楊珍++陳志葉++李斌++劉輝生+++王凱

摘 要：通過(guò)田間“3414”肥效試驗(yàn)，研究N、P、K配方施肥對(duì)甜高粱產(chǎn)量的影響及施用氮磷鉀肥的肥料效應(yīng)，為甜高粱生產(chǎn)提供施肥理論依據(jù)。結(jié)果表明：各施肥處理組甜高粱產(chǎn)量均高于空白對(duì)照組，平均產(chǎn)量為5815.43 kg/667m2；在本試驗(yàn)條件下，N2P2K2處理的甜高粱產(chǎn)量最高，N、P和K肥對(duì)甜高粱產(chǎn)量均有明顯的增產(chǎn)效果，其影響程度為氮肥>磷肥>鉀肥；采用三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型得出甜高粱最大產(chǎn)量為6432.42 kg/667m2，最佳施肥量配比為N 26.89 kg/667m2、P2O516.48 kg/667m2、K2O 9.92 kg/667m2，3要素比例1：0.613：0.369；采用測(cè)土配方施肥能增加甜高粱產(chǎn)量，降低施肥成本，提高肥料當(dāng)季利用率。

關(guān)鍵詞：甜高粱；產(chǎn)量；施肥量；“3414”試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：S147.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170931043

隨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)峻，生物質(zhì)能成為最有潛力的可再生清潔能源[1，2]。甜高粱（Sweet sorghum）又稱(chēng)糖高粱，也叫甜蘆粟，起源于非洲，20世紀(jì)70年代被引入我國(guó)，是粒用高粱的一個(gè)變種[3]。甜高粱喜溫，為短日照C4植物[4]，具有生長(zhǎng)快、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好、易栽培、適應(yīng)性強(qiáng)及抗旱、耐澇、耐鹽堿等多重抗逆性[5-7]。因其生物產(chǎn)量高、含糖量高、耗水量少等特點(diǎn)被認(rèn)為是優(yōu)良的飼料作物、糖料作物和我國(guó)最具潛力的能源作物之一[8-10]。甜高粱的種植不僅可以解決畜牧業(yè)的飼料問(wèn)題；另外，由于甜高粱莖稈中含有豐富的糖分，可用于乙醇染料的制造，進(jìn)而緩解能源危機(jī)。

肥料作為作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，對(duì)甜高粱的產(chǎn)量和品質(zhì)均有重大影響[11]。羅峰等[12]的研究也表明，施肥可以提高甜高粱的生物量和品質(zhì)。本試驗(yàn)立足武威土壤條件進(jìn)行甜高粱種植，探究適于河西地區(qū)甜高粱種植的最佳施肥配比，利用測(cè)土配方技術(shù)，圍繞不同施肥量對(duì)甜高粱產(chǎn)量的影響進(jìn)行探討，探究甜高粱最佳施肥量與最佳產(chǎn)量之間的關(guān)系，以期為甜高粱合理施肥提供合理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省武威市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的試驗(yàn)田，該地位于E10248'35''，N381'10''，地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，武威市中部，平均海拔1450m，屬溫帶大陸性干旱氣候，具有干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大的特點(diǎn)。該地區(qū)年平均降水量100mm，年蒸發(fā)量2020mm，無(wú)霜期150d左右，日照時(shí)數(shù)2873.4h，≥10℃有效積溫2714℃左右。年平均溫度7.7℃，晝夜溫差平均7.9℃，氣溫以7月最高，為36.6℃，1月最低，為-26.9℃。多年平均降水量160mm，年蒸發(fā)量2020mm。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，土壤基本理化性質(zhì)為容重1.51g·cm-3，有機(jī)質(zhì)19.69g·kg-1，全氮0.83g·kg-1，全磷1.01g·kg-1，全鉀19.23g·kg-1，有效磷13.50mg·kg-1，速效鉀131.03mg·kg-1。

