“3414”施肥效應(yīng)對(duì)寧夏干旱區(qū)無芒雀麥種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

王 琴， 王旭成， 李小云， 王 斌， 高雪芹,2， 伏兵哲,2*

(1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 寧夏 銀川 750021； 2. 寧夏草牧業(yè)工程技術(shù)研究中心， 寧夏 銀川 750021)

近年來，隨著國(guó)家振興奶業(yè)計(jì)劃的實(shí)施和糧、經(jīng)、飼三元結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，我國(guó)對(duì)草畜產(chǎn)業(yè)的重視程度逐漸加深，對(duì)優(yōu)質(zhì)牧草的需求量越來越大[1]。然而，我國(guó)優(yōu)質(zhì)飼草供不應(yīng)求，嚴(yán)重制約著草畜產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步持續(xù)、高效發(fā)展。無芒雀麥(BromusinermisLeyss)具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等特性，在我國(guó)被廣泛種植，一定程度上緩解了當(dāng)前草畜矛盾，但其種子生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到我國(guó)當(dāng)前對(duì)優(yōu)質(zhì)牧草的需求[2-3]。“國(guó)以農(nóng)為本，農(nóng)以種為先”，優(yōu)質(zhì)牧草種子作為“農(nóng)業(yè)芯片”，是飼草實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵因素，由于我國(guó)無芒雀麥種子生產(chǎn)缺乏系統(tǒng)的管理措施和理論指導(dǎo)，未能充分發(fā)揮無芒雀麥種子生產(chǎn)的最大潛力，導(dǎo)致種子產(chǎn)量低，質(zhì)量差等問題[4-6]。因此，探尋合理的管理方式對(duì)提高無芒雀麥種子產(chǎn)量、質(zhì)量，穩(wěn)定飼草生產(chǎn)力，保障畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展意義重大。

施肥是作物獲得高產(chǎn)不可或缺的管理措施，合理施肥不僅能給植株提供生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)元素，還能抑制雜草病蟲害等，進(jìn)而促進(jìn)作物種子提高產(chǎn)量增加質(zhì)量[7-9]。氮、磷、鉀是作物健康生長(zhǎng)必不可少的元素，施量過多或過少均不利于作物種子生產(chǎn)。目前，學(xué)者有關(guān)氮磷鉀施量對(duì)作物種子生產(chǎn)的研究較多，如董曉兵等[10]研究指出，施肥能夠提高羊草(Leymuschinensis)種子產(chǎn)量和質(zhì)量，且氮、磷和鉀混施比單一效果好；李蕾蕾等[11]研究認(rèn)為，磷鉀肥混施能夠顯著提高沙打旺(AstragalusadsurgensPall.)種子產(chǎn)量；孫鐵軍等[12]研究發(fā)現(xiàn)，扁穗冰草(AgropyroncristatumL.Gaertn．)的種子產(chǎn)量主要受氮肥的限制，其次是磷和鉀。而寧夏干旱區(qū)有關(guān)氮磷鉀施量對(duì)種子高效生產(chǎn)方面的研究較少。

寧夏干旱區(qū)光熱資源充分，牧草生產(chǎn)條件優(yōu)越。本試驗(yàn)通過氮磷鉀“3414”施肥設(shè)計(jì)，分析評(píng)價(jià)不同施肥配比對(duì)寧夏干旱區(qū)無芒雀麥種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響，旨在明確提高無芒雀麥的種子產(chǎn)量、改善種子質(zhì)量的最佳施肥配比，以期為該區(qū)無芒雀麥的種子高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于寧夏回族自治區(qū)鹽池縣四墩子寧夏大學(xué)教學(xué)科研基地(107 26′16″ E，37°46′26″ N，海拔1 596 m)，屬于典型的中溫帶大陸性氣候，年均氣溫7.7℃，年積溫為2 950℃(≥10℃)，無霜期180 d，年均日照時(shí)數(shù)2 840 h，年蒸發(fā)量2 690 mm左右，年均降水量289 mm，主要集中在6—9月，該地區(qū)常年干旱、降水量少、蒸發(fā)量大、日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)、風(fēng)沙大。土壤為沙壤黃綿土，pH值為8.13，堿解氮含量為24.560 mg·kg-1，速效磷含量為0.499 mg·kg-1，速效鉀含量為11.121 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

