氮磷钾肥对食用向日葵产量性状和养分利用特性的影响

段 玉 ，国世佳，张 君 ，汪锦星，安 昊 ，梁俊梅

（1.内蒙古自治区农牧业科学院资源环境与检测技术研究所,内蒙古 呼和浩特 010031；2.五原县发展和改革委员会,内蒙古五原 015100）

向日葵（Helianthus annuusL.）是菊科向日葵属一年生草本植物,原产于北美洲的西南部,具有耐盐碱、耐瘠薄、抗干旱等特性,向日葵的籽实含油率较高,油分品质良好。内蒙古是我国最大的向日葵产区,种植区域主要集中在巴彦淖尔市、包头市、呼和浩特市、乌兰察布市。随着农业产业结构的调整,向日葵已成为内蒙古中西部脱穷致富的经济型作物[1]。阴山北麓地区近年来食用向日葵发展势头迅猛,种植面积集中,是我国优质食用向日葵新型产区。但该地区施肥量过大、施肥不平衡问题比较突出,出现严重的养分资源浪费现状[2]。阴山北麓地处蒙古高原,常年的风蚀导致该地区土壤成为沙质结构,土壤承载力差,不合理施肥很容易将多余的氮肥随灌溉水渗漏到土壤下层,流出作物根系生长区域,作物无法吸收利用,导致肥料利用率降低[3]。由于大面积单一的种植方式,使表层肥沃土壤肥力下降,生产能力降低,向日葵产业的可持续发展受到严重制约[4]。因此,探寻氮、磷、钾的合理配比对提高向日葵产量和改善向日葵品质有非常重要的作用。本研究以阴山北麓武川县为试验点,在各可控条件保持一致的前提下,进行食用向日葵的氮、磷、钾肥料配比试验研究,测定了食用向日葵的籽实产量和养分吸收利用特点,同时结合肥料利用率探讨了食用向日葵的最佳施肥量,以期为食用向日葵施肥提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 参试品种与肥料

供试作物为食用向日葵,参试品种为SH361。供试肥料：氮肥用尿素（N 46%）；磷肥施氮区用磷酸二铵（N18%、P2O546%）,不施氮区用重过磷酸钙（P2O546%）；钾肥用氯化钾（K2O 60%）。氮肥40%做种肥基施,60%在现蕾期至开花期随水追施；钾肥50%做种肥基施,50%在现蕾至开花期追施。磷肥全部做种肥基施。

1.2 试验地概况

试验设在位于阴山北麓地区的内蒙古自治区农牧业科学院武川县试验站水浇地,该试验站历年平均降水量在350 mm左右,年蒸发量在1 800 mm左右,无霜期90～110 d。2018年生育期（5—9月）降水量为275.5 mm,属于降水偏多年份。供试土壤为栗钙土,前茬作物为燕麦,土壤养分状况见表1。

表1 供试土壤基本养分性状

1.3 试验设计

试验采用“3414”试验设计,设氮、磷、钾3个因素,每个因素设4个水平。试验处理及施肥情况见表2。

表2 试验处理

基肥在播种行开沟深施覆土,铺设滴灌带、覆盖地膜,在施肥沟旁点播向日葵种子。小区长7.5 m,宽4.8 m,小区面积36 m2。各处理随机区组排列,重复3次。采用大小垄覆膜种植,膜上行距40 cm,膜外行距80 cm,株距70 cm,每行13株。

试验于2018年5月9日进行施肥覆膜,5月12日点播向日葵,5月23日中耕间苗,5月28日定苗。追肥采用滴灌追施,第1次（现蕾期）追施30%,开花初期追施30%,开花盛期追施20%,灌浆期追施20%。氯化钾粉碎后施用,每次先溶解后滴灌。整个试验期间采取统一的水肥管理措施,田间管理同一般大田生产。

1.4 试验测定方法

食用向日葵茎秆、叶片、花盘和籽粒氮、磷、钾养分测定采用常规方法,硫酸-过氧化氢消煮,全氮用蒸馏法,全磷用钒钼黄比色法,全钾用火焰光度法。

1.5 试验计算公式

2 结果与分析

2.1 施肥对食用向日葵产量的影响

由表3可以看出,肥料的施用对食用向日葵的产量存在显著性影响（P＜0.05）。随着氮、磷、钾肥用量的增加,食用向日葵的产量呈先增加后降低的趋势。对产量影响的肥料排序为：氮肥＞磷肥＞钾肥。