1.2 供試材料

供試品種為猛犸1180。

供試肥料N肥選用尿素（含N46%），P肥用普鈣（含P2O516%），K肥用硫酸鉀（含K5O%），施肥方式為撒施。各處理施肥中P、K肥全部作基肥，各處理小區(qū)肥料實(shí)際施用量按小區(qū)面積計(jì)算，試驗(yàn)各處理不施用有機(jī)肥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”肥料效應(yīng)完全試驗(yàn)方案，試驗(yàn)設(shè)計(jì)氮、磷、鉀3個(gè)因素，4個(gè)水平，0水平指不施肥，2水平為當(dāng)?shù)赝扑]的適量水平施肥量，1水平（指施肥不足）=2水平×0.5，3水平（指過(guò)量施肥）=2水平×1.5，總共14個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，共計(jì)42個(gè)小區(qū)，均隨機(jī)區(qū)組排列，試驗(yàn)設(shè)計(jì)各處理見(jiàn)表1。試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)中，“N”指純“N”，“P”指“P2O5”，“K”指“K2O”。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)適量水平以武威市農(nóng)科院玉米試驗(yàn)田常年產(chǎn)量1000～1100kg/667m2的施肥標(biāo)準(zhǔn)，即施純氮25kg，純磷（P2O5）12kg，純鉀（k2O）10kg。計(jì)算出試驗(yàn)中各個(gè)處理的N、P、K配比。試驗(yàn)設(shè)計(jì)各處理施肥情況見(jiàn)表2。

田間種植圖見(jiàn)表3。

1.4 種植方式與田間管理

試驗(yàn)栽培按覆膜平作穴播方式進(jìn)行，小區(qū)面積24 m2，長(zhǎng)7.5 m，寬3.2 m，行距40 cm，株距18 cm，每667m2保苗9300穴。全生育期灌水4次，每次灌水80立方。在生育期間，不去除甜高粱分蘗，去除雜草，在早霜前收獲計(jì)產(chǎn)。

1.5 試驗(yàn)測(cè)定項(xiàng)目

甜高粱成熟后，按各小區(qū)分別考種計(jì)算高粱產(chǎn)量。

1.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010和SPSS 17.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及各處理的施氮水平與產(chǎn)量之間回歸關(guān)系，比較各指標(biāo)在不同施肥處理間的差異，顯著性水平設(shè)定為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料配比對(duì)高粱產(chǎn)量的影響

對(duì)“3414”試驗(yàn)中缺素處理2，4，8的高粱產(chǎn)量分別于全肥料區(qū)處理6的產(chǎn)量進(jìn)行比較，以缺素產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)即相對(duì)產(chǎn)量的高低反映土壤N、P、K養(yǎng)分的豐缺情況。試驗(yàn)方案中處理1 為空白區(qū)處理，處理2為無(wú)氮區(qū)，處理4為無(wú)磷區(qū)，處理8為無(wú)鉀區(qū)。從表5可見(jiàn)，在N、P、K缺素區(qū)與全肥區(qū)處理6的高粱產(chǎn)量進(jìn)行比較，相對(duì)產(chǎn)量分別為79.83%、91.27%、93.39%。以相對(duì)產(chǎn)量評(píng)價(jià)供試土壤的肥力，一般相對(duì)產(chǎn)量低于50%的土壤養(yǎng)分為極低水平，50%～75%為低水平，75%～95%為中等水平，大于95%的為高水平，因此，本試驗(yàn)區(qū)域的土壤N、P、K均處于中等水平。

不同施肥條件下，高粱的產(chǎn)量不同，在14個(gè)施肥處理中，N、P、K肥施用量適宜的第2水平（處理6，N2P2K2）的高粱產(chǎn)量最高，與N、P、K缺素區(qū)的處理2，4，8的產(chǎn)量相比較得出適宜的NPK配比有利于產(chǎn)量的提高。endprint

從表4可見(jiàn)，在K2水平下，不同N、P配比（處理2-7、11、12），高粱產(chǎn)量依次為N2>N3>N1>N0，P2>P3>P1>P0。N1水平下（處理3、12），高粱產(chǎn)量表現(xiàn)為P2>P1；在P1水平下（處理5、12），高粱產(chǎn)量表現(xiàn)為N2>N1。這個(gè)結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下，高粱對(duì)氮肥和磷肥的反應(yīng)良好，氮磷合理配施可獲得高產(chǎn)。在N2水平下（處理4-7），高粱產(chǎn)量的順序依次為處理6>處理7>處理5>處理4，這表明，高粱產(chǎn)量隨磷肥施用量的增加先提高后降低，到P2水平時(shí)達(dá)到最大值；在P2水平下（處理2、3、6、11），高粱產(chǎn)量的順序依次為處理6>處理11>處理3>處理2，這表明，高粱產(chǎn)量也隨氮肥施用量的增加先提高后降低，到N2水平時(shí)達(dá)到最大值。