無芒雀麥種子由寧夏大學(xué)草業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室繁育而成。試驗(yàn)地于2020年8月種植，采用“3414”施肥方案，隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)氮、磷、鉀3個(gè)因素，0，1，2，3共4個(gè)水平，分別為：0水平為不施肥，2水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿?已做試驗(yàn)研究結(jié)果)，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥)。完全隨機(jī)排列，共14個(gè)處理(詳見表1)，3次重復(fù)，共42個(gè)小區(qū)。播種方式為條播，播種量20 kg·hm-2，行距30 cm，每個(gè)小區(qū)的面積是20 m2(4 m×5 m)。施用的氮肥為尿素(N≥46%)，鉀肥為氯化鉀(K≥60%)和磷酸一銨(P2O5≥61%)，每個(gè)小區(qū)肥料按比例混合后，在拔節(jié)期(4月29日)隨水一次性施入，小區(qū)四周均有埂子避免小區(qū)間肥料隨水流相互影響，開花期(6月5日)灌水一次，總灌水量為3 108 m3·hm-2。生長(zhǎng)期間隨時(shí)進(jìn)行田間養(yǎng)護(hù)管理(除雜草)。2021年5月開始指標(biāo)測(cè)定。

表1 N，P，K配比處理及施肥量Table 1 N,P,K ratio treatment and fertilizer application amount

1.3 主要指標(biāo)及測(cè)定方法

1.3.1無芒雀麥種子產(chǎn)量組分 單位面積生殖枝數(shù)：開花期在各小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)1 m的樣段，統(tǒng)計(jì)所選樣段的生殖枝數(shù)，計(jì)算單位面積的生殖枝數(shù)。

小穗數(shù)/生殖枝：開花期在各小區(qū)隨機(jī)取生殖枝10枝，統(tǒng)計(jì)每個(gè)生殖枝上的小穗數(shù)。

小花數(shù)/小穗：開花期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10個(gè)小穗，統(tǒng)計(jì)每小穗的小花數(shù)，求平均值。

種子數(shù)/小穗：成熟期，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇10個(gè)小穗，統(tǒng)計(jì)每小穗種子數(shù)，求平均值。結(jié)實(shí)率(%)=每個(gè)小穗上種子數(shù)/每個(gè)小穗上的小花數(shù)×100%。

種子數(shù)/生殖枝：成熟期，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)生殖枝，人工刈割，裝入信封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，自然干燥后脫粒、清選、統(tǒng)計(jì)每生殖枝上的種子數(shù)。

千粒重：把每個(gè)處理收獲的種子，清選后，用數(shù)粒機(jī)數(shù)出1 000粒種子，用萬分之一分析天平進(jìn)行稱重，每個(gè)處理重復(fù)5次，取其平均值作為種子千粒重。

1.3.2種子產(chǎn)量 實(shí)際種子產(chǎn)量：種子成熟期(80%的種子成熟)，在各小區(qū)隨機(jī)選擇3個(gè)1 m有代表性的樣段，人工刈割，自然干燥后脫粒、清選、稱重，并折算出每公頃產(chǎn)量(kg·m-2)。

潛在種子產(chǎn)量(理論種子產(chǎn)量)=生殖枝數(shù)×小穗數(shù)/花序×小花數(shù)/小穗×千粒重×10-3。

1.3.3種子質(zhì)量 從各處理中隨機(jī)取150粒種子，用5%的次氯酸鈉溶液進(jìn)行殺菌10 min后，用蒸餾水反復(fù)沖洗，均勻放置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，在每個(gè)培養(yǎng)皿中加入適量的蒸餾水，每個(gè)處理3次重復(fù)，最后放在變溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，并每天補(bǔ)充一次水。培養(yǎng)箱培養(yǎng)條件為：晝夜溫度為25℃/15℃，光照周期16 h/8 h(光照/黑暗)，光照強(qiáng)度為4 000 lx。以胚根突破種皮作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)量，于第7天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，第14天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。試驗(yàn)結(jié)束后，每皿隨機(jī)選取10株幼苗，用游標(biāo)卡尺(精度 0.01 cm)測(cè)量胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)。

