食葵氮磷鉀肥對(duì)產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響及經(jīng)濟(jì)效益分析

白 葦，胡 楊，李 峰，張寶英，崔金麗，楊素梅

（張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北張家口 075000）

0 引言

向日葵是中國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，有極高的食用價(jià)值和使用價(jià)值。由于其抗逆性強(qiáng)、耐鹽堿，具有改良土壤的功效，隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，食葵經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，種植面積不斷增加[1]。食葵植株高大，生長(zhǎng)較快，養(yǎng)分需求較高，合理施肥能夠有效促進(jìn)食葵植株生長(zhǎng)，改善食葵的產(chǎn)量和品質(zhì)，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。然而，向日葵施肥技術(shù)可借鑒的較少，生產(chǎn)上只憑經(jīng)驗(yàn)，普遍存在肥料使用過量，或鉀肥施用不足的問題，因此，合理配施氮、磷、鉀肥對(duì)于食葵高產(chǎn)高效生產(chǎn)示范意義重大[3]。王文軍[4]研究表明，向日葵的產(chǎn)量和品質(zhì)隨氮、磷、鉀肥施用量增加而升高，但過度施肥又會(huì)導(dǎo)致各性狀表現(xiàn)下降，當(dāng)?shù)?、磷、鉀肥施用量?0、45、100 kg/hm2時(shí)，向日葵各性狀綜合表現(xiàn)最佳，經(jīng)濟(jì)效益最好。張君等[5]通過不同施肥組合分析得出氮、磷、鉀平衡施肥可顯著提高向日葵籽實(shí)產(chǎn)量，增產(chǎn)率分別為10.8%、8.7%、10.5%。白葦?shù)萚6]研究表明，施肥能顯著提高食葵的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀，3種肥料的作用效果存在差異，對(duì)產(chǎn)量的影響順序?yàn)殁洠镜玖?。鉀素作為植物體內(nèi)幾十種酶的活化劑，能促進(jìn)代謝反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高向日葵產(chǎn)量相關(guān)性狀及品質(zhì)。Li等[7]研究了鉀肥對(duì)向日葵籽實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，鉀肥對(duì)食葵和油葵均表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，并提高了百粒重、籽仁率、粗脂肪等性狀。Chhajro等[8]研究了不同鉀水平對(duì)向日葵生長(zhǎng)、產(chǎn)量和鉀積累的影響，施鉀可以顯著提高向日葵植株干物質(zhì)量、株高、莖粗、盤徑、百粒重、單盤粒重以及籽實(shí)產(chǎn)量。王鵬飛[9]研究表明，施肥對(duì)向日葵單盤粒重、百粒重和結(jié)實(shí)率的影響顯著，隨著氮、磷、鉀肥施入量的增加，百粒重、單盤粒重、結(jié)實(shí)率呈先升高后下降的趨勢(shì)；鉀肥可以提高向日葵的單盤粒重和百粒重，磷肥可以提高向日葵的結(jié)實(shí)率。段玉等[10]研究表明，施用鉀肥對(duì)莖稈生長(zhǎng)影響顯著，對(duì)向日葵的盤徑、單盤粒重以及百粒重的影響較為突出，向日葵施用鉀肥增產(chǎn)率可達(dá)10.5%左右。

