氮磷鉀肥配施對旱田大麥農藝性狀和產量的影響

(1.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；3.額敏縣農業技術推廣站，新疆額敏 834600；4.塔城市農業技術推廣中心站，新疆塔城 834700)

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2017.11.009

氮磷鉀肥配施對旱田大麥農藝性狀和產量的影響

王 仙1，聶石輝1，張金汕2，任 毅2，耿洪偉2，張建平3，徐其江1，董慶國4，方伏榮1

(1.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；3.額敏縣農業技術推廣站，新疆額敏 834600；4.塔城市農業技術推廣中心站，新疆塔城 834700)

目的研究旱作條件下，不同氮磷鉀配比處理對大麥產量和農藝性狀的影響，探討旱田大麥施肥最佳配比，構建旱田大麥施肥模型，為施肥分區和肥料配方設計提供依據。方法旱作條件下，以大麥品種甘啤7號為材料，設氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理的回歸最優設計，進行氮、磷、鉀三元二次效應方程擬合。結果氮、磷、鉀對旱田大麥的增產效果依次為N> K2O >P2O5；旱田條件下，增施氮肥大麥株高、穗長、穗粒數、千粒重和成穗數均有顯著變化，增施磷肥大麥千粒重和成穗數變化顯著，增施鉀肥株高、穗長、小穗數、穗粒數和成穗數均有顯著變化；生產上氮磷鉀施用量分別控制在95.85、120.6和14.96 kg/hm2以內。結論在中低肥力水平條件下，旱田大麥肥料投入中首先考慮氮肥投入，以氮定磷、鉀，且N∶P2O5∶K2O比以1∶0.83∶0.02為宜。

大麥；旱地；施肥；產量；農藝性狀

0 引 言

【研究意義】新疆是我國大麥主要產區之一，近年來隨著大麥價格的波動，種植面積逐年減少，種植區域逐步向丘陵地區、旱地及山前無灌溉保障的區域轉移，但由于大麥具有耐瘠薄的特點，以及作為畜牧業優質飼料的補充，因此常年播種面積基本穩定在2×104hm2(30萬畝)左右。前人研究結果表明除了品種的改良直接影響大麥產量的提高外，栽培技術在大麥的高產中起了重要作用，其中肥料是影響產量及品質最主要的栽培因素[1]。因此，為充分利用土地與自然資源并提高旱田大麥產量與施肥效益，研究氮磷鉀肥對旱田大麥產量及施肥效益影響，探索旱作條件下最佳的氮磷鉀配比方案，對施肥分區和肥料配方設計有實際意義。【前人研究進展】前人利用回歸最優設計，對大麥產量及施肥效益影響進行過較多的分析[1-7]，而對于旱田條件下，氮磷鉀肥對大麥產量及施肥效益影響的深入探討尚鮮見報道。【本研究切入點】多年來，很多學者對不同土壤肥力下的大麥農藝性狀和肥料配比效應進行了較多的試驗，提出了適合不同土壤肥力的大麥配方施肥標準和技術，但都是灌水條件下對大麥施用某一種或多種肥料效應研究。因此本研究針對新疆旱田特點，探明氮、磷、鉀因素與大麥產量的相關性，為構建旱田大麥施肥模型提供理論依據[8-10]。研究旱作條件下，不同氮磷鉀配比處理對大麥產量和農藝性狀的影響。【擬解決的關鍵問題】新疆旱作區中低肥力條件下，采用“3414”最優回歸設計，分析氮、磷、鉀不同施肥量對大麥農藝性狀和產量的影響，為大麥氮磷鉀肥的合理施用及最佳投產比提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2013～2014年在塔城市博孜達克農場試驗場(46°67N，83°25E，海拔515 m)，試驗田土壤為棕鈣土類，戈壁土屬，中層礫質土種，pH 8.25，有機質13.48 g/kg，全氮0.63 g/kg，堿解氮65 mg/kg，有效磷9 mg/kg，速效鉀273 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采用“3414” 最優回歸設計，設氮、磷、鉀三個因素，四個水平，進行氮、磷、鉀三元二次效應方程擬合。其中2水平處理是土壤測試結果推薦的用量。試驗隨機排列，行長8.5 m，行距0.15 m，30.6 m2/小區，保苗375×104株/hm2。供試材料為甘啤7號，全生育期不灌水，氮、磷、鉀肥作為基肥一次性施入，基肥施入與大田管理一致。表1

