不同施肥水平对大麦产量的影响及肥料效应

鲁泽刚,周龙,杨丽梅



不同施肥水平对大麦产量的影响及肥料效应

鲁泽刚1,2,周龙2,3,杨丽梅1*

1. 云南省丽江市玉龙县农技推广中心, 云南 丽江 674100 2. 云南农业大学资源与环境学院, 云南 昆明 650201 3. 云南云天化股份有限公司, 云南 昆明 650228

本研究采用“3414”试验设计方案，通过2年（2010和2011年）大麦田间小区试验，研究NPK配施对大麦产量的影响及肥料效应，为该区大麦种植提供可行的肥料推荐施用量。结果表明，不同施肥处理的大麦穗长、穗粒数、有效穗数和产量存在显著差异。施肥通过改善大麦农艺性状进而提高大麦产量，两年试验大麦产量增产幅度分别为4.8%~117.2%和8.6%~141.2%；并且氮、磷、钾肥间存在显著互作效应，在中氮、中磷和中钾施肥水平大麦产量可达最佳，其肥料效应顺序为N＞P2O5＞K2O。通过曲线拟合，本试验条件下推荐施肥量为：117.3 kg N/hm2，116.0~117.2 kg P2O5/hm2，37.5 kg K2O/hm2。

3414试验; 大麦; 产量; 肥料效应

大麦作为我国主要种植作物之一，是我国畜牧、水产养殖业的优质能量饲料，也是酿造啤酒的重要原料[1]。随着科技发展，目前施肥增加大麦产量成为比较有效的措施，但近年来，农户对大麦施肥仍存在较大盲目性，重视氮磷肥施用，很少施用甚至不施用钾肥，造成土壤结构恶化，严重影响大麦产量和品质，同时，增加农民种植成本，加剧环境风险[2]。因而，确定农户作物合理的施肥配比及施肥量极为重要。

“3414”试验作为推荐施肥的主要田间试验方案，吸收了回归最优设计处理少、效率高的优点，又适合肥料试验和施肥决策要求，可运用肥料效应函数法、土壤养分丰缺指标法、养分平衡法等进行施肥量的推荐，依据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，合理确定氮、磷、钾的施用量。目前，“3414”试验设计方案作为全国范围内广泛开展的测土配方施肥推荐的主要田间试验方案，在水稻[3]、小麦[4]、玉米[5]、油菜[6]等作物上分别建立了施肥指标体系，而对于大麦研究较少。本文通过两年田间试验，采用“3414”方案设计氮磷钾3种不同肥料配比，研究氮磷钾配比对产量的影响，通过建立肥料效应模型，以期为推荐大麦合理施肥减少环境负担提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概述

试验分别于2010年和2011年10月至次年5月连续两年在云南省丽江市玉龙县黎明乡王国清农户家进行（N 27°07′、E 99°50′），地属低纬暖温带山地高原季风气候，具有“一山分四季，十里不同 天”的立体气候特征。年日照数2475.2 h，多年平均气温14.2 ℃，平均降雨量897.3 mm。土壤类型为水稻土，有机质含量19.6 g/kg，全氮0.9 g/kg，碱解氮67.0 mg/kg，速效磷10.0 mg/kg，速效钾56 mg/kg，pH 5.8。

1.2 试验设计

本试验供试大麦（L.）品种为“云大麦2号”，试验采用“3414”试验方案，设置氮肥、磷肥、钾肥用量3个试验因素，每个试验因素设置4个施肥水平（0，1，2，3），共14个处理，3次重复，随机区组设计。小区面积13.6 m2（2 m×6.8 m）。每小区种大麦10行，行距均为20 cm。各试验因素各水平施肥量见表1。

表1 不同施肥水平施肥量

1.3 试验管理

试验田于2010年和2011年10月24日机耕翻犁，犁前亩施1000 kg农家肥，10月25日（2010年）和10月26日（2011年）进行人工碎垡，按试验设计开墒提沟划分小区，人工条播。两年大麦均于11月2日开始出苗，11月20日进入分蘖期，1月6日拔节，1月25日开始孕穗，3月4日开始抽穗，5月12日（2010年）和5月14日（2011年）收割，全生育期192 d（2010年）和195 d（2011年）。肥料分两次施入，40%的氮肥和全部磷钾肥作基肥施入，其余氮肥作拔节肥追施。所用氮、磷、钾肥分别为尿素（N 46%）、普通过磷酸钙（P2O514%）和硫酸钾（K2O 50%）。

