陳華斌，田軍倉(cāng)，2，3*，沈 暉，2，3，劉大銘

西蘭花是重要的經(jīng)濟(jì)蔬菜作物之一[1—2]。西蘭花種植中，為了追求經(jīng)濟(jì)效益，水肥浪費(fèi)現(xiàn)象極其嚴(yán)重[3—8]。灌水量、施肥量是影響植物生長(zhǎng)的主要因素，是作物提質(zhì)增效的關(guān)鍵[9—15]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者研究了灌水量、施肥量對(duì)作物生長(zhǎng)指標(biāo)及光合、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[9，13，16]。為了確定灌水量對(duì)西蘭花的影響，趙鵬志等[4]通過(guò)二因素三水平隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，得到西蘭花產(chǎn)量最高、光合指標(biāo)最高、品質(zhì)最好的水肥組合為灌水量2 175 m3/hm2、施肥量1 200 kg/hm2。張輝等[17]采用雙因素交互試驗(yàn)設(shè)計(jì)尋找適宜當(dāng)?shù)匚魈m花的水氮組合，結(jié)果表明，灌水量為田間持水量的60%，硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比例為5∶5 時(shí)，西蘭花的產(chǎn)量、水氮利用效率、干重等表現(xiàn)最優(yōu)。李錄山等[18]尋找西蘭花最優(yōu)水肥組合，結(jié)果表明，中水中肥，西蘭花產(chǎn)量最高，保護(hù)酶系統(tǒng)活性較高，最適宜當(dāng)?shù)刈魑锷L(zhǎng)要求。

目前，對(duì)滴灌西蘭花水肥最優(yōu)組合的確定多為水肥二因素三水平。為了適應(yīng)寧夏本地環(huán)境，本文進(jìn)行膜下滴灌西蘭花二元二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)，確定最適合本地種植西蘭花的滴灌灌水量和追肥量組合，為西蘭花提質(zhì)增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020 年7—9 月份在寧夏銀川市賀蘭縣永興村試驗(yàn)基地進(jìn)行（106°32′E，38°39′N(xiāo)）。試驗(yàn)地年平均氣溫10.92 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)2 620.5 h，年平均降水量186.4 mm。其中，生育期降水量為113 mm。土壤類(lèi)型為沙壤土，0～20 cm 土壤干容重為1.34 g/cm3，pH值為8.11，堿解氮為59 mg/kg，有效磷為30.2 mg/kg，速效鉀為167 mg/kg，0～60 cm 土壤田間持水率為21.43%。

西蘭花品種為“耐寒優(yōu)秀”，其基肥為友誼復(fù)合肥（N-P2O5-K2O，15-15-15），整地覆膜時(shí)均勻撒施300 kg/hm2。采用文丘里施肥器進(jìn)行水肥一體化隨水追肥，肥料為心連心尿素（w（總氮）≥46%）、俄羅斯阿康公司生產(chǎn)的復(fù)合肥（N-P2O5-K2O，16-16-16）。西蘭花采用膜下滴灌，滴灌帶直徑16.0 mm，滴頭間隔35 cm，滴頭流量1.6 L/h。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二元二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)，選取灌溉定額W 和純追肥量F 兩個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)置1.414，1，0，-1，-1.414 五個(gè)水平，試驗(yàn)共16 個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3 次，共計(jì)48 個(gè)小區(qū)。T9～T16 是同一處理的重復(fù)，重復(fù)間差異體現(xiàn)試驗(yàn)田位置不同和環(huán)境差異產(chǎn)生的誤差。每個(gè)處理為1 條壟，分上、中、下3 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)1 個(gè)重復(fù)，旨在研究不同水肥組合對(duì)寧夏賀蘭縣西蘭花生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

根據(jù)已有試驗(yàn)的研究經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，確定灌溉定額和施肥量的上下限分別為3 045 m3/hm2和1 305 m3/hm2，2 152 kg/hm2和922 kg/ hm2。各因素水平（Xpj）和變化間隔（Δj）為

