陇中沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下肥料适宜用量研究

刘广才，马 彦，姚雪竹，于 涛，袁容敏，许德蓉

(1.甘肃省秦王川农业高科技产业开发示范基地管理办公室，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省农业科学院，甘肃 兰州 730070；3.甘肃省景泰县农业技术推广中心，甘肃 景泰 730400)

0 引 言

胡麻(LinumusitatissimumL.)为亚麻属亚麻科草本植物[1]，主要分布在加拿大、阿根廷、中国、印度、美国和欧盟等国家[2-4]。作为我国五大油料作物之一，主要分布在我国西北干旱区[5-6]，年种植面积30多万hm2，居世界第三位；年均总产量36万t，居世界第二位[1]。胡麻是甘肃省第二大油料作物，主要种植在中东部旱作区、河西灌区和中部沿黄灌区，常年播种面积8.77万hm2左右[7-9]。胡麻种植区降雨量低，加之常规条播配套栽培技术落后、高产优质品种缺乏，胡麻单产较低，平均只有1 800 kg·hm-2[9]。“宽幅匀播栽培技术”是甘肃省近年来研究提出的密植作物高产栽培新技术，该技术与常规条播技术相比绿色环保、操作简单、增产效果显著，已广泛应用于小麦[10-14]、胡麻[15-17]、青稞[18]、啤酒大麦[19]等密植作物的种植。目前，关于胡麻宽幅匀播栽培技术研究已有报道[15-16]，但对灌溉地宽幅匀播胡麻栽培技术特别是高效施肥研究未见报道。因此，针对目前甘肃省宽幅匀播胡麻种植面积大、养分管理技术缺乏的现状，2019年在景泰县开展肥料用量田间试验，以期为陇中沿黄灌区胡麻宽幅匀播高效栽培提供理论与技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年在陇中沿黄灌区景泰县喜泉镇(37°09′21″N，104°01′53″E)进行。试验地海拔1 651 m，年降雨量260 mm，无霜期109 d，日照时数2 580～3 325 h，≥10 ℃的有效积温为2 150～3 207 ℃，年太阳辐射总量117～165 kJ·cm-2。供试土壤为灰钙土，前茬为玉米，耕作层土壤有机质含量15.7 g·kg-1、全氮0.9 g·kg-1、碱解氮69 mg·kg-1、速效磷19.4 mg·kg-1、速效钾202 mg·kg-1，pH值8.1。供试胡麻品种为陇亚15号，该品种高产、优质(含油率40%以上、亚麻酸含量达51.25%)，高抗枯萎病、抗白粉病。供试肥料为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O516%)和硫酸钾(含K2O 50%)。

1.2 试验设计

试验采取“3414”最优设计，随机区组设计，设氮、磷、钾3个因素，各因素设0、1、2、3四个水平，0水平不施肥，即：N 0 kg·hm-2，P2O50 kg·hm-2，K2O 0 kg·hm-2；2水平是当地最佳施肥水平即：N 150 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2；1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5(该水平为过量施肥水平)。共14个处理，分别为：N0P0K0、N0P2K2、N1P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2、N2P2K0、N2P2K1、N2P2K3、N3P2K2、N1P1K2、N1P2K1、N2P1K1(四个水平对应的施肥量见表1)。3次重复，小区面积为3 m×7 m=21 m2，采取随机区组排列。

表1 不同处理对应的施肥量Table 1 Fertilizer rates under different treatments

种植方法：宽幅匀播播种深度3～5 cm，播幅宽10 cm，幅间距10 cm，播种量90 kg·hm-2，保苗600万株·hm-2。3月12日将氮肥、磷肥及钾肥按小区称量、播种前做底肥一次性施入。3月22日播种，2日后镇压。生育期浇水3次，每次900～1 050 m3·hm-2，灌溉后4～6 h酌情排水。其它管理措施同大田。

