氮磷钾肥对油用向日葵产量、产量性状和养分利用特性的影响

段 玉，国世佳，范 霞，张 君，安 昊，梁俊梅，吴云霞

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；2.双鸭山市岭东区农业农村局，黑龙江 双鸭山 155120；3.呼和浩特市赛罕区农牧水利局，内蒙古 呼和浩特 010020）

向日葵是第4 大油料作物，2019年全球播种面积为2 726 万hm2，产量达到5 229 万t，我国的播种面积为125 万hm2，产量达255 万t。内蒙古是我国最大的向日葵产区，种植区域主要集中在河套灌区和阴山地区，主要种植类型为食用向日葵，大约占总面积的85%，油用向日葵面积占15%[1-2]。近年来，阴山北麓向日葵发展势头迅猛，种植相对集中，集约化程度高，成为我国优质向日葵的新型产区[3]。施肥是向日葵高产的物质基础，氮磷钾肥科学配合施用才能提高向日葵产量、改善品质、增加经济效益[4]。油用向日葵植株高大、籽实养分含量高，需要的氮磷钾养分相对较多，研究表明，每生产100 kg 籽粒，需N 4.39～7.44 kg、P2O51.16～1.86 kg、K2O 4.13～16.6 kg[5-9]。据国家特色油料产业体系调查，在向日葵主产区氮肥（N）、磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）用量平均为172.5、112.5和54.0 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.65∶0.31。而按照每生产100 kg 向日葵籽实吸收N、P2O5、K2O 4.27、1.61和9.51 kg 计算，需N、P2O5、K2O 分别为116.7、44.1和260.1 kg/hm2，N、P2O5分别盈余55.8、68.4 kg/hm2，而钾素亏缺206.1 kg/hm2[10]。重视氮磷肥而忽视钾肥的不平衡施肥现象在向日葵主产区比较普遍，为此，在阴山北麓旱作区采用当地主要种植方式——膜下滴灌水肥一体化，研究明确油用向日葵施用不同配比和用量的氮磷钾肥对产量和养分利用特性的影响，为阴山北麓油用向日葵膜下滴灌高产高效施肥提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 供试作物与肥料

供试作物：油用向日葵T562。供试肥料：氮肥用尿素（含N 46%），磷肥施氮肥区用磷酸二铵、不施氮肥区用重过磷酸钙（含P2O546%），钾肥用氯化钾（含K2O 60%）。氮肥40%做种肥，60%在现蕾期追施；钾肥50%做种肥，50%在现蕾期追施；磷肥全部做种肥基施。

1.2 试验地点

试验在内蒙古武川县上秃亥乡新河村内蒙古自治区农牧业科学院武川试验站进行。土壤为栗钙土，壤土，前茬作物为莜麦，土壤养分状况见表1。该地区历年平均降水量350 mm，年蒸发量1 800 mm，无霜期90～110 d。2018年5—9月降水量为275 mm，属于降水偏多年份。

表1 试验地土壤基础养分性状

1.3 试验设计

试验设氮、磷、钾3 个试验因素，每个因素设4 个用量水平，即“3414”试验设计，各处理施肥量见表2。

试验采用大小垄覆膜种植，膜上行距40 cm，膜外行距80 cm，株距40 cm，每行19 株。在播种行侧开沟条深施基肥，然后覆土、铺设滴灌带、覆盖地膜，在施肥沟侧穴播油用向日葵种子。小区长7.5 m、宽4.8 m，小区面积36.0 m2，随机区组排列，重复3 次。试验于2018年5月9日进行施肥覆膜，5月12日点播向日葵，5月23日中耕间苗，5月28日定苗。追肥采用施肥罐滴施，第1 次（现蕾期）追施30%，开花初期追施30%，开花盛期追施20%，灌浆期追施20%。氯化钾粉碎后施用，每次先溶解后滴施。试验期间各处理统一灌水，田间管理一致。

1.4 收获测产及样品采集测定

每小区去掉边行全部收获测产，计算产量。收获前每小区取样3 株，测定向日葵茎秆、叶片、花盘和籽粒干重，粉碎后测定茎秆、叶片、花盘和籽粒氮磷钾养分含量，测定方法采用硫酸－过氧化氢消煮，全氮用蒸馏法，全磷用钒钼黄比色法，全钾用火焰光度法[11]。

