摘 要：通过连续5年在甘肃中部干旱地区开展油用亚麻氮磷钾土壤养分丰缺指标田间试验研究得出：当地油用亚麻相对产量＜50%（极低）、[50%～60%（)低）、[60%～70%（)较低）、[70%～80%（)中）、[80%～90%（)较高）、≥90%（高）6个肥力等级下相对应的土壤氮、磷、钾养分丰缺指标为全氮＜0.38、[0.38～0.53)、[0.53～0.75)、[0.75～1.05)、[1.05～1.48)、≥1.48g·kg-1；有效磷（P）＜4.6、[4.6～7.8)、[7.8～13.1)、[13.1～22.1)、[22.1～37.3)、≥37.3mg·kg-1；速效钾（K）＜91.0、[91.0～117.3)、[117.3～151.1)、[151.1～194.7)、[194.7～250.9)、≥250.9mg·kg-1；并提出了各肥力等级对应的推荐施N量分别为＞130、(115～130]、(105～115]、(95～105]、(75～95]、≤75kg·hm-2；施P2O5量分别为＞110、(95～110]、(80～95]、(65～80]、(50～65]、≤50kg·hm-2；施K2O量分别为＞70、(60～70]、(50～60]、(40～50]、(35～40]、≤35kg·hm-2。长期土壤养分监测表明，自1983年至今，当地油用亚麻产区土壤碱解氮、有效磷含量均呈上升趋势，全氮含量略有下降，速效钾含量则下降明显。从试验所得丰缺指标亦看出，目前当地土壤氮、磷素养分含量仍处于较低水平，而钾素养分含量虽仍处于较高水平，但与以往相比却呈明显下降趋势，表明当地油用亚麻生产中既要重施氮肥，增施磷肥，还要适当补施钾肥。
关键词：干旱地区；亚麻；土壤氮磷钾；丰缺指标；施肥指标
油用亚麻也称作胡麻，是我国西北地区主要油料作物之一，也是甘肃中部干旱地区第一大经济作物。由于在当地油用亚麻生产中化肥施用或过量、或不足，严重缺乏精准性和科学性，导致肥料利用率极低，增产不增收，且易造成农田环境污染[1，2]。为建立当地油用亚麻氮、磷、钾养分丰缺指标，构建施肥数学模型，建立完善的油用亚麻推荐施肥指标体系，从而在当地油用亚麻生产中实现化肥减量增效，本团队于2011～2015年连续5年在平川引黄灌区、井灌区及干旱山区开展了油用亚麻氮、磷、钾“3414”田间肥效试验研究，以期为大田推广测土配方施肥技术提供依据，指导农民科学施肥，达到合理投入、节本增效、增产增收之目的。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验布置在甘肃中东部、黄河中上游的白银市平川区引黄灌区、井灌区及干旱山区，地理位置为东经104°18′～105°26′，北纬36°10′～37°00′，海拔1533～1995m，年均降水量240mm左右，年平均气温8.2℃，≥10℃的积温2651℃，无霜期143d，日照时数2691h[3]。试验区域土壤为灰钙土，质地为壤土或砂壤土，选择地势平坦、肥力均匀、具有代表性地块，连续5年按照高、中、低肥力分别布设试验2个点（次）、3个点（次）和4个点（次）。
1.2材料
供试油用亚麻品种为当地主栽品种：定亚18号、宁亚14号；供试肥料：尿素(甘肃刘化集团公司生产，含N 46.2%)，过磷酸钙（白银虎豹化工公司生产，含P2O512%）或重过磷酸钙（云南云天化国际化工公司生产，含P2O544%），硫酸钾（国投新疆罗布泊钾盐公司生产，含K2O52%）。
1.3试验设计
每个试验点播前按“S”形取样法取0～20cm耕作层20个样点混合成1个土样，采用常规土壤化验方法分析[4]土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾及pH值。
