干旱区不同施肥处理对“北冰红”产量的影响

2024-04-20马勇潘越韩政伟王季姣王世伟

安徽农业科学 2024年5期

马勇潘越韩政伟王季姣王世伟

摘要［目的］探究氮、磷、鉀不同施肥处理对“北冰红”产量的影响，为指导南疆干旱区“北冰红”科学施肥提供理论依据。［方法］采用“3414”田间施肥效应试验，研究氮、磷、钾不同施肥配比对“北冰红”产量的影响。［结果］N2P2K2产量最高，较CK提升了372.336%，缺氮（N0P2K2）、缺磷（N2P0K2）和缺钾（N2P2K0）较CK产量提升了97.848%、287.090%、195.902%；占N2P2K2产量的41.887%、81.952%、62.646%。三元二次及一元二次肥效方程相关系数为0.960、0.948、0.975、0.925。基于三元二次肥效方程得出的最佳施肥量为1∶0.442∶1.169，此时N、P、K的施用量分别为93.568、41.364、109.355 kg/hm2；基于一元二次肥效方程得出的最佳施肥量为1∶0.750∶1.03，此时N、P、K的施用量分别为88.306、66.192、91.034 kg/hm2。［结论］氮磷钾肥配施可以明显增加“北冰红”产量，其中，氮肥对产量的影响最大，钾肥次之，磷肥最小，肥料之间存在协同效应。N、K2O含量与产量的三元二次肥效方程的拟合程度较好（R2值均较大），并均达显著水平。2种拟合方程计算所得结果相近，为达到培肥土壤和高产的目的，采用三元二次肥效方程拟合的最佳施肥量作为“北冰红”试验地施肥的标准用量。

关键词 “北冰红”；“3414”试验；产量；肥料效应方程；最佳施肥量

中图分类号 S663.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）05-0181-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.043

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Different Fertilization Treatments on the Yield of ‘Beibinghong in Arid Area

MA Yong1，2，PAN Yue2，HAN Zheng-wei2 et al

（1.College of Forestry and Landscape Architecture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang 830052；2. Institute of Landscaping，Xinjiang Academy of Forestry，Urumqi，Xinjiang 830000）

Abstract ［Objective］To research the effects of different fertilizer treatments of N，P and K on the yield of ‘Beibinghong，and to provide a theoretical basis for guiding the scientific fertilization of ‘Beibinghong in the arid area of South Xinjiang.［Method］The “3414” field fertilizer effect test was used to study the effect of different fertilization ratios of N，P and K on the yield of ‘Beibinghong.［Result］N2P2K2 yield was the highest with 372.336% improvement over CK，and N deficiency（N0P2K2），P deficiency（N2P0K2），and K deficiency（N2P2K0）improved 97.848%，287.090% and 195.902% over CK；41.887%，81.952% and 62.646% over N2P2K2.The correlation coefficient of the ternary-quadratic and quadratic fertilizer efficiency equations are 0.960，0.948，0.975，and 0.925. The optimum fertilizer application rate based on the ternary-quadratic fertilizer efficiency equation was 1∶0.442∶1.169，where the application rates of N，P and K were 93.568，41.364 and 109.355 kg/hm2，respectively；The optimum fertilizer rate based on the quadratic equation with one unknown was 1∶0.750∶1.031，at which point the N，P and K application rates were 88.306，66.192 and 91.034 kg/hm2， respectively. ［Conclusion］The combination of NPK can significantly increase the yield of ‘Beibinghong，with nitrogen having the greatest effect on yield，followed by potassium and phosphorus the least，with synergistic effect between fertilizers.The ternary quadratic fertilizer efficiency equations for N and K2O content and yield were well fitted（R2 values were relatively high）and all reached a significant level. The obtained results based on the two kinds of fitted equations were close. Taking into account both high yield and fertilized soil，the recommended nutrient application amount fitted by the ternary quadratic effect equation was used as the standard for fertilization in ‘Beibinghong test field.

