武志斌，龔 超，劉 俊，陳榮江

（1.新鄉(xiāng)市土壤肥料工作站，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

新鄉(xiāng)市位于豫北平原，歷史上因黃河水沖積，形成黃河故道，分布有面積較大的砂質(zhì)土壤，為河南省較適種植花生的主要生態(tài)區(qū)之一，2019年花生種植面積近7.8萬(wàn)余hm2，占河南省種植面積（122.3萬(wàn)hm2）的近6.4%，總產(chǎn)34.13萬(wàn)t，占河南省總產(chǎn)（576.72萬(wàn) t）的5.9%左右。近年來(lái)，隨著花生品種的更新、新型復(fù)合肥施用及化控技術(shù)的應(yīng)用等，產(chǎn)量有了明顯提高[1-3]。施肥是提高砂壤地花生產(chǎn)量的重要手段，施肥不足將引起營(yíng)養(yǎng)不良從而對(duì)花生的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，但施肥過(guò)量或嚴(yán)重偏施化肥不僅增加投入，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，造成土壤板結(jié)等問(wèn)題[4-5]。此外，還有學(xué)者針對(duì)一定的土壤特點(diǎn)研究其他肥料對(duì)花生生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，以及花生對(duì)不同肥料營(yíng)養(yǎng)協(xié)同吸收特征的報(bào)道[6-7]。因此，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量并結(jié)合花生的產(chǎn)量目標(biāo)，研究科學(xué)合理的施用化肥的種類、配比和方法非常必要。為研究新鄉(xiāng)市沿黃地區(qū)花生高產(chǎn)高效栽培施肥效應(yīng)參數(shù)，探討節(jié)肥增效施肥模式，按照農(nóng)業(yè)部有關(guān)測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)意見，根據(jù)花生的營(yíng)養(yǎng)特性和需肥規(guī)律[8-9]，結(jié)合當(dāng)?shù)鼗ㄉa(chǎn)中的施肥習(xí)慣，設(shè)計(jì)了花生氮、磷、鉀“3414”肥效試驗(yàn)，擬基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模優(yōu)化，以期充實(shí)、完善特定生態(tài)區(qū)下花生高產(chǎn)高效施肥技術(shù)，為新鄉(xiāng)市花生科學(xué)施肥提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料及試驗(yàn)概況

供試花生品種為豫花 9326。試驗(yàn)肥料：氮肥為尿素（含N≥46.3%），磷肥為過(guò)磷酸鈣（含P2O5≥16%），鉀肥為進(jìn)口硫酸鉀（K2O≥50%）。試驗(yàn)于2019年秋季在延津縣馬莊鄉(xiāng)姬莊村進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬作物為小麥，地勢(shì)平坦，便于排灌，肥力中等偏上。耕層土壤養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)12.1 g/kg、全氮0.47 g/kg、有效磷18.2 mg/kg、速效鉀143.6 mg/kg。磷鉀肥和70%氮肥在花生初花期1次施入，所剩30%氮肥在盛花期追施，統(tǒng)一灌溉、防控和田間管理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采取“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計(jì)方案，共設(shè)三因素四水平共14個(gè)處理，小區(qū)面積20 m2，3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列。于5月17日麥壟點(diǎn)種，密度為14.4萬(wàn)株/hm2，行距40 cm，穴距16.5 cm，每穴2粒。田間管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田管理要求進(jìn)行，試驗(yàn)因素水平編碼值見表1。

表 1 試驗(yàn)因素水平編碼 kg/hm2

1.3 化學(xué)防控

播前拌種：為防治地下害蟲和果腐病，按60%吡蟲啉450 mL/hm2+12%禾姆1.5 L/hm2計(jì)量拌種。防治根腐病和莖基腐病：齊苗后用30%瑞苗清水劑240 mL/hm2+60% 百泰 粉 劑 600 g/hm2噴 霧，5～7 d后再噴1遍。防治新黑地蛛蚧和蠐螬：6月25日用7.5 kg/ hm248%毒死蜱乳油隨水沖施1次；7月25日用7.5 kg/hm248%毒死蜱乳油隨水沖施1次。防治蚜蟲：發(fā)生初期20%吡蟲啉水分散粒劑45 g/hm2噴霧，防治2遍，間隔10 d。防治葉斑病、果腐病和后期早落葉：盛花期17%歐帕懸浮劑（規(guī)格1 000 mL/瓶）450 mL/hm2噴霧。