式中：X1j表示因素的下限；X2j表示因素的上限；j 為因素個(gè)數(shù)；γ 為星號(hào)臂。二元二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 西蘭花種植試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

注：表中純追肥量包括氮肥量、磷肥量和鉀肥量。

試驗(yàn)田長(zhǎng)44 m，寬35 m。每壟對(duì)應(yīng)1 個(gè)試驗(yàn)處理，每個(gè)處理分上、中、下3 個(gè)小區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)11 m，寬0.8 m，面積為8.8 m2。西蘭花種植方式為溫室內(nèi)育苗，育苗完成移栽至試驗(yàn)田內(nèi)，移栽時(shí)間為2020 年7 月21 日，收獲時(shí)間為2020 年9 月21—30 日。西蘭花采取壟上移栽種植，壟面寬80 cm，壟溝寬40 cm，壟高20 cm，每壟上種植2 行西蘭花，壟上覆黑色地膜，株距為35 cm。西蘭花灌溉方式為膜下滴灌，采取2 行1 管模式，滴頭間距為35 cm。6 月25 日育苗，四葉一心時(shí)定值，移栽時(shí)間為7 月21 日。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)及方法

（1）產(chǎn)量及品質(zhì)的測(cè)定。西蘭花采收期每個(gè)處理選取上、中、下3 個(gè)小區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)為11 m，采收小區(qū)內(nèi)西蘭花，測(cè)量其鮮重，并折算成每公頃產(chǎn)量。維生素C 按照鉬藍(lán)比色法測(cè)定，可溶性糖按照蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測(cè)定，硝酸鹽采用紫外分光光度法測(cè)定，可溶性固體按照阿貝折射儀測(cè)定。

（2）灌溉水分利用效率計(jì)算。

式中：IWUE為灌溉水分利用效率，kg/m3；Y 為產(chǎn)量，kg/hm2；TW為總灌水量，m3/hm2。

（3）偏氮肥生產(chǎn)力計(jì)算。

式中：PNP為偏氮肥生產(chǎn)力，kg/kg；Y 為產(chǎn)量kg/hm2；TF為總追氮量，kg/hm2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)用Excel 2010，顯著性檢驗(yàn)和方差分析用Spss 26（Tukey 法和LSD 法），線性回歸及其檢驗(yàn)用DPS 7.05，相關(guān)圖形繪制使用Origin2018。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥處理對(duì)西蘭花產(chǎn)量和水肥利用率的影響

由表2 可知，T1 西蘭花產(chǎn)量最高為25 668 kg/hm2；T6 次之，產(chǎn)量為24 766 kg/hm2；最低為T(mén)3，產(chǎn)量為18 690 kg/hm2。由T5 與T9～T16 比較可以看出，在施肥量為1 537 kg/hm2時(shí)，灌水量由1 305 m3/hm2增加到2 175 m3/hm2時(shí)，西蘭花產(chǎn)量增加明顯。T1和T2 相比，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)灌水量為2 790 m3/hm2，施肥量從1 103 kg/hm2增加到1 972 kg/hm2時(shí)，對(duì)西蘭花產(chǎn)量影響顯著（P＜0.05），說(shuō)明灌水量為2 160 m3/hm2時(shí)，西蘭花產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加。由T1 與T9～T16 比較可以看出，當(dāng)灌水量和施肥量分別由2 175 m3/hm2、1 537 kg/hm2增加到2 790 m3/hm2、1 972 kg/hm2時(shí)，T1 處理的西蘭花產(chǎn)量和T9～T16 處理差異顯著（P＜0.05），說(shuō)明在T1 的水肥組合下西蘭花產(chǎn)量最高。T1 較CK 增加了8.4%，T3 較CK 降低了26.7%。

