5 田间管理

试验小区的田间管理均采用与大田水平相当的各项管理措施.5月15日进行播种前灌水、土地深翻；5月19日播种，采用人工开沟条播方式，播种后覆土压平.中耕3次：6月上旬中耕除草和灌水1次，并早查苗、间苗、保证无缺苗断行；6月下旬—7月上旬除草1次，7月中下旬除草和灌水1次.

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对苦荞农艺性状的影响

图1为不同处理主要农艺性状分析结果,图中h为株高，n为分节数，i为分支数，d为茎粗，j为单株粒数，m为单株粒质量，g为千粒质量.由图可见，不同施肥情况下相同苦荞植株表型性状也不同.包括植株的株高T5(N2P1K2)处理表现最高，为174.60 cm，其他品系范围为13.20～171.00 cm；主茎分枝数 T14(N2P1K1)处理表现最高，为3.27个，其他品系分枝数为0.20～2.53个；主茎节数T14(N2P1K1)处理最高，为22.33个，其他品系为19.47～21.93个；茎粗T14(N2P1K1)处理最高，为8.06 g，其他品系为6.07～8.00.不同处理下相同荞麦作物植株经济性状也各不同.单株粒数T5(N2P1K2)处理最高，为608.93粒，其他品系为316.20～567.93；单株粒质量 T5(N2P1K2)处理最高，为14.05 g，其他品系为7.12～11.23 g；千粒质量T13(N1P2K1)处理最高，为23.80 g，其他品系为18.21～23.72 g.

图1 不同处理主要农艺性状分析结果

2.2 不同施肥处理对苦荞籽粒产量的影响

通过产量方差分析结果(F=3.2,P=0.005<0.010)表明，不同施肥处理对苦荞籽粒产量影响差异极具有统计学意义.对荞麦具有显著的增产效果的为氮磷钾配施，尤其是氮肥的施用，增产效果非常显著，而不施用氮肥，仅施用磷钾肥对增产没有显著的影响.表3 为不同处理产量分析结果，表中Y为产量.从表中看出，处理T10(N2P2K3)产量表现最高，为5 244.29 kg/hm2；其次是处理T11(N3P2K2)产量，为4 869.10 kg/hm2；对照处理(N0P0K0)产量最低，为2 384.53 kg/hm2.

表3 不同处理产量分析结果

2.3 地力产量及土壤肥力

肥料互作效应分析结果如表4所示，表中e为比对照增产率，ηY为相对产量.

表4 土壤肥力依存率和缺素相对产量

与对照(CK)相比，NP互作效应最高，平均增产99.6%，NPK互作效应增产效率73.4%；NK互作效应增产为47.2%；PK的互作效应最弱为4.9%，土壤养分限制产量提高顺序从大到小依次为N，P，K.试验方案1，2，4，6，8处理中N0P0K0为无肥区，处理 N2P2K2为全素区，处理 N0P2K2为缺氮区，处理 N2P0K2为缺磷区，处理 N2P2K0为缺钾区.无肥区产量2 384.53 kg/hm2，缺氮区 2 501.25 kg/hm2，缺磷区3 510.09 kg/hm2，缺钾区4 760.71 kg/hm2.无肥区相对产量57.66%， 缺氮区 60.40%，缺磷区 84.80%，缺钾区115.00%.按相对产量，将土壤肥力划分为 5级：相对产量小于50.00%视为土壤养分为极缺，施相应的肥料有极显著的增产效果；相对产量50.00%～75.00%表示土壤养分为缺，施相应的肥料有一定的增产效果；相对产量75.00%～85.00%的土壤养分为中等；相对产量85.00%～95.00%的土壤养分为丰；相对产量大于95.00%土壤养分为极丰.地力养分丰缺情况说明供试土壤中缺氮，即全氮的含量较低，速效磷含量中等，速效钾含量达到极丰水平.