各指標(biāo)公式計(jì)算如下：發(fā)芽勢(shì)(%)=第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽率(%)=第14天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)(Germination index，GI)=Gt/Dt，式中Gt為逐日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；活力指數(shù)(Vigour index，VI)=GI×M，式中，M為胚芽長(zhǎng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2019整理原始數(shù)據(jù)，用DPS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)F值檢驗(yàn)和多元分析，以及使用Origin 2021b 作圖。根據(jù)鄧聚龍灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)理論[18-19]進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析和評(píng)價(jià)。將無芒雀麥種子產(chǎn)量以及種子質(zhì)量等11個(gè)主要性狀組合在一起，由于各性狀之間單位不一致，為了確保數(shù)據(jù)的等效性和同序性，在對(duì)其關(guān)聯(lián)度分析前，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行均值法無量綱化處理，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)計(jì)算各性狀與標(biāo)準(zhǔn)性狀的絕對(duì)值差，通過各個(gè)比較數(shù)列(Xi)與參考數(shù)列(X0)的相似程度來判斷關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。計(jì)算公式如下所示。

關(guān)聯(lián)系數(shù)：

(1)

式中：ξi(k)為x0與xi在第k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度系數(shù)；|x0(k)-xi(k)|為x0絕對(duì)差值；ρ為分辨系數(shù)，取值范圍0～1，ρ=0.5。

(2)

(3)

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

2.1.1施肥對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 由表2可知，與對(duì)照(N0P0K0)相比，不同處理的施肥有利于無芒雀麥的生殖枝數(shù)、種子數(shù)/小穗、小花數(shù)/小穗、種子數(shù)/生殖枝、結(jié)實(shí)率、小穗數(shù)/花序和千粒重的提高。單位面積生殖枝數(shù)在N2P2K0處理下最少，N1P2K2處理下最多，其生殖枝數(shù)數(shù)量達(dá)到了399.3枝·m-2，較對(duì)照提高了42.81%，與N2P3K2,N2P2K0,N2P2K1,N2P2K3間存在顯著差異(P<0.05)。種子數(shù)/小穗的分布范圍為5.8～7.0個(gè)，其中N2P3K2,N2P2K2處理的種子數(shù)/小穗最高，與對(duì)照差異不顯著。小花數(shù)/小穗在N2P2K0處理下最高，為9.05個(gè)，較對(duì)照增加了7.06%；N2P1K1處理下最低，為6.2個(gè)，較對(duì)照降低了27.06%。種子數(shù)/生殖枝在N2P3K2處理下最高，為265.4個(gè)，較對(duì)照增加了23.33%；在N2P1K1處理下最低，為198.7個(gè)，較對(duì)照降低了8.30%。N2P2K2處理的結(jié)實(shí)率最高，為77.75%，較對(duì)照增加了9.08%；在N0P2K2處理下最低，為69.69%，較對(duì)照降低了2.23%。小穗數(shù)/花序在N2P2K2處理下最高，為52.3個(gè)，較對(duì)照提高了26.33%，其次為N2P2K0，為50.2個(gè)，較對(duì)照提高了21.26%，N2P1K1，N1P2K2，N2P2K1，N2P2K3，N1P1K2和N1P2K1與對(duì)照的小穗數(shù)/花序沒有顯著差異。種子千粒重的變化范圍為3.56～4.12 g，N2P2K2處理下種子千粒重最高，較對(duì)照顯著提高了6.74%(P<0.05)，N2P2K2和N2P2K3處理與N0P2K2，N2P0K2，N3P2K2和N2P1K1處理種子千粒重有顯著差異(P<0.05)。

表2 施肥對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of fertilization on seed yield components of Bromus inermis

2.1.2施肥對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量的影響 除N2P2K0外，不同施肥處理的實(shí)際種子產(chǎn)量均顯著高于N0P0K0處理(P<0.05)，其中，在N2P2K2處理下最高，為2 308.89 kg·hm-2，較不施氮(N0P2K2)、不施磷(N2P0K2)、不施鉀(N2P2K0)和不施肥(N0P0K0)處理分別增產(chǎn)了28.19%，6.55%，23.58%和53.98%(圖1)。N2P2K2處理的潛在種子產(chǎn)量顯著高于N0P0K0處理(P<0.05)，為6 778.45 kg·hm-2，較N0P0K0處理提高了87.77%；N2P2K0，N2P2K1和N2P1K1處理的潛在種子產(chǎn)量與N0P0K0處理之間沒有顯著差異。實(shí)際種子產(chǎn)量占潛在種子產(chǎn)量的比例介于33.06%～45.61%之間。