在P2水平下，不同N、K配比（處理3、6、8-11、13），高粱產(chǎn)量依次為N2>N3>N1>N0，K2>K1>K0>K3。N1水平下（處理3，13），高粱產(chǎn)量表現(xiàn)為K2>K1，由此可見(jiàn)，在氮水平較低的情況下，增施鉀肥會(huì)在一定程度上增加高粱的產(chǎn)量；在K1水平下（處理9、13）高粱產(chǎn)量表現(xiàn)為N2>N1，說(shuō)明在鉀水平較低的情況下，增施氮肥的施用量有助于提高高粱的產(chǎn)量。在N2水平下（處理6，8-10），高粱產(chǎn)量的順序依次為處理6>處理9>處理8>處理10，P2水平時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大值；在K2水平下（處理2、3、6、11），高粱產(chǎn)量的順序依次為處理6>處理11>處理3>處理2，這表明，高粱產(chǎn)量隨氮肥施用量的增加先提高后降低，到N2水平時(shí)達(dá)到最大值。

在N2水平下，不同P、K配比（處理4-10、14），高粱產(chǎn)量依次為P2>P3>P1>P0，K2>K1>K0>K3。在P1水平下（處理5、14），高粱產(chǎn)量表現(xiàn)為K2>K1；在K1水平下（處理9、14），高粱產(chǎn)量表現(xiàn)為P2>P1。由此結(jié)果說(shuō)明，在磷肥和鉀肥用量較低的水平下，適當(dāng)?shù)脑黾逾浄驶蛄追实氖┯昧?，其正交互作作用表現(xiàn)明顯，可以有效地提高高粱的產(chǎn)量。在P2水平下（處理6，8-10），高粱產(chǎn)量的順序依次為處理6>處理9>處理8>處理10，這表明，K2水平時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大值；在K2水平下（處理4-7），高粱產(chǎn)量的順序依次為處理6>處理7>處理5>處理4，高粱產(chǎn)量隨磷肥施用量的增加先提高后降低，到P2水平時(shí)達(dá)到最大值。通過(guò)上述對(duì)比可以看出P2K2（處理6）的肥料配比適宜，能夠促進(jìn)高粱產(chǎn)量的提高。

2.2 肥料效應(yīng)函數(shù)的配置與施肥參數(shù)的計(jì)算

2.2.1 三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)

由表5、表6、表7可以看出，擬合系數(shù)R2=0.994505，

FF統(tǒng)計(jì)量，t統(tǒng)計(jì)量P值，表明在本試驗(yàn)中，各處理組間具有顯著性差異，由此作各施肥水平與高粱產(chǎn)量間的回歸分析可知具有十分顯著的線性關(guān)系。同時(shí)，得出產(chǎn)量與各施肥水平間的函數(shù)關(guān)系如下：

Y=649.4327+184.0277N+128.9877P+423.6219K-0.73307N2-1.19906P2-5.57307K2-1.14541NP-10.3204NK-5.84077PK

聯(lián)立方程組（2）、（3）、（4），求解得：

N=26.89kg/667m2，P=16.48 kg/667m2，K=9.92 kg/667m2，將所求的得N、P、K值代入產(chǎn)量函數(shù)關(guān)系（1）式，得最大產(chǎn)量為Y=6432.42 kg/667m2。這個(gè)結(jié)果恰好與處理6（推薦施肥組）N2P2K2的甜高粱產(chǎn)量值相近似，也和前文得到的結(jié)論相一致。

2.2.2 二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)

通過(guò)處理2-7，11，12可以建立以K2水平為基礎(chǔ)的氮磷二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程 ；通過(guò)處理2，3，6，8-11，13可以建立以P2水平為基礎(chǔ)的氮、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；通過(guò)處理4-10，14可以建立以N2水平為基礎(chǔ)的磷鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程。另外連同處理1（N0P0K0）組成9×6階的碼制矩陣設(shè)計(jì)，得出二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程。所得到的二元二次回歸方程如下：

氮、磷二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=5154.2609+0.08498N+49.6281P+1.1224N2-2.1739P2+0.6870NP（F=9.8874，Sig=0.023）；