表1 試驗各處理施肥量

1.2.2 測定項目

1.2.2.1 土樣養分含量

采用重鉻酸鉀氧化容量法(油浴加熱)測定有機質，土液比1∶2.5電位法測定pH；采用堿解擴散法測定堿解氮，碳酸氫鈉—鉬銻抗比色法測定有效磷，乙酸銨浸提—火焰光度計法測定速效鉀，凱氏蒸餾法測定全氮[11]。

1.2.2.2 農藝性狀和產量

成熟期，在每個小區內先進行切區處理，切區后在每個小區取三個考種點，每點取2行，每行1.1 m，測定株高、穗長、小穗數、穗粒數、成穗數、千粒重等農藝性狀；小區內剩余大麥單收單打收獲，稱重，計算產量。

1.3 數據處理

采用Excel、3414田間試驗設計與數據分析管理系統、DPS等軟件進行數據的計算、繪圖與統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對甘啤7號農藝性狀的影響

2.1.1 施用氮肥

在磷和鉀推薦施肥條件下，株高隨著施氮量的增加而顯著增加，大麥穗長、小穗數、穗粒數、千粒重隨著施氮量的增加而增加，但達到一定程度后，均呈現下降趨勢。其中，與不施氮肥處理相比，增施氮肥后，大麥的小穗數均有變化，但差異不顯著；施氮后的大麥穗長和千粒重顯著高于不施氮肥處理；穗粒數在施氮量達到103.50 kg/hm2(N2P2K2)時最高，顯著高于其他氮肥處理；成穗數隨著施氮量的增加先增加后有所下降，在施氮量達到103.50 kg/hm2(N2P2K2)時，顯著高于不施肥處理。表2

2.1.2 施用磷肥

研究表明，在氮和鉀推薦施肥條件下，以不施磷肥為對照，分別施用磷肥69、138和207 kg/hm2后，大麥的株高、穗長、小穗數、穗粒數均有變化，但與不施磷肥相比，差異均未達顯著水平。在施磷量達到138 kg/hm2(N2P2K2)時，千粒重最高，比不施肥增加了2.70%；在施磷量達到207 kg/hm2(N2P3K2)時，千粒重最低，比不施肥顯著降低了2.65%。成穗數隨著磷肥的增加先顯著增加后有所下降，在施磷量達到138 kg/hm2(N2P2K2)時，成穗數最高，比不施肥顯著增加了67.60%。表3

表2 增施氮肥時甘啤7號農藝性狀
Table 2 Agronomic characters of Ganpi No.7 in increasing N fertilizer

處理Treatment株高Plantheight(cm)穗長Paniclelength(cm)小穗數Spikeletnumber(個)穗粒數Grainsperspike(粒)千粒重1,000-grainweight(g)成穗數Paniclenumber(104/hm2)N0P2K248.70b7.94b20.51a18.35c35.30b419.19bN1P2K251.90b8.35a21.96a19.88b36.95a485.86bN2P2K255.87a8.67a22.74a20.27a37.64a606.06aN3P2K257.00a8.51a20.85a18.72c37.00a432.32b

注：小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，下同

Note: Different small letters indicate significant differences(P<0.05)， the same as below

表3 增施磷肥時甘啤7號農藝性狀
Table 3 Agronomic characters of Ganpi No.7 in increasing P fertilizer

處理Treatment株高Plantheight(cm)穗長Paniclelength(cm)小穗數Spikeletnumber(個)穗粒數Grainsperspike(粒)千粒重1,000-grainweight(g)成穗數Paniclenumber(104/hm2)N2P0K250.67a7.41a20.74a16.57a36.65a361.62cN2P1K254.63a8.12a21.61a19.58a37.08a485.87bN2P2K255.87a8.67a22.74a20.27a37.64ab606.06aN2P3K257.10a8.85a20.82a19.92a35.68b434.35bc

2.1.3 施用鉀肥

在氮和磷推薦施肥條件下，以不施鉀肥為對照，株高、穗長、小穗數和穗粒數均隨著施鉀量的增加先增加后下降。其中，大麥株高、小穗數和穗粒數在施用鉀肥9.9 kg/hm2(N2P2K1)和19.8 kg/hm2(N2P2K2)時顯著高于對照；穗長在施用鉀肥9.9 kg/hm2(N2P2K1)時最長，但與對照差異不顯著，施用鉀肥29.7 kg/hm2(N2P2K3)時，穗長最低，顯著低于對照。千粒重隨著施鉀量的增加而增加，但其差異不顯著；在施用鉀肥19.8 kg/hm2(N2P2K2)時大麥成穗數最高，比不施肥顯著增加了30.43%。表4