Key words ‘Beibinghong；“3414” experiment；Yield；Equation of fertilization effect；Optimum fertilization

基金项目新疆维吾尔自治区林果种质资源创新项目（LGXY202107）；新疆维吾尔自治区重点研发项目（2020B01003-1）。

作者简介马勇（1998—），男，安徽池州人，硕士研究生，研究方向：森林培育技术与应用。*通信作者，教授，博士，从事森林培育学研究。

收稿日期 2023-03-02；修回日期 2023-12-11

“北冰红”是具有山葡萄血缘的杂种后代，因其具备较强的抗寒性、抗病性，且丰产稳产，浆果品质优异，是我国酿造“冰红葡萄酒”的新品种［1］，2019年以来，新疆林业科学院酿酒葡萄课题组从东北地区将“北冰红”引种至新疆，定植当年长势良好，平均新梢长度超过100 cm，达到构建“厂”形架势的要求［2-3］。但全区酿酒葡萄规范化种植意识仍有待提升，果农在肥料使用方面仍存在不规范和不均衡的问题，致使资源浪费，酿酒葡萄品质良莠不齐。氮、磷、钾作为果树生长所必需的大量元素，对果树的影响十分重大［4-5］。“3414”施肥方案是一项围绕氮、磷、钾施肥量参数进行二次回归的最优大田试验技术，通过该技术可获取果树最佳产量及最佳施肥用量［6-8］。近年来，新疆关于香梨［9］、核桃［10］、红枣［11］、苹果［12］等果树施肥对果实产量及品质方面的研究已有报道，但至今施肥处理对幼龄山葡萄产量的影响尚不清楚。基于此，笔者通过调控氮、磷、钾3种田间肥料的用量，测定成熟期“北冰红”果实产量，旨在探讨“北冰红”对土壤氮素、磷素和钾素的响应程度，进而通过提升“北冰红”的光合效率达到提质增效的目的。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于新疆阿克苏地区温宿县佳木镇新疆林业科学院果树学国家长期科研基地，基地海拔1 103.8 m，地下水埋深2.8～3.3 m；属典型的大陆性干旱荒漠气候，昼夜温差大；年均降水量不足100 mm；年均气温 10.1 ℃，历史极端低温-27.4 ℃，试验区地势平坦，土壤pH 8.5，全氮含量1.16 g/kg，全磷含量0.073 g/kg，全钾含量45.51 g/kg，年均日照時数2 747.7 h，≥10 ℃ 积温2 916.8～3 198. 6 ℃，无霜期205～219 d。

1.2 试验材料

以6年“北冰红”为试验对象，嫁接砧木为“贝达”，株行距1.0 m×3.0 m，南北朝向，单臂篱架，未间作，种植3 300株/hm2。土壤类型为砂壤土，灌溉类型为沟灌。各试验小区立地环境相同，土壤肥力、水分条件相近，树体长势良好。

氮选用质量分数46.3%的CO（NH2）2结晶，上海同瑞生物科技有限公司生产；磷选用有效磷（P2O5）≥16%的过磷酸钙，供应商为湖北红山化工有限公司；钾选用K2O≥50%的硫酸钾，供应商为中农集团控股股份有限公司。

1.3 试验设计

田间施肥试验采用“3414”肥料效应试验设计（表1），设置氮（尿素）、磷（过磷酸钙）、钾（硫酸钾）3个因素，共设置4个水平，分别为0水平（不施肥）、1水平（常规施肥量的0.5倍）、2水平（常规施肥量）、3水平（常规施肥量的1.5倍），共14组处理（记作Ti，i=1，2，3，…，14）。每组处理设置3个重复小区，记作（Ti-1、Ti-2、Ti-3），共42个小区，以3株作为1组重复，确保126株树长势一致，且无病虫害。

施肥时间分别于果实膨大期（氮、磷、钾肥配比为5∶4∶2）、转色期（氮、磷、钾肥配比为1∶2∶1）和成熟期（氮、磷、钾肥配比为2∶3∶5）3个阶段，按照配比施肥，施肥方法为2株葡萄间挖长、宽、深均为40 cm的坑，根据表1施肥试验方案，将肥料用千分之一电子天平称重后混合，一次性施入坑内，施肥后立即浇水。

1.4 产量测定

于“北冰红”果实成熟期（2021年9月21日），统计每个小区山葡萄的果穗数，于每个处理随机摘取15穗具有代表性的山葡萄，对每穗葡萄称取质量，所得平均值即为该处理的果穗重。

小区总产量=总穗数×果穗重

单位面积产量=小区总产量/实际面积

1.5 数据分析

采用Excel 2010进行数据整理、作图，采用SPSS 21.0进行单因素方差分析，采用Ducan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 地力分析