不同水肥處理西蘭花灌溉水分利用效率和偏氮肥生產(chǎn)力見(jiàn)表2。T5 灌溉水分利用效率最高為14.32 kg/m3，T6 灌溉水分利用效率最低為8.13 kg/m3。由T5 與T9～T16 比較可知，同一施肥水平下，灌溉水分利用效率隨灌水量的增加而減少。T5 比CK增加了31.5%，T6 比CK 降低了25.3%。T7 偏氮肥生產(chǎn)力最高，為39.79 kg/kg，T3 偏氮肥生產(chǎn)力最低，為18.89 kg/kg。由T8 與T9～T16 比較可知，同一灌水量下，偏氮肥生產(chǎn)力隨施肥量的減少而增加。T7比CK 增加了45.4%，T3 比CK 降低了31.0%。2.1.1 回歸方程的建立

表2 不同水肥處理對(duì)西蘭花產(chǎn)量、灌溉水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力的影響

2.1.2 回歸方程的顯著性檢驗(yàn) 經(jīng)方差分析可知，F(xiàn)回歸=13.53，F(xiàn)0.05（5，10）=3.326，F(xiàn)回歸＞F0.05（5，10），顯著水平P=0.005 1，則回歸方程的F 檢驗(yàn)顯著，表明根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的回歸方程可靠，具有應(yīng)用價(jià)值；回歸方程相關(guān)系數(shù)R2=0.90，擬合程度好。

2.1.3 回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn) 采用t 檢驗(yàn)法進(jìn)行回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)。結(jié)果表明，一次項(xiàng)中灌溉定額x1和二次項(xiàng)中施肥量x2對(duì)西蘭花產(chǎn)量影響極顯著，其他項(xiàng)均不顯著?；貧w方程可化簡(jiǎn)為

2.1.4 主因素分析 主因素分析主要是分析灌溉定額、施肥量對(duì)西蘭花產(chǎn)量的影響效應(yīng)。試驗(yàn)所建立的回歸方程中2 個(gè)因素均為規(guī)范變量，偏回歸系數(shù)不受因素取值大小和單位的影響，其絕對(duì)值的大小可以直接反映各個(gè)因素對(duì)西蘭花產(chǎn)量的影響程度。由表3 可知，水肥因素對(duì)西蘭花產(chǎn)量的影響大小為灌溉定額x1＞施肥量x2。其中，灌溉定額對(duì)西蘭花產(chǎn)量影響極顯著，說(shuō)明該試驗(yàn)條件下，灌溉定額是主要因素。

表3 回歸系數(shù)t 檢驗(yàn)結(jié)果

2.1.5 單因素分析 對(duì)式（5）進(jìn)行降維處理，即將回歸方程中的灌溉定額、施肥量中的2 個(gè)因子固定在零值，即可求得單因素對(duì)西蘭花產(chǎn)量的一元二次回歸模型：

式中：y1，y2分別為單獨(dú)考慮灌溉定額和施肥量對(duì)應(yīng)的估計(jì)值，kg/hm2。令xj分別為-1.414，-1，0，1，1.414，通過(guò)式（7）～（8）計(jì)算得出相應(yīng)的預(yù)測(cè)產(chǎn)量，可分別得出單因素不同水平對(duì)產(chǎn)量的曲線效應(yīng)圖（圖1）。

由圖1 可知，產(chǎn)量隨著灌溉定額的增加而增加；當(dāng)施肥量編碼小于0 時(shí)，產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加；當(dāng)施肥量編碼大于0 時(shí)，產(chǎn)量隨著施肥量的增加而降低。