圖1 施肥對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of fertilization on seed yield of Bromus inermis

2.2 施肥對(duì)無芒雀麥種子質(zhì)量的影響

由圖2可知，N2P2K2處理的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著高于N0P0K0(P<0.05)，較N0P0K0分別提高了11.00%，11.00%和54.00%。N2P2K2處理的發(fā)芽勢(shì)與N0P0K0之間沒有顯著差異，N0P2K2處理下的發(fā)芽勢(shì)顯著高于N0P0K0(P<0.05)。

圖2 不同施肥處理對(duì)無芒雀麥種子質(zhì)量的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on seed quality of Bromus inermis

通過對(duì)各單施肥因素下的無芒雀麥種子質(zhì)量分析可知(圖3)，在P2K2水平下，N2處理的發(fā)芽率、活力指數(shù)均顯著高于N0(P<0.05)，N1，N2和N3水平下的發(fā)芽勢(shì)均顯著低于N0(P<0.05)，發(fā)芽指數(shù)在各施氮肥水平下沒有顯著差異；在N2K2水平下，P2處理下的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與P0之間沒有顯著差異，P2處理的活力指數(shù)顯著高于P0(P<0.05)；在N2P2處理下，K2處理的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均顯著高于K0(P<0.05)，K0，K2，K3處理的活力指數(shù)顯著高于K1(P<0.05)，K1處理的發(fā)芽勢(shì)顯著高于K0(P<0.05)，其它處理與K0之間差異不顯著。

圖3 不同施肥水平對(duì)無芒雀麥種子質(zhì)量的影響Fig.3 Effects of different fertilization levels on seed quality of Bromus inermis

2.3 無芒雀麥產(chǎn)量及質(zhì)量灰色關(guān)聯(lián)綜合分析

關(guān)聯(lián)系數(shù)能夠較好的反映各指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度[20]。根據(jù)各指標(biāo)的絕對(duì)差值，利用公式(1)計(jì)算得出關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(表3)，不同施肥處理之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)范圍為0.333～1.000。由于無芒雀麥各性狀特征值的重要性不同，需要根據(jù)權(quán)重公式計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)值，賦予各性狀不同權(quán)重。根據(jù)公式(3)計(jì)算結(jié)果可知，各指標(biāo)在種子產(chǎn)量和質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)中所占權(quán)重大小依次為：X1=X11>X7>X9>X5=X10>X2>X8>X9>X4>X3=X6。

表3 不同施肥處理下無芒雀麥各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient among indexes of Bromus inermis under different fertilization treatments

將關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi帶入公式(2)，計(jì)算出各性狀指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度(表4)。關(guān)聯(lián)度的大小反映了各因子重要性的差異，關(guān)聯(lián)度越大，表明該因素與種子產(chǎn)量關(guān)系越密切。而在種子產(chǎn)量質(zhì)量的客觀性評(píng)價(jià)中，加權(quán)關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)和等權(quán)關(guān)聯(lián)度均能合理反映各處理每項(xiàng)性狀指標(biāo)與最優(yōu)性狀指標(biāo)的差異，通過加權(quán)關(guān)聯(lián)度公式(4)得出14個(gè)施肥處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值。N2P2K2處理加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度系數(shù)均最高，分別為0.941和0.943，其次是N2P2K3處理，為0.724和0.736，N0P0K0處理綜合表現(xiàn)最低。因此，施氮量為90 kg·hm-2，施磷量為105 kg·hm-2，施鉀量為60 kg·hm-2，有利于無芒雀麥種子產(chǎn)量的提高。

表4 不同施肥處理下綜合排序Table 4 Comprehensive ranking under different fertilization treatments