肥料互作效应对“北冰红”产量的影响见表2。由表2可知，N、P、K互作产量最高，比不施肥高372.336%，其次为N、K和N、P的互作效应，产量分别提高了287.090%和195.902%，最后是P、K互作，产量提高了97.848%。无肥区“北冰红”的产量仅占全肥区的21.171%，缺N区“北冰红”的产量占全肥区的41.887%，缺K区的产量占全肥区的62.646%，缺P区的产量占全肥区的81.952%，由此可知，N、P、K 3种肥料对“北冰红”产量的影响为N>K>P。

2.2 尿素、过磷酸钙和硫酸钾不同施用量与“北冰红”水分利用效率的关系

2.2.1 基于三元二次效应方程的预测与分析。

不同施肥处理对“北冰红”产量的影响见图1。从图1可以看出，N2P2K2处理下“北冰红”产量最高，达4.610 kg/株，而对照产量最低，仅0.976 kg/株。不同施肥处理均有助于“北冰红”产量的提升，为进一步探索“北冰红”最大施肥量、最高产量和最佳施肥量、最佳产量，故采用三元二次回归模型，对数据进一步分析。

Y=ao+a1X1+a2X2+a3X3+a4X12+a5X22+a6X32+a7X1X2+a8X1X3+a9X2X3（1）

式中，a为常数，Y为产量，X1为尿素用量，X2为过磷酸钙用量，X3为硫酸钾用量，通过回归分析，即可模拟得到产量与X1、X2、X3化肥施用量的关系，三元二次肥效方程：

Y=0.969+129.573X1-28.660X2+88.875X3-3 085.750X12+1 545.758X22-1 537.338X32+1 016.870X1X2+1 014.742X1X3-1 138.602X2X3（2）

基于三元二次肥效方程中的施肥用量与产量关系，做进一步的显著性分析发现，所拟合得出的三元二次肥效方程相关性显著水平，F值为10.755，R2=0.960，证明回归关系显著。依据三元二次肥效方程，根据最大边际效应求导数，可分别得出该试验的最大施肥量、最大产量和最佳施肥量、最佳产量，公式：

a1+2a4X1+a7X2+a8X3=0（3）

a2+2a5X2+a7X1+a9X3=0（4）

a3+2a6X3+a8X1+a9X2=0（5）

据此方程组求解可得，X1、X2和X3施肥量为94.305、40.620、111.465 kg/hm2，带入三元二次肥效方程，预测“北冰红”最大产量为13 679.610 kg/hm2（表3）。按照如下方程组，可求取最佳施肥量，并预测最佳产量：

a1+2a4X1+a7X2+a8X3=MN/MV（6）

a2+2a5X2+a7X1+a9X3=MP/MV（7）

a3+2a6X3+a8X1+a9X2=MK/MV（8）

式中，MN、MP、MK和MV分别为每吨尿素、过磷酸钙、硫酸钾和“北冰红”的价格；据此方程组计算X1、X2和X3施肥量分别为93.615、41.385、109.410 kg/hm2，预测最佳产量为13 679.275 kg/hm2（表3）。

2.2.2 基于一元二次效应方程的预测与分析。

有别于三元二次肥效方程，为找出最佳化肥施用量，分别拟合尿素N、过磷酸钙P2O5和硫酸钾K2O与产量的一元二次方程，尿素N选取处理N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2的试验结果，过磷酸钙P2O5选取处理N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2的试验结果，硫酸钾K2O选取处理N2P2K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3的试验结果，按照一元二次回归模型开展回归分析：

y=ax2+bx+c（9）

式中，y为“北冰红”产量，x为尿素、过磷酸钙或硫酸钾的用量，a指截距，b指一次回归系数，c指二次回归系数。拟合出“北冰红”产量（y）与各化肥（x）施用量的一元二次肥效方程见表4。根据最大边际效应所求取的偏导数，预测最大施肥量：

2ax+b=0（10）

根据下式，预测最佳施肥量：

2ax+b=MX/MV（11）

式中，MX指尿素、过磷酸钙或硫酸钾价格，MV指“北冰红”价格。

从表4可以看出，“北冰红”尿素的最大施用量为88.770 kg/hm2，“北冰红”产量可达14 310.085 kg/hm2。尿素的最佳施肥量为88.350 kg/hm2，产量为14 310.090 kg/hm2；过磷酸钙的最大施用量為67.260 kg/hm2，产量达15 002.790 kg/hm2。过磷酸钙的最佳施肥量为66.225 kg/hm2，产量为13 776.210 kg/hm2；硫酸钾的最大施用量为92.250 kg/hm2，产量为14 503.155 kg/hm2。硫酸钾的最佳施肥量为91.080 kg/hm2，产量为14 304.720 kg/hm2。