试验采用“3414”完全试验设计[5-7]，设氮、磷、钾3个因素，每个因素4个水平，共设14个处理（各处理水平及施肥量见表1），其中“水平2”根据高产栽培实践与经验合理确定。试验处理均不施农家肥，前茬为小麦、玉米、马铃薯等。试验磷钾肥均为播前一次基施，氮肥60%作基肥，40%在现蕾期作追肥。试验分别于3月中下旬播种，水浇地采用人工机械播种方式，旱地采用全膜双垄穴播方式，大垄面及两侧种4行，小垄两侧种2行，行距18cm，穴距15cm，每穴3～5粒，小区面积30m（26m×5m），小区间距40cm，区组间距50m。小区处理均采用二排或三排式随机排列，多点无重复，小区四周筑埂，水浇地单灌单排，作物生长期间记载生育期，成熟收获前抽样考种，收获时，每小区两端各除去50cm，每边除去两行，计产面积21m2，单收单打，计量实产，其它管理措施同常规。
1.4试验数据处理
1.4.1土壤速效氮磷钾养分丰缺指标确定
利用“3414”试验方案中缺素区处理和全肥区处理的产量，分别计算出各试验点的油用亚麻缺素区氮磷钾相对产量，其计算方法为：
缺氮区的相对产量=N0P2K2处理产量/N2P2K2处理产量×100%
缺磷区的相对产量=N2P0K2处理产量/N2P2K2处理产量×100%
缺钾区的相对产量=N2P2K0处理产量/N2P2K2处理产量×100%
以获得相对产量数据为因变量（Y），土壤有效养分测试值为自变量（X）进行对数函数方程Y=aLn(X)+b拟合，建立起当地耕作灰钙土的土壤养分测试值与油用亚麻缺素区相对产量之间的函数关系，绘出函数关系图像。并以相对产量达到50%、60%、70%、80%、90%为标准确定土壤肥力分级水平，并计算不同水平的土壤氮、磷、钾速效养分丰缺临界指标值，划定相对产量＜50%（极低）、[50%～60%）（低）、[60%～70%）（较低）、[70%～80%）（中）、[80%～90%）（较高）、≥90%（高）6个肥力等级，进而确定氮磷钾养分丰缺指标[8-16]。
表1 试验处理方案及施肥水平
1.4.2氮磷钾推荐施肥量的确定
对各试验点数据分别运用回归分析进行三元二次肥料效应方程、一元二次肥料效应方程拟合，得到不同肥力试验地块的施肥函数方程[17]，利用函数方程获取各试验点的氮、磷、钾经济最佳施肥量，再以获得到的经济最佳施肥量为因变量（Y），土壤有效养分测试值为自变量（X），进行对数函数方程Y=aLn(X)+b拟合，建立起当地耕作灰钙土的土壤养分测试值与油用亚麻经济最佳施肥量之间的函数关系[18]，绘出函数关系图像。按上述确定的土壤肥力分级指标计算得出不同肥力等级的氮磷钾推荐施肥区间临界值，确定土壤氮磷钾推荐施肥指标[19～21]。本试验均采用Excel2007软件进行数据统计分析。
2结果与分析
2.1试验田土壤基本养分状况
2011～2015年各个试验点的基础肥力状况如表2所示，土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的平均含量分别为15.74g·kg-1、0.79mg·kg-1、62.99mg·kg-1、73.41mg·kg-1、208.29mg·kg-1，与同期当地油用亚麻产区土壤养分监测结果[3（]表3）相比，除土壤有机质含量略高外，土壤的全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量均大体相当，且各试验点和同期当地油用亚麻产区与第二次土壤普查结果相比，两者的土壤有机质、碱解氮、有效磷含量均有所上升，只有全氮、速效钾有所下降，土壤养分变化趋势表现一致。从表2还可看出，本试验9个试验点所选择试验田中，有高肥力试验田2个点次，中肥力试验田3个点次，低肥力试验田4个点次。由此可见，本试验所选试验田具有一定代表性，其土壤养分状况符合当地土壤肥力现状，试验田选择亦符合“3414”多点试验要求，布点较为合理，选地切合实际，从而为本试验提供了相对准确性、可靠性的土壤基础肥力值，确保了试验结果不会因试验田选点布局不合理、不同肥力水平搭配不当、不具代表性而产生较大误差与偏差。
表2 试验地块基础肥力值
表3 土壤氮磷钾养分状况及变化情况
2.2产量结果分析