圖1 單因素對(duì)產(chǎn)量的影響

2.1.6 交互作用分析 灌溉定額與施肥量的交互作用見(jiàn)圖2。由圖2 可知，產(chǎn)量受灌水量和施肥量的交互影響，當(dāng)灌水量一定時(shí)，產(chǎn)量隨著施肥量的增加先增加后減少，當(dāng)施肥量編碼值為0 時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最大值；當(dāng)施肥量一定時(shí)，產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加。通過(guò)模型尋優(yōu)發(fā)現(xiàn)灌水量、施肥量編碼組合為（1.414，0），即灌水量為3 045 m3/hm2，施肥量為1 537 kg/hm2時(shí)，西蘭花產(chǎn)量最高可以達(dá)到26 658 kg/hm2。

圖2 灌溉定額與施肥量的交互作用

2.2 不同水肥處理對(duì)西蘭花品質(zhì)的影響

由表4 可知，維生素C 的質(zhì)量比在T1 時(shí)最大，為705 mg/kg；在T3 時(shí)最小，為612 mg/kg；T1 比T3提高了7.8%，T3 處理比CK 降低了6.9%?？扇苄蕴堑馁|(zhì)量比在T1 時(shí)最大，為41.5 mg/g；在T3 時(shí)最小，為19.8 mg/g；T1 比T3 提高了109.6%，T1 比CK 提高了14.6%?？扇苄缘鞍椎馁|(zhì)量比在T8 時(shí)最大，為6.4 mg/g；在T6 時(shí)最小，為3.9 mg/g；T8 比T6 提高了64.1%，T8 處理比CK 提高了20.7%?？扇苄怨腆w質(zhì)量分?jǐn)?shù)在T8 最大，為10.17%；在T6 最小，為7.98%；T8 比T6 提高了27.4%，T8 處理比CK 提高了16.1%。硝酸鹽的質(zhì)量比在T3 時(shí)最大，為1 392 mg/kg；在T9時(shí)最小，為765 mg/kg；T3 比T9 提高了81.9%，T3處理比CK 提高了44.8%。

表4 不同水肥處理對(duì)西蘭花品質(zhì)的影響

綜上所述，T1 處理的維生素C、可溶糖的質(zhì)量比最高，可溶性蛋白的質(zhì)量比、可溶性固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)都較好，硝酸鹽一般。

2.2.1 回歸方程的建立

2.2.2 回歸方程的顯著性檢驗(yàn) 經(jīng)方差分析可知，F(xiàn)回歸=9.02，F(xiàn)0.05（5，10）=3.326，F(xiàn)回歸＞F0.05（5，10），顯著水平P=0.012 7，則回歸方程的F 檢驗(yàn)顯著，表明根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的回歸方程可靠，具有應(yīng)用價(jià)值；回歸方程相關(guān)系數(shù)R2=0.85，擬合程度好。

2.2.3 回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn) 采用t 檢驗(yàn)法進(jìn)行回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)。結(jié)果表明，一次項(xiàng)中灌溉定額x1和二次項(xiàng)中施肥量x2對(duì)西蘭花中維生素C 的影響極顯著，其他項(xiàng)均不顯著?；貧w方程可化簡(jiǎn)為

2.2.4 主因素分析 主因素分析主要是分析灌溉定額、施肥量對(duì)西蘭花維生素C 的影響效應(yīng)。試驗(yàn)所建立的回歸方程中2 個(gè)因素均為規(guī)范變量，偏回歸系數(shù)不受因素取值大小和單位的影響，其絕對(duì)值的大小可以直接反映各個(gè)因素對(duì)西蘭花中維生素C的影響程度。由表5 可知，水肥因素對(duì)西蘭花中維生素C 的影響大小為灌溉定額x1＞施肥量x2。其中，灌溉定額對(duì)西蘭花中維生素C 影響極顯著，說(shuō)明該試驗(yàn)條件下，灌溉定額是主要因素。

表5 回歸系數(shù)t 檢驗(yàn)結(jié)果

2.2.5 單因素分析 對(duì)式（9）進(jìn)行降維處理，即將回歸方程中的灌溉定額、施肥量中的2 個(gè)因子固定在零值，即可求得單因素對(duì)西蘭花中維生素C 的一元二次回歸模型：

