󰀁文章编号:1674-148X(2008)02-0131-04氮磷钾肥配施对大豆产量的影响研究

收稿日期:2008-03-20

作者简介:王政(1982-),男,山东冠县人,在读硕士,主要从事大豆高产生理研究。通讯作者:姜德锋,E-mai:ldfjiang0535@163.com。王󰀁政,高瑞凤,姜󰀁涛,倪永君,姜德锋

(青岛农业大学植物科技学院,山东青岛266109)

摘要:为了探明大豆高产施肥中氮磷钾最佳配比用量,采用󰀁3414󰀁肥料试验设计,通过肥料效应函数拟合,研究了

氮磷钾肥不同比例配合施用对大豆产量影响。结果表明:氮磷钾肥配施用能够显著提高大豆产量,各施肥处理产

量较不施肥处理增产27.9%~43.2%,在本试验条件下,氮磷钾3种肥料对大豆产量的效应函数拟合性较好,可作

为大豆施肥依据。综合3类7种肥料效应函数,大豆高产推荐施肥量为:N51.0kg/hm2、P2O5127.1kg/hm2、K2O

84.8kg/hm2,即肥料用量比例为:N:P2O5:K2O=1:2.49:1.66。

关键词:大豆;产量;肥料

中图分类号:S143.5󰀁S52文献标识码:A

StudyontheEffectofNitrogen,PhosphorusandPotassiumFertilizer

CombinedUsefortheYieldofSoybean

WANGZheng,GAORu-ifeng,JIANGTao,NIYong-jun,JIANGDe-feng

(CollegeofPlantScienceTechnology,QAU,Qingdao266109,China)

Abstract:Effectofnitrogen(N),phosphorus(P)andpotassium(K)fertilizercombinedusefortheyieldofsoy-

beanwasstudiedinordertoobtainoptimumratioofthethreekindoffertilizersusing󰀁3414󰀁fertilizerexperiment

designthroughfertilizereffectfunctionsfitting.Theresultshowedtha:tcombineduseofN,PandKfertilizercould

improvetheyieldofsoybeansignificantlyby27.9%~43.2%.FertilizereffectfunctionsofN,PandKtosoybean

yieldfittingwellandcouldbeusedasthebasisforsoybeanfertilization.Combinedallthesevenfertilizereffect

functionsofthreekindsobtainedinthisexperimen,tthedosageofN51.0kg/hm2,P2O5127.1kg/hm2andK2O

84.8kg/hm2(N:P2O5:K2O=1:2.49:1.66)wasoptimumratioofthethreekindoffertilizersforsoybeanfertiliza-

tioninordertogethighgrainyield.

Keywords:soybean;yield;fertilizer

󰀁󰀁通过施肥方式补充氮磷钾是获得大豆高产的重

要措施,因为豆科植物共生固氮作用只能满足豆科

植物50%左右的氮素需求[1],磷对大豆生长和结瘤

固氮有促进作用,大豆缺磷会限制结瘤和固氮能力,

导致作物减产[2],中国耕地钾素缺乏现象比较普

遍,即使含钾较丰富的土壤,仅靠土壤的自身循环,

也难维持较高的钾素平衡[3]。山东省是黄淮海流

域大豆主产区之一,但大豆栽培技术粗放,很少施

肥。因此,通过肥料调控来提高大豆产量对于山东大豆生产具有十分重要的意义。传统的施肥方式只

强调大量供给农作物生长所需的充足肥料[4],导致

肥料的利用率和农业的经济效益降低,生产成本提

高,出现了明显的󰀁报酬递减现象󰀁,而且还会带来

土壤和生态环境污染[5~9],因此合理施肥十分重要。

󰀁3414󰀁试验设计是目前国内外应用较为广泛的肥

料效应田间试验方案,该方案吸收了回归最优设计

处理少、效率高的优点,又符合肥料试验和施肥决策

的专业要求[10],可配置3类7种肥料效应函数,为青岛农业大学学报(自然科学版)󰀁25(2):131~134,2008JournalofQingdaoAgriculturalUniversity(NaturalScience)研究者提供多种施肥信息[11],为合理施肥提供理论

