不同肥料配施方案对荞麦产量的影响

徐松鹤， 任 琴， 曹兴明

(集宁师范学院生物系，内蒙古 乌兰察布 012000)



不同肥料配施方案对荞麦产量的影响

徐松鹤， 任 琴， 曹兴明

(集宁师范学院生物系，内蒙古 乌兰察布 012000)

采用四因素五水平二次正交旋转组合设计，建立氮肥、磷肥、钾肥和有机肥对荞麦种子产量的二次回归方程，研究不同肥料配施方案对荞麦产量的影响。结果表明，各肥料作用效果强弱依次为：磷肥>有机肥>钾肥>氮肥；适当增施磷肥对荞麦产量有显著提高；氮肥与钾肥、磷肥与有机肥配施有正交互作用，均可显著促进荞麦增产。N、P2O5、K2O和有机肥的最适配比为7∶1∶3∶1 088。最适施肥量为：N为447.75～512.25 kg·hm-2、P2O5为70.8～75 kg·hm-2、K2O为209.85～240.15 kg·hm-2、有机肥为 76 752～82 656 kg·hm-2。

二次正交旋转组合设计；施肥；荞麦；种子产量

荞麦(Fagopyrumesculentum)属蓼科荞麦属，栽培种有甜荞(F.esculentum，普通荞麦) 和苦荞(F.tataricum，鞑靼荞麦)[1]。其子粒中富含蛋白质、脂肪、淀粉、矿物质和维生素及丰富的生物类黄酮，因而荞麦具有重要保健功效[2]。随着人们生活水平提高，富贵病逐年增多，具有保健功效的荞麦食品越来越受到人们欢迎。乌兰察布地处内蒙古中部，海拔较高，无霜期较短，因此生育期较短的荞麦成为当地特色农业经济作物。全市种植面积约14 000 hm2，其种植方式多以贫施肥或不施肥为主，导致荞麦产量降低，经济效益差[3]。有关荞麦种植中施肥的研究已有许多报道，向达兵[4]认为，荞麦耐旱、耐贫瘠，但对养分需求较高，合理的水分养分供应，对促进荞麦的优质高效生产十分重要。李红梅等[5]认为，有机肥和无机肥各半处理可促进荞麦的生长发育，特别是增加其株粒数，使产量明显提高。李静等[6]提出，有机肥可提高荞麦品质。毛新华等[7]和刘纲等[8]利用“3414”试验设计方案，分别得出了江苏和四川省荞麦种植中氮磷钾肥推荐用量。刘迎春等[9-10]研究了内蒙古赤峰市荞麦农艺性状及氮磷钾施肥方案，得出磷肥增产作用大于钾肥。但有关乌兰察布市荞麦种植中的施肥配方未见报道。本研究采用二次正交旋转组合设计，探究氮、磷、钾及有机肥不同施肥方案对荞麦产量的影响，为乌兰察布市荞麦的优质高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为内蒙古农业科学院提供的栽培品种西农9920。试验肥料为尿素，磷酸二胺，硫酸钾及腐熟的羊粪。

1.2 试验方法

采用四因素五水平二次正交旋转组合设计[11]，分N、P2O5、K2O和有机肥4个因素，每个因素各设5个水平，具体取值及其编码值见表1。由于二次正交旋转组合设计不同于常用的随机区组、裂区设计等，虽划分区组，但是区组数不是依据重复次数而定。通过DPS V9.50软件模拟得出36个区组，因此实际栽种36个小区，每小区面积6 m2(2 m×3 m)行距15 cm，株距10 cm。N肥在播种前按设计方案量的70% 作为基肥施入，其余30% 在现蕾期追施，其他肥料在播种前作为基肥一次性施入。

试验于2013-06-15播种于集宁师范学院园艺实训基地，2013-09-25收获，生育期全长102 d。

表1 试验设计因素水平编码

1.3 土壤肥料含量测试方法及测试结果

播种前土壤肥料中速效氮用碱解扩散法测定，速效磷用碳酸氢钠法测定，速效钾用乙酸铵提取测定，土壤有机质用重铬酸钾容量法稀释热法测定[12]。

试验样地播种前速效氮含量为(135.33±5.78) mg·kg-1，速效磷含量为(16.31±3.11) mg·kg-1，速效钾含量为(179.08±11.08) mg·kg-1，有机质含量为(8±1.84) mg·kg-1。