式中：y1，y2分別為單獨(dú)考慮灌溉定額和施肥量對(duì)應(yīng)的估計(jì)值，mg/kg。令xj分別為-1.414，-1，0，1，1.414，通過(guò)式（11）～（12）計(jì)算得出相應(yīng)的預(yù)測(cè)維生素C，可分別得出單因素不同水平對(duì)維生素C 的曲線效應(yīng)圖（圖3）。

由圖3 可知，維生素C 的質(zhì)量比隨著灌溉定額的增加而增加；當(dāng)施肥量編碼小于0 時(shí)，維生素C隨著施肥量的增加而增加；當(dāng)施肥量編碼大于0 時(shí)，維生素C 隨著施肥量的增加而降低。

圖3 單因素對(duì)維生素C 的影響

2.2.6 交互作用分析 灌溉定額與施肥量的交互作用見(jiàn)圖4，維生素C 受灌水量和施肥量的交互影響，當(dāng)灌水量一定時(shí)，可以看出維生素C 的質(zhì)量比隨著施肥量的增加先增加后減少，當(dāng)施肥量編碼值為0時(shí)，維生素C 的質(zhì)量比達(dá)到最大值；當(dāng)施肥量一定時(shí)，維生素C 的質(zhì)量比隨著灌水量的增加而增加。

圖4 灌溉定額與施肥量的交互作用

通過(guò)模型尋優(yōu)發(fā)現(xiàn)灌水量、施肥量編碼組合為（1.414，1），即灌水量為3 045 m3/hm2，施肥量為1 972 kg/hm2時(shí)，西蘭花維生素C 的質(zhì)量比最高可以達(dá)到708 mg/kg。

3 結(jié)論

（1）在T1 時(shí)，西蘭花產(chǎn)量最高，為25 668 kg/hm2；T3 最低，為18 690 kg/hm2。灌溉水分利用效率在T5時(shí)最高，為14.32 kg/m3；在T6 時(shí)最低，為8.13 kg/m3。偏氮肥生產(chǎn)力在T7 時(shí)最高，為39.79 kg/kg；T3 時(shí)最低，為18.89 kg/kg。

（2）在T1 時(shí)，維生素C、可溶性糖的質(zhì)量比最大，分別為705 mg/kg，41.5 mg/g；在T3 時(shí)最小，分別為612 mg/kg，19.8 mg/g。在T8 時(shí)，可溶性蛋白的質(zhì)量比、可溶性固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，分別為6.4 mg/g，10.17%；在T6 時(shí)最小，分別為3.9 mg/g，7.98%。硝酸鹽質(zhì)量比在T3 時(shí)最大，為1 392 mg/kg，在T9 時(shí)最小，為765 mg/kg。

（3）建立了灌水量及施肥量對(duì)西蘭花產(chǎn)量、維生素C 質(zhì)量比的影響模型，模型達(dá)到顯著水平，對(duì)試驗(yàn)最優(yōu)水肥組合進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果有很好的重現(xiàn)性，表明模型準(zhǔn)確。通過(guò)驗(yàn)證，得到灌水量是影響西蘭花產(chǎn)量、品質(zhì)的主要因素，施肥量是次要因素。

綜合上述分析，從西蘭花產(chǎn)量、水肥利用效率、品質(zhì)及回歸模型尋優(yōu)水肥組合可以得到，在降水量為113 mm 時(shí)，灌水量為2 790～3 045 m3/hm2，施肥量為1 537～1 972 kg/hm2時(shí)，可以獲得較高的產(chǎn)量（2 6147.72～2 6657.88 kg/hm2）及較優(yōu)的西蘭花品質(zhì)（維生素C 質(zhì)量比為707.52～710.40 mg/kg），是適宜本地西蘭花種植推廣的較優(yōu)水肥組合方案。