表4 增施鉀肥時甘啤7號農藝性狀
Table 4 Agronomic characters of Ganpi No.7 in increasing K fertilizer

處理Treatment株高Plantheight(cm)穗長Paniclelength(cm)小穗數Spikeletnumber(個)穗粒數Grainsperspike(粒)千粒重1,000-grainweight(g)成穗數Paniclenumber(104/hm2)N2P2K051.17b8.44a20.22b18.38b35.68a402.02bN2P2K156.03a8.74a22.58a20.30a36.76a464.65bN2P2K255.87a8.67a22.74a20.27a37.64a606.06aN2P2K350.60b8.13b20.60b18.13b38.13a410.10b

2.2 不同施肥處理對甘啤7號產量的影響

研究表明，旱作條件下，不同氮磷鉀配比處理下的大麥產量在1 774.5～4 288.5 kg/hm2，其中以施N 103.50 kg/hm2、P2O5138 kg/hm2和K2O 19.8 kg/hm2(N2P2K2)的處理產量最高，為4 288.5 kg/hm2；施N 0 kg/hm2、P2O5138 kg/hm2、K2O 19.8 kg/hm2(N0P2K2)的產量最低，為1 774.5 kg/hm2。推薦施肥區(N2P2K2)比空白區(N0P0K0)增產2 464.5 kg/hm2，產量增加135.12%；缺素區與推薦施肥區比較，缺氮減產2 514 kg/hm2、缺磷減產942 kg/hm2、缺鉀減產1 042.5 kg/hm2，氮、磷、鉀對旱田大麥的增產效果依次為N> K2O >P2O5。經方差分析F處理間=10.23*(處理間：F0.05=5.998 8、F0.01=14.659 1)，說明肥料處理間達到顯著水平。表5

表5 甘啤7號不同施肥方式產量
Table 5 Grain yield of Ganpi No. 7 under different fertilizer application patterns

處理Treatment代碼Code產量(kg/hm2)Yield處理Treatment代碼Code產量(kg/hm2)Yield1N0P0K01824.08N2P2K03246.02N0P2K21774.59N2P2K13738.03N1P2K23642.010N2P2K33094.54N2P0K23346.511N3P2K23259.55N2P1K23775.512N1P1K23228.06N2P2K24288.513N1P2K13631.57N2P3K23625.514N2P1K13664.5

研究表明，在磷和鉀推薦施肥條件下，不施氮肥，大麥的產量1 774.5 kg/hm2，當施N為51.75 kg/hm2時，1 kg N增產籽粒36.09 kg；施N為103.50 kg/hm2時，1 kg N增產籽粒24.29 kg；施N達155.25 kg/hm2時，1 kg N增產籽粒9.57 kg。研究表明，施氮量與旱田大麥產量回歸分析呈曲線相關關系，施氮量效益方程Y=-0.270 4x2+51.836x+1 751.8(R2=0.997)，回歸方程應用得出，大麥生長雖然離不開氮肥，但施氮量超過95.85 kg/hm2旱田大麥產量呈下降趨勢。圖1

圖1 不同施肥水平下大麥產量變化
Fig.1 Effect of different nitrogen levels on Yield

研究表明，在氮和鉀推薦施肥條件下，不施磷肥，大麥的產量為3 346.5 kg/hm2；當施P2O569 kg/hm2時，大麥的產量為3 775.5 kg/hm2，1 kg P2O5增產籽粒6.22 kg；施P2O5達138 kg/hm2時，大麥的產量為4 288.5 kg/hm2，1 kg P2O5增產籽粒6.83 kg；施P2O5達207 kg/hm2時，大麥的產量為3 625.5 kg/hm2，1 kg P2O5增產籽粒1.35 kg；施磷量與旱田大麥產量回歸分析呈曲線相關關系，施磷肥效益方程為Y=-0.057 34x2+13.826x+3 283.5(R2=0.830 6)，回歸方程應用得出，生產上施磷量最好控制在120.6 kg/hm2以下。