由于冬春干旱严重，大麦生育期内共灌水6次，追肥1次（1月8日），用“甲环隆”除草1次（12月2日），用“功夫”防治蚜虫1次（3月16日），5月7日至10日进行农艺性状及理论产量测定，两年农艺措施时间一致。整个生育过程各处理中耕、培土、除草、病虫害防治等田间管理保持一致。

1.4 数据分析

采用Excel 2013软件对数据进行处理和分析，采用SPSS 20.0软件对数据进行处理间差异显著性检验；采用一元二次和三元二次方程对产量进行拟合，根据不同方程拟合的决定系数选择最适模型，并通过模型边际效应分析确定大麦最高产量和最佳产量的氮磷钾施用量。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾配施对大麦农艺性状和产量效应的影响

2.1.1 大麦农艺性状从表2可以看出，与不施肥处理（N0P0K0）相比，2010年施肥处理大麦株高、穗长、穗粒数和有效穗数提高，但大麦粒重减少；2011年施肥处理大麦穗长、穗粒数和有效穗数增加，但对株高和粒重没有明显影响。与不施氮处理（N0P2K2）相比，施氮能增加大麦株高、穗长、穗粒数和有效穗数，2010年N1、N2和N3处理大麦株高分别增加12.0%、15.6%和20.0%，2011年分别增加47.7%、68.2%和54.5%；2010年大麦穗长分别增加1.7%、10.0%和1.7%，2011年分别增加75.3%、65.9%和102.4%；穗粒数在2010年分别增加28.0%、32.3%和42.5%，2011年分别增加6.0%、20.4%和11.1%；大麦的有效穗数2010年分别增加18.6%、43.8%和75.9%，2011年分别增加40.6%、54.9%和71.2%。

与不施磷处理（N2P0K2）相比，2010年P1、P2和P3处理大麦，株高分别增加1.4%、5.7%和2.0%，穗长分别增加3.1%、3.1%和3.1%，穗粒数分别增加7.6%、9.3%和10.2%，有效穗数分别增加2.8%、8.3%和15.5%；2011年P1、P2、和P3处理大麦，穗长分别增加-2.6%、23.7%和45.6%，穗粒数分别增加5.6%、22.1%和24.9%，粒重分别增加8.7%、13.0%和13.0%，有效穗数分别增加10.6%、26.8%和34.7%。

与不施钾处理（N2P2K0）相比，2010年K1、K2和K3处理大麦，穗长分别增加1.6%、6.5%和3.2%，穗粒数分别增加6.1%、-0.4%和6.5%；2011年大麦株高分别增加23.2%、32.1%和41.1%，穗长分别降低7.1%、9.0%和14.2%。

表2 不同施肥处理下大麦农艺性状

注：表中数据后不同大写字母表示所有处理间差异达1%显著水平，小写字母代理不同氮磷钾处理间差异达5%显著水平。

Note: Values followed by different capital letters are significant differences from all treatments at 1% level; values followed by different lowercase letters are significant differences from N, P and K treatments at 5% level.

表3 氮磷钾肥各因素对大麦产量和经济效益的影响

注：表中数据后不同小写字母代理不同氮磷钾处理间差异达5%显著水平。

Note: Values followed by different lowercase letters are significant differences from N, P and K treatments at 5% level.

2.1.2 大麦产量和经济效应从2年的数据来看，氮、磷、钾肥施用均可提高大麦产量，除N0P2K2处理外，其它处理较对照（N0P0K0处理）产量增加均达到显著水平，其中2年均以N2P3N2处理产量最高，较对照分别增加117.2%（2010年）和141.2%（2011年）。不同种类肥料比较，氮肥的大麦增产率最高，2年较对照分别增加81.4%和94.1%；其次是磷肥，平均分别增加24.4%和41.7%；钾肥的增产率最低，平均分别增加3.3%和3.8%。尽管随氮磷钾肥用量增加大麦产量大幅提高，但氮肥是本试验条件下大麦产量的最大限制因子。