2.4 無芒雀麥構(gòu)成因素與種子產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系及通徑分析

由逐步回歸法對(duì)無芒雀麥實(shí)際種子產(chǎn)量(Y)與各構(gòu)成因素進(jìn)行多元逐步回歸分析，得到無芒雀麥實(shí)際種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素最優(yōu)方程：Y=—169.86+4.38X1+916.36X2—6 993.66X5(F=10.32，R2=0.87)。結(jié)果表明，其他條件不變，無芒雀麥的單位面積生殖枝數(shù)(X1)和每小穗種子數(shù)(X2)每增加一個(gè)單位時(shí)，種子產(chǎn)量就分別增加4.38和916.36個(gè)單位；結(jié)實(shí)率(X5)每增加一個(gè)單位時(shí)，種子產(chǎn)量分別減少6 993.66個(gè)單位。

為了進(jìn)一步分析種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的關(guān)系進(jìn)行通徑分析和相關(guān)分析(表5)。由相關(guān)性分析可知，各構(gòu)成因素對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量相關(guān)性大小依次為：?jiǎn)挝幻娣e生殖枝數(shù)(X1)>每小穗種子數(shù)(X2)>結(jié)實(shí)率(X5)，其中，無芒雀麥實(shí)際種子產(chǎn)量與單位面積生殖枝數(shù)(X1)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.804，與每小穗種子數(shù)(X2)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.747，與結(jié)實(shí)率(X5)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。由直接通徑分析可知，各構(gòu)成因素對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量直接作用大小依次為：每小穗種子數(shù)(X2)>單位面積生殖枝數(shù)(X1)>結(jié)實(shí)率(X5)。其中，單位面積生殖枝數(shù)和每小穗種子數(shù)直接作用大于間接作用之和。因此，每小穗種子數(shù)(X2)對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，其次是單位面積生殖枝數(shù)，結(jié)實(shí)率(X5)對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量貢獻(xiàn)最小。在生產(chǎn)中，應(yīng)設(shè)法通過提高單位面積生殖枝數(shù)和每小穗種子數(shù)，從而提高無芒雀麥種子產(chǎn)量。

表5 無芒雀麥種子產(chǎn)量與構(gòu)成因素的通徑分析Table 5 Path analysis of seed yield and components of Bromus inermis

2.5 不同施肥與種子產(chǎn)量間的關(guān)系

2.5.1單因素肥料效應(yīng)對(duì)種子產(chǎn)量的影響 將氮、磷、鉀其中任意兩個(gè)肥料因素設(shè)為2水平，可以得到第三個(gè)因素對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量的影響。以氮、磷、鉀肥施用量作為自變量，無芒雀麥種子產(chǎn)量作為因變量進(jìn)行回歸分析并進(jìn)行擬合，得到一元二次函數(shù)方程：Y=—0.032N2+7.896N+1 733.542(P<0.05)；Y=—0.020P2+3.473P+2 166(P<0.01)；Y=—0.127K2+16.077K+1 745.917(P<0.05)。其中，Y為無芒雀麥種子產(chǎn)量，N，P和K分別表示氮肥、磷肥和鉀肥。單因素肥效方程均為開口向下的拋物線(圖4)，一次項(xiàng)系數(shù)為正，二次項(xiàng)為負(fù)數(shù)，該方程存在最大值，說明種子產(chǎn)量與施肥量之間有明顯的線性回歸關(guān)系，即隨著氮、磷和鉀施用量的增加，無芒雀麥種子產(chǎn)量均呈先增加后減少趨勢(shì)。對(duì)三個(gè)回歸方程分別求導(dǎo)得到當(dāng)施氮肥、磷肥和鉀肥的量分別為123.375 kg·hm-2，86.825 kg·hm-2，63.285 kg·hm-2時(shí)無芒雀麥的種子產(chǎn)量最高，分別為2 220.627 kg·hm-2，2 316.772 kg·hm-2，2 254.714 kg·hm-2。其中，當(dāng)施氮量為90 kg·hm-2，種子產(chǎn)量最高為2 184.982 kg·hm-2，較不施氮理論上增加了26.04%；當(dāng)施磷量為105 kg·hm-2時(shí)，種子產(chǎn)量最高為2 310.165 kg·hm-2，較不施磷理論上提高了6.66%；當(dāng)施鉀量為60 kg·hm-2時(shí)，種子產(chǎn)量最高為2 253.337 kg·hm-2，較不施鉀理論上增產(chǎn)了29.06%。由上述綜合分析可知，說明在本試驗(yàn)中單因素施肥量為2水平時(shí)得到最高種子產(chǎn)量。