1.3 测定项目及数据分析

成熟期每小区随机选择10株进行考种，测定株高、单株分枝、单株果数、每果粒数、千粒重和单株产量。按小区收获，测定生物产量和籽粒产量。有关参数的计算公式[20]：

肥料利用率(%)=(全肥区养分吸收量-缺素区养分吸收量)/肥料施用量×100

肥料农学利用效率(kg·kg-1)=(全肥区产量-缺素区产量)/肥料施用量

缺素区相对产量(%)=缺素区产量/完全施肥区产量×100

施肥依从度(%)=100-缺素区相对产量

1.4 统计分析

采用《3414试验设计与数据分析管理系统》对数据进行回归分析，对不同施肥水平之间N、P、K肥料利用率、肥料利用效率进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 施肥对宽幅匀播胡麻农艺性状的影响

处理间主要农艺性状的变异系数可以反映哪些性状容易受到施肥处理的干扰(表2)。

表2 不同施肥处理条件下的主要农艺性状表现Table 2 Effects of different fertilizations on main agronomic traits

变异系数从大到小排序为：单株产量、单株果数、单株分枝数、每果籽粒数、株高、千粒重(表2)。相关分析表明(表3)，单株产量与单株分枝数、单株蒴果数之间有显著正相关关系(P<0.01)，且单株分枝数与单株蒴果数之间有显著正相关关系(P<0.01)。以上分析表明，在不同施肥处理下，单株分枝数不但是活跃性状，而且可与单株蒴果数同步增长。其农学意义在于，施肥处理主要通过增加单株分枝数来增加单株蒴果数，进而提高单株产量。而千粒重和单果粒数尤其是前者表现相对稳定，不易受到施肥处理的影响，需要通过其它措施实施调控。

表3 主要农艺性状的相关性分析Table 3 Correlation analysis of main agronomic traits

2.2 施肥对宽幅匀播胡麻产量的影响

由图1可见，宽幅匀播胡麻产量随氮、磷、钾肥以及氮磷钾配施而显著增产。施肥处理(N2P2K2)与CK(N0P0K0)处理相比，产量显著增加91.6%(P<0.05)；而缺N(N0P2K2)、缺P(N2P0K2)、缺K(N2P2K0)处理与CK处理相比，产量分别显著增加18.8%、26.8%、74.4%(P<0.05)。说明，CK处理与不施N、不施P、不施K以及NPK配施各处理之间产量差异显著。

施氮(N)四水平(N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2)处理之间，2水平处理(N2P2K2)较1水平(N1P2K2)处理增产16.8%，而3水平(N3P2K2)处理较2水平(N2P2K2)处理减产6.6%，施N四水平处理之间产量差异显著(P<0.05)。说明，施用N肥增产显著，中氮水平(N2，N 150 kg·hm-2)胡麻产量最高，过量施N会造成显著减产。

施磷(P)四水平(N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2、N2P3K2)处理之间，2水平(N2P2K2)处理较1水平(N2P1K2)处理增产8.8%，3水平(N2P3K2)处理较2水平(N2P2K2)处理减产0.3%，0水平(N0P2K2)、1水平(N1P2K2)、2水平(N2P2K2)处理产量差异显著，2水平(N2P2K2)和3水平(N2P3K2)处理产量差异不显著。说明，施用P肥增产显著，中磷水平(P2，P2O575 kg·hm-2)胡麻产量最高，过量施P增产不显著。

施钾(K)四水平(N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3)处理之间，1水平(N2P2K1)处理较0水平(N2P2K0)处理增产6.4%，2水平(N2P2K2)处理较1水平(N2P2K1)处理增产3.2%，而3水平(N2P2K3)处理较2水平(N2P2K2)处理减产1.0%，0水平(N2P2K0)、1水平(N2P2K1)处理产量差异显著，1水平(N2P2K1)、2水平(N2P2K2)、3水平(N2P2K3)处理产量差异均不显著。说明，施用K肥增产明显，中钾水平(K2，K2O 45 kg·hm-2)胡麻产量最高，但施用K肥处理间以及过量施K肥处理间产量差异不显著，表明该区域土壤钾素养分丰富。