产投比兼顾产量与成本投入（成本仅指肥料成本，其余投入一致，不做统计），关系到最终收益。从表3可看出，在K2P2、N2K2和N2P2施肥处理下，产投比随施氮、磷量增加呈先增加后降低趋势，随施钾量增加则不断降低。2年各处理产投比最高的均为N2P2K0处理，分别为22.5和26.0；产投比最低的分别为N3P2K2、N2P3K2（2010年）和N3P2K2处理，分别为15.4、15.4和15.6，由于产投比受产量和肥料价格的影响，所以产投比的变化有所不同。而产量和收入均最高的为N2P2K3处理和N2P3K2处理，对应的产投比为17.2和19.1。

2.1.3 相关性分析通过对大麦产量与大麦农艺指标进行相关分析，大麦产量与穗长呈显著正相关关系（<0.05），与穗粒数和有效穗数呈极显著正相关关系（<0.01）（表4）。由此可以看出，在大麦种植过程中，可以通过调整氮磷钾施肥配比改善大麦穗长、穗粒数和有效穗数，最终影响大麦产量。

表4 大麦农艺指标与产量的相关性

由表5可以看出，无肥区大麦的相对产量2年分别为47.9%（2010年）和43.1%（2011年），缺氮、磷、钾肥区的相对产量在2010年分别为50.3%、79.4%和95.1%，在2011年分别为46.7%、67.8%和90.6%，表明该试验地土壤肥力较低，尤其以碱解氮含量相对较低，限制作物产量及作物增产。全肥区（N2P2K2处理）大麦产量比无肥区（N0P0K0处理）相对增产108.6%（2010年）和132.6%（2011年），比缺氮区相对增产99.0%和114.3%，比缺磷区相对增产26.0%和47.5%，比缺钾区相对增产5.1%和10.4%，肥料效应N＞P2O5＞K2O。

表5 不同处理相对产量和相对增产量

2.2 氮磷钾肥的互作效应

图1 不同磷钾肥用量对氮肥效果的影响

2.2.1 磷钾肥施用对氮水平的响应从图1可以看出，钾肥施用量在2水平时，低氮和中氮处理的大麦产量均随磷肥施用量的增加而增加，2010年均增产759.8 kg/hm2，2011年分别增产2156.9 kg/hm2和1642.2 kg/hm2。磷肥用量在2水平时，随钾肥施用量的增加，中氮和低氮水平大麦产量2010年分别增加490.2 kg/hm2和367.6 kg/hm2，2011年分别增产2132.4 kg/hm2和1617.6 kg/hm2。在中磷、中钾水平时，低氮和中氮处理的大麦产量均高于其它处理，说明在中磷、中钾施肥水平下最有利于氮肥效果的发挥。

2.2.2 氮钾肥施用对磷水平的响应从图2可以看出，钾肥施用量在2水平时，低磷和中磷水平的大麦产量随施氮量增加而增加，2010年产量均增加2303.9 kg/hm2。2011年产量分别增加2132.4 kg/hm2和1617.6 kg/hm2。氮肥用量（117.3 kg/hm2）一定时，随钾肥用量的增加，低磷和中磷水平大麦产量在2010年分别增加147.1 kg/hm2和367.6 kg/hm2，在2011年产量分别增加220.6 kg/hm2和1617.6 kg/hm2。可见，氮肥对磷肥的增产效果较明显，中氮、中钾水平时的产量均高于其他处理，说明中氮、中钾水平有利于磷肥效果的发挥。

图2 不同氮钾用量对磷肥效果的影响

2.2.3 氮磷肥施用对钾水平的响应从图3可以看出，无论是中钾还是低钾水平，均以中氮和中磷水平时产量最高，说明氮磷肥合理施用，钾肥的效果才能得到最大发挥。磷肥用量在2水平时，2年低钾水平的中氮处理较低氮处理大麦产量增加2426.5 kg/hm2和2254.9 kg/hm2；中钾水平的中氮处理较低氮处理产量增加2303.9 kg/hm2和1764.7 kg/hm2。氮肥用量（117.3 kg/hm2）一定时，随磷肥施用量的增加，低钾水平2年产量分别增加539.2 kg/hm2和220.6 kg/hm2；中钾水平2年产量分别增加759.8 kg/hm2和1642.2 kg/hm2。

