氮、磷、鉀不同施肥水平對蘋果容器苗生長的肥料效應研究

張瑞清，孫曉，楊劍超，孫慶田，孫燕霞，姜中武

（山東省煙臺市農業(yè)科學研究院，山東　煙臺　265500）

氮、磷、鉀不同施肥水平對蘋果容器苗生長的肥料效應研究

張瑞清，孫曉，楊劍超，孫慶田，孫燕霞，姜中武*

（山東省煙臺市農業(yè)科學研究院，山東煙臺265500）

摘要：通過比較不同氮、磷、鉀施肥水平下生長狀況的差異，研究了蘋果容器苗獲得最大生物量積累所需要的最佳施肥水平。試驗以一年生“脫毒煙富3”蘋果苗為研究對象，采用三因素五水平二次正交旋轉組合設計24個不同施肥處理。研究結果表明，不同氮、磷、鉀施用水平對蘋果容器苗木的各項生長指標產(chǎn)生顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）的差異影響；利用SPSS19.0進行統(tǒng)計分析，建立了施肥水平與蘋果容器苗生物量積累之間的回歸模型，通過分析得出，在本試驗條件下，氮、磷、鉀均對蘋果容器苗生物量累積產(chǎn)生一定的增效作用，其肥效順序為xN＞xK＞xP，氮、磷、鉀交互效應均表現(xiàn)為負作用，負作用的大小順序為xNxK＞xNxP＞xPxK；氮對蘋果容器苗的生長表現(xiàn)為正效應，氮、鉀交互作用以及過量施用磷和鉀均會對苗木的生長產(chǎn)生負作用；在本試驗條件下，氮、磷、鉀施用水平分別為氮（N）43.33mg/L、磷（P2O5）28.28mg/L、鉀（K2O）93.94mg/L時，蘋果容器苗總生物量可以達到理論最大值（干重）94.334g/株。

關鍵詞：蘋果容器苗；施肥水平；生長指標；生物量；回歸模型

近年來，隨著煙臺蘋果產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，老果園重茬改造和更新?lián)Q代步法加快，蘋果容器苗木需求量逐年增加［1］。由于受生長空間的限制，科學施肥是容器育苗的重要措施之一［2－3］。當前容器苗培育多采用的隨水施肥技術消耗大量人力、物力和水資源，且易造成環(huán)境污染，如氮淋溶量高達50kg/hm2［4］。本文主要研究了特定基質條件下，蘋果容器苗對氮、磷、鉀肥料的效應特征，提出合理的施肥方案，建立了蘋果容器苗肥料效應的數(shù)學模型，為生產(chǎn)中節(jié)約用肥及規(guī)?；鳂I(yè)提供技術參考。

1　材料與方法

采用三因素五水平二次正交旋轉組合設計，參照蘋果樹對氮、磷、鉀的需求范圍設計因素的上下限及零水平，試驗因子（xN、xP、xK分別表示蘋果樹對N、P2O5、K2O需求的質量濃度，單位：mg/L）及水平編碼見表1。所配營養(yǎng)液中氮、磷、鉀養(yǎng)分由硝酸鈣、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀和硫酸鉀等化學試劑提供，其他中、微量養(yǎng)分按照Hogland營養(yǎng)液配方配制。

表1　氮、磷、鉀水平編碼值表Table1　Coding　values　of　control　variables　N，P　and　K

按表1編碼水平設置24個營養(yǎng)液處理組合（詳見表2），其中處理1～8為各因素的上水平和下水平，處理9～14為各因素r水平，處理15～23為各因素零水平，1個空白對照CK。

表2　氮、磷、鉀不同施用水平對蘋果容器苗生長性狀的影響Table　2　Impact　of　different　N，P　and　K　fertilizer　application　rates　on　the　growth　characters　of　apple　container　seedlings

續(xù)表2

試驗于2014年3月中旬開展，供試蘋果容器苗為1年生脫毒煙富3苗木（培養(yǎng)容器為直徑20cm、高30cm的無紡布袋，基質為等體積配比的爐灰渣和腐熟果木屑）。試驗開始前，選取生長狀況良好、株型整齊一致的苗木，并對苗木根系進行修剪，保證根系大小及構型基本一致，培養(yǎng)容器置于地上隨機排放，株距20cm，行距40cm。栽植完成后，每盆澆灌1L生根劑，促進苗木生根。3月底統(tǒng)一定干50cm，定植后的苗木成活率為99%。苗木全生長期避雨培養(yǎng)，常規(guī)管理（滴灌、除草、打藥和促分枝等）按習慣經(jīng)驗進行。

試驗中每處理設置重復15個（即15盆，每盆1株蘋果容器苗），共360盆。蘋果容器苗整個生長季（4～10月共7個月）每月澆施營養(yǎng)液2次，每次施用200mL/盆。

