辣木幼苗氮磷钾肥效应及推荐施肥量研究

任保兰，赵春攀，杨朴丽，吕 亚，段 波，张祖兵

（云南省热带作物科学研究所，云南景洪 666100）

辣木（Moringa oleifera）是辣木科（Moringaceae）辣木属的多年生热带速生落叶乔木，广泛分布于热带和亚热带地区，具有多种功能［1］，利用价值高，可作为食用和药用资源［2-3］。基于辣木的经济价值和种植面积不断增加，辣木育种［4-5］、栽培生理［6-7］、加工利用［8-9］等相关研究日益成为热点。在科学施肥方面，彭钟通等［10］研究发现，合适比例的氮和水对辣木幼苗生物量的累积及生长有促进作用；程世敏等［11］研究认为，氮用量显著影响辣木新梢生长，0.28、0.33 和0.17 g/kg 的氮磷钾用量为最优处理；任开磊等［12］对辣木初果期进行研究，发现低氮肥高磷钾肥组合促进辣木的开花和坐果；许冰等［13］对辣木幼林研究发现，中高施肥组合能显著增加辣木的树高、地径、冠幅和叶片色素含量。“3414”即3 因素4 水平14 个处理组合的试验设计，是目前较为广泛的施肥效应试验方案，具有回归最优设计效率高、处理少等优点，且满足肥料试验和施肥决策的专业要求，能够确定作物最佳施肥量、优化施肥配比，已逐步应用于多种作物的施肥实验中［14-16］。辣木栽培不同生长时期需肥规律各异，运用“3414”方案对辣木幼苗生长肥效的研究鲜有报道。为此，采用“3414”试验设计，对辣木幼苗的农艺性状及生物量进行研究，以期建立最优肥料效应模型，为辣木幼苗科学施肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验在云南省西双版纳傣族自治州景洪市云南省热带作物科学研究所辣木种植大棚进行。供试辣木为多油辣木（Moringa oleifera）改良种PKM1。

2018 年8 月开始育苗，待苗长至3 叶1 心时，选取长势基本一致的小苗移栽至花盆（上径×底径×高=38 cm×33 cm×34 cm），每盆1 株；盆栽基质为土壤∶澳洲坚果青皮=2∶1（体积比），风干后每盆装基质10 kg。盆栽基质基础理化特性为pH值5.4、有机质32.31 g·kg-1、碱解氮122.50 mg/kg、速效磷56.03 mg/kg、速效钾464.39 mg/kg。

缓苗7 d 后进行施肥处理，用尿素（含N 46%）作氮肥，过磷酸钙（含P2O516%）作磷肥，氯化钾（含K2O 60%）作钾肥。

1.2 试验设计

试验采用“3414”方案设计，氮、磷、钾3 个因素，4 个施肥水平（0，不施肥；1，2 水平的0.5 倍；2，本地区近年常用施肥水平；3，2 水平的1.5 倍），共14 个处理，具体见表1。每处理3 个重复，每重复10 株。施肥均以追肥施入，水溶后施入花盆，15 d 施肥一次，分5 次施入。

表1 “3414”试验方案和施肥量 g/株

2018 年10 月12 日 第 一次施肥，2018 年12 月7日最后一次施肥，2018 年12 月底采收测产。

1.3 测定项目及方法

各处理每重复随机抽取样树4 株，于施肥前和试验结束时分别测定其株高、地径，并对根、茎、叶分别取样，杀青、烘干至恒重后测定干重。

1.4 数据处理

采用Excel 2019、SPSS 20.0、SigmaPlot 12.5 软件进行数据统计分析与作图。

壮苗指数=（地径/株高+根干重/地上部干重）×全株干重

分别采用三元、二元、一元方程对氮、磷、钾进行拟合，通过模型边际效应计算最高生物量下的推荐施肥量。

2 结果与分析

2.1 不同处理对辣木幼苗生长的影响

由表2 可知，施肥后辣木幼苗的地径、株高、根干重、茎干重、叶干重及总生物量显著高于对照（N0P0K0），施肥效果显著。不同氮、磷、钾处理的地径以N2P2K0处理最大，与处理N2P3K2、N2P2K1差异不显著，但显著高于其他处理，且N0P0K0和N0P2K2处理显著低于其他处理；株高以N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1处理较高，显著高于其他处理，且缺氮肥（N0P0K0、N0P2K2）处理的株高显著低于其他处理；根干重以N2P1K2、N2P3K2、N2P2K0处理较高，显著高于其他处理，缺氮肥（N0P0K0、N0P2K2）处理最低，显著低于其他处理；茎干重以N2P2K0处理最高，与处理N2P3K2差异不显著，显著高于其他处理，N0P0K0、N0P2K2和N1P1K2处理显著低于其他处理；叶干重以N2P2K2处理最高，与处理N3P2K2差异不显著，但显著高于其他处理，且缺氮肥（N0P0K0、N0P2K2）处理的叶干重显著低于其他处理；总生物量以N2P3K2处理最高，与处理N2P2K2、N2P1K2、N2P2K1差异不显著，显著高于其他处理，且N0P0K0、N0P2K2和N1P1K2处理显著低于其他处理；壮苗指数以N2P1K2处理最高，显著高于其他处理，N1P1K2处理最低。