化學(xué)除草：防治禾本科雜草、闊葉雜草、莎草，苗期（6月15日前后)用10.8%精喹禾靈乳油750 g/hm2+24%乳氟禾草靈乳油90 mL/hm2噴霧1次。株高25 cm左右時(shí)，用30%矮多懸浮劑750 g/ hm2噴霧1次；株高30～35 cm時(shí)，用30%矮多懸浮劑1.5 kg/ hm2噴霧1次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用方差分析、多項(xiàng)式回歸分析方法，在建模的基礎(chǔ)上，模擬尋求最優(yōu)施肥參數(shù)。數(shù)據(jù)處理在SAS9.4環(huán)境下完成[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各施肥處理對(duì)花生農(nóng)藝性狀的影響

從花生各性狀表現(xiàn)（表2）可以看出，氮磷鉀的不同配施量是導(dǎo)致花生農(nóng)藝及產(chǎn)量差異的主要原因。無(wú)施肥處理（N0P0K0）的各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)均較差；從氮素因子的變化看，主莖高、總分枝數(shù)、單株結(jié)果枝數(shù)、百仁質(zhì)量4個(gè)指標(biāo)整體上均表現(xiàn)為隨氮肥施量的增大而提高，但單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量、出仁率及產(chǎn)量4個(gè)指標(biāo)在N 處于3水平下均較相應(yīng)的2水平下有所下降；從磷素因子的變化看，主莖高、總分枝數(shù)、百仁質(zhì)量和出仁率4個(gè)指標(biāo)均隨磷施肥量的增加而升高，而單株結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量及產(chǎn)量4個(gè)指標(biāo)在P處于3水平下均較相應(yīng)的2水平下略低；鉀肥施用亦使主莖高、單株結(jié)果枝數(shù)、百果質(zhì)量和百仁質(zhì)量整體上均呈現(xiàn)隨施鉀量增多而提高，但在N與P均處2水平下，總分枝數(shù)、單株飽果數(shù)、出仁率3個(gè)指標(biāo)在K 處于3水平下均較相應(yīng)的2水平略低，產(chǎn)量相差甚微。單株飽果數(shù)與出仁率在N、P、K中2個(gè)指標(biāo)處于2水平、1 個(gè)指標(biāo)處于 3 水平（N3P2K2、N2P3K2、N2P2K3）時(shí)的表現(xiàn)均略低于N、P、K水平均為2（N2P2K2）時(shí)，這可能是氮、磷、鉀肥施量偏高，促使花生生長(zhǎng)過(guò)旺所致。

表2 不同處理對(duì)花生農(nóng)藝性狀的影響

2.2 各施肥處理對(duì)花生產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，不同配方施肥處理的花生產(chǎn)量 均 高于 CK（N0P0K0），以 處 理 N2P2K2增 加 61.74%為最明顯。處理N0P2K2（缺N）、處理N2P0K2（缺P）、處理N2P2K0（缺K）產(chǎn)量相對(duì)較低，較CK 依次增加17.76%、36.87%、38.05%?；ㄉ鷮?duì)氮肥反應(yīng)敏感，缺氮會(huì)導(dǎo)致磷、鉀的肥效降低。處理N0P2K2中雖磷、鉀肥較充足，但因缺氮致產(chǎn)量依然較低，較CK僅增產(chǎn)17.76%，但較處理N2P2K2減少27.19%。

方差分析（表3）表明，不同處理的花生產(chǎn)量差異均達(dá)極顯著水平（F=48.13，P<0.000 1）。采用最小顯著差異法（LSD）對(duì)各處理產(chǎn)量的多重比較結(jié)果（表4）表明，處理N2P2K2與處理N2P2K3的產(chǎn)量差異不顯著，且二者顯著高于除處理N2P3K2外的其他各處理；除處理N2P2K2外，在不含N或P或K水平為3的處理中，處理N2P2K1的產(chǎn)量最高，為5 769.50 kg/hm2，但與處理N2P1K2差異不顯著；施肥各處理顯著高于不施肥處理（CK），施氮各處理顯著高于缺氮處理N0P2K2。上述結(jié)果表明，優(yōu)化施氮量對(duì)提高花生產(chǎn)量非常重要。