8月上旬對苗進行光合速率（LI-6400XT光合儀，每處理測定15～20片葉）和葉綠素含量（手持式葉綠素儀，每處理測定10～15片葉）的測定。11月初對苗進行采樣分析。從15個重復中選擇長勢一致、健康的5株大苗，測定分枝、地莖和株高以后，破盆取樣、枝解和清除根系雜物，并將鮮葉、莖稈和根系帶回實驗室處理，測定植株葉片、莖稈（不包括砧木）和新根生物量。

試驗數(shù)據(jù)采用MicrosoftOfficeExcel2010整理后，利用SPSS19.0進行方差和回歸分析。

2　結果與分析

2.1各施肥處理對蘋果容器苗生長狀況的影響

各試驗處理組合與蘋果容器苗基本生長性狀表現(xiàn)結果見表2?？梢钥闯觯c對照相比，各施肥處理蘋果容器苗的生長指標（光合速率、葉綠素、分枝、地莖、高度、葉重、枝重、根重、總生物量和壯苗指數(shù)）均明顯增加。對照CK處理蘋果容器苗單株總生物量僅56.7g/株，施肥處理較對照增重4.6～43.9g/株，平均增加26.1g/株。說明施肥處理促進了蘋果容器苗的生長。

經(jīng)方差分析（表3）得知，不同氮、磷、鉀施用水平之間對蘋果容器苗木的生長指標產(chǎn)生了顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）的差異影響。

表3　氮、磷、鉀不同施用水平對蘋果容器苗生長性狀的方差分析Table　3　ANOVA　of　different　N，P　and　K　fertilizer　application　rates　on　growth　characters　of　apple　container　seedlings

通過對蘋果容器苗各生長指標的相關分析（表4）可以看出，除了株高外，蘋果容器苗總生物量與其他生長指標均表現(xiàn)為顯著或極顯著相關性。為進一步分析不同施肥水平對蘋果容器苗生長的影響，本文以蘋果容器苗總生物量為因變量進行肥料效應的回歸分析。

表4　蘋果容器苗生長指標相關分析Table　4　Correlation　analysis　of　growth　parameters　of　apple　container　seedlings

2.2肥料效應回歸模型的建立與解析

依據(jù)三因素二次回歸正交旋轉組合設計結構矩陣，利用SPSS19.0軟件分析得到方程中各項總體偏回歸系數(shù)，建立了蘋果容器苗總生物量與氮、磷、鉀三要素的肥料效應模型

Y＝91.732＋4.001xN＋1.469xP＋1.936xK－3.741xNxP－5.893xNxK－0.663xPxK－2.826xN2－7.852xP

2－4.513xK2。

（1）

對方程進行顯著性檢驗（表5），F(xiàn)＝4.385＞F0.01（9，65）＝2.693，回歸方程達到極顯著水平，說明方程是有效的。

表5　回歸模型有效性檢驗Table　5　ANOVA　of　the　regressivemodel　equation

為直觀起見，將xN、xP、xK因子編碼值代入方程（1）求得模擬理論值，如圖1可以看出，方程曲線與理論值擬合良好，兩組觀測值相關系數(shù)R＝0.922，極顯著（P＜0.01）相關。

圖1　蘋果容器苗總生物量回歸理論值與實測值的擬合Fig.1　Regression　fitting　of　the　theoretical　andmeasured　values　of　apple　container　seedlings　total　biomass

方程式（1）中Y為蘋果容器苗總生物量（g/株），xN、xP、xK因子編碼值［－1.682，1.682］。從回歸方程可以看出，N、P2O5、K對蘋果容器苗的生長均表現(xiàn)為正作用，且作用大小為xN＞xK＞xP，但三者的交互效應均表現(xiàn)為負作用，且負作用的大小順序為xNxK＞xNxP＞xPxK，同時過量施用氮、磷、鉀（方程二次平方項為負值）都會對苗木的生長產(chǎn)生負效應。

對方程中各回歸系數(shù)進行顯著性檢驗（如表6），xN、xNxK、xP2、xK2的回歸系數(shù)達到顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）水平，剔除不顯著項xP、xK、xNxP、xPxK、xN2，同時對常數(shù)項進行中心化，得到新的回歸方程：

對方程（2）進行擬合檢驗，F(xiàn)＝3.983＞F0.01（16，58）＝2.326，表明回歸方程擬合良好，能簡單且更好地反應蘋果容器苗的總生物量變化。

方程式（2）說明xN因子對蘋果容器苗的生長表現(xiàn)為顯著正效應，xNxK交互作用以及過量施用磷（xP2）和鉀（xK2）對蘋果容器苗的生長均表現(xiàn)為顯著負效應。

表6　蘋果容器苗總生物量回歸系數(shù)及顯著性檢驗Table　6　Regression　coefficients　of　apple　container　seedlings　total　biomass　and　their　significance　test