1.5 参数计算方法

收获指数（HI）=籽实产量/全株产量 （1）

结实率/%=（饱粒数/单盘总粒数）×100 （2）

籽仁率/%＝（籽仁重/籽粒重）×100 （3）

产量反应（YR）：即全肥区籽实产量与对应的减素处理籽实产量的产量差。

表2 油用向日葵试验处理及施肥方案 单位：kg/hm2

YR=全肥区籽实产量-缺素区籽实产量 （4）

籽粒养分吸收（RIE）：生产100 kg 籽粒产量地上部所吸收的N、P 和K 养分量。

肥料农学效率（AE）：特定施肥条件下，单位肥料纯养分所能增加的经济产量，是施肥增产效应的综合体现，反映了增施某种养分对产量作用的大小。

AE（kg/kg）=（全肥区向日葵籽粒产量-缺素区向日葵籽粒产量）/肥料纯养分投入量 （5）

肥料利用率（NUE）：肥料利用率是作物所能吸收肥料养分的比率。

NUE/% =［（全肥区作物养分吸收量-缺素区作物养分吸收量）/养分用量］×100 （6）

2 结果与分析

2.1 施肥对油用向日葵产量的影响

由表3 可知，施肥对油用向日葵的产量有显著影响。随着氮、磷、钾肥用量的增加，油用向日葵的产量呈先增加后降低的趋势，施用氮肥的产量反应为396.9～713.6 kg/hm2，施用磷肥的产量反应为371.3～622.7 kg/hm2，施用钾肥的产量反应为140.1～280.0 kg/hm2，最高产量为N2P2K2处理，分别较不施氮（N0P2K2）、不施磷（N2P0K2） 和不施钾（N2P2K0）处理增产713.6、622.7、280.0 kg/hm2，增产率为21.4%、18.2%、7.4%，施肥对产量影响依次为：氮肥＞磷肥＞钾肥。不同施肥处理对收获指数有较大影响，说明施肥影响籽实与植株的养分转化，从而影响收获指数，不施肥处理的收获指数最低。

表3 施肥对油用向日葵产量的影响

依据表3 试验结果，以氮（N）、磷（P）、钾（K）为自变量，向日葵籽实产量（Y）为因变量，用三元二次多项式进行回归模拟，其回归方程为：Y=2 854.7+4.824 9N-0.023 1N2+ 8.618 2P -0.064 5P2+5.304 7K-0.016 9K2+0.033 9N×P+0.001 7N×K-0.014 7P×K。对该回归方程求偏导数并令其为零，可以计算出获得油用向日葵最高产量的氮、磷、钾肥用量分别为183.0、100.9、122.0 kg/hm2，此时可获最高产量为4 054.4 kg/hm2。如氮肥按照4.5 元/kg、磷肥按照5.0 元/kg、钾肥按照5.0 元/kg、油用向日葵籽实按5.0 元/kg 计算，且当增施肥料的成本等于增产收益时，可计算出最佳经济施氮磷钾量分别为154.1、88.5、96.4 kg/hm2，此时油用向日葵籽实产量可达4 022.8 kg/hm2。该地区氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O） 适宜用量范围为154.1～183.0、88.5～100.9、96.4～122.0 kg/hm2。

2.2 施肥与油用向日葵产量性状的影响

由表4 可知，施肥对油用向日葵盘茎、单盘总粒数、百粒重、结实率影响较小，对茎粗、单盘粒重和籽仁率的影响较大。N2P2K2处理的茎粗与N0P0K0、N0P2K2、N1P2K1和N2P1K1处理的茎粗相比差异显著，N2P2K2处理的单盘粒重与N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P1K2、N2P2K0、N1P2K1处理的单盘粒重相比差异显著，N2P2K2处理的籽仁率与不施肥处理（N0P0K0）的籽仁率存在显著性差异。油用向日葵的盘茎、盘粒重和百粒重与向日葵的籽粒产量呈极显著正相关（r=0.837、0.768、0.882），茎粗和籽仁率与籽实产量呈显著相关（r=0.542、0.550），由此可见，施用氮磷钾肥可促进向日葵花盘增大、单盘粒重增加和籽仁饱满从而显著增产。

