荞麦“3414”肥料效应试验研究

2022-09-11

荞麦在我国粮食作物中属小宗作物, 种植历史悠久, 分布广泛, 主要种植在西北、东北、华北以及西南的云、贵、川、渝一带高寒山区或丘陵区, 是当地农业生产中重要的粮食作物和经济作物[1]。在过去, 我国荞麦种植区多为地广人稀、土地贫瘠、水源缺乏、交通不便和经济欠发达之地, 加之荞麦生产多为粗放管理, 品种老化, 所以荞麦产量维持在一个较低的水平上[2]。至今在荞麦生产中, 施肥方面普遍存在养分比例失调, 偏施化肥, 少施或不施肥料, 对荞麦的单产和荞麦的品质有很大的影响, 并最终影响荞麦种植户的经济效益。为了提高荞麦产量、品质和经济效益, 有必要通过肥料效应试验探索荞麦的需肥规律, 找到荞麦种植的最佳施肥量及组合, 为荞麦生产的科学施肥提供指导。2014年, 笔者在重庆市布置了荞麦“3414”肥料效应试验, 研究探讨氮、磷、钾肥对荞麦产量和经济效益的影响。通过拟合三元二次和一元二次肥料效应模型, 结合试验实际情况, 最终确定荞麦的最高产量施肥量和最佳经济施肥量。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况

试验点设在重庆市酉阳县, 酉阳为重庆荞麦种植的主产区县, 其荞麦种植面积占全市种植面积的70%, 试验地位于酉阳县板溪镇三角村试验基地, 海拔680 m, 为丘陵山地, 属亚热带季风湿润气候, 全年雨量充沛, 冬暖夏凉。年平均日照时数为1131 h, 年降雨量一般在1000~1500 mm。旱地, 土壤类型为紫色土, 土质为壤土, 肥力中等。

1.1.2 供试作物品种

试验作物品种为酉阳的地方品种“酉荞1号”, 占酉阳荞麦种植面积的90%。该品种属鞑靼荞麦 (苦荞) , 生育期80~85 d。幼苗出苗整齐、健壮, 叶片中等大小, 叶片色绿, 茎干绿色。株型较紧凑, 主茎分枝数6~7个, 主茎节数16个左右, 株高90~105 cm。花色淡绿, 主茎绿色, 粒灰色、桃形, 千粒重20~24 g, 出粉率62.4%~65.8%。抗倒伏, 抗旱, 落粒轻。

1.1.3 供试肥料

氮肥:尿素 (含有效N46%) ;磷肥:过磷酸钙 (含P2O5 14%) ;钾肥:硫酸钾 (含K2O 50%) 。

1.2 试验方法

采用“3414”完全实施试验方案, 即:设氮、磷、钾3个因素, 每个因素4个施肥水平, 共14个处理的肥料试验设计方案。4个水平的含义:0水平指不施肥, 2水平指当地最佳施肥量的近似值, 1水平=2水平×0.5, 3水平=2水平×1.5 (该水平为过量施肥水平) 。14个处理分别为: (1) N0P0K0, (2) N0P2K2, (3) N1P2K2, (4) N2P0K2, (5) N2P1K2, (6) N2P2K2, (7) N2P3K2, (8) N2P2K0, (9) N2P2K1, (10) N2P2K3, (11) N3P2K2, (12) N1P1K2, (13) N1P2K1, (14) N2P1K1。参考当地最佳施肥量, 每667 m2施尿素10 kg、过磷酸钙50 kg、硫酸钾20 kg, 作为试验设计的2水平 (见表1) ;考虑到荞麦的生长期一般较短, 仅为80 d左右, 所以3种肥料在室内按照处理组合称量编上小区号, 全部以底肥在播种时一次性施完。

各处理采用随机区组排列 (见表2) , 3次重复, 小区面积10 m2 (5 m×2 m) , 每小区播种6行, 行距0.33 m。荞麦以每667 m2有效发芽种子6万粒、田间出苗率90%计算, 按行称量播种, 并设置保护行, 小区间开30 cm宽的沟, 重复间开40 cm宽的隔离沟 (深度20~30 cm) , 避免肥水串流。

2 结果与分析

2.1 不同氮、磷、钾肥料组合的产量效应

从表3看出, 氮磷钾配合施用, 不同施肥量对荞麦产量影响较明显, 以施肥量高的处理产量相对较高。通过方差分析, 施肥对荞麦具有较显著的增产效果, 尤其是施用氮肥, 增产效果非常显著, 而不施用氮肥, 仅施用磷钾肥 (处理2) 与对照相比增产效果不显著, 其他处理均有一定的增产效果, 其中处理11 (N3P2K2) 增产效果最显著, 与对照相比增产70.6%, 且与其他处理相比, 产量差异均显著。在相同磷、钾肥条件下 (处理2, 3, 6, 11) , 施用不同水平的氮肥的处理间差异显著, 说明施用氮肥增产效果明显。在相同氮、钾肥条件下 (处理4, 5, 6, 7) , 施用不同水平磷肥的处理间差异不显著, 说明施用磷肥增产效果不明显。在相同氮、磷肥条件小 (处理8, 9, 6, 10) , 施用不同水平的钾肥处理增产效果显著。由此说明, 施用氮肥和钾肥的增产效应明显, 磷肥的增产效果最差。可见氮钾肥对该试验地区的荞麦生长极为重要, 生产中尤其要重视施用氮钾肥。

注:同列不同小写字母代表在5%水平上差异显著。

2.2 荞麦产量的肥料效应分析

肥料效应方程 (也称为施肥模型) 是模拟施肥量和产量之间数量关系的一种数学模型, 应用这种模型可以对作物进行定量施肥。利用SPSS软件对试验统计数据分别采用三元二次和一元二次模型进行模拟[3], 可得到该试验区域土壤上氮磷钾的肥料效应方程。本试验选择三元二次肥料效应模型拟合的肥料效应方程如下:

