氮、磷、钾不同施肥水平对苹果容器苗生长的肥料效应研究

张瑞清，孙晓，杨剑超，孙庆田，孙燕霞，姜中武

（山东省烟台市农业科学研究院，山东　烟台　265500）

氮、磷、钾不同施肥水平对苹果容器苗生长的肥料效应研究

张瑞清，孙晓，杨剑超，孙庆田，孙燕霞，姜中武*

（山东省烟台市农业科学研究院，山东烟台265500）

摘要：通过比较不同氮、磷、钾施肥水平下生长状况的差异，研究了苹果容器苗获得最大生物量积累所需要的最佳施肥水平。试验以一年生“脱毒烟富3”苹果苗为研究对象，采用三因素五水平二次正交旋转组合设计24个不同施肥处理。研究结果表明，不同氮、磷、钾施用水平对苹果容器苗木的各项生长指标产生显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）的差异影响；利用SPSS19.0进行统计分析，建立了施肥水平与苹果容器苗生物量积累之间的回归模型，通过分析得出，在本试验条件下，氮、磷、钾均对苹果容器苗生物量累积产生一定的增效作用，其肥效顺序为xN＞xK＞xP，氮、磷、钾交互效应均表现为负作用，负作用的大小顺序为xNxK＞xNxP＞xPxK；氮对苹果容器苗的生长表现为正效应，氮、钾交互作用以及过量施用磷和钾均会对苗木的生长产生负作用；在本试验条件下，氮、磷、钾施用水平分别为氮（N）43.33mg/L、磷（P2O5）28.28mg/L、钾（K2O）93.94mg/L时，苹果容器苗总生物量可以达到理论最大值（干重）94.334g/株。

关键词：苹果容器苗；施肥水平；生长指标；生物量；回归模型

近年来，随着烟台苹果产业的快速发展，老果园重茬改造和更新换代步法加快，苹果容器苗木需求量逐年增加［1］。由于受生长空间的限制，科学施肥是容器育苗的重要措施之一［2－3］。当前容器苗培育多采用的随水施肥技术消耗大量人力、物力和水资源，且易造成环境污染，如氮淋溶量高达50kg/hm2［4］。本文主要研究了特定基质条件下，苹果容器苗对氮、磷、钾肥料的效应特征，提出合理的施肥方案，建立了苹果容器苗肥料效应的数学模型，为生产中节约用肥及规模化作业提供技术参考。

1　材料与方法

采用三因素五水平二次正交旋转组合设计，参照苹果树对氮、磷、钾的需求范围设计因素的上下限及零水平，试验因子（xN、xP、xK分别表示苹果树对N、P2O5、K2O需求的质量浓度，单位：mg/L）及水平编码见表1。所配营养液中氮、磷、钾养分由硝酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和硫酸钾等化学试剂提供，其他中、微量养分按照Hogland营养液配方配制。

表1　氮、磷、钾水平编码值表Table1　Coding　values　of　control　variables　N，P　and　K

按表1编码水平设置24个营养液处理组合（详见表2），其中处理1～8为各因素的上水平和下水平，处理9～14为各因素r水平，处理15～23为各因素零水平，1个空白对照CK。

表2　氮、磷、钾不同施用水平对苹果容器苗生长性状的影响Table　2　Impact　of　different　N，P　and　K　fertilizer　application　rates　on　the　growth　characters　of　apple　container　seedlings

续表2

试验于2014年3月中旬开展，供试苹果容器苗为1年生脱毒烟富3苗木（培养容器为直径20cm、高30cm的无纺布袋，基质为等体积配比的炉灰渣和腐熟果木屑）。试验开始前，选取生长状况良好、株型整齐一致的苗木，并对苗木根系进行修剪，保证根系大小及构型基本一致，培养容器置于地上随机排放，株距20cm，行距40cm。栽植完成后，每盆浇灌1L生根剂，促进苗木生根。3月底统一定干50cm，定植后的苗木成活率为99%。苗木全生长期避雨培养，常规管理（滴灌、除草、打药和促分枝等）按习惯经验进行。

试验中每处理设置重复15个（即15盆，每盆1株苹果容器苗），共360盆。苹果容器苗整个生长季（4～10月共7个月）每月浇施营养液2次，每次施用200mL/盆。

8月上旬对苗进行光合速率（LI-6400XT光合仪，每处理测定15～20片叶）和叶绿素含量（手持式叶绿素仪，每处理测定10～15片叶）的测定。11月初对苗进行采样分析。从15个重复中选择长势一致、健康的5株大苗，测定分枝、地茎和株高以后，破盆取样、枝解和清除根系杂物，并将鲜叶、茎秆和根系带回实验室处理，测定植株叶片、茎秆（不包括砧木）和新根生物量。

试验数据采用MicrosoftOfficeExcel2010整理后，利用SPSS19.0进行方差和回归分析。

2　结果与分析

2.1各施肥处理对苹果容器苗生长状况的影响

各试验处理组合与苹果容器苗基本生长性状表现结果见表2。可以看出，与对照相比，各施肥处理苹果容器苗的生长指标（光合速率、叶绿素、分枝、地茎、高度、叶重、枝重、根重、总生物量和壮苗指数）均明显增加。对照CK处理苹果容器苗单株总生物量仅56.7g/株，施肥处理较对照增重4.6～43.9g/株，平均增加26.1g/株。说明施肥处理促进了苹果容器苗的生长。