在氮和磷推薦施肥條件下，不施鉀肥產量為3 246.0 kg/hm2，當施用9.9 kg/hm2K2O時，大麥產量為3 738 kg/hm2，1 kg K2O增產籽粒49.7 kg；施用19.8 kg/hm2K2O時，大麥產量為4 288.5 kg/hm2，1 kg K2O增產籽粒52.65 kg；施用29.7 kg/hm2K2O時，大麥產量為3 094.5 kg/hm2，1 kg K2O減產籽粒5.10 kg。施鉀量與旱田大麥產量回歸分析呈曲線相關關系，施磷肥效益方程為Y=-4.300 6x2+128.7x+3 155.8(R2=0.814)，回歸方程應用得出，生產上施鉀量要控制在14.96 kg/hm2以內。圖1

2.4 吸收養分量

2.5 獲得的豐缺指標

用缺素區產量占推薦施肥區產量百分數(相對產量)作為土壤養分的豐缺指標確定依據。根據相對產量可將土壤養分劃分為低、較低、中、較高和高五個等級，其相對產量分別為低于60%、60%～75%、75%～90%，90%～95%和95%以上[13]。研究缺氮區相對產量為41.38%，缺磷區相對產量為78.03%，缺鉀區相對產量為75.69%，旱作大麥對肥料的依存順序為：氮>鉀>磷。依據土壤養分指標法，試驗地土壤氮含量為低，磷為中，鉀為中，缺氮矛盾最為突出，因此，肥料投入中首先考慮氮肥投入，以氮定磷、鉀。

2.6 回歸分析

研究表明，試驗數據經回歸分析得出大麥施肥效應方程Y=1 797.274+29.315 7N+8.922 5P+48.061 9K-0.215 7N2-0.038 1P2-3.743 1K2+0.008 3NP+0.629 6NK+0.003 5PK，R2=0.979，方程與試驗數據相關性好，可以利用此方程計算施肥量。表6

應用回歸方程，得出旱田試驗條件下最大施肥量、最佳施肥量和最高產量及最佳產量。折合成肥料為：最大施肥量尿素(N 46.4%)196.3kg/hm2，重過磷酸鈣(P2O543%)297 kg/hm2，硫酸鉀(K2O 51%)27.7 kg/hm2，最高產量4 041.7 kg/hm2。最佳施肥量為尿素(N 46.4%)174.5 kg/hm2、重過磷酸鈣(P2O543%)156.5 kg/hm2、硫酸鉀(K2O 51%)24.5 kg/hm2，最佳施肥量時的產量3 886.5 kg/hm2。三元二次回歸方程最佳施肥量與一元二次回歸方程施肥量相吻合。表7

表6 回歸方程檢驗
Table 6 The test results of Regression equation

變異來源SourceofVariation自由度(DF)平方和Sumofsquares均方MeansquareF值FvalueF0.05F0.01回歸Regression96152969.00683663.2010.236.0014.66離回歸Ionregression4267363.4066840.84///總計Total136420332.00////

表7 施肥與產量關系
Table 7 Relationship between fertilizer application and yield table

項目Project最大施肥量(kg/hm2)Maximumfertilization最佳施肥量(kg/hm2)OptimumrateoffertilizerN91.068180.9818P127.710467.3079K14.139112.4925Y(產量)4041.65903886.4720

3 討 論

大麥的籽粒產量是穗數、穗粒數和千粒重等產量構成因素協調作用的結果，在最佳的栽培措施組合下，大麥生育期能處于有利的生長條件，其穗數、穗粒數、千粒重等協調發展，充分發揮品種的增產潛力。氮磷鉀配比與大麥產量的影響前人已有大量報道，倪艷云[1]研究表明在同一氮肥水平下，增施磷、鉀肥提高揚農啤6號的穗數、每穗粒數、千粒重，從而使產量提高，在施氮量在210 kg/hm2時，增加磷、鉀肥，籽粒產量隨著磷、鉀肥施用量的增加而呈現先升高后下降的趨勢。劉永[14]研究表明氮肥對啤酒大麥的產量影響最大，是最為活躍的因子，隨著施氮量的增加，千粒重持續增加，當達到210 kg/hm2千粒重最高，再增加氮用量時，千粒重下降；磷肥增產的作用主要表現在增加有效穗數；施鉀有效增加籽粒重。魏丹等[15]研究結果表明，合理的氮、磷、鉀比例可增加千粒重。楊新平等[16]通過大麥測土配方施肥“3414”田間試驗研究表明，N在大麥生產上起到重要作用，其次為K2O。