注：显著性分析使用Duncan′s法进行多重比较(P<0.05)。下同。Note：The significance analysis was performed by multiple comparisons using the Duncan′s method(P<0.05).The same is as below.图1 不同施肥处理对产量的影响Fig.1 Effects of different fertilizations on grain yields

2.3 不同施肥量对宽幅匀播胡麻肥料利用率的影响

由图2结果得出，宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料利用率随施肥水平增加而显著降低，其中低施肥水平显著高于高施肥水平。当施氮量由75.0 kg·hm-2增加到225.0 kg·hm-2时，胡麻氮肥利用率由35.3%降低到15.8%；当施磷量由37.5 kg·hm-2增加到112.5 kg·hm-2时，胡麻磷肥利用率由26.6%降低到11.1%；当施钾量由22.5 kg·hm-2增加到67.5 kg·hm-2时，胡麻钾肥利用率由21.4%降低到9.5%。说明适量施肥有利于提高宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料利用率，而过量施肥不利于胡麻对养分吸收利用。

图2 不同施肥水平下宽幅匀播胡麻肥料利用率Fig.2 Effects of different fertilizations on fertilizer use efficiency in wide-width uniform sowing flax

2.4 不同施肥量对宽幅匀播胡麻肥料农学利用率的影响

宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料农学利用效率均随施肥量的增加而显著降低，其中低施肥水平显著高于高施肥水平(图3)。当施氮量由75.0 kg·hm-2增加到225.0 kg·hm-2时，宽幅匀播胡麻氮肥农学利用效率由9.4 kg·hm-2降低到4.1 kg·kg-1；当施磷量由37.5 kg·hm-2增加到112.5 kg·hm-2时，胡麻磷肥农学利用效率由21.3 kg·hm-2降低到9.0 kg·kg-1；当施钾量由22.5 kg·hm-2增加到67.5 kg·hm-2时，胡麻钾肥农学利用效率由7.9 kg·hm-2降低到3.6 kg·kg-1。这进一步说明，适量施肥有利于提高宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料农学利用效率，过量施肥不利于胡麻养分的充分转化。当地最佳施肥处理N 150 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2和K2O 45 kg·hm-2情况下，氮、磷、钾肥料农学利用效率分别为：7.5 kg·kg-1、13.5 kg·kg-1和5.9 kg·kg-1。

图3 不同施肥水平下宽幅匀播胡麻肥料农学效率Fig.3 Fertilizer agronomic use efficiency of wide-width uniform sowing flax under different fertilizations

2.5 宽幅匀播胡麻缺素区相对产量和施肥依从度

表4显示，宽幅匀播胡麻缺氮区相对产量为62.0%，缺磷区相对产量为66.2%，缺钾区相对产量为91.1%。相对产量整体表现为缺氮区<缺磷区<缺钾区，其中缺钾区相对产量在90%以上。表明该区域缺氮、少磷、钾较富裕，磷、氮养分是本地区宽幅匀播胡麻籽粒产量形成的主要限制因子。

表4 宽幅匀播胡麻缺素区相对产量及施肥依从度Table 4 Relative yield and fertilization adherence of wide-width uniform sowing flax in nutritional deficiency zone

在表4中，宽幅匀播胡麻氮肥依从度为38.0%，磷肥依从度为33.8%，钾肥依从度为8.9%。不同配料的依从度整体表现为，钾肥<磷肥<氮肥，其中钾肥依从度小于10%，这与上述缺素区相对产量结果相反。表明该区域土壤钾素营养丰富，宽幅匀播胡麻对钾肥的依赖程度很低，而对氮、磷的依赖性较高。