经方差分析（表3）得知，不同氮、磷、钾施用水平之间对苹果容器苗木的生长指标产生了显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）的差异影响。

表3　氮、磷、钾不同施用水平对苹果容器苗生长性状的方差分析Table　3　ANOVA　of　different　N，P　and　K　fertilizer　application　rates　on　growth　characters　of　apple　container　seedlings

通过对苹果容器苗各生长指标的相关分析（表4）可以看出，除了株高外，苹果容器苗总生物量与其他生长指标均表现为显著或极显著相关性。为进一步分析不同施肥水平对苹果容器苗生长的影响，本文以苹果容器苗总生物量为因变量进行肥料效应的回归分析。

表4　苹果容器苗生长指标相关分析Table　4　Correlation　analysis　of　growth　parameters　of　apple　container　seedlings

2.2肥料效应回归模型的建立与解析

依据三因素二次回归正交旋转组合设计结构矩阵，利用SPSS19.0软件分析得到方程中各项总体偏回归系数，建立了苹果容器苗总生物量与氮、磷、钾三要素的肥料效应模型

Y＝91.732＋4.001xN＋1.469xP＋1.936xK－3.741xNxP－5.893xNxK－0.663xPxK－2.826xN2－7.852xP

2－4.513xK2。

（1）

对方程进行显著性检验（表5），F＝4.385＞F0.01（9，65）＝2.693，回归方程达到极显著水平，说明方程是有效的。

表5　回归模型有效性检验Table　5　ANOVA　of　the　regressivemodel　equation

为直观起见，将xN、xP、xK因子编码值代入方程（1）求得模拟理论值，如图1可以看出，方程曲线与理论值拟合良好，两组观测值相关系数R＝0.922，极显著（P＜0.01）相关。

图1　苹果容器苗总生物量回归理论值与实测值的拟合Fig.1　Regression　fitting　of　the　theoretical　andmeasured　values　of　apple　container　seedlings　total　biomass

方程式（1）中Y为苹果容器苗总生物量（g/株），xN、xP、xK因子编码值［－1.682，1.682］。从回归方程可以看出，N、P2O5、K对苹果容器苗的生长均表现为正作用，且作用大小为xN＞xK＞xP，但三者的交互效应均表现为负作用，且负作用的大小顺序为xNxK＞xNxP＞xPxK，同时过量施用氮、磷、钾（方程二次平方项为负值）都会对苗木的生长产生负效应。

对方程中各回归系数进行显著性检验（如表6），xN、xNxK、xP2、xK2的回归系数达到显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）水平，剔除不显著项xP、xK、xNxP、xPxK、xN2，同时对常数项进行中心化，得到新的回归方程：

对方程（2）进行拟合检验，F＝3.983＞F0.01（16，58）＝2.326，表明回归方程拟合良好，能简单且更好地反应苹果容器苗的总生物量变化。

方程式（2）说明xN因子对苹果容器苗的生长表现为显著正效应，xNxK交互作用以及过量施用磷（xP2）和钾（xK2）对苹果容器苗的生长均表现为显著负效应。

表6　苹果容器苗总生物量回归系数及显著性检验Table　6　Regression　coefficients　of　apple　container　seedlings　total　biomass　and　their　significance　test

2.3最佳施肥水平的确定

边际效应能够反映各因素的最佳施肥水平，将原量纲：

代入回归模型（2）得到新的回归方程：

由于方程（3）的二次项系数为负值，说明必有极值点，分别对xN′、xK′求偏导：

求解后得出xN′＝43.33mg/L，xK′＝93.94mg/L。

将Y中心值、xN′、xK′代入方程（3）计算得出xP′＝28.28mg/L即，当试验三因素的施肥水平分别为xN＝43.33mg/L、xP＝28.28mg/L、xK＝93.94mg/L时，苹果容器苗总生物量可以达到理论最大值（干重）94.334g/株，与实际最大值94.6相近，是未施肥对照苹果容器苗总生物量（干重）56.721g/株的1.66倍。

3　讨论

本研究采用三因素五水平二次正交旋转组合设计研究不同氮、磷、钾施用水平对苹果容器苗生长的影响，依据统计分析结果建立了氮、磷、钾三因子对苹果容器苗生物量累积的数学模型。通过模型分析得出，试验条件下，氮、磷、钾对苹果容器苗生物量累积均产生一定的增效作用，其肥效顺序为xN＞xK＞xP；氮、磷、钾交互效应均表现为负作用，负作用的大小顺序为xNxK＞xNxP＞xPxK；过量施用氮、磷、钾会对苗木的生长带来负作用；尤其氮对苹果容器苗的生长表现为显著正效应，氮、钾交互作用以及过量施用磷和钾均表现为显著负效应。