氮、磷、鉀是作物生長(zhǎng)的主要因素，科學(xué)施肥至關(guān)重要?！?414”設(shè)計(jì)是獲得最佳施肥量、施肥配比的根本途徑，具有直觀的可比性，便于田間操作，近年來向日葵采用該設(shè)計(jì)的研究報(bào)道很多[11-14]，但兩兩配合施用的研究較少，結(jié)果也不盡相同。楊文耀等[15]研究顯示，氮、磷、鉀兩兩配合施用以NP配合施用產(chǎn)量最高，其次是PK，NK最低。吳繼仁等[16]研究顯示，氮、磷、鉀肥配施對(duì)向日葵生長(zhǎng)和增產(chǎn)效果顯著，且NP配施的效果優(yōu)于其他兩兩組合的效果。白葦?shù)萚17]研究顯示，NP互作、PK互作達(dá)到0.01極顯著水平，這2對(duì)互作在食葵產(chǎn)量形成中起到至關(guān)重要的作用。本研究采用“3414”設(shè)計(jì)通過3年田間試驗(yàn)，建立肥料模型，研究氮、磷、鉀肥對(duì)食葵產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)性狀的單因素和互作效應(yīng)，探索氮、磷、鉀肥對(duì)食葵產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響，對(duì)氮、磷、鉀配施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，為促進(jìn)食葵增產(chǎn)增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的食葵品種‘張葵一號(hào)’。氮、磷、鉀肥分別為尿素(N≥46%)、過磷酸鈣(P2O5≥18%)、硫酸鉀(K2O≥50%)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013—2015年在河北省張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院壩下基地(40°40′N，114°55′E)進(jìn)行，試驗(yàn)地海拔643 m，日照時(shí)數(shù)為2906.4 h，全年平均氣溫6.2℃，平均降水量為349.7 mm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1），以氮、磷、鉀肥為變量因子，每個(gè)因子設(shè)4個(gè)水平，參照農(nóng)業(yè)部《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》[18]，磷、鉀肥一次基施，氮肥1/2基肥，1/2在現(xiàn)蕾期追肥。小區(qū)面積為27 m2（長(zhǎng)7.2 m×寬3.75 m），小區(qū)隨機(jī)排列，每區(qū)種植5行，行距0.75 m，株距0.6 m，每穴點(diǎn)播2～3粒。試驗(yàn)管理等同大田管理水平，在向日葵1對(duì)真葉時(shí)間苗，2～3對(duì)真葉時(shí)定苗，結(jié)合間、定苗進(jìn)行中耕除草，在封壟前結(jié)合培土進(jìn)行第2次中耕除草，適時(shí)收獲。收獲時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選擇10株作為樣株，測(cè)量百粒重、單盤粒重，取每小區(qū)中間3行測(cè)量產(chǎn)量。

表1 3414試驗(yàn)方案

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量相關(guān)性狀效應(yīng)函數(shù)

通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果（表2）的回歸分析，得到產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥的效應(yīng)函數(shù)如式(1)所示。

表2 不同處理的試驗(yàn)結(jié)果

通過方差分析，F(xiàn)=8.38＞F0.05=6.00，相關(guān)系數(shù)R=0.974，氮、磷、鉀肥缺素和空白相對(duì)產(chǎn)量分別為76.13%、77.48%、66.89%和53.11%。根據(jù)三元二次肥料函數(shù)的配置，最高產(chǎn)量的施肥組合為氮肥61.5 kg/hm2、磷肥35.0 kg/hm2、鉀肥50.1 kg/hm2、產(chǎn)量2309.0 kg/hm2；采用目前市場(chǎng)肥料價(jià)格尿素(N)2.8元/kg，過磷酸鈣(P2O5)2.3元/kg，硫酸鉀(K2O)4.2元/kg，向日葵7元/kg，最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的施肥組合為氮肥57.5 kg/hm2、磷肥34.9 kg/hm2、鉀肥47.9 kg/hm2、產(chǎn)量2307.8 kg/hm2。

百粒重與氮、磷、鉀肥的效應(yīng)函數(shù)如式(2)所示。

通過方差分析，F(xiàn)=7.59＞F0.05=6.00，相關(guān)系數(shù)R=0.972，氮、磷、鉀肥缺素和空白相對(duì)百粒重分別96.65%、93.24%、72.79%和67.73%。根據(jù)三元二次肥料函數(shù)的配置，最高百粒重的施肥組合為氮肥102.6 kg/hm2、磷肥 19.2 kg/hm2、鉀肥 79.6 kg/hm2、百粒重17.9 g；最經(jīng)濟(jì)百粒重的施肥組合為氮肥71.1 kg/hm2、磷肥24.0 kg/hm2、鉀肥46.2 kg/hm2、百粒重16.0 g。

單盤粒重與氮、磷、鉀肥的效應(yīng)函數(shù)如式(3)所示。

通過方差分析，F(xiàn)=6.79＞F0.05=6.00，相關(guān)系數(shù)R=0.969，氮、磷、鉀肥缺素和空白相對(duì)產(chǎn)量分別為67.59%、67.48%、57.31%和45.38%。根據(jù)三元二次肥料函數(shù)的配置，最高單盤粒重的施肥組合為氮肥69.9 kg/hm2、磷肥28.6 kg/hm2鉀肥72.9 kg/hm2、單盤粒重133.1 g；最經(jīng)濟(jì)單盤粒重的施肥組合為氮肥86.5 kg/hm2、磷肥 29.3 kg/hm2、鉀肥 19.2 kg/hm2、單盤粒重111.2 g。