依据。本试验采用󰀁3414󰀁试验设计,通过对氮磷钾

肥不同配比下大豆产量分析,探索3种肥料在大豆

高产栽培中最佳配比用量,为大豆生产提供理论

依据。

1󰀁材料与方法

1.1󰀁试验地概况

试验于2006~2007年在青岛农业大学试验站

进行,试验田耕层土壤pH为6.8,有机质含量

9󰀁25g/kg,全氮量为0.97g/kg,碱解氮为48.23mg/

kg,速效磷为81.34mg/kg,速效钾为59.54mg/kg。

1.2󰀁试验设计

试验采用农业部推荐的󰀁3414󰀁最优回归设计,

设氮、磷和钾3个因素,4个水平(0水平指不施肥;2

水平氮磷钾肥施用量分别为:N60kg/hm2、P2O590

kg/hm2、K2O90kg/hm2;1水平=2水平󰀁0.5;3水

平=2水平󰀁1.5),14个处理,试验方案及各施肥

水平施肥量见表1。小区面积为3m󰀁6m=18m2,随

表1󰀁田间试验设计与施肥水平及施肥量

处理肥料

组合施肥水平施肥量(kg/hm2)

NP2O5K2ONP2O5K2

O

1N0P0K0000000

2N0P2K202209090

3N1P2K2122309090

4N2P0K220260090

5N2P1K2212604590

6N2P2K2222609090

7N2P3K22326013590

8N2P2K022060900

9N2P2K1221609045

10N2P2K32236090135

11N3P2K2322909090

12N1P1K2112304590

13N1P2K1121309045

14N2P1K1211604545

机排列,3次重复,处理间设0.5m隔离。供试大豆

品种为辽豆11,属亚有限型品种。2006年5月7

日播种,行距0.6m,株距0.1m,8月28日收获。

2007年5月15日播种,8月29日收获收获时每小

区分别取3个1m2测产。供试肥料氮肥为尿素,含

N量为46%;磷肥为过磷酸钙,含P2O5为12%;钾肥为硫酸钾,含K2O为50%。磷肥和钾肥基施,

氮肥1/2做基肥,1/2于苗期追施。

1.3󰀁数据处理

二次抛物线模型和平方根模型常被广泛采用来

反映单元肥料效应函数关系[12],但平方根模型峰顶

平缓,数值外推误差大,方程可用性减少[4],因此,

本试验采用二次抛物线模型,其数学式为:y=b0+

b1x+b2x2;描述氮磷钾互作效应则采用二元二次肥

料效应回归方程,其表达式为:y=b0+b1x1+b2x21+b3x2+b4x22+b5x1x2;三元肥料配合施用对产量的

影响则采用拟合方程y=b0+b1x1+b2x21+b3x2+

b4x22+b5x3+b6x23+b7x1x2+b8x1x3+b9x2x3描

述[12]。应用DPS处理数据。

2󰀁结果与分析

2.1󰀁不同施肥处理大豆产量

不同氮磷钾配施供试大豆品种两年平均产量见

表2。不施肥处理1产量最低,为2913.10kg/hm2,

处理6产量最高,为4172.26kg/hm2,比不施肥处理

增产43.2%,处理7、3、9、10、5、11、13、12、14、

2、8、4产量依次降低,增产幅度为27.9%~

42󰀁6%。处理6、7和3产量差异不显著,显著高于

其他处理,并且处理6和7产量较其他处理达到了

极显著水平。处理9、10、5和11之间产量差别不

大,处理13、12和14产量处于同一水平,处理12、14

和2产量相当,处理14、2和8产量差别不明显,处

理2、8和4产量均处于较低水平。

处理2、3、6和11在相同磷钾肥基础上氮肥施

用量依次增加,产量表现出先增加后降低的趋势,且

单位数量的氮肥投入产量增加幅度降低,氮肥(N)

用量从0增至30kg/hm2,每公顷产量增加

371󰀁05kg,继续增施30kgN,则每公顷只能增产

16󰀁95kg,继续增加30kgN投入量,每公顷产量反而

降低213.71kg。从处理4、5、6和7及处理8、9、6

和10可以看出磷肥(P2O5)与钾肥(K2O)具有投入

量与产量具有相同的趋势,随着P2O5的施用,每

1kg肥料增产量由6.28kg降至3.62kg、-0.49kg,

每1kgK2O增产量则由6.64kg降至2.55kg、

-3.58kg,即肥料的边际效益递减。同时可以看出

氮磷钾肥边际效益递减速率不同,这可能是由于大

豆对不同肥料吸收比例不同及不同肥料在土壤中的

有效性不同造成的。132󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁青岛农业大学学报(自然科学版)󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁25卷󰀁2.2󰀁氮磷钾肥对大豆产量一元效应

在󰀁3414󰀁试验设计中,一般将第2水平作

为可能的最佳用量,认为研究单因素的肥料效应时

不应该受到其它因素因不足或过量而造成的影响

(对于N、P、K而言,轻微的过量一般不会造成大

的影响),因此,将其它2个因素定在2水平上应

该是合理的[13]。采用一元肥料效应模型进行拟合

时,以处理2、3、6和11(P、K适量)进行N肥

效应拟合;以处理4、5、6和7(N、K适量)进

行P肥效应拟合;以处理8、9、6和10(N、P适

量)进行K肥效应的拟合。

表2󰀁氮磷钾不同施肥量下大豆产量

处理肥料

组合肥料用量(kg/hm2)

NP2O5K2O产量

(kg/hm2)LSD0.05LSD0.