2.3 花生產(chǎn)量對(duì)養(yǎng)分的回歸模型建立與分析

2.3.1 花生產(chǎn)量對(duì)氮磷鉀的回歸模型及模擬施肥參數(shù)以花生莢果產(chǎn)量為預(yù)報(bào)變量，以N、P、K（碼值，分別以x1，x2，x3表示）為預(yù)測(cè)變量建立三元二次肥效模型（表 5），得到

表3 不同處理花生產(chǎn)量方差分析

表4 不同處理花生產(chǎn)量多重比較

該回歸方程的擬合優(yōu)度（R2=0.982 6）表明，此模型能解釋產(chǎn)量變異信息的98.26%，很好地反映了3種肥料施用量與相應(yīng)產(chǎn)量間相依規(guī)律。

為求解上述施肥模型的最優(yōu)參數(shù)，采用模擬因素取值的頻率分析方法，將各因素約束在0≤xi≤3（i=1，2，3）內(nèi)，步長(zhǎng)均取 0.15，產(chǎn)量目標(biāo)介于 5 700～6 750 kg/hm2，則在所有可能的9 261個(gè)組合中，有2 492個(gè)滿足要求，占比26.91%，模擬最高產(chǎn)量為6 463.51 kg/ hm2，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表6。

從表6可以看出，花生產(chǎn)量介于5 700~6 750 kg/ hm2的 施 肥 決 策：施 純 N 137.93~140.66 kg/hm2、P2O590.86~92.29 kg/hm2、K2O 122.46~125.94 kg/hm2，期望產(chǎn)量為5 965.30~5 979.98 kg/hm2。

表5 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)與花生產(chǎn)量結(jié)果

表 6 花生產(chǎn)量在 5 700~6 750 kg/hm2目標(biāo)下氮磷鉀施肥參數(shù)模擬

2.3.2 兩因素交互效應(yīng)模型及其優(yōu)化 據(jù)試驗(yàn)結(jié)果（表5)，固定氮磷鉀任意一因素xi（i=1，2，3）于2水平所對(duì)應(yīng)的處理，利用另兩因素相應(yīng)的碼值及產(chǎn)量結(jié)果，分別建立NP、NK、PK兩因素的二元二次回歸子模型得

為得到較優(yōu)的施肥參數(shù)，據(jù)本試驗(yàn)中花生的實(shí)際產(chǎn)量，將目標(biāo)產(chǎn)量取為5 700～6 750 kg/hm2，各因素約束在 0≤xi≤ 3（i=1，2，3）內(nèi)，步長(zhǎng)皆取 0.15 進(jìn)行模擬，所得結(jié)果（表 7）顯示，施純N129.84 kg/hm2、P2O594.41 kg/hm2，氮磷互作產(chǎn)量為 5 978.85 kg/hm2；施純N129.42 kg/hm2、K2O 121.98 kg/hm2，氮鉀互作產(chǎn)量達(dá) 5 988.20 kg/hm2；施 P2O590.59 kg/hm2、K2O 121.44 kg/hm2，磷鉀互作產(chǎn)量為5 996.68 kg/hm2。

表 7 花生產(chǎn)量在 5 700~6 750 kg/hm2目標(biāo)下的兩因素互作施肥參數(shù)模擬

2.3.3 單因素效應(yīng)分析 據(jù)試驗(yàn)結(jié)果（表5），將氮磷鉀的任意兩因素固定于2水平，利用相應(yīng)處理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立以花生莢果產(chǎn)量為目標(biāo)變量、以所剩因素（碼值）為自變量的一元二次回歸模型如下：

2.3.4 各類模型所提供施肥決策的經(jīng)濟(jì)效益分析 為得到高產(chǎn)高效優(yōu)化施肥決策，將上述7個(gè)模型所提供的施肥參數(shù)及產(chǎn)量期望進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，可提高所得決策的科學(xué)性與正確性。將以上各模型提供施肥參數(shù)、期望產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益匯總于表8。從表8可知，單因素K肥效模型提供施肥決策的產(chǎn)量期望為6 257.16 kg/hm2最高，但因鉀肥用量偏高，導(dǎo)致肥料投資成本較高，產(chǎn)投比28.29相對(duì)最低，NP、PK二元肥效模型所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量分別為5 978.85 kg/hm2、5 996.68 kg/hm2，但由于肥料投資成本相對(duì)較低，產(chǎn)投比居前2位，分別為32.98、32.75。由于種植花生追求的目標(biāo)是高產(chǎn)高效，而非僅放在產(chǎn)量目標(biāo)上，為此，應(yīng)當(dāng)決選NP二元回歸模型提供的施肥決策：施純N 129.84 kg/hm2、P2O594.41 kg/hm2、K2O 120.00 kg/hm2，可望獲得花生莢果產(chǎn)量5 978.85 kg/hm2，產(chǎn)值45 439.26元，凈收益44 061.46元，此可推薦為新鄉(xiāng)市沿黃地區(qū)花生種植的施肥方案。