圖4 氮、磷、鉀施用量與產(chǎn)量的擬合曲線Fig.4 The fitted curve of yield and N,P or K application rates

2.5.2氮、磷、鉀肥料交互效應(yīng)對(duì)種子產(chǎn)量的影響 氮肥與磷、鉀肥兩兩之間存在互作效應(yīng)。K2水平下(圖5a)，當(dāng)?shù)蕪腘1增加到N2時(shí)，P1水平種子產(chǎn)量增加460.83 kg·hm-2，P2水平增加327.22 kg·hm-2，說明磷肥在P1水平下能促進(jìn)氮肥肥效的發(fā)揮。P2水平下，N1增加到N2水平，種子產(chǎn)量在K1水平下減少240.55 kg·hm-2，無芒雀麥種子產(chǎn)量在K2水平下增加327.22 kg·hm-2，說明鉀肥在P2水平下可以極大地提高氮肥肥效的發(fā)揮。

K2水平時(shí)(圖5b)，施磷量從P1增加到P2水平，N1和N2水平種子產(chǎn)量分別增加了151.67 kg·hm-2和18.06 kg·hm-2，說明氮肥在N1水平有利于磷肥肥效的發(fā)揮，但氮肥施用量的增加不利于提高磷肥肥效。同樣，N2水平下，施磷量從P1增加到P2水平，K1水平無芒雀麥種子產(chǎn)量提高了101.67 kg·hm-2，K2水平無芒雀麥種子產(chǎn)量增加了18.06 kg·hm-2。由此表明鉀肥在K1水平下有利于磷肥肥效的發(fā)揮。

圖5 氮、磷、鉀交互效應(yīng)分析Fig.5 Interactions of N,P and K application level

P2水平下(圖5c)，施鉀量從K1增加到K2水平，N1水平種子產(chǎn)量降低了317.22 kg·hm-2，N2水平種子產(chǎn)量增加了250.56 kg·hm-2，添加氮肥能夠極大地提高鉀肥的肥效的發(fā)揮，氮肥添加量的增加能夠提高鉀肥肥效。N2水平下，鉀肥從K1增加到K2水平，P1水平種子產(chǎn)量增加了334.17 kg·hm-2，P2水平種子產(chǎn)量增加了250.56 kg·hm-2，說明通過添加磷肥能夠極大地提高鉀肥肥效的發(fā)揮。

由上述綜合分析可知，P1K2組合有利于氮肥肥效的發(fā)揮；N1K1組合能夠促進(jìn)磷肥肥效的發(fā)揮；N1P1有利于鉀肥肥效的發(fā)揮。

2.5.3氮、磷、鉀肥料效應(yīng)對(duì)種子產(chǎn)量的效應(yīng) 以氮、磷和鉀肥施用量作為自變量，無芒雀麥種子產(chǎn)量作為因變量，通過多元回歸分析法對(duì)無芒雀麥種子產(chǎn)量與施氮量、施磷量以及施鉀量擬合三元肥料效應(yīng)函數(shù)方程為：Y=1496.237+0.023N+13.602P—3.752K—0.031N2—0.006P2—0.111K-0.091NP+0.289NK—0.073PK(R2=0.971,F=14.943,P<0.01Y為無芒雀麥種子產(chǎn)量，N，P和K分別表示氮肥、磷肥和鉀肥的用量)，R2值越接近1，回歸方程對(duì)觀測(cè)值的擬合程度越好，說明種子產(chǎn)量與施肥量(N，P，K)之間有極顯著的回歸關(guān)系。擬合的回歸方程能較好的反映三種因素之間施用量與種子產(chǎn)量之間的關(guān)系。分別對(duì)函數(shù)方程中的施氮量(N)、施磷量(P)和施鉀量(K)求偏導(dǎo)數(shù)，并令其值為0，得到三元一次方程組；解方程組得出最大施氮量、施磷量和施鉀量分別為87.61，121.85，57.08 kg·hm-2，對(duì)應(yīng)的最高產(chǎn)量為2 218.93 kg·hm-2。把試驗(yàn)中的施氮量為90 kg·hm-2、施磷量為105 kg·hm-2和施鉀量為60 kg·hm-2時(shí)的處理(N2P2K2)，代入此函數(shù)方程得到種子產(chǎn)量為2 225.37 kg·hm-2，與預(yù)測(cè)最高施肥量對(duì)應(yīng)的最高產(chǎn)量基本一致。因此，當(dāng)施氮量90 kg·hm-2、施磷量105 kg·hm-2和施鉀量60 kg·hm-2時(shí)，無芒雀麥種子可獲得最高產(chǎn)量。