2.3最佳施肥水平的確定

邊際效應能夠反映各因素的最佳施肥水平，將原量綱：

代入回歸模型（2）得到新的回歸方程：

由于方程（3）的二次項系數(shù)為負值，說明必有極值點，分別對xN′、xK′求偏導：

求解后得出xN′＝43.33mg/L，xK′＝93.94mg/L。

將Y中心值、xN′、xK′代入方程（3）計算得出xP′＝28.28mg/L即，當試驗三因素的施肥水平分別為xN＝43.33mg/L、xP＝28.28mg/L、xK＝93.94mg/L時，蘋果容器苗總生物量可以達到理論最大值（干重）94.334g/株，與實際最大值94.6相近，是未施肥對照蘋果容器苗總生物量（干重）56.721g/株的1.66倍。

3　討論

本研究采用三因素五水平二次正交旋轉組合設計研究不同氮、磷、鉀施用水平對蘋果容器苗生長的影響，依據(jù)統(tǒng)計分析結果建立了氮、磷、鉀三因子對蘋果容器苗生物量累積的數(shù)學模型。通過模型分析得出，試驗條件下，氮、磷、鉀對蘋果容器苗生物量累積均產(chǎn)生一定的增效作用，其肥效順序為xN＞xK＞xP；氮、磷、鉀交互效應均表現(xiàn)為負作用，負作用的大小順序為xNxK＞xNxP＞xPxK；過量施用氮、磷、鉀會對苗木的生長帶來負作用；尤其氮對蘋果容器苗的生長表現(xiàn)為顯著正效應，氮、鉀交互作用以及過量施用磷和鉀均表現(xiàn)為顯著負效應。

不合理的氮、磷、鉀比例不但起不到促苗生長作用，還可能抑制苗木的發(fā)育。氮、磷、鉀之間的交互作用在一定程度上對蘋果容器苗木的生長是不利的，尤其氮、鉀兩因素的搭配很重要。研究認為氮、磷、鉀的互作對植物產(chǎn)量/生物量有顯著影響［5－7］，氮、鉀在植物代謝過程中有互補作用，不適宜的氮/鉀比例會阻礙植物的生長發(fā)育［8－9］。

本研究通過回歸方程邊際效應計算得出，在本試驗條件下，于蘋果容器苗生長季（4～10月）施用營養(yǎng)液200mL/盆，每月澆施2次，氮、磷、鉀的最佳施用水平分別為氮43.33mg/L、磷28.28mg/L和鉀93.94mg/L，蘋果容器苗總生物量理論最大值（干重）94.334g/株。

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ImpactofdifferentN，P，Kapplicationratesonapplecontainerseedlinggrowth

ZHANGRui-qing，SUNXiao，YANGJian-chao，SUNQing-tian，SUNYan-xia，JIANGZhong-wu*

（YantaiAcademyofAgriculturalSciences，Yantai265500，China）

Abstract：WeaddressedtheoptimalN，PandKapplicationratestogainthemaximumbiomassaccumulationofapplecontainerseedlingsbycomparisonofgrowthdistinctionsoftheirdifferentapplicationrates.Wealsodesigned24differentcombinationsofN，PandKnutrientstreatmentwiththreefactorsfivelevelsquadraticorthogonalrotationdesignwithone-yearlivingapplecontainerseedlingsasexperimentalsubjects.ResultsshowthatdifferentN，PandKapplicationrateshavesignificant（P＜0.05）orextremelysignificant（P＜0.01）effectsonthegrowthcharactersofapplecontainerseedlings.WeconstructedaregressivemodelbetweenN，PandKapplicationratesandbiomassaccumulationofapplecontainerseedlingswithSPSS19.0asastatisticalanalysistool.AnalysisresultsdemonstratethatN，PandKapplicationratesallhavepositiveeffectsonthebiomassaccumulationofapplecontainerseedlingswithanorderofxN＞xK＞xP.However，theinteractionsamongN，P，KapplicationratesalldisplaynegativeeffectsbyanorderofxNxK＞xNxP＞xPxK.ApplicationrateofNhaspositiveeffect，buttheinteractionsbetweenNandKapplicationrateandexcessiveapplicationofPandKcausenegativeeffectsonthegrowthofapplecontainerseedlings.OptimalapplicationrateofN，P2O5andK2Oarerespectively43.33mg/L，28.28mg/Land93.94mg/L，basedonwhichthetotalbiomassofapplecontainerseedlingscanattainthetheoreticalmaximumof94.334g/plant.

Keywords：applecontainerseedling；applicationrate；growthcharacters；biomass；regressionmodel

中圖分類號：S661.1

文獻標識碼：A

文章編號：1002-4026（2016）01-0098-07

DOI：10.3976/j.issn.1002－4026.2016.01.017

收稿日期：2015-03-01

基金項目：山東省2013年度農業(yè)重大應用技術創(chuàng)新課題；山東省現(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系水果創(chuàng)新團隊建設專項（SDAIT-03-022-02）

作者簡介：張瑞清（1977－），女，博士，農藝師，研究方向為果樹施肥技術及農林廢棄物綜合利用。Email：zrqnancy＠sina.com

*通訊作者，姜中武（1960－），男，研究員，碩士生導師。Email：jiangzhongwu＠163.com