2 结果与分析

2.1 试验结果

本试验共栽种36个小区，每个小区的水平编码设计方案及结果见表2。

表2 二次正交旋转组合设计及试验结果

续表

2.2 回归方程建立及检验

选择荞麦产量Y为目标函数，将36个小区的产量数据用DPS软件分析计算，建立了荞麦产量与4因素X1(N),X2(P2O5),X3(K2O),X4(有机肥)的回归方程：

Y=2 209.365+3.157 92X1+257.927 08X2+23.797 08X3+50.710 42X4-93.115 73X12-16.473 23X22-131.705 73X32-119.955 73X42+21.004 38X1X2+247.271 88X1X3-19.763 13X1X4-15.014 38X2X3+101.318 13X2X4-20.539 38X3X4

(1)

由表3可知，所建方程的回归性极显著(P<0.01)，差异有统计学意义，而方程的失拟性不显著(P>0.05)，回归方程对试验的拟合性较好，由此可知该方程是合适的。

X2的一次项，X1、X3和X4的二次项，X1X3项均达到了极显著水平(P<0.01)，X2X4项达到了显著水平(P<0.05)。其他项的P值均大于0.05，无显著性差异。由于试验设计具有正交性，各个回归系数之间无相关性，因此可直接去掉回归方程中的不显著项重新建立回归方程。剔除不显著项简化后的回归方程为：

Y=2 209.365+257.927 08X2-93.115 73X12-131.705 73X32-119.955 73X42+247.271 88X1X3+101.318 13X2X4

(2)

2.3 主因素效应分析

要了解各因素与产量间的直接关系，可通过回归方程中一次项的回归系数绝对值大小分析判断。通过上述的回归方程可知：磷肥效应>有机肥效应>钾肥效应>氮肥效应。这说明磷肥效应影响最大，氮肥效应影响最小。为进一步分析各因素与产量间的变化趋势，通过降维处理，将试验中其他因素固定在零水平条件下，得到产量Y与氮肥X1、磷肥X2、钾肥X3及有机肥X4的一元二次回归方程如下：

Y=2 209.365+3.157 92X1-93.115 73X12

(3)

Y=2 209.365+257.927 08X2-16.473 23X22

(4)

Y=2 209.365+23.797 08X3-131.705 73X32

(5)

Y=2 209.365+50.710 42X4-119.955 73X42

(6)

将X1氮肥，X2磷肥，X3钾肥和X4有机肥与荞麦种子产量Y的4个函数作图(图1)。

表3 试验结果方差分析

图1 氮、磷、钾和有机肥对荞麦产量的影响

由图1可看出，随着磷肥施用量的增加，荞麦产量出现正相关，由此可见，磷肥对荞麦产量的影响较大。而氮肥、钾肥和有机肥随着施肥量的增加均出现先增高后降低的抛物线型关系，通过表3的X1，X3，X4的二次项显著性分析可以看出，过量的施用氮肥、钾肥和有机肥将显著地降低产量。因此对于这3种肥料在 -2～2水平的范围内均有一个合理的施肥量区间。

2.4 各因素交互效应分析

由表3可得出：X1X3项达到了极显著水平(P<0.01)，X2X4项达到了显著水平(P<0.05)。这说明氮肥与钾肥的交互效应极显著，磷肥与有机肥的交互作用显著，对其做进一步分析。由于各处理中的各因素试验次数一样，各水平搭配均匀，因此分别制作交互作用中2个因素的荞麦产量表。

表4 氮肥与钾肥交互效应的荞麦产量

从表4中可以看出，当氮肥和钾肥同时增加时，荞麦产量呈现略增高后降低的趋势，当氮肥或者钾肥有一种增施同时一种减少时，荞麦产量会呈现明显降低趋势，这说明氮肥和钾肥对产量的增加有协同作用，必须配合使用。从表5可以看出，当磷肥施用量不变时，随着有机肥的增加，荞麦产量呈现先增高后降低的趋势；当有机肥施加量不变时，随着磷肥的施加量的提高，荞麦产量总体呈现增加的趋势。所以磷肥和有机肥之间可以找出一个合适范围以达到高产效果。