2.4 荞麦产量肥效分析

2.4.1 三因素对产量肥料效应模型

根据氮、磷、钾不同施用量对产量的影响，通过回归分析得出三元二次肥料效应函数方程为

式中：XN,XP,XK分别为氮肥、磷肥和钾肥折纯用量.回归平方和U=11 760 761.49，剩余平方和Q=777 302.893，相关系数R2=0.938，检验值F=6.725，P=0.041<0.050，说明N,P,K不同用量的施肥配比对产量的影响具有统计学意义.根据肥料报酬递减律和二次数学函数曲线的特点要求，判定该三元二次肥效方程为非典型肥效方程.

2.4.2 单因素对产量肥料效应模型

表5为单因素分析结果,表中ωmax为最大施肥量，Ymax为最大产量，ωb为最佳施肥量，Yb为最佳产量.可以分别利用一元二次肥料效应模型拟合.

表5 单因素分析结果

1) 不同施氮水平对荞麦产量的影响

2) 不同施磷水平对荞麦产量的影响

3) 不同施钾水平对荞麦产量的影响

3 讨 论

3.1 氮磷钾互作效应分析结果

肥料的使用是影响苦荞产量的关键因素之一，施肥量因不同地力水平而不同，得到的试验结果也不同.徐松鹤等[12]研究发现，单因素施肥对乌兰察布地区荞麦产量的影响效应从大到小依次为磷肥、有机肥、钾肥、氮肥.由此说明，施肥量N，P，K各因素交互影响作用因不同地域特点及地力水平，得到的试验结果也各不相同.本试验供试田块的整体地力属于低水平，土壤中有效养分含量丰缺程度表现为低氮、中磷、高钾水平.肥料的互作效应结果从大到小依次为NP，NPK，NK，PK.可以看出，土壤养分含量水平总体偏低的情况下，氮磷钾肥的协同施肥，以便满足作物不同的生长阶段的养分需求，在一定范围内可提高荞麦产量.通过施氮肥促使植物茎叶的生长；施用磷肥增加植物根系生长及碳水化合物的合成和运载，同时促进氮素的代谢；荞麦是需钾较多的作物之一[2]，通过施用钾肥，可以促进茎秆增粗，增加抗倒伏能力.

3.2 不同氮、磷、钾肥料组合的产量效应

试验研究不同配比氮、磷、钾不同施肥量对荞麦产量影响较明显，通过方差分析结果表明(F=3.2，P=0.005<0.010)，不同处理产量水平差异具有统计学意义.试验区不同氮、磷、钾组合用量的荞麦产量效应表现为T10(N2P2K3)的增产效应最显著，说明中氮、中磷、高钾水平下获得产量较高.T2(N0P2K2)增产效应不显著，说明氮磷钾肥配合施用增产效果较好，不施用氮肥的增产效果不明显.在试验区种植荞麦，施用氮磷钾肥的增产效果显著，其增产效应从大到小依次为N，P，K.这与刘迎春等[13]研究适量施用磷肥，增施钾肥，不推荐施用氮肥的结果不一致，原因可能是不同地域存在着一定的肥力差异，其施肥量N，P，K的影响作用也不同.

4 结 论

采用“3414”试验方法对拉萨河谷区域高寒旱作苦荞的最佳施肥量进行了研究，对试验数据进行三元二次和一元二次肥料效应模型拟合，得到结论如下：

1) 通过对数据产量方差分析，得到不同施肥处理对苦荞籽粒产量影响差异极具有统计学意义.

2) 氮磷钾配施对荞麦具有显著的增产效果，处理T10(中氮、中磷、高钾)产量表现最高，为5 244.29 kg/hm2；肥料互作效应分析显示NP互作效应最高，土壤养分限制产量分析显示其提高顺序从大到小依次为N，P，K.

3) 采用一元二次肥料效应模型分析，推荐苦荞最佳施肥量尿素施用量44.50 kg/hm2、过磷酸钙施用量256.17 kg/hm2、硫酸钾施用量40.82 kg/hm2.