紫蘇籽粒產量對氮磷鉀肥的響應

沈 奇，楊 森，郭 平，趙繼獻

(貴州省農業科學院油菜研究所，貴州 貴陽 550018)

【研究意義】紫蘇[Perillafrutescens(L.)]屬唇形科紫蘇屬一年生草本植物，是我國傳統的藥食兼用植物[1-2]。我國紫蘇栽培有2000多年歷史，其籽粒油脂中a-亞麻酸含量可高達65 %，具有降血脂，血壓，抗血栓，影響腦神經視神經發育，抑制過敏及炎癥反應及免疫調節作用，在醫藥、食品、保健等領域具有廣泛用途?！厩叭搜芯窟M展】合理施肥可以提高作物的產量及品質，目前，采用肥料效應函數計算配方施肥在藥用植物上已有應用。王渭玲等[3-5]通過正交試驗方法分別獲得丹參、黃芩及黃芪的磷鉀肥最優施肥配方?！颈狙芯壳腥朦c】在紫蘇栽培研究中，已有氮肥施用量、栽培密度和種植方式對紫蘇產量的影響研究[6-10]，但對肥料效應函數及配方施肥研究尚少?！緮M解決的關鍵問題】為了明確氮、磷、鉀肥施用量對貴州地區紫蘇品種產量的影響，采用氮、磷、鉀肥三元二次正交旋轉組合設計，研究其對2個紫蘇新品種產量的影響，旨在為紫蘇的高產栽培及新品種推廣提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試紫蘇品種為奇蘇2號和奇蘇3號，由貴州省農業科學院油菜研究所選育并提供。試驗用氮肥為貴州赤天化股份有限公司生產的尿素[CO(NH2)2]，N含量為46.4 %；磷肥為貴州省新華磷肥廠生產，P2O5含量為16 %；鉀肥為中化化肥有限公司生產，K2O含量為60 %。

1.2 試驗設計

以氮、磷、鉀肥施用量為試驗因子，采用三元二次正交旋轉組合設計，研究氮、磷、鉀肥對紫蘇產量的影響，共設20個處理，3次重復，小區面積20 m2。

各因子水平編碼及其施肥量見表1。

表1 紫蘇正交旋轉組合設計氮、磷、鉀肥各水平編碼的施用量

Table 1 Level code values of N, P and K quadratic saturation design and fertilization amount kg/hm2

水平編碼Level codeCO(NH2)2P2O5K2O-r(-1.682)000-176.0545.673.050187.5112.5180.01298.95179.4286.95r(1.682)375.0225.0360.0

1.3 試驗過程

試驗于2016年在貴州省農業科學院油菜研究所思南縣塘頭機場壩科研地進行，試驗地海拔385 m，北緯27°44′31″，東經107°11′34″。前茬為機播油菜，土壤肥力中等。紫蘇品種奇蘇2號和奇蘇3號于5月上旬播種，行株距規格為50 cm×30 cm，折合密度為10 666株/667m2。各處理氮、磷、鉀肥根據試驗設計用量預混后于播種前作底肥一次性施入。紫蘇三葉期按每穴2株定苗，生長期進行中耕除草。

表2 不同施肥處理2個紫蘇品種的產量

成熟期每個小區計算產量。

1.4 數據分析

采用SAS軟件對紫蘇產量對氮、磷、鉀肥的響應進行分析，以氮(x1)、磷(x2)、鉀(x3) 編碼值為自變量，紫蘇產量(y)為因變量，建立二次多項式回歸模型。采用降維法研究氮、磷、鉀肥對紫蘇產量的單因素效應，將其中任意2個編碼值自變量固定為零水平，獲得單因子效應方程。采用頻率分析法進行施肥模式優選，對 95 % 置信區域內獲得產量大于2250 kg/hm2(紫蘇高產栽培需要達到的目標產量)的變量因子的頻次進行分析，獲得2個紫蘇品種氮、磷、鉀肥最適施用量。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理紫蘇籽粒產量