2.2 單因素效應(yīng)分析

2.2.1 產(chǎn)量單因素效應(yīng)分析 通過回歸分析，分別建立氮、磷、鉀肥與產(chǎn)量的回歸方程：氮肥與產(chǎn)量的效應(yīng)方程如式(4)所示。

相關(guān)系數(shù)R=0.924。

磷肥與產(chǎn)量的效應(yīng)方程如式(5)所示。

相關(guān)系數(shù)R=0.999。

鉀肥與產(chǎn)量的效應(yīng)方程如式(6)所示。

相關(guān)系數(shù)R=0.996。

通過單因素回歸方程繪制出氮、磷、鉀肥與產(chǎn)量效應(yīng)圖（圖1），氮、磷、鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響均表現(xiàn)出開口向下拋物線趨勢(shì)，即產(chǎn)量隨著肥料施用量的增加先升高后下降，氮、磷、鉀對(duì)產(chǎn)量影響曲線的頂點(diǎn)均落在坐標(biāo)內(nèi)，即3種肥料均能取得最佳效果。氮肥最高產(chǎn)量施肥量為84.0 kg/hm2、產(chǎn)量為2110.6 kg/hm2；磷肥最高產(chǎn)量施肥量為32.9 kg/hm2、產(chǎn)量為2282.4 kg/hm2；鉀肥最高產(chǎn)量施肥量為65.4 kg/hm2、產(chǎn)量為2376.3 kg/hm2。氮肥最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量81.0kg/hm2、產(chǎn)量為2110.0kg/hm2；磷肥最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量為32.5 kg/hm2、產(chǎn)量為2281.5 kg/hm2；鉀肥最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量為63.9 kg/hm2、產(chǎn)為2375.7 kg/hm2。

圖1 氮、磷、鉀肥對(duì)產(chǎn)量的單因素效應(yīng)

2.2.2 百粒重單因素效應(yīng)分析 通過回歸分析，分別建立氮、磷、鉀肥與百粒重的回歸方程：氮肥與百粒重的效應(yīng)方程如式(7)所示，相關(guān)系數(shù)R=0.989。

磷肥與百粒重的效應(yīng)方程如式(8)所示，相關(guān)系數(shù)R=0.951。

鉀肥與百粒重的效應(yīng)方程如式(9)所示，相關(guān)系數(shù)R=0.953。

通過單因素回歸方程繪制出氮、磷、鉀肥與百粒重效應(yīng)圖（圖2），氮、磷、鉀肥對(duì)百粒重的影響均表現(xiàn)出開口向下拋物線趨勢(shì)，即百粒重隨著肥料施用量的增加先升高后下降。氮肥最高百粒重施肥量為54.3 kg/hm2、百粒重為19.0 g；磷肥最高百粒重施肥量為38.1 kg/hm2、百粒重為18.6 g；鉀肥最高百粒重施肥量為69.7 kg/hm2、百粒重為18.3 g。氮肥最經(jīng)濟(jì)百粒重施肥量為12.5 kg/hm2、百粒重為18.6 g；磷肥最經(jīng)濟(jì)百粒重施肥量為24.6 kg/hm2、百粒重為18.4 g；鉀肥最經(jīng)濟(jì)百粒重施肥量為50.1 kg/hm2、百粒重為17.9 g。

圖2 氮、磷、鉀肥對(duì)百粒重的單因素效應(yīng)

2.2.3 單盤粒重單因素效應(yīng)分析 通過回歸分析，分別建立氮、磷、鉀肥與單盤粒重的回歸方程，如式(10)～(12)所示。

氮肥與單盤粒重的效應(yīng)方程，相關(guān)系數(shù)R=0.923。

磷肥與單盤粒重的效應(yīng)方程，相關(guān)系數(shù)R=0.981。

鉀肥與單盤粒重的效應(yīng)方程，相關(guān)系數(shù)R=0.901。

通過單因素回歸方程繪制出氮、磷、鉀肥與單盤粒重效應(yīng)圖（圖3），氮、磷、鉀肥對(duì)單盤粒重的影響均表現(xiàn)出開口向下拋物線趨勢(shì)，即單盤粒重隨著肥料施用量的增加先升高后下降。氮肥最高單盤粒重施肥量為88.2 kg/hm2、單盤粒重為128.6 g；磷肥最高單盤粒重施肥量為32.3 kg/hm2、單盤粒重為137.9 g；鉀肥最高單盤粒重施肥量為74.9 kg/hm2、單盤粒重為126.0 g。氮肥最經(jīng)濟(jì)單盤粒重施肥量為85.5 kg/hm2、單盤粒重為128.5 g；磷肥最經(jīng)濟(jì)單盤粒重施肥量為32.1 kg/hm2、單盤粒重為137.8 g；鉀肥最經(jīng)濟(jì)單盤粒重施肥量為72.8 kg/hm2、單盤粒重為125.9 g。