表5 磷肥与有机肥交互效应的荞麦产量

2.5 参数寻优

通过DPS V9.50软件对方程进行参数寻优，得出荞麦产量大于2 000 kg·hm-2的159个施肥方案各因素的不同水平分布频率，制成表6。

在荞麦产量大于2 000 kg·hm-2的159个施肥方案中，计算出各个因素的加权平均数及标准误，进行参数的最优估算，并换算成实际的施肥量，得出表7。

表6 荞麦产量大于2 000 kg·hm-2的159个处理中各因子取值的频率分布

表7 各因素的适宜施肥量

3 结论与讨论

单因素施肥对乌兰察布地区荞麦产量的效应依次为：磷肥>有机肥>钾肥>氮肥；氮肥、磷肥、钾肥和有机肥的最适配比7︰1︰3︰1 088。最适施肥量: N为447.75～512.25 kg·hm-2、P2O5为70.8～75 kg·hm-2、K2O为209.85～240.15 kg·hm-2、有机肥为76 752～82 656 kg·hm-2。根据乌兰察布地区的土壤和气候特点，采用上述施肥方案可以显著提高荞麦产量。

通过方程的单因素分析可以得出：磷肥效应>有机肥效应>钾肥效应>氮肥效应；增施磷肥对荞麦的产量有显著影响，这与宋毓雪等[13]研究的结果一致。这可能是因磷能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，因此磷肥是主要影响因素。这种影响在小麦的研究中也有所发现，康利允等[14]发现,磷肥可促进小麦深层根系的发育，提高水分利用率及产量。王帅等[15]在小麦中试验证实增施磷肥能促进氮肥的吸收利用。

本试验在各因素交互作用分析中可以得出：氮肥与钾肥有协同促进的作用，在一定范围内可提高荞麦产量。郭肖等[16]研究发现，在其他因素不变的情况下，氮肥和钾肥分别与甜荞的产量在一定范围内呈正相关。这可能由于氮肥可促使植物茎叶的生长，而钾促使植物茎秆增粗，增加抗倒伏能力。因此氮与钾的合理配施可使荞麦茎秆粗壮、叶片茂盛以增加光合效能，从而提高产量。

[1] 张以忠,陈庆富. 荞麦研究的现状与展望[J]. 种子,2004(3):39-42.

[2] 张 莉,李志西. 传统荞麦制品保健功能特性研究[J]. 中国粮油学报,2009,24(3):53-57.

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(责任编辑：李 莹)

Effect of different fertilizer combined application on the yield of buckwheat

XU Songhe, REN Qin, CAO Xingming

(Department of Biology, Jining Normal College, Ulanqab 012000, China)

To optimize fertilization program and increase the yield of buckwheat. Four factors and five levels quadratic orthogonal rotation combination design was used to build of N, P2O5, K2O and organic fertilizer on buckwheat seed yield the quadratic regression equation. The results showed: the effect order of each fertilizer P2O5effect > organic fertilizer effect> K2O effect> N effect; P2O5had a significant influence on buckwheat yield; N and K2O had synergistic effects on yield; Combined application of P2O5and organic fertilizer had obvious effect on buckwheat yield within an appropriate range. The optimum ratio of N, P2O5, K2O and organic fertilizer was 1∶0.15∶0.47∶166. The optimum application amount of fertilizer was N: 447.75～512.25 kg·hm-2, P2O5:70.8～75 kg·hm-2, K2O:209.85-240.15 kg·hm-2, organic fertilizer: 76 752～82 656 kg·hm-2.

quadratic orthogonal rotation design; fertilization; buckwheat; seed yield

2015-06-10

内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZC13288)

徐松鹤(1981-)，男，内蒙古包头人，硕士研究生，主要从事作物生产方面的研究。

任 琴(1962-)，女，内蒙古乌兰察布人，教授，博士。

1000-2340(2015)05-0616-06

S517

A