不合理的氮、磷、钾比例不但起不到促苗生长作用，还可能抑制苗木的发育。氮、磷、钾之间的交互作用在一定程度上对苹果容器苗木的生长是不利的，尤其氮、钾两因素的搭配很重要。研究认为氮、磷、钾的互作对植物产量/生物量有显著影响［5－7］，氮、钾在植物代谢过程中有互补作用，不适宜的氮/钾比例会阻碍植物的生长发育［8－9］。

本研究通过回归方程边际效应计算得出，在本试验条件下，于苹果容器苗生长季（4～10月）施用营养液200mL/盆，每月浇施2次，氮、磷、钾的最佳施用水平分别为氮43.33mg/L、磷28.28mg/L和钾93.94mg/L，苹果容器苗总生物量理论最大值（干重）94.334g/株。

参考文献：

［1］张瑞清，杨剑超，孙晓，等.不同容器和配方基质对苹果苗生长的影响［J］.山东科学，2015，28（5）：91－96.

［2］邓煜，刘志峰.温室容器育苗基质及苗木生长规律的研究［J］.林业科学，2000，36（5）：33－39.

［3］邓华平，王正超，耿赓.不同氮、磷、钾量对金叶榆容器苗生长效果的比较［J］.中南林业科技大学学报，2009，29（5）：62－66.

［4］DUMROESERK，PINTOJR，JACOBSDF，etal.Subrrigationreduceswateruse，nitrogenlossandmossgrowthinacontainernursery［J］.NativePlantsJournal，2006，7（3）：253－261.

［5］许石昆，高森，吴琼芬，等.氮磷钾不同施肥量对结球甘蓝产量的肥料效应研究［J］.云南农业科技，2008（6）：16－19.

［6］张朝轩，谢祝捷，姚政，等.氮磷钾平衡施肥对出口青花菜产量和成品率的效应研究［J］.上海农业学报，2007，23（3）：22－25.

［7］汪本福，黄金鹏，罗昆，等.氮、磷、钾配施对超级稻产量的肥料效应［J］.湖北农业科学，2013，52（24）：5990－5995.

［8］王伟妮，鲁剑巍，何予卿，等.氮、磷、钾肥对水稻产量、品质及养分吸收利用的影响［J］.中国水稻科学，2011，25（6）：645－653.

［9］高志红，陈晓远，林昌华，等.不同施肥水平对木薯氮磷钾养分积累、分配及其产量的影响［J］.中国农业科学，2011，44（8）：1637－1645.

ImpactofdifferentN，P，Kapplicationratesonapplecontainerseedlinggrowth

ZHANGRui-qing，SUNXiao，YANGJian-chao，SUNQing-tian，SUNYan-xia，JIANGZhong-wu*

（YantaiAcademyofAgriculturalSciences，Yantai265500，China）

Abstract：WeaddressedtheoptimalN，PandKapplicationratestogainthemaximumbiomassaccumulationofapplecontainerseedlingsbycomparisonofgrowthdistinctionsoftheirdifferentapplicationrates.Wealsodesigned24differentcombinationsofN，PandKnutrientstreatmentwiththreefactorsfivelevelsquadraticorthogonalrotationdesignwithone-yearlivingapplecontainerseedlingsasexperimentalsubjects.ResultsshowthatdifferentN，PandKapplicationrateshavesignificant（P＜0.05）orextremelysignificant（P＜0.01）effectsonthegrowthcharactersofapplecontainerseedlings.WeconstructedaregressivemodelbetweenN，PandKapplicationratesandbiomassaccumulationofapplecontainerseedlingswithSPSS19.0asastatisticalanalysistool.AnalysisresultsdemonstratethatN，PandKapplicationratesallhavepositiveeffectsonthebiomassaccumulationofapplecontainerseedlingswithanorderofxN＞xK＞xP.However，theinteractionsamongN，P，KapplicationratesalldisplaynegativeeffectsbyanorderofxNxK＞xNxP＞xPxK.ApplicationrateofNhaspositiveeffect，buttheinteractionsbetweenNandKapplicationrateandexcessiveapplicationofPandKcausenegativeeffectsonthegrowthofapplecontainerseedlings.OptimalapplicationrateofN，P2O5andK2Oarerespectively43.33mg/L，28.28mg/Land93.94mg/L，basedonwhichthetotalbiomassofapplecontainerseedlingscanattainthetheoreticalmaximumof94.334g/plant.

Keywords：applecontainerseedling；applicationrate；growthcharacters；biomass；regressionmodel

中图分类号：S661.1

文献标识码：A

文章编号：1002-4026（2016）01-0098-07

DOI：10.3976/j.issn.1002－4026.2016.01.017

收稿日期：2015-03-01

基金项目：山东省2013年度农业重大应用技术创新课题；山东省现代农业产业技术体系水果创新团队建设专项（SDAIT-03-022-02）

作者简介：张瑞清（1977－），女，博士，农艺师，研究方向为果树施肥技术及农林废弃物综合利用。Email：zrqnancy＠sina.com

*通讯作者，姜中武（1960－），男，研究员，硕士生导师。Email：jiangzhongwu＠163.com