3 结论与讨论

科学施肥是产出优良、高产、高效农作物的主要途径，据联合国粮农组织统计，肥料对农作物增产的总份额中约占40%～60%，但施肥用量和比例的不合理，使肥料利用率降低，进而影响其产量［13-14］。氮、磷、钾是肥料三要素，黎宪纪等［15］研究发现对阳光玫瑰、A17和巨峰葡萄配施氮磷钾肥，葡萄含糖量、叶绿素含量、果实横纵径、单粒质量均明显提升，表明氮磷钾肥对不同品种葡萄产量的提高和品质的改善有促进作用。该试验田土壤类型为砂壤土，土壤有效养分的丰缺程度为中氮、低磷和高钾水平。不同肥料间的交互效应从大到小为NPK、 NK、 NP、 PK，这与张俊峰等［16］、高志明等［17］的研究结果一致，表明在中等土壤养分水平下，NPK配合施用，能满足葡萄不同生长时期的营养需要，并能在一定程度上增加“北冰红”的产量。

该研究采用“3414”田间施肥效应试验方法，得出不同氮、磷、钾施肥配比对“北冰红”产量的影响效果不同。N2P2K2处理产量最高，较CK高372.336%，而缺氮（N0P2K2）、缺磷（N2P0K2）和缺钾（N2P2K0）较CK产量提升了97.848%、287.090%、195.902%；占N2P2K2的41.880%、81.940%、62.650%，其影响程度为N>K>P，这与苏学德等［6］、郑章福［18］、李萌［19］的研究结果一致。

该研究通过对三元二次与一元二次肥效方程分析，综合当地生产概况、化肥与北冰红价格、经济效益等因素，构建三元二次及一元二次肥效方程相关系数为0.960、0.948、0.975、0.925，均达显著水平，表明均能较好地预测最高、最佳产量与肥料施用量。在三元二次肥效方程中N和K2O的R2值较大，表明三元二次肥效方程的拟合程度较好。为达到培肥土壤和高产的目的，该研究采用三元二次肥效方程拟合的肥料推荐施用量，尿素、过磷酸钙和硫酸钾分别为93.615、41.385、109.410 kg/hm2，对应的产量达13 678.275 kg/hm2。但在生产中产量受植物内在因素、环境因素和栽培措施等多重因素的影响，在制定配方施肥方案时，应根据自身品种特性及环境状况，合理确定配方施肥方案。

参考文献

［1］李昌禹，刘迎雪，范书田，等.“北冰红”葡萄栽培研究现状与展望［J］.特产研究，2019，41（2）：125-128.

［2］沈甜.“厂字形”架式对酿酒葡萄光合作用和果实品质的影响［D］.银川：宁夏大学，2014.

［3］谢圣霞，胡成学，赵国荣.酿酒葡萄“厂”字形栽培技术［J］.农村科技，2017（1）：40-42.

［4］吴彦桦.氮磷钾配比施肥对粉花山扁豆幼苗生长生理及土壤性质的影响［D］.南宁：广西大学，2018.

［5］王芸芸，杨凯，何美美，等.氮磷鉀钙元素对果树生长的影响及施用建议［J］.现代农业科技，2021（6）：93-94，97.

［6］苏学德，李铭，郭绍杰，等.干旱区戈壁地克瑞森无核“3414”肥料效应及推荐施肥量研究［J］.中外葡萄与葡萄酒，2012（1）：32-35.

［7］张文杰，何丽霞，尚云峰.浅论“3414”肥效试验之缺陷［J］.安徽农学通报，2008，14（10）：55-57.

［8］张志才.金湖县丘陵地水稻3414肥效试验［J］.农技服务，2022，39（10）：31-36.

［9］吉光鹏，张栋海，牛蛉磊，等.“3414”肥料效应函数分析香梨初果期施肥参数［J］.新疆农业科学，2021，58（4）：682-689.

［10］彭少兵，成艳霞，董文浩，等.核桃“3414”肥料效应试验及推荐施肥量的回归分析［J］.经济林研究，2018，36（4）：27-32.

［11］高健，郑险峰，高文海，等.配方施肥对红枣产量的影响［J］.北方园艺，2014（21）：176-179.