氮、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=1777.6662+228.2696N+331.3434K-2.3841N2-7.7817K2-8.6319NK（F=18.5048，Sig=0.017）；

磷、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=4345.0603+156.0039P+204.0575K-3.0702P2-7.7817K2-5.9007PK（F=3.3932，Sig=0.038）。

3 結(jié)論與討論

測(cè)土配方施肥有利于作物正常生長(zhǎng)發(fā)育，具有良好的增產(chǎn)效果[13，14]，試驗(yàn)結(jié)果表明，合理施肥可以提高甜高粱的產(chǎn)量，本實(shí)試中N、P、K對(duì)甜高粱產(chǎn)量有較大的影響，各施肥處理均高于空白對(duì)照組，平均產(chǎn)量為5815.43 kg/667m2；不同施肥處理對(duì)甜高粱產(chǎn)量的影響較大，其中以N2P2K2處理的肥料配施效果最佳。

通過(guò)對(duì)“3414”試驗(yàn)進(jìn)行肥料效應(yīng)和產(chǎn)量之間關(guān)系的分析可知，產(chǎn)量與氮、磷、鉀施肥量之間具有顯著的回歸關(guān)系，其最大產(chǎn)量（6432.42 kg/ 667m2）的氮、磷、鉀施肥量依次為26.89 kg/667m2、16.48 kg/667m2、9.92 kg/667m2，推薦施肥組（處理6）N2P2K2的甜高粱產(chǎn)量為6445.17 kg/ hm2，其氮、磷、鉀施肥量依次為25.0 kg/667m2、15.0 kg/667m2、10.0 kg/667m2。試驗(yàn)結(jié)果表明，甜高粱測(cè)土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用，增產(chǎn)增收效益明顯。氮磷鉀的不同配比對(duì)甜高梁產(chǎn)量的影響十分明顯，其中，缺氮區(qū)、缺磷區(qū)、缺鉀區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量分別為79.83%、91.27%、93.39%，這表明，該地區(qū)氮、磷、鉀肥對(duì)甜高粱產(chǎn)量的影響程度為氮肥>磷肥>鉀肥，氮肥是本地區(qū)甜高粱產(chǎn)量提高的第一限制因子。endprint

參考文獻(xiàn)

[1]Antonopoulou G， Gavala H N， Skiadas I V， et al. Biofuels generation from sweet sorghum： fermentative hydrogen production and anaerobic digestion of the remaining biomass[J]. Bioresource Technol， 2008， 99（1）：110-119.

[2]Demirbas A. Progress and recent trends in biofuels[J]. Prog Energy Combus Sci， 2007，33（1）：1-18.

[3]盧慶善.甜高粱[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

[4]沈飛，劉榮厚. 甜高粱糖分積累規(guī)律及其酒精發(fā)酵的研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2007（2）：149-152，181.

[5]劉貴鋒，趙建武，鄭香萍，等. 山西省甜高粱的發(fā)展與展望[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（3）：14-17.

[6]王秀玲，程序，李桂英. 甜高粱耐鹽材料的篩選及芽苗期耐鹽性相關(guān)分析[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010（6）：1239-1244.

[7]李桂英，涂振東，鄒劍秋. 中國(guó)甜高粱研究與利用[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

[8]張曉英，趙威軍. 甜高粱莖稈含糖量的研究進(jìn)展[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（6）：616-618.

[9]王兆木，涂振東，賈東海. 新疆甜高粱開(kāi)發(fā)利用研究[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，44（1）：50-54.

[10]朱敏，葉凱，再吐尼古麗·庫(kù)爾班. 不同肥料配施處理對(duì)甜高粱產(chǎn)量及錘度的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，49（10）： 1847-1851.

[11]羅峰，王 朋，高建明，等.施肥對(duì)連作甜高粱生物產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（12）：65-68.

[12]陳乃祥，呂春花，劉玉明.“3414”配方施肥試驗(yàn)對(duì)玉米 產(chǎn)量及養(yǎng)分含量的影響[J]. 大麥與谷類(lèi)科學(xué)，2012（4） ：26- 28.

[13]楊斌，黃建開(kāi). 冊(cè)亨縣玉米“ 3414”測(cè)土配方施肥田間肥效試驗(yàn)[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（15）：71.

作者簡(jiǎn)介：楊珍，大學(xué)本科，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事作物育種與栽培；陳志葉，大學(xué)本科，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料研究。endprint