研究結果表明，在試驗的土壤肥力下，旱田大麥穗粒數、千粒重和小穗數隨著施氮量的增加而增加，但達到一定程度后，均呈現下降趨勢；千粒重和成穗數隨著磷肥的增加顯著增加后有所下降；小穗數隨著施鉀量的增加先增加后降低。在磷和鉀推薦施肥條件下，施N為103.50 kg/hm2時，產量最高；在氮和鉀推薦施肥條件下，施P2O5達138 kg/hm2時，大麥產量最高；在氮和磷推薦施肥條件下，施用19.8 kg/hm2K2O時，大麥產量最高。旱作大麥對肥料的依存順序為：氮>鉀>磷。在實際生產中要注重氮磷鉀配比的合理使用，使氮磷鉀的綜合效應得到充分表達，獲得高產。

4 結 論

4.1 應用一元二次回歸方程得出，旱田大麥施肥方案為：施氮量應控制在95.85 kg/hm2以內，施磷量控制在120.6 kg/hm2以內，施鉀量控制在14.96 kg/hm2以內。

4.2 棕鈣土種植旱田大麥，缺氮矛盾最為突出，肥料投入中首先考慮氮肥投入，以氮定磷、鉀。

4.3 應用三元二次回歸方程得出：旱田大麥在中低肥力水平條件下，施肥量N 80.98 kg/hm2、P2O567.31 kg/hm2、K2O 12.49 kg/hm2，達到3 886.5 kg/hm2以上產量的可能性最大，N∶P2O5∶ K2O比為1∶0.83∶0.02。

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YANG Xin-ping, QIU Yan, YU Zheng-mei. (2016). Field experiment study on soil testing and formula fertilization of barley in 3414 [J].AgriculturalDevelopment&Equipments, (10):103, 69. (in Chinese)

EffectsofCombinedApplicationofNitrogen,PhosphorusandPotassiumFertilizeronAgronomicTraitsandYieldofBarleyinDryland

WANG Xian1, NIE Shi-hui1, ZHANG Jin-shan2, REN Yi2, GENG Hong-wei2,ZHANG Jian-ping3, XU Qi-jiang1, DONG Qing-guo4, FANG Fu-rong1

(1.InstituteofCerealCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China;2.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China;3.EminCountyAgriculturalTechnologyExtensionCenter,EminXjinjiang834600,China;4.TachengCityAgriculturalTechnologyExtensionCenter,TachengXinjiang834700,China)

ObjectiveTo explore the optimal ratio of fertilization to barley, build fertilization model of dry barley and provide the basis for fertilization zoning and fertilizer formula design, we study the effect of different NPK treatments on yield and agronomic traits of barley in the dry conditions.MethodUnder the condition of dry farming, using barley Ganpi No. 7 as the test material, the three elements, two effect equations of nitrogen, phosphorus, potassium were fitted with the optimum design of 3 factors, 4 levels and 14 treatments.ResultThe effects of nitrogen, phosphorus, and potassium on barley yield were N> K2O >P2O5; plant height, panicle length, grains per spike, 1,000-grain weight and panicle number were significantly changed with the growth of nitrogen fertilization in barley, 1,000-grain weight and panicle number in barley fertilizer changed significantly with the increasing of P fertilizer application, and plant height, panicle length, spikelet number, grains per spike and panicle number varied significantly with increasing K fertilizer application under dry condition. The amount of nitrogen, phosphorus and potassium in the production were controlled within 95.85, 120.6 and 14.96 kg/hm2.ConclusionUnder the low fertility condition, nitrogen inputs should be first considered in fertilizer inputs, phosphorus and potassium are determined by nitrogen; N∶P2O5∶K2O with 1∶0.83∶0.02 is appropriate for barley in dryland.

barley; dry land; fertilization; yield; agronomic traits

Supported by: The Earmark Fund for Modern Agro-industry Technology Research System(CARS-05)

DONG Qing-guo (1975-), male, native place: Jinxiang, Shandong. Senior agronomist, research field: Crop cultivation. (E-mail) tcsdqg@126.com

FANG Fu-rong (1963-), male, native place: Huilai, Guangdong. Researcher, research field: Barley genetic breeding and cultivation. (E-mail)ffr118@sina.com

S512.3

A

1001-4330(2017)11-2028-08

2017-09-05

現代農業產業技術體系建設專項(CARS-05)

王仙(1984-)，女，河北滄州人，助理研究員，研究方向為大麥遺傳育種及栽培，(E-mail)wx0327@126.com

董慶國(1975-)，男，山東金鄉人，高級農藝師，研究方向為作物栽培，(E-mail)tcsdqg@126.com

方伏榮(1963-)，男，廣東惠來人，研究員，研究方向為大麥遺傳育種與栽培，(E-mail)ffr118@sina.com