表4 不同施肥处理油用向日葵产量性状及与产量的相关性

2.3 施肥对油用向日葵肥料利用效率的影响

由表5 可知，油用向日葵施用氮肥的利用率为12.5%～40.5%，农学效率为1.87～4.41 kg/kg，随着施氮量的增加施用氮肥的肥料利用率和农学效率下降，最佳施肥量（处理6，N2P2K2）时的氮肥利用率为33.6%，农学效率为3.96 kg/kg。施用磷肥（P2O5）的利用率为13.3%～36.8%，农学效率为4.07～8.25 kg/kg，随着施磷量的增加施用磷肥的肥料利用率和农学效率下降，最佳施肥量（处理6，N2P2K2）时的磷肥利用率为26.5%，农学效率为6.92 kg/kg。施用钾肥（K2O）的利用率为35.0%～66.3%，农学效率为0.62～2.09 kg/kg，随着施钾量的增加施用钾肥的肥料利用率和农学效率下降，最佳施肥量（处理6，N2P2K2）时的钾肥利用率为42.8%，农学效率为1.87 kg/kg。

表5 施肥对油用向日葵肥料利用效率的影响

每生产100 kg 油用向日葵籽实吸收氮素（N）、磷素（P2O5）和钾素（K2O）分别为5.96～7.29、1.46～1.99、6.40～8.33 kg，平均每生产100 kg 油用向日葵籽实吸收氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）为6.49、1.72、7.60 kg。最佳施肥处理（N2P2K2）每生产100 kg 油用向日葵籽实吸收N、P2O5、K2O 分别为6.61、1.97、7.55 kg。

3 结论与讨论

施肥对油用向日葵的产量有显著影响，随着氮、磷、钾肥用量的增加，油用向日葵的产量呈先增加后降低的趋势，N2P2K2处理的产量最高，分别较不施氮（N0P2K2）、不施磷（N2P0K2）和不施钾（N2P2K0）处理增产713.6、622.7、280.0 kg/hm2，对油用向日葵产量的影响顺序依次为：氮肥＞磷肥＞钾肥，与其他研究结果一致[5-8]。氮肥仍然是限制向日葵产量的最主要因素，磷钾肥均表现出了较好的增产效果[9]。因此，在该地区重视氮磷肥的基础上一定要配施钾肥才能获得较好产量，施肥效益才会更大。氮、磷、钾用量与油用向日葵产量之间可用二次多项式进行回归模拟，回归方程为Y=2 854.7+4.824 9N-0.023 1N2+8.618 2P-0.064 5P2+5.304 7K-0.016 9K2+0.033 9N×P+0.001 7N×K-0.014 7P×K，由回归方程计算可得，该地区氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）适宜用量范围为154.1～183.0、88.5～100.9、96.4～122.0 kg/hm2。

施肥对油用向日葵盘茎、单盘粒数、百粒重、结实率影响较小，各处理之间没有显著差异；施肥对向日葵茎粗、盘粒重和籽仁率存在显著性差异。油用向日葵的盘茎、盘粒重和百粒重与籽粒产量呈极显著正相关（r=0.837、0.768、0.882），茎粗和籽仁率与籽实产量呈显著相关（r=0.542、0.550），在向日葵生产上，适当稀植，保证现蕾期到灌浆期的氮磷钾养分供应，可以保证向日葵花盘直径增大、盘粒重和百粒重增加，从而提高向日葵产量。

施用氮磷钾肥的肥料利用率和农学效率随着氮磷钾肥施用量的增加而降低。在最佳施肥处理（处理6，N2P2K2）时，施用氮磷钾肥的肥料利用率为33.6%、26.5%、42.8%，施用氮磷钾肥的农学效率为3.96、6.92、1.87 kg/kg。本研究平均每生产100 kg油用向日葵籽实吸收氮素（N）、磷素（P2O5）和钾素（K2O）分别为5.96～7.29、1.46～1.99、6.40～8.33 kg，平均每生产100 kg 油用向日葵籽实吸收氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）为6.49、1.72、7.60 kg，与其他的研究结果一致[12-14]。最佳施肥处理（N2P2K2）每生产100 kg 油用向日葵籽实吸收N、P2O5、K2O 分别为6.61、1.97、7.55 kg。