图3 不同氮磷用量对钾肥效果的影响

2.3 肥料效应模式与推荐施肥量

对N，P，K三因素进行产量的一元二次和三元二次（二元二次模型产量拟合不合理）数学模型回归统计分析，建立肥料效应函数模型及其结果如表6所示。从表中可看出，2010年P一元二次肥料函数和N，P，K三元二次肥料函数通过回归方程显著性检验，2011年N、P一元二次肥料效应函数和NPK三元二次肥料效应函数方程通过回归方程显著性检验。通过对比发现，P一元二次肥料效应函数推荐施肥量中氮、磷均低于N，P，K三元二次肥料效应函数的推荐施肥量，且产量和收益均较NPK三元二次函数拟合下的最高产量和收益高。因此，该试验地以P一元二次肥料效应函数模型作为大麦推荐施肥模式。2年的试验结果回归分析可看出，该试验地块最高产量施肥量为每公顷施N：117.3 kg/hm2，P2O5：121.5~123.6 kg/hm2，K2O：37.5 kg/hm2，对应产量分别为9936.3 kg/hm2和11158.5 kg/hm2；最佳产量施肥量为每公顷施N：117.3 kg/hm2，P2O5：116.0~117.2 kg/hm2，K2O：37.5 kg/hm2，对应产量分别为9926.7 kg/hm2和11153.1 kg/hm2。

表6 肥料效应函数拟合方程

3 结论与讨论

作物生长的群体结构及其生产性能受多种因素影响和制约，最终影响到作物品质和产量[7,8]。施肥是影响作物群体结构和生产性能最主要的因素，N，P，K肥配合施用不仅促进大麦个体发育，建立良好的群体结构，而且显著影响其产量[9]。本试验条件下，施肥对大麦穗长、穗粒数和有效穗数均有促进作用，并且增加大麦产量和净收益。相关分析也证实，大麦产量与穗长、穗粒数和有效穗数呈显著相关关系。

本试验还表明，随施氮量增加，大麦产量、产值和收益2年均呈先增加后降低的趋势；随施磷量增加，大麦产量、产值和收益2010年呈先增加后降低趋势，2011年则呈逐渐增加趋势；随施钾量增加，2010年大麦产量、产值和收益呈逐渐增加趋势，2011年呈先增加后降低趋势。总体而言，当施肥超过一定范围时，大麦产量和经济效应将不再增加，反而有降低趋势，这符合肥料报酬递减律[10]。与牛桂玉[11]、翟国栋[12]等的研究一致。

本研究结果显示，磷一元二次肥料效应函数作为获得产量和收益的最佳函数拟合，当施肥量保持在N：117.3 kg/hm2，P2O5：116.0~123.6 kg/hm2，K2O：37.5 kg/hm2时可获得该区域最佳大麦产量和收益。

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Effect of Different Fertilization Levels on Barley Yield and Fertilizer Effect

LU Ze-gang1,2, ZHOU Long2,3, YANG Li-mei1*

1.674100,2.650201,3.650228,

2 years (2010 and 2011) field plot experiments was conducted with the 3414 experiment design, effect of N, P and K on yield and fertilization effect were researched to recommend optimum application amount for local barley planting region. The results showed that ear length, kernels per spike, effective ears and barley yield of different fertilizer treatments are significant difference. Fertilization improving the barley agronomic trait further increased crop yield, rates of increasing reached 4.8%~117.2% in 2010 and 8.6%~141.2% in 2011. There are significant interactions among N, P and K fertilizer, and the optimum yield was obtained at moderate N, P and K treatment level, the fertilizer effect order was N>P2O5>K2O. The recommended application amounts were N of 117.3 kg/hm2, P2O5of 116.0~117.2 kg/hm2, K2O of 37.5 kg/hm2through curve fitting.

3414 experiment; Barley; yield; fertilization effect

S512.3

A

1000-2324(2018)05-0744-06

10.3969/j.issn.1000-2324.2018.05.003

2017-01-19

2017-04-30

鲁泽刚(1993-),女,硕士,主要从事养分资源利用研究. E-mai1:1140240660@qq.com

通讯作者:Author for correspondence. E-mail:287834727@qq.com