表8 各肥效模型提供的施肥參數(shù)及經(jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論與討論

單株果數(shù)和百果質(zhì)量是花生單株產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素，單株產(chǎn)量是群體單位面積產(chǎn)量的重要指標(biāo)[11]。本研究結(jié)果表明，優(yōu)化氮、磷、鉀肥施量與配比能有效地提高花生的單株結(jié)果數(shù)、單株飽果數(shù)、百果質(zhì)量及出仁率，對(duì)花生增產(chǎn)作用顯著，此與李宗軍等[12]的研究部分結(jié)果相近，但施用量不同，此可能與試驗(yàn)地基礎(chǔ)肥力不同等有關(guān)。類似的結(jié)論在其他作物上也得到了驗(yàn)證[13]。

近年來(lái)，隨著國(guó)家農(nóng)業(yè)領(lǐng)域一系列重大研究計(jì)劃的實(shí)施，作物施肥技術(shù)研究取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，我國(guó)正在實(shí)施減肥增效策略，農(nóng)業(yè)部已開始推行“化肥零增長(zhǎng)”，提出通過(guò)“精”、“調(diào)”、“改”、“替”等途徑控制化肥投入。因此，提高肥料利用率已成為各級(jí)政府、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門及廣大土壤肥料科研人員關(guān)注的領(lǐng)域。針對(duì)不同生態(tài)環(huán)境、不同作物、不同土壤特性和肥力水平、不同肥料種類開展施肥效果及肥料利用效率的研究，已經(jīng)取得了大量的作物需肥規(guī)律和施肥技術(shù)成果[14-16]。研究結(jié)論得出，氮、磷、鉀肥及其交互效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量會(huì)產(chǎn)生顯著影響，有時(shí)交互作用更明顯，在施肥水平較低時(shí)，不同肥素表現(xiàn)出較好的協(xié)同促進(jìn)作用，在達(dá)到產(chǎn)量峰值后，則表現(xiàn)為無(wú)效甚至抑制作用，相應(yīng)各肥素中值的處理能夠較好地滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)氮、磷、鉀的需求，提高作物對(duì)這些養(yǎng)分的利用率。

土壤中貯存著作物生長(zhǎng)必需的養(yǎng)分，其中，各種養(yǎng)分的有效數(shù)量和構(gòu)成比例對(duì)不同作物的需求存在差異，從而影響作物各組織器官的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。通過(guò)測(cè)土配方施肥，花生所需氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)更趨合理，能滿足花生對(duì)養(yǎng)分的需求。本研究結(jié)果表明，處理N2P2K2（N 135 kg/hm2、P2O5105 kg/hm2、K2O 120 kg/ hm2）相應(yīng)的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益較其他處理優(yōu)勢(shì)明顯。在氮、磷營(yíng)養(yǎng)供給充足時(shí)，適量施鉀有利于提高花生抗病、抗倒能力，促成增產(chǎn)增益。本研究所得花生產(chǎn)量的單因素肥效模型均呈拋物線，此與參考文獻(xiàn)[17-18]相應(yīng)結(jié)論類似。本研究所得擬合花生產(chǎn)量的三元二次肥效模型及NP、NK二元二次肥效模型的擬合優(yōu)度均在0.95以上，表明這些模型很好地反映了施肥量與花生產(chǎn)量間的相依關(guān)系，由此做出的分析結(jié)果可靠性高。

綜合得到的各肥效模型提供的施肥參數(shù)、期望產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，本著高產(chǎn)高效的生產(chǎn)目標(biāo)，選擇出NP二元肥效模型提供的施肥參數(shù)：N 129.84 kg/hm2、P2O594.41 kg/hm2、K2O 120.00 kg/hm2，可獲花生產(chǎn)量5 978.85 kg/hm2，產(chǎn)投比最高，推薦將其作為新鄉(xiāng)市沿黃地區(qū)花生種植的推薦施肥決策。