表2 不同施肥处理对辣木幼苗农艺性状和生物量的影响

比较固定氮、磷、钾中任意两种肥料施用量时的肥效（表3、表4）。地径：施用氮肥平均增加9.51 mm（较不施增加475.67%），施用磷肥平均增加2.76 mm（较不施增加29.11%），施用钾肥平均减少2.16 mm（较不施减少15.89%）；株高：施用氮肥平均增加93.05 cm（较不施增加406.04%）；施用磷肥平均增加44.31 cm（较不施增加49.37%）；施用钾肥平均减少22.79 cm，（较不施减少15.86%）。壮苗指数：施用氮肥平均增加6.01（较不施增加84.70%）；施用磷肥平均增加12.23（较不施增加100.15%）；施用钾肥平均减少5.39（较不施减少25.14%）。

表3 氮、磷、钾肥对辣木幼苗生长各指标的效应

表4 氮、磷、钾肥对辣木幼苗生物量的效应

根干重：施用氮肥平均增加8.90 g/株（较不施增加757.15%）；施用磷肥平均增加7.85 g/株（较不施增加105.38%）；施用钾肥平均减少4.78 g/株（较不施减少30.53%）。茎干重：施用氮肥平均增加10.65 g/株（较不施增加7 991.07%）；施用磷肥平均增加7.78 g/株（较不施增加141.89%）；施用钾肥平均减少3.90 g/株（较不施减少25.47%）。叶干重：施用氮肥平均增加10.68 g/株（较不施增加17 792.20%）；施用磷肥平均增加3.08 g/株（较不施增加44.89%）；施用钾肥平均增加0.39 g/株（较不施增加4.18%）。总生物量：施用氮肥平均增加31.18 g/株（较不施增加2 281.61%）；施用磷肥平均增加19.05 g/株（较不施增加96.48%）；施用钾肥平 均增加0.53 g/株（较不施增加1.52%）。

综合分析，在P2K2水平，7 个生长指标表现为N2＞N3＞N1＞N0；在N2K2水平，叶干重表现为P2＞P3＞P1＞P0，地径、株高、茎干重和总生物量4 个指标表现为P3＞P2＞P1＞P0，壮苗指数和根干重2 个指标表现为P1＞P3＞P2＞P0；在N2P2水平，地径、株高、壮苗指数和根干重4 个指标表现为K0＞K1＞K2＞K3，茎干重表现为K0＞K2＞K1＞K3，叶干重表现为K2＞K0＞K1＞K3，总生物量 表现为K2＞K1＞K0＞K3。

综上所述，各因素对地径、株高、根干重、茎干重、叶干重、总生物量等6 个指标的施肥效果表现为N＞P2O5＞K2O，对壮苗指数的施肥效果表现为P2O5＞N＞K2O。

2.2 氮磷钾肥间交互作用分析

将K2O 施用量固定在3 g/株，P2O5施用量固定在3 g/株，N 施用量固定在4 g/株，分别绘制氮磷、氮钾、磷钾关于总生物量的交互作用曲面图，三者图示呈抛物线（图1），表明肥效之间存在交互作用，单一肥料用量偏高或者偏低对幼苗生长不利，显示出平衡施肥的重要性。

图1 氮肥和磷肥（a）、氮肥和钾肥（b）、磷肥和钾肥（c）总生物作用交互作用曲面图

由图1a 可知，在氮磷互作中，施用一定量钾肥（3 g/株）时，随着氮肥和磷肥施用量增加，辣木幼苗总生物量呈现增加趋势，两者呈现明显互作效应。在低氮水平，随着磷肥增加，总生物量平缓增加；在低磷水平，随着氮肥增加，总生物量迅速增加。在高氮中磷水平，总生物量达最大。当施肥过量，总生物量又呈现下降趋势。

由图1b 可知，在氮钾互作中，施用一定量磷肥（3 g/株）时，在低氮水平，辣木幼苗总生物量较低，且随着钾肥增加，总生物量缓慢增加；在低钾水平，随着氮肥增加，总生物量迅速增加。在高氮低钾水平下，总生物量达到最大范围。说明氮钾互作下，辣木幼苗总生物量的主要受氮肥影响。

由图1c 可知，在磷钾互作中，施用一定量氮肥（4 g/株）时，在低磷水平，随着钾肥增加，总生物量平缓增加；在低钾水平，随着磷肥增加，总生物量迅速增加。在中磷中钾水平下，总生物量达到最大范围。高磷水平下，钾肥增加抑制总生物量的增加。

2.3 肥料效应方程拟合及施肥量分析

根据试验处理，对辣木幼苗总生物量分别进行三元方程、二元方程和一元方程拟合，方程拟合成功的条件是二次项小于零，一次项大于零，符合肥料报酬递减率，即为典型施肥模型，且检验F值显著［17］。根据边际效应等于0 时，计算最高总生物量下的推荐施肥量，结果见表5。由表5可知，三元二次方程Y1 为非典型施肥模型，钾肥一元二次方程Y7 未达显著水平，未成功拟合，其余各组均成功拟合。