從表2看出，紫蘇品種奇蘇2號和奇蘇3號均在處理10(氮、磷、鉀肥施用量分別為375.000、112.500和180.000 kg/hm2)的產量最高，產量分別達2601.000和2415.909 kg/hm2。奇蘇2號產量在處理8(氮、磷、鉀肥施用量分別為76.050、45.60 和73.050kg/hm2)最低，為950.500 kg/hm2。奇蘇3號產量在處理9(氮、磷、鉀肥施用量分別為0 、112.5 00和180.000 kg/hm2)最低，為1 428.479 kg/hm2。在不同肥料處理下，奇蘇2號和奇蘇3號的極差分別為1650.5 和987.429 kg/hm2。說明奇蘇2號對肥料處理響應比較敏感。氮、磷、鉀肥處理下最優產量與施肥水平在0編碼值的產量進行比較，奇蘇2號產量極差氮、磷、鉀處理分別為1499.667 、866.833 和244.330 kg/hm2，奇蘇3號分別為987.429 、32.375 和99.060 kg/hm2，均以氮處理的產量極差最大，表明氮肥是影響紫蘇產量最重要的因素，而不同紫蘇品種間對磷鉀肥響應不一致。奇蘇2號產量對磷肥響應次之，對鉀肥響應最不敏感；奇蘇3號產量對鉀肥響應次之，對磷肥響應最不敏感。

2.2 回歸模型

奇蘇2號產量回歸模型為y=2219.384 +405.410x1+304.926x2-7.694x3-156.723x12-78.676x22+16.695x32-214.479x1x2-18.313x1x3-13.813x2x3。方程各偏回歸系數F 檢驗結果表明，x3、x32、x1x3和x2x3未達到顯著水平(P>0.1)，剔除不顯著因子，模型在a=0.1水平下得到新的回歸方程y=2219.384+405.410x1+304.926x2-156.723x12-78.676x22-214.479x1x2。

奇蘇3號產量回歸模型為y=2048.806+319.535x1+19.972x2+54.72198x3-63.102x12-113.664x22+76.017x32-69.069x1x2+9.681x1x3+29.026x2x3。方程各偏回歸系數F檢驗結果表明x2、x1x3及x2x3未達到顯著水平(P>0.1)，剔除不顯著因子，模型在a=0.1水平下得到新的回歸方程y=2048.806+319.535x1+54.722x3-63.102x12-113.664x22+76.017x32-69.069x1x2。

2.2.1 因子主效應 由于氮、磷、鉀肥編碼值與紫蘇含量的回歸方程已經過無量綱編碼代換，故直接比較一次項偏回歸系數絕對值的大小，可反映各因子的重要程度。從氮、磷、鉀肥與紫蘇產量的回歸模型可以看出，在設計的栽培條件下，氮肥對奇蘇2號產量影響最大，磷肥次之，奇蘇2號產量基本不受鉀肥影響。氮肥對奇蘇3號產量影響最大，鉀肥次之，磷肥影響最小。

2.2.2 單因子效應 從圖1看出，奇蘇2號產量隨氮肥及磷肥增加而增加，在編碼值為1時增加幅度減緩，之后產量略降低；鉀肥施用量對奇蘇2號產量基本沒有影響。奇蘇3號產量隨氮肥增加而不斷增加；隨磷肥增加呈先升高后降低趨勢，在編碼值為0水平時產量最高；鉀肥的響應是先降低后升高，在編碼值為0水平時產量最低。