圖3 氮、磷、鉀肥對(duì)單盤粒重的單因素效應(yīng)

2.3 兩因素互作與產(chǎn)量效應(yīng)分析

建立兩因素互作與產(chǎn)量的二元二次回歸方程，如式(13)～(15)所示。

通過二元二次回歸方程繪制出兩因素互作與產(chǎn)量效應(yīng)圖（圖4、5、6），產(chǎn)量隨氮、磷、鉀肥施入量的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。3對(duì)互作均處于低水平時(shí)促進(jìn)作用明顯，產(chǎn)量效應(yīng)曲線的頂點(diǎn)均落在坐標(biāo)內(nèi)，即3對(duì)互作的施肥均能取得最佳效果。NP互作對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)較小，施用磷肥的作用略高于氮肥，當(dāng)N2P1時(shí)產(chǎn)量最高，為1999.8 kg/hm2。NK互作和PK互作交互作用顯著，其中NK互作中施用鉀肥對(duì)產(chǎn)量作用更大，當(dāng)N1K1時(shí)產(chǎn)量最高，為2167.4 kg/hm2；PK互作中兩者的影響相似，當(dāng)P2K1時(shí)產(chǎn)量最高，為2203.8 kg/hm2。

圖4 NP互作對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)

圖5 NK互作對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)

圖6 PK互作對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)

2.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

本研究只考慮肥料成本與產(chǎn)量產(chǎn)出，計(jì)算食葵的經(jīng)濟(jì)效益，即收入=產(chǎn)值-肥料成本，產(chǎn)投比=產(chǎn)值/肥料成本。從表3可以看出，在2水平下，隨著施氮量的增加，肥料成本提高，產(chǎn)值和收入呈先升高后下降的趨勢(shì)，在N2水平達(dá)到最高，而產(chǎn)投比不斷降低。隨著施磷、鉀量的增加，肥料成本提高，產(chǎn)值、收入和產(chǎn)投比均呈先升高后下降的趨勢(shì)，分別在P1和K1水平時(shí)達(dá)到最高。各處理產(chǎn)投比最高的是N2P2K1處理，為30.0，其產(chǎn)量和收入均最高，分別為2337.2 kg/hm2、15815.6元/hm2，最低的是N2P2K3處理，為8.7，其產(chǎn)量和收入均最低，分別為1389.0 kg/hm2、8611.5元/hm2。

表3 氮、磷、鉀肥對(duì)食葵產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

根據(jù)三元二次肥料函數(shù)的配置，最高產(chǎn)量的施肥組合為氮肥61.5 kg/hm2、磷肥35.0 kg/hm2、鉀 肥50.1 kg/hm2，肥料成本為1172.3元/hm2，最高產(chǎn)量為2309.0 kg/hm2，產(chǎn)值為16163.0 元/hm2，收入為14990.7元/hm2，產(chǎn)投比13.8。最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的施肥組合為氮肥57.5kg/hm2、磷肥34.9kg/hm2、鉀肥47.9kg/hm2，肥料成本為1131.2元/hm2，最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為2307.8 kg/hm2，產(chǎn)值為16154.6元/hm2，收入為15023.4元/hm2，產(chǎn)投比14.3。由此可見，最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量較少，肥料成本低，產(chǎn)值低，收入高，產(chǎn)投比高。