01

1N0P0K00002913.10gG

2N0P2K2090903784.25defEF

3N1P2K23090904155.30aAB

4N2P0K2600903726.50fF

5N2P1K26045904000.25bBC

6N2P2K26090904172.26aA

7N2P3K260135904150.17aA

8N2P2K0609003758.75efEF

9N2P2K16090454057.46bC

10N2P2K360901354011.25bBC

11N3P2K29090903958.55bCD

12N1P1K23045903857.50cdDE

13N1P2K13090453865.30cDE

14N2P1K16045453814.29cdeEF

氮磷钾3种肥料单元肥料效应函数分别为:y

=3790+16.42x1-0.1624x21(R=0.996**,F=

65󰀁69*)、y=3723+8.267x2-0.03763x22(R=

0󰀁999**,F=295.07**)和y=3754+9.600x3-0.

05676x23(R=0.998**,F=107.61**),其中x1、x2和x3分别表示氮磷钾3种肥料施用量(以N、P2O5和K2O计),y为大豆产量。

由回归方程可以得到,大豆产量与施氮、磷、钾

肥量的关系均符合报酬递减律,即随着施肥量的增

加大豆产量呈先增加后减少的趋势。根据方程的一

次项系数可知,肥料的平均增产效应:氮肥>钾肥>

磷肥。根据回归方程可求得x1、x2和x3值分别为

50.5kg/hm2、109.8kg/hm2和84.6kg/hm2时,获

得氮磷钾肥单独施用(另外两种肥料适量)时供试

大豆最高产量,分别为4205.31kg/hm2、4177󰀁27kg/hm2和4160.14kg/hm2。2.3󰀁氮磷钾肥对大豆产量二元效应

以处理2、3、4、5、6、7、11和12(K适量)产

量进行氮磷肥效拟合;氮钾肥料效应以处理2、3、

6、8、9、10、11和13(P适量)进行拟合;处理4、

5、6、7、8、9、10和14(N适量)则用来进行磷钾肥

效的拟合。拟合方程分别为:

y=2859+23.59x1+14.03x2-0󰀁1547x21-

0󰀁04035x22-0.08842x1x2󰀁(R=0.995**,F=

39󰀁9**)

y=2694+26.88x1+17.68x2-0󰀁1547x21-

0󰀁06058x22-0.1249x1x2󰀁(R=0.994**,F=

32󰀁5**)

y=2889+12.82x1+14.28x2-0󰀁03535x21-

0󰀁05557x22-0.05397x1x2󰀁(R=0.999**,F=

143󰀁9**)。

由回归方程中氮、磷和钾肥的主效应系数及交

互效应系数可知:在钾肥适量情况下,氮肥对大豆

产量效应大于磷肥效应;磷肥适量的情况下,氮肥比

钾肥产量效应大;氮肥适量条件下,磷肥产量效应较

大;任意两种肥料之间存在互作效应。计算可得:氮

磷(钾肥适量)、磷钾(氮肥适量)、氮钾(磷肥适量)

肥用量分别(以N、P2O5和K2O计)为38.7kg/hm2

和131.5kg/hm2、47.9kg/hm2和96.6kg/hm2及

132.2kg/hm2和64.3kg/hm2时,供试大豆品种获

得最大产量,分别为4237󰀁02kg/hm2、4190.97kg/

hm2和4194.36kg/hm2。

2.4󰀁氮磷钾肥对大豆产量三元效应

所有处理大豆产量拟合可得氮磷钾三元肥料效

应函数,拟合方程式为:

y=2898+14.44x1+6󰀁233x2+9.884x3-

0󰀁1185x21-0.02438x22-0.04459x23+0.008282x1x2-

0.02823x1x3(R=0.994**,F=32.5**)。

根据方程可知,氮磷钾肥对大豆增产效应:氮肥

>钾肥>磷肥,据回归方程可求得x1、x2和x3值分

别为54.6kg/hm2、135.0kg/hm2和93.6kg/hm2时,

获得氮磷钾肥配施下供试大豆的最高产量为4181.

70kg/hm2。氮磷钾肥三元配合施用时,氮磷肥之间

对大豆产量表现为正交互作用,氮钾肥之间呈负交

互作用,而磷钾之间不存在交互作用。

3󰀁结论与讨论

氮磷钾肥配合施用能显著提高大豆产量,本试133󰀁2期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁王政,等:氮磷钾肥配施对大豆产量的影响研究󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