2.6 宽幅匀播胡麻最佳施肥量和最高产量施肥量

以胡麻籽粒产量(Y)为因变量，以N、P( P2O5)、K(K2O)为自变量，根据表3的产量结果经线性回归，建立宽幅匀播胡麻产量(Y)与N、P和K肥料之间的回归方程为：

Y=1 574.723 3+9.474 5N+11.26P+5.163 6K+0.062 7NP+0.016 8NK+0.060 8PK-0.046 8N2-0.134 6P2-0.131 4K2。R2=0.989 6；通过F检验，F=42.30>F0.05=6.00。说明该方程可用于分析和预测。

按照2019年底胡麻籽粒6.00元·kg-1、氮肥(纯N)4.08元·kg-1、磷肥(P2O5)6.23元·kg-1、钾肥(K2O)8.0元·kg-1的价格，对线性回归方程解析得出，宽幅匀播胡麻最佳施肥量为N 158.8 kg·hm-2、P2O585.0 kg·hm-2、K2O 44.4 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.28，最佳产量为3 048.1 kg·hm-2；最高产量施肥量为N 173.7 kg·hm-2、P2O594.1 kg·hm-2、K2O 52.6 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.30，最高产量为3 063.3 kg·hm-2(表5)。研究得出了胡麻宽幅匀播技术的氮、磷、钾最佳施肥量、最大施肥量和需肥规律。

表5 宽幅匀播胡麻肥料适宜施用量与产量Table 5 The optimal fertilizing rate and grain yield of wide-width uniform sowing flax

3 讨论

氮素是植物生长所需大量营养元素之一，施氮可显著提高胡麻产量和品质[21-22]。磷素在植物光合产物合成与代谢[23-24]中发挥着重要生理调控作用，合理施用磷肥可以提高胡麻籽粒品质[25]。关于胡麻栽培的施肥机理研究已有不少报道。谢亚萍等[26]采取氮、磷二因素完全随机区组试验研究得出，氮磷配施与不施肥相比，传统条播胡麻单株蒴果数、每果籽粒数、千粒重及产量提高了28.0%、16.1%、18.5%和49.1%。崔红艳等[27]采用不同施氮水平研究得出，与不施氮相比，施氮处理下传统条播胡麻籽粒产量增加，中氮水平下的氮素籽粒生产效率最高。孙芳霞等28]研究得出，中氮(N 150 kg·hm-2)和中磷至高磷(P2O5150～225 kg·hm-2)配施时传统条播胡麻的干物质积累量、籽粒干物质最终积累量和分配比率、产量均达最大。吴兵等[29]研究得出，氮磷配施促进了传统条播胡麻地上部干物质的积累，不同氮磷配施水平对胡麻籽粒产量、水分利用效率影响显著，适宜的氮磷配比(中氮N 150 kg·hm-2、低磷P2O575 kg·hm-2)在增加旱地胡麻干物质积累量、促进土壤水分吸收的基础上，保证了胡麻的高产高效。谢亚萍等[30]采用不同钾肥用量和种植密度研究得出，随施钾量和密度的增加，传统条播胡麻干物质和钾积累量增加，但过量施用钾肥胡麻增产不明显，以施钾(K2O) 45 kg·hm-2、密度7.5×106株·hm-2为宜。而本研究得出，施肥主要通过增加宽幅匀播胡麻单株分枝数来增加单株果数，进而提高单株产量；千粒重和单果粒数尤其是前者表现相对稳定，不易受到施肥处理的影响。本研究还得出，宽幅匀播条件下胡麻施用氮肥增产显著，过量施氮会造成显著减产；施用磷肥增产显著，过量施磷增产不显著；施钾肥处理以及过量施钾肥处理间产量差异不显著，说明该区域缺氮、少磷、钾丰富。