3 討論

合理施肥可充分發(fā)揮作物潛力，提高收益[19]。本研究連續(xù)3年開展“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)，建立了氮、磷、鉀肥對(duì)食葵產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)性狀的肥料模型，通過缺素相對(duì)產(chǎn)量可以看出，3種肥料對(duì)食葵產(chǎn)量影響排序?yàn)殁洠镜玖祝c段玉等[10]、楊素梅等[11]研究結(jié)論一致；對(duì)百粒重和單盤粒重影響排序均為鉀＞磷＞氮，與王鵬飛[9]研究結(jié)論一致。方差分析表明，產(chǎn)量、百粒重和單盤粒重的F值均大于0.05水平，差異達(dá)到顯著水平，其中百粒重和單盤粒重作為食葵的品種特性，在一定的范圍內(nèi)，氮、磷、鉀肥的施用對(duì)百粒重和單盤粒重產(chǎn)生一定影響。

氮、磷、鉀肥對(duì)產(chǎn)量、百粒重、單盤粒重的單因素效應(yīng)均呈先升高后下降的趨勢(shì)，其中當(dāng)?shù)⒘?、鉀肥施用量分別為84.0、32.9、65.4 kg/hm2時(shí)，3種肥料對(duì)產(chǎn)量的單因素效應(yīng)達(dá)最大值；當(dāng)?shù)?、磷、鉀肥施用量分別為54.3、38.1、69.7 kg/hm2時(shí)，3種肥料對(duì)百粒重的單因素效應(yīng)達(dá)最大值；當(dāng)?shù)?、磷、鉀肥施用量分別為88.2、32.3、74.9 kg/hm2時(shí)，3種肥料對(duì)單盤粒重的單因素效應(yīng)達(dá)最大值。韓成等[13]、段玉等[14]通過3414肥料效應(yīng)試驗(yàn)分析均得出隨著氮、磷、鉀肥施入量的增加，產(chǎn)量呈先升高后下降的趨勢(shì)，王鵬飛[9]的通過不同施肥組合分析得出隨著氮、磷、鉀肥施入量的增加，百粒重、單盤粒重呈先升高后下降的趨勢(shì)，與本研究結(jié)論一致。兩因素互作中，產(chǎn)量隨氮、磷、鉀肥施入量的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。PK和NK互作效應(yīng)顯著，NP互作對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)較小，可實(shí)現(xiàn)的最高產(chǎn)量分別為2203.8、2167.4、1999.8 kg/hm2。PK和NK互作產(chǎn)量較高，這與鉀肥對(duì)食葵產(chǎn)量影響最大有關(guān)。

近年來政府對(duì)肥料市場(chǎng)調(diào)控逐漸加強(qiáng)，單位作物產(chǎn)值的肥料成本逐漸降低。安玉麟等[20]通過不同施肥組合的油葵經(jīng)濟(jì)效益比較發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀配合施用最佳產(chǎn)量達(dá)4528.5 kg/hm2，收入為10155.5元/hm2。王鵬飛[9]的研究表明，油葵最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為3627.0 kg/hm2，收入為18058.5元/hm2，食葵最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為4297.5 kg/hm2，收入為32490.0元/hm2。本研究最高產(chǎn)投比是N2P2K1處理，達(dá)30.0，最高產(chǎn)量為2309.0 kg/hm2，產(chǎn)值為16163.0元/hm2，收入為14990.7元/hm2，產(chǎn)投比13.8。最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為2307.8 kg/hm2，產(chǎn)值為16154.6元/hm2，收入為15023.4元/hm2，產(chǎn)投比14.3。因此，今后在生產(chǎn)中不能為了追求產(chǎn)量而盲目施肥，必須考慮科學(xué)合理施肥，需找最高產(chǎn)投比，為指導(dǎo)農(nóng)民生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

施用氮、磷、鉀肥可以顯著提高產(chǎn)量，3種肥料對(duì)食葵產(chǎn)量影響排序?yàn)殁洠镜玖祝瑢?duì)百粒重和單盤粒重影響排序均為鉀＞磷＞氮，氮、磷、鉀肥對(duì)產(chǎn)量、百粒重、單盤粒重的單因素效應(yīng)均呈先升高后下降的趨勢(shì)，兩因素互作中，PK互作的產(chǎn)量最高，其次是NK互作，NP互作最低。最高產(chǎn)量的施肥組合為氮肥61.5 kg/hm2、磷肥35.0 kg/hm2、鉀肥50.1 kg/hm2、產(chǎn)量2309.0 kg/hm2；最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的施肥組合為氮肥57.5 kg/hm2、磷肥34.9 kg/hm2、鉀肥47.9 kg/hm2、產(chǎn)量 2307.8 kg/hm2。最經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量較少，肥料成本低，產(chǎn)值低，收入高，產(chǎn)投比高。