表5 辣木幼苗总生物量和施肥量的回归分析结果

综合Y2、Y3、Y4、Y5、Y6 方程结果表明，达到辣木幼苗最大总生物量的平均氮、磷、钾施用量分别为6.43、3.10、-0.97。因钾肥呈负值不符合实际，因此，在本试验土壤肥力下，辣木幼苗最大总生物量的推荐氮、磷、钾施用量为6.43、3.10、0 g/株，N∶P∶K=1∶0.48∶0。

3 讨论

国内外关于作物氮磷钾平衡施肥已有很多研究，林洪鑫等［18］利用“3414”方案对木薯（ManihotesculentaCrantz）进行氮磷钾施肥处理研究，经过多元回归确立施肥效益方程，最终确定最优施肥量和配比。本研究发现，施用氮、磷、钾肥对辣木幼苗生长有显著的促进效果，与对照相比，各处理中地径的增加率最高达5.50 倍，株高增加率最高达6.14 倍，根干重增加率最高达13.88 倍，茎干重增加率最高达254.17 倍，叶干重增加率最高达176.57 倍，总生物量增加率最高达28.26 倍，壮苗指数增加率最高达2.18 倍。综合氮、磷、钾肥对辣木幼苗地径、株高、根干重、茎干重、叶干重、总生物量指标的影响，表现为N＞P2O5＞K2O；对壮苗指数的影响表现为P2O5＞N＞K2O，与张敏等［19］的N＞K2O＞P2O5和徐永强［20］的K2O＞N＞P2O5结果均不同，这可能与土壤的本身特性有关。

本研究中，肥料中氮、磷、钾的超量会导致辣木幼苗生长指标下降，说明任一营养元素的超量均会导致多元素不平衡，致使施用的养分没有促生效果，甚至抑制生长［21］，本试验结果与大麦（Hordeum vulgareL.）［22］、芝 麻（Sesamum indicumL.）［23］、燕麦（Avena sativaL.）［24］等作物的施肥研究结果一致。本试验中，缺钾（N2P2K0）处理的辣木幼苗生长指标表现良好，与土壤中含有足够辣木幼苗生长的速效钾（464.39 mg/kg）有关，说明此基质的钾肥力基本满足辣木苗期的生长需求。有资料显示，当土壤中速效钾＞170 mg/kg 时，当季作物不再需要施用钾肥［25］。

在植物营养和肥料研究中，各元素间的关系复杂，明确各营养元素间的相互作用才能为肥料合理施用奠定基础［21］。本研究表明，氮、磷、钾肥三者之间存在不同程度的交互作用，而且这种交互作用对发挥肥效作用有利。徐永强［20］研究表明氮、磷、钾肥均能显著促进辣木的生物量和鲜叶产量；鲁泽刚等［16］研究发现氮、磷、钾肥能显著提高灯盏花[Erigeron breviscapus（Vant.）Hand-Mazz]产量，且三者之间有协同促进效应。本研究结果与上述研究结果一致。

“3414”肥效试验拟合的方法很多，比如三元二次模型、二元二次模型、一元二次模型、线性加平台模型，不同模型各有优缺点，研究结果受地点和作物类型的影响［26］。彭少兵等［27］对‘香玲’核桃（Juglans regiaL.）树进行“3414”试验设计肥效研究，考虑高产且培肥土壤，最终根据拟合的三元二次效应方程推荐该核桃品种的标准施肥量。但王圣瑞等［26］研究发现，拟合三元二次方程仅有56%的成功率。杨俐苹等［28］研究指出“3414”试验方案的成功率低，主要有以下因素：试验处理较多（14 个），难以找到肥力水平完全一致的地块，管理人员管理水平差异大，以及试验2水平确定的难度大，肥料用量仅4 个水平等。戢林等［29］研究发现，三元二次方程拟合成功率低于10%，进而采用线性加平台模型和一元二次方程进行拟合，然后据方程拟合决定系数R2和散点图趋势选择最优模型。本研究对辣木幼苗总生物量分别进行三元二次、二元二次、一元二次模型拟合，但三元二次方程为非典型施肥模型，需综合二元和一元拟合方程的结果，得出辣木幼苗最大总生物量的推荐氮、磷、钾施用量。

根据辣木幼苗的最大总生物量，纯氮、纯磷、纯钾的推荐施肥量分别为6.43、3.10、0 g/株。但在实际生长过程中，辣木品质除受到施肥影响外，还会受到管理措施、土壤、病虫害等方面的影响，这些问题有待今后深入研究和探讨。

4 结论

合理的氮磷钾肥施用量能显著增加辣木幼苗的地径、株高、根干重、茎干重、叶干重、总生物量和壮苗指数；对辣木壮苗指数的影响大小表现为P2O5＞N＞K2O，对其他6 个指标的影响大小表现为N＞P2O5＞K2O；因素间存在不同程度的交互作用；N∶P∶K=1∶0.48∶0 的纯氮、纯磷、纯钾比例最适于辣木幼苗的生长和生物量积累。