对连续5年开展9个点次田间氮、磷、钾“3414”肥效试验产量结果进行汇总分析（表4），结果表明，不同肥力水平试验点的各施肥处理均较无肥区（处理N0P0K0）增产，平均增幅为15.6%～63.1%，证明氮、磷、钾肥配施对当地油用亚麻产量的提升有明显效果。其中，以处理N2P2K2产量最高，平均达到2362.2kg·hm-2，比无肥区平均增产63.1%，肥效最明显；其次为N2P2K1、N2P1K2、N2P2K33个处理，平均产量分别为2256.7kg·hm-2、2217.0kg·hm-2、2206.5kg·hm-2，比无肥区分别平均增产55.8%、53.1%、52.3%；相比之下，N2P3K2、N3P2K2、N1P2K2、N2P1K14个处理的产量则均有所降低。从表4还可以看出，处理N0P2K2（缺氮区）、N2P0K2（缺磷区）、N2P2K（0缺钾区）的肥效均明显低于处理N2P2K2，且以缺氮区肥效最差，比无肥区平均仅增产15.6%。从以上分析可见，氮、磷、钾肥合理配施，施量适宜是本地油用亚麻夺取高产的关键所在，过高施用三者中任何一种均会造成减产，且因施肥相对偏高，导致施肥成本提高，单位肥料产出下降，施肥亏损增大，甚至造成入不敷出的生产风险。相反，过低施用三者中任何一种同样不能获得良好增产效果，特别是在低施氮量（N1水平）情况下，配施低钾（K1水平）或低磷（P1水平）肥效更低，增效更差，从而会明显增大因不合理过低配施肥造成严重亏损的风险。缺施氮或磷或钾肥即造成严重减产，且以缺施氮肥减产最为严重，缺磷、缺钾次之。
在施P2O575kg·hm-2、K2O60kg·hm-2的基础上，随着施氮量的增加，油用亚麻产量呈先增加后递减趋势。同样在施纯N105kg·hm-2、K2O60kg·hm-2或施纯N105kg·hm-2、P2O575kg·hm-2的基础上，随着施磷量和施钾量的增加，亚麻产量也分别呈先增加后递减的趋势，表明试验设计中N2、P2、K2水平较为适度。再通过对表4中各试验点次的缺氮区、缺磷区、缺钾区的产量结果进行比较分析可得，N0P2K2、N2P0K2、N2P2K03个缺素区的平均产量都低于N2P2K（2全肥区），与当地油用亚麻正常年份的平均产量1425～2250kg·hm-2大体相当或较之稍高，N2P2K（2全肥区）最高产量也仅稍高于当地常年种植最高产量水平[22]。表明，本试验设计的N、P、K施肥水平较为科学合理，并符合当地生产实际。
从表5可看出，本试验9个“3414”试验点次的氮、磷、钾3个缺素区的平均相对产量分别为70.06%、73.41%、82.36%，表明当地油用亚麻产区土壤碱解氮、有效磷含量虽有所上升，但缺氮、缺磷区相对产量仍然较低，缺钾区相对产量亦偏低。因此，当地油用亚麻产区土壤既要重施氮肥，增施磷肥，还要适当补施钾肥。
表4 油用亚麻“3414”试验多年多点产量结果汇总
图1 土壤全氮含量与缺氮区相对产量的关系
图2 土壤碱解氮含量与缺氮区相对产量的关系
表5 各试验点缺素区相对产量
表6 土壤养分测定值与相对产量的函数方程
注：**表示0.01水平显著相关
2.3当地油用亚麻产区土壤氮磷钾养分丰缺指标确定
对本试验各个“3414”试验点（次）试验产量结果回归分析得到的相对产量与土壤氮磷钾养分测试值分别进行对数函数方程拟合，即可得到相应的函数方程（表6），从而建立起当地油用亚麻产区的土壤养分测试值与缺素区相对产量之间的函数关系（图1～4）。从表6可见，试验所得油用亚麻不同土壤养分测试值与缺素区相对产量之间的对数方程的相关性良好，均达到极显著水准，故可将其用于当地油用亚麻土壤氮磷钾养分丰缺指标的确立（表7）。当地油用亚麻产区土壤的氮、磷、钾养分各肥力等级相对应的丰缺指标划分为全氮＜0.38、[0.38～0.53)、[0.53～0.75)、[0.75～1.05)、[1.05～1.48)、≥1.48g·kg-1；有效磷（P）＜4.6、[4.6～151.1)、[151.1～194.7)、[194.7～250.9)、≥250.9mg·kg-1。
2.4当地油用亚麻产区土壤氮磷钾推荐施肥量的确定