式 (1) 中, Y为荞麦产量, N、P和K分别为N、P2O5和K2O用量。回归平方和U=4126.842, 剩余平方和Q=182.5332, 检验值F=10.04832, 剩余标准差S.D.S=6.7552, 相关系数R=0.9786。由于F=10.04832>F0.05=5.9988, 达5%显著水平, 说明N、P、K不同用量的施肥配比与荞麦产量之间的关系密切, 影响效果显著。

2.2.1 单因素肥料效应

由式 (1) 所列的肥料效应方程, 分别采用“降维法”固定2个因素在零水平, 这相当于在特定条件下所做的一组单因素试验, 所得回归方程为:

分别将N、P、K代码代入 (2) 、 (3) 、 (4) 式, 获得试验区土壤氮、磷、钾对荞麦产量影响的单因素效应图 (图1) , 由图可见, 在试验地区, 氮、磷、钾肥对荞麦产量的影响有较大差异, 表现为N>K>P, 即试验区域荞麦, 施用氮肥的增产效果最明显, 其次是钾肥, 而施用磷肥的增产效果不明显。

2.2.2 氮、磷、钾交互效应对荞麦产量的影响

营养元素间的相互作用必然影响作物营养与产量。根据式 (1) 的肥料效应方程, 采用“降维法”固定一个因素在零水平, 所得回归方程为:

将不同氮、磷、钾的施用水平代码值代入 (5) 、 (6) 、 (7) 式, 分别绘出影响荞麦产量的NP、NK、PK的交互效应图 (图2、图3、图4) , 从图中可以看出, 在试验区种植荞麦, 氮磷、氮钾、磷钾均表现为正交

2.3 荞麦最佳施肥量分析

根据式 (1) 所列的肥料效应方程进行模拟试验, 分别按三元二次效应函数和一元肥料效应函数计算出试验区土壤中, 荞麦氮、磷、钾“3414”田间试验设计的理论最高产量及最佳经济效益产量 (注:N价格5.65元/kg, P2O5价格7.00元/kg, K2O价格8.33元/kg, 荞麦价格5.60元/kg) 。

(1) 按三元二次效应函数计算

(2) 按一元肥料效应函数计算

一个施肥模式只能适应于某种作物、某一特定的土壤类型区域, 在这个区域内又有若干变异, 例如因土层厚度、质地结构等会有所不同, 因而施肥模式中的氮、磷、钾配比量必然会有一个幅度。可根据土壤、生产管理水平、资金物质源和当年气候情况等因素, 选择肥料施用量的高限或低限, 在此幅度范围内产量将会无显著差异。

本研究结果表明:试验区荞麦每667 m2最佳产量为160.0~170.0 kg, 最佳施肥量为尿素15.0 kg、过磷酸钙25.0~50.0 kg、硫酸钾10.5~20.0 kg, 最佳施肥配比为N∶P2O5∶K2O=1∶ (0.3~0.7) ∶ (0.5~0.7) 。

3 结论与讨论

(1) 试验区不同氮、磷、钾组合用量的荞麦产量效应表现为:处理11 (N3P2K2) 的增产效应最显著, 处理2 (N0P2K2) 的增产效应最不显著, 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。

(2) 在试验区种植荞麦, 施用氮磷钾肥的增产效果显著, 其增产效应表现为N>K>P, 即荞麦施用氮肥的增产效果最明显, 其次是钾肥, 而施用磷肥的增产效果不明显。

(3) 在试验区种植荞麦, 氮磷、氮钾、磷钾的两因素交互效应均表现为正交互效应。

(4) 试验区荞麦每6 6 7 m2最佳产量为160.0~170.0 kg, 最佳施肥量为尿素15.0 kg、过磷酸钙25.0~50.0 kg、硫酸钾10.5~20.0 kg, 最佳施肥配比为N∶P2O5∶K2O=1∶ (0.3~0.7) ∶ (0.5~0.7) 。

(5) 在试验区内, 尽管氮肥对荞麦产量的增产效果最明显, 钾肥次之, 而磷肥最不明显, 但是在施肥中不能只重视施用氮肥, 而忽视磷钾肥的重要性, 只有氮、磷、钾肥配合施用才能获得最高的增产效应。

(6) 由于在不同肥力的土壤上肥料效应不同, 推荐施肥量也不同, 本试验结果仅针对试验区域土壤, 在一定区域范围内有一定的参考意义, 而不适用于所有荞麦种植区。

(7) 荞麦氮、磷、钾肥的施用量有一定适宜范围, 不是施得越多产量就越高, 而是随施肥量持续增加呈下降趋势, 这种趋势反映了客观存在的肥料经济效益问题, 即“报酬递减率”[4]。因此, 在生产上要应用这一经济规律指导施肥, 发挥最大的经济效益。在不同肥力的土壤上, 无论是施用氮肥、磷肥还是钾肥时都要讲求适量, 科学配比, 避免盲目施肥。

摘要：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:施肥对荞麦的增产效果明显, 氮、磷、钾对荞麦产量的影响大小顺序为N>K>P, NP、NK、PK对荞麦产量的交互效应均表现为正交互效应;试验区荞麦667 m2的最佳施肥量为尿素15.0 kg、过磷酸钙25.050.0 kg、硫酸钾10.520.0 kg, 最佳施肥配比为N∶P2O5∶K2O=1∶ (0.30.7) ∶ (0.50.7) 。

关键词：荞麦,肥料效应,“3414”试验