吴兵等[31]采用不同施氮量和种植密度研究得出，增施氮肥显著提高了传统条播胡麻植株氮素吸收量，而氮素吸收利用率则随施氮量和密度上升而降低；适量氮肥施用可促进传统条播胡麻生育前、中期水分有效利用和提高氮素利用率，使胡麻产量及水分利用效率显著增加。崔政军等[32]采取氮、磷二因素随机区组试验，研究认为N 150+P2O575 kg·hm-2处理氮、磷肥料利用率最高，分别为23.1%、22.0%；N 75+P2O575 kg·hm-2处理氮肥利用效率最高，为8.97 kg·kg-1；N 150+P2O575 kg·hm-2处理磷肥利用效率最高，为10.12 kg·kg-1，说明传统条播胡麻需肥规律表现为高氮、低磷。吴兵等[33]采用不同施磷水平研究得出，传统条播胡麻磷肥利用率随施磷量增加而减小，施磷量(P2O5)75～150 kg·hm-2可以实现胡麻高产和磷肥高效利用。谢亚萍等[34]采取不同施磷水平单因素随机区组试验，研究得出，中磷水平(P2O5)99.36 kg·hm-2下传统条播胡麻收获指数最大、磷肥农学利用率最高，分别为0.38 kg·kg-1和9.95 kg·kg-1。而本研究得出，中等施肥水平N 150、P2O575和K2O 45 kg·hm-2情况下，有利于实现宽幅匀播胡麻高产，氮、磷、钾肥料利用率分别为28.3%、17.0%和16.5%，氮、磷、钾肥料利用效率分别为7.5 kg·kg-1、13.5 kg·kg-1和5.9 kg·kg-1。但与传统条播相比，宽幅匀播胡麻肥料利用率、肥料利用效率明显较高。这是由于宽幅匀播改传统条播为宽播幅均匀播种，种子之间距离加大，避免了个体争肥、争水、争光照，优化了群体结构，显著提高了肥料利用率和肥料利用效率。

闫志利等[35]采用“3414”试验，研究了河北省、山西省、内蒙古自治区和甘肃省等6个点位，确定了实现油用亚麻籽粒最高产量、最佳产量目标下传统条播胡麻氮、磷、钾肥最高施用量、最佳施用量及其配比。袁建云[36]采用“3414”肥料效益试验，研究得出陇东旱塬传统条播胡麻最佳施肥量为：N 131.3、P2O550.0和K2O 83.1 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.38∶ 0.63。汪磊等[37]研究得出，生产上传统条播胡麻需肥比例受土壤肥力影响较大，在肥力较低的土壤上以1∶ 1∶ 1为宜，而在肥力较高的土壤上以1.0∶ 0.5∶ 0.5～1.0为宜。而本研究得出，沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下的氮、磷、钾最佳施肥量为：N 158.8、P2O585.0和K2O 44.4 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.28，填补了沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下需肥规律的研究空白。但与传统条播相比，宽幅匀播胡麻氮、磷肥需肥量较高。这是由于宽幅匀播培育了壮苗，优化了群体结构，提高了胡麻产量，从而增加了胡麻需肥量。

4 结论

施肥主要通过增加宽幅匀播胡麻单株分枝数来增加单株蒴果数，进而提高单株产量。宽幅匀播条件下胡麻施用氮肥增产显著，过量施氮会造成显著减产；施用磷肥增产显著，过量施磷增产不显著；施钾肥处理以及过量施钾肥处理间产量差异不显著。宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料利用率及肥料利用效率随施肥水平提高而明显降低,其中以氮、磷、钾低施肥水平显著高于高施肥水平。宽幅匀播胡麻氮、磷、钾缺素区相对产量分别为62.0%、66.2%、91.1%，氮、磷、钾肥依从度分别为38.0%、33.8%、8.9%，表明该区域缺氮、少磷、钾素营养丰富，氮、磷养分是限制宽幅匀播胡麻生产的主要因子。沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下，氮、磷、钾最佳施肥量为：N 158.8、P2O585.0和K2O 44.4 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.28；最高施肥量为：N 173.7、P2O594.1和K2O 52.6 kg·hm-2，N∶ P2O5∶ K2O=1∶ 0.54∶ 0.30。