对本试验各个“3414”试验点（次）试验产量结果回归分析得到的最佳施肥量与土壤氮磷钾养分测试值分别进行对数函数方程拟合，即可得到相应的函数方程（表8），从而建立起当地油用亚麻产区土壤氮磷钾养分测试值与相应的最佳施肥量之间的函数关系（图5～8）。从表8可见，油用亚麻土壤氮磷钾养分测试值与相应最佳施肥量之间的对数方程的相关性良好，均达到极显著水准，故可将其用于当地油用亚麻土壤氮磷钾推荐施肥量的确立。将上述建立的土壤氮磷钾肥力分级临界指标值代入相应的对数方程，即可求得当地油用亚麻不同土壤肥力等级下的相应推荐施肥指标（表7）。在正常年份种植管理下，当地油用亚麻产区土壤的各肥力等级对应的推荐施N量分别为＞130、(115～130]、(105～115]、(95～105]、(75～95]、≤75kg·hm-2；施P2O5量分别为＞110、(95～110]、(80～95]、(65～80]、(50～65]和≤50kg·hm-2；施K2O量分别为＞70、(60～70]、(50～60]、(40～50]、(35～40]和≤35kg·hm-2。
图3 土壤有效磷含量与缺磷区相对产量的关系
图4 土壤速效钾含量与缺钾区相对产量的关系
表7 油用亚麻产区土壤有效养分丰缺指标及推荐施肥指标
注：目标产量即以2008～2010年当地油用亚麻3年平均产量（白银市平川区统计年鉴数据）为基础，拟递增率15%计算所得产量结果。
表8 土壤养分测定值与最佳施肥量的函数方程
注：**表示0.01水平显著相关
图5 土壤全氮(N)含量与亚麻最佳施N量的关系
图6 土壤碱解氮(N)含量与亚麻最佳施N量的关系
图7 土壤有效磷(P)含量与亚麻最佳施P2O5量的关系
图8 土壤速效钾(K)含量与亚麻最佳施K2O量的关系
3结论与讨论
3.1当地油用亚麻产区土壤氮磷钾养分状况及变化趋势
将2011～2015年当地油用亚麻产区土壤养分测定评价结果与1983年第二次土壤养分普查结果比较发现（表3），当地油用亚麻产区的土壤有机质、碱解氮、有效磷的平均含量都有所提高，特别是有效磷含量平均含量提高了5.68mg·kg-1，而全氮、速效钾的平均含量则均有所下降，尤以速效钾含量下降明显，其平均含量降低了51.35mg·kg-1。从本试验研究亦可知，当地油用亚麻产区土壤碱解氮、有效磷含量虽有所上升，但缺氮、缺磷区相对产量仍然较低，缺钾区相对产量亦偏低，表明当地油用亚麻产区的土壤氮、磷素养分含量仍处于较低水平，而钾素养分含虽处于较高水平，但其含量有所下降，说明自1983年第二次土壤普查以来，当地土壤碱解氮、有效磷养分水平虽有所上升，但两者含量依然较低，而土壤钾素养分含量则出现逐步下降趋势。
3.2不同肥力等级土壤速效氮磷钾养分丰缺指标划分和推荐施肥指标的确定
本试验研究以相对产量50%、60%、70%、80%、90%将土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量划分为极低、低、较低、中、较高、高6个肥力等级标准。各肥力等级养分水平与甘肃中部地区耕层土壤养分分级中全氮（N）≤0.5、(0.5～0.75]、(0.75～1.0]、(1.0～1.25]、(1.25～1.5]、＞1.5g·kg-1，有效磷（P）≤5、(5～10]、(10～15]、(15～20]、（20～30]、＞30mg·kg-1，速效钾（K）≤50、(50～100]、(100～150]、(150～200]、(200～250]、＞250mg·kg-1的标准[23]基本一致，说明本试验油用亚麻土壤氮、磷、钾养分等级划分切合当地实际，较为科学合理，可指导当地及同类适宜地区开展油用亚麻科学施肥。
3.3当地油用亚麻产区氮磷钾肥施用存在主要问题及建议
本试验研究发现，当地油用亚麻习惯施肥中因大多偏施氮、磷肥，轻施或不施钾肥，从而造成土壤钾素养分含量出现下降趋势[24]。故此，在当地油用亚麻生产中，既要重施氮肥，增施磷肥[25，26]，还要适当补施钾肥，才能实现作物高产之目的，并有效遏制土壤钾素养分含量下降趋势。
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文章摘自：李云祥，冯玉磊，常逢虎等.甘肃中部干旱地区油用亚麻氮磷钾土壤养分丰缺指标研究[J/OL].中国油料作物学报：1-8[2023-08-08].https：//doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2022229.