对表3数据用三元二次多项式进行回归模拟,其回归方程为：Y=4 774.0+7.993 0N-0.034 5N2+4.636 4P-0.120 9P2+5.246 1K-0.033 9K2+0.058 8NP-0.001 7NK+0.050 9PK,R=0.995 8＞R0.05=0.918 6,F=52.31＞F0.05=6.00,说明回归方程拟合较好,可以用于模拟施肥与产量的相关关系。对回归方程求偏导并令其为零,在不考虑肥料资源合理投入及经济效益的前提下,可求得最高产量的氮、磷、钾肥用量分别为：195.0,97.3,145.4 kg/hm2,获最高产量（Y）为6 160.3 kg/hm2。根据市场价格,在氮肥（N）4.5 元/kg、磷肥（P2O5）5.7元/kg、钾肥（K2O）5.8元/kg、食用向日葵6.0元/kg的情况下,当边际产量等于边际成本时可以计算出经济最佳氮、磷、钾肥用量分别为172.0,82.4,120.7 kg/hm2,此时食用向日葵籽实产量可达 6 132.5 kg/hm2。

表3 施肥对食用向日葵产量的影响 kg/hm2

2.2 施肥对食用向日葵产量相关性状的影响

由表4可看出,施肥对食用向日葵花盘直径、单盘粒重、百粒重、籽仁率影响较小（P＜0.05）,N2P2K2在茎粗、单盘粒数上与CK（N0P0K0）存在显著性差异（P＜0.05）。百粒重是影响食用向日葵产量较大的生长指标。分析表明：食用向日葵的花盘直径、百粒重与向日葵的籽粒产量呈极显著正相关（r=0.972**,r=0.903**）,花盘直径与百粒重呈极显著正相关（r=0.948**）,花盘直径与茎粗的相关系数为r=0.640*,盘粒数与结实率的相关系数为r=0.579*。

表4 施肥对食用向日葵产量相关性状的影响

2.3 施肥对食用向日葵肥料利用效率的影响

由表5可以看出,随着施氮量的增加（编号2、3、6、11）,施用氮肥的肥料利用率、农学效率均呈下降趋势。在最佳施肥处理（N2P2K2）时,施用氮肥的肥料利用率为37.7%、农学效率为7.0 kg/kg。随着施磷量的增加（编号 4、5、6、7）,施用磷肥的肥料利用率、农学效率也呈下降趋势。在最佳施肥处理（N2P2K2）时,施用磷肥的肥料利用率为17.0%、农学效率为11.8 kg/kg。随着施钾量的增加（编号 8、9、6、10）,施用钾肥的肥料利用率无明显变化规律；施用钾肥农学效率降低。在最佳施肥处理（N2P2K2）时,施用钾肥的肥料利用率为38.0%、农学效率为4.6 kg/kg。

表5 施肥对食用向日葵肥料利用率的影响

随着施氮量的增加,每100 kg籽实吸收量先增加后减少；随着施磷、钾量的增加每100 kg籽实吸收量无明显规律性。说明100 kg籽实吸收量与氮肥施用量有关,过量施氮肥会降低100 kg籽实吸收量,这与肥料利用率、农学效率结果保持一致。在最佳施肥处理（N2P2K2）下,每生产100 kg籽实吸收N、P2O5、K2O 分别为 4.91,1.70,8.38 kg。

3 结论与讨论

试验表明,施肥对食用向日葵的产量存在显著性影响,随着氮磷钾施用量的增加,向日葵的产量呈先增加后降低的趋势,其肥料效应为：氮肥＞磷肥＞钾肥。结果与他人研究基本一致[5-10]。多项式拟合分析表明,阴山北麓地区的食用向日葵最佳经济施肥量氮（N）172.0 kg/hm2,磷（P2O5）82.4 kg/hm2,钾（K2O）120.7 kg/hm2。

最佳施肥处理N2P2K2下,每增施1 kg N、P2O5、K2O增产向日葵籽实7.0,11.8,4.6 kg,每生产100 kg籽实,吸收 N 4.91 kg、P2O51.70 kg、K2O8.38 kg,即100 kg籽实吸收量为钾＞氮＞磷,与张维琴[11]、王文军[12]等的研究一致。

施肥对向日葵的单盘粒重、籽仁率影响不大（P＜0.05）,盘茎、百粒重与籽粒产量呈极显著正相关,说明食用向日葵是通过增加盘茎可增加百粒重从而增加籽实产量。在向日葵现蕾期和灌浆期保证养分供应,可以促进花盘直径的增大和百粒重的提高,从而提高产量,为丰产打下基础。