2.2.3 因子互作效應 從圖2看出，奇蘇2號產量隨著氮、磷肥施用量的增加而增加，氮、磷肥具有明顯的交互促進作用，在氮、磷編碼值均為 1時產量最高(圖2A)。由于奇蘇2號產量基本不受鉀肥影響，因此在氮鉀、磷鉀的互作效應中基本呈氮、鉀單因子對產量的作用(圖2B、C)。奇蘇3號產量隨氮磷肥施用量的增加而增加，氮磷肥具有明顯的交互促進作用，在氮磷編碼值分別為 1.682和-0.5 時產量最高(圖2D)；奇蘇3號產量在氮鉀肥交互促進作用下隨氮肥施用增加而增加，隨鉀肥施用量增加呈先降低后增加趨勢，兩者也具有明顯的交互促進作用，在氮鉀肥編碼值均為 1.682 時產量最高(圖2E)。奇蘇3號產量在磷鉀肥交互促進作用下隨磷肥施用增加先增加后降低，隨鉀肥施用量增加呈先降低后增加趨勢，兩者具有明顯交互促進作用，在氮、鉀肥編碼值分別為 0時產量最高(圖2F)。

圖1 氮、磷、鉀與紫蘇產量的單因子效應Fig.1 Single-factor effects of N,P,K with P. frutescens yield

圖2 氮、磷、鉀與紫蘇產量的兩因素互作效應Fig.2 Two-factor interactive effect of N, P, K with P. frutescens yield

2.3 施肥模式優選

奇蘇2號在氮磷鉀肥施用量水平編碼值為0.884±0.227、0.397±0.311和0±0.335時，即氮磷鉀施肥量為286.022、139.059和180.000 kg/hm2時，產量可大于2250 kg/hm2。奇蘇3號在氮磷鉀肥施用量水平編碼值為1.352±0.149、-0.472±0.318和0.22±0.464時，即氮磷鉀施肥量為338.180、80.923和 203.529 kg/hm2時，產量可大于2250 kg/hm2。

3 討 論

不同施肥水平對藥用植物的產量及成分均有影響[3-5]。氮磷鉀等主要生長因子對植物影響并不是單獨效應的線性累加，三者間存在著交互作用。因此，在施肥過程中，需要綜合考慮交互效應，尋求施肥的平衡點，才能得到合理的配方施肥量[3-5,11-12]。通過三元二次正交旋轉組合設計氮、磷、鉀肥對紫蘇新品種奇蘇2號和奇蘇3號產量的影響進行分析，建立本地區紫蘇生產的肥料效應函數。結果表明，氮肥是影響2個紫蘇品種產量最為重要的因素，而不同品種間對磷鉀肥響應不一致。奇蘇2號產量對磷肥響應次之，對鉀肥響應最不敏感；奇蘇3號產量對鉀肥響應次之，對磷肥響應最不敏感。蔡順順等[12]對重慶地區紫蘇進行磷鉀肥配方施肥研究認為，N、P、K 三要素對紫蘇產量的影響效果大小順序為K>P>N，與該研究結果不一致，這可能由于不同區域土壤元素含量差異，以及不同品種對配方施肥響應不同。氮素被認為是對植物影響最為顯著的元素[13]，奇蘇2號和奇蘇3號均支持該結論。研究采用頻率分析法對施肥模式進行優選，紫蘇新品種奇蘇2號和奇蘇3號氮、磷、鉀肥配合施用時產量可高于2250 kg/hm2。課題組之前研究氮肥單因素對奇蘇2號和奇蘇3號產量影響時，施氮量分別為281.1和234.9 kg/hm2時，2個品種產量分別達1198.8和955.35 kg/hm2，而研究通過配方施肥紫蘇籽粒產量可達2250 kg/hm2以上，可見氮磷鉀配方施肥對紫蘇增產有顯著效果。

4 結 論

通過氮、磷、鉀肥三元二次正交旋轉組合設計建立本地區紫蘇生產的肥料效應函數。氮肥是影響紫蘇品種產量最為重要的因素。紫蘇新品種奇蘇2號和奇蘇3號氮、磷、鉀施肥量分別為286.02、139.059、180.000 kg/hm2和338.180、80.923、203.529 kg/hm2時，產量可高于2250 kg/hm2。氮磷鉀配方施肥對紫蘇增產有顯著效果。