3 討論

土壤可為牧草提供所需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素，施肥可以改善土壤營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、保持土壤持續(xù)生產(chǎn)力、提高土壤肥力以及維持牧草穩(wěn)定增產(chǎn)；合理施肥可促進(jìn)牧草生長(zhǎng)，提高牧草種子產(chǎn)量及質(zhì)量[13]。有學(xué)者[14]研究表明，燕麥籽粒產(chǎn)量在氮、磷和鉀配施下均高于不施肥處理，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。營(yíng)養(yǎng)元素間、植物與營(yíng)養(yǎng)元素以及土壤與營(yíng)養(yǎng)元素間是相互聯(lián)系的，而影響牧草種子產(chǎn)量的主效應(yīng)是營(yíng)養(yǎng)元素，其兩兩之間的交互效應(yīng)對(duì)種子產(chǎn)量也有影響[15]。齊浩等[16]研究發(fā)現(xiàn)，通過施肥能夠促進(jìn)唐古特大黃(Rheumtanguticum)干物質(zhì)的積累，提高種子產(chǎn)量，在一定氮磷鉀單施肥量范圍內(nèi)，種子產(chǎn)量隨著施肥量的增加而提高，若超過這個(gè)范圍則呈降低趨勢(shì)；張平珍等[17]研究表明，燕麥在氮磷鉀中等水平下籽粒產(chǎn)量、產(chǎn)值均最高。本研究發(fā)現(xiàn)，無芒雀麥種子產(chǎn)量在N2P2K2處理下最高，且隨著單施氮磷鉀用量的增加，無芒雀麥種子產(chǎn)量呈先增加后減少趨勢(shì)，這說明施肥范圍內(nèi)施肥與種子產(chǎn)量之間有明顯的線性關(guān)系。這與張文明等[18]研究結(jié)果相吻合，符合報(bào)酬遞減規(guī)律。

張永清等[19]研究表明氮磷鉀三因素對(duì)黍子(PanicummiliaceumL．)產(chǎn)量的影響大小依次為氮>磷>鉀；張平珍等[17]對(duì)燕麥氮、磷、鉀配方施肥效應(yīng)研究結(jié)果表明各施肥元素增產(chǎn)效應(yīng)大小依次為氮>磷>鉀，并且氮磷鉀肥之間有明顯的交互作用。張美俊等[20]研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀肥合理配施能夠提高種子產(chǎn)量；氮、磷、鉀肥互相作用能夠促進(jìn)肥效的發(fā)揮。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷和鉀肥對(duì)無芒雀麥在種子產(chǎn)量影響的大小依次為氮>鉀>磷，并且磷鉀、氮鉀和氮磷肥能夠分別促進(jìn)氮肥、磷肥和鉀肥肥效的發(fā)揮，這與前人[17,19-20]研究結(jié)果不一致。這可能是因?yàn)槟敛莘N類不同、肥料的用量、氣候以及地區(qū)的差異造成氮磷鉀對(duì)種子產(chǎn)量產(chǎn)生的不同大小的影響。鉀元素能夠參與植物葉綠體代謝，增強(qiáng)植物光合作用的合成，促進(jìn)葉片中的光合產(chǎn)物向體內(nèi)運(yùn)輸，進(jìn)而增加無芒雀麥種子產(chǎn)量；氮元素對(duì)生長(zhǎng)表現(xiàn)出一致的促進(jìn)作用；而磷元素容易與土壤中的金屬元素結(jié)合生成難溶的化合物，造成土壤中有效磷含量下降，施用的磷肥利用效率低，導(dǎo)致無芒雀麥種子產(chǎn)量降低[21-23]。

申忠寶等[13]研究發(fā)現(xiàn)，施氮對(duì)羊草的結(jié)實(shí)率、每小穗種子數(shù)和千粒重有極顯著影響。孫鐵軍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，施氮肥有利于提高扁穗冰草的單位面積生殖枝數(shù)，施磷可以增加單位面積生殖枝數(shù)、每花序小穗數(shù)和千粒重，施鉀肥有利于每小穗小花數(shù)、每小穗種子數(shù)和千粒重的增加。本研究中，N2處理的每小穗種子數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重均顯著高于N0，P2處理的結(jié)實(shí)率、每花序小穗數(shù)和千粒重均顯著高于P0，K2處理的單位面積生殖指數(shù)顯著高于K0，這與前人研究結(jié)果不一致。這可能與牧草種類、地理環(huán)境以及施肥量的不同所產(chǎn)生的差異有關(guān)，說明適當(dāng)?shù)氖┓视欣趩挝幻娣e生殖枝數(shù)、每花序小穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、每生殖枝種子數(shù)以及千粒重的提高。

牧草種子產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)種子產(chǎn)量起決定性作用，通過施肥來提高種子產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)而增加種子產(chǎn)量[25]。高朋等[26]認(rèn)為影響無芒雀麥種子產(chǎn)量的首要構(gòu)成因素是單位面積的，施氮對(duì)單位面積生殖枝數(shù)影響顯著，施磷影響不顯著。王佺珍等[27]研究發(fā)現(xiàn)，提高小花數(shù)/小穗和種子粒數(shù)/小穗可有效提高無芒雀麥的種子產(chǎn)量，其次是提高單位面積生殖枝數(shù)。本試驗(yàn)經(jīng)通徑分析及相關(guān)分析得出，單位面積生殖枝數(shù)、每小穗種子數(shù)是影響無芒雀麥種子產(chǎn)量的重要組分，無芒雀麥種子產(chǎn)量與單位面積生殖枝數(shù)和每小穗種子數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，單位面積生殖枝數(shù)和每小穗種子數(shù)直接作用大于間接作用，說明無芒雀麥種子產(chǎn)量主要通過單位面積生殖枝數(shù)和每小穗種子數(shù)來提高。

種子活力是評(píng)價(jià)種子質(zhì)量重要指標(biāo)，能反映種子在復(fù)雜的田間環(huán)境下萌發(fā)、出苗以及生長(zhǎng)的能力，肥料是影響種子質(zhì)量的重要因素之一[28-29]。鞏清等[30]研究表明，隨著施磷量的增加，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)有明顯的提高。梁小玉等[31]研究發(fā)現(xiàn)氮肥水平對(duì)鴨茅種子發(fā)芽率有顯著影響，但氮磷鉀肥配施之間無顯著影響。耿智廣等[32]研究發(fā)現(xiàn)，單施鉀肥或磷鉀混施使牧草種子質(zhì)量有所提高。張銀敏等[33]研究表明，P2和K2水平對(duì)牧草種子質(zhì)量影響顯著。師桂花等[34]研究表明，施用氮、磷、鉀肥對(duì)老芒麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均沒有顯著影響。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，N2P2K2處理有利于提高發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)。這與前人研究結(jié)果[31-33]不一致，這說明單施肥或兩種肥混施對(duì)牧草種子產(chǎn)量影響不顯著，只有氮磷鉀合理配施才能有效提高無芒雀麥種子產(chǎn)量。另外，在本研究中，施肥量的增加對(duì)無芒雀麥種子質(zhì)量的影響無明顯的規(guī)律，因此，只考慮通過施肥而改善種子質(zhì)量來確定施肥配比是比較困難的，施肥量的確定應(yīng)以提高種子產(chǎn)量為主要目的。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，不同氮、磷、鉀肥配施能夠提高無芒雀麥種子產(chǎn)量，但對(duì)種子質(zhì)量影響不顯著。經(jīng)綜合分析得出，氮磷鉀施肥量分別為90，105，60 kg·hm-2時(shí)，有利于無芒雀麥種子實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。