宁夏干旱带油用向日葵水肥耦合效应研究

摘要 在滴灌条件下采用“312-D”最优饱和设计，在宁夏中部干旱带开展油用向日葵氮磷肥施入量和灌水量的大田试验。对油葵产量建立的水肥回归数学模型表明，油葵产量对氮磷水单因素都变现为正效应，增产程度表现为水﹥氮﹥磷。交互作用表现为氮水﹥氮磷﹥磷水，其中磷水交互为负效应。最优水肥用量：纯氮投入量248.03  kg/hm2，P2O5投入量104.06  kg/hm2，K2O 投入量 60 kg/hm2，灌水量888.05  m3/hm2，产量达4 918.15 kg/hm2。与当地农民未进行水肥耦合处理相比，增产29.4%，增收5 287元/hm2。

关键词 油用向日葵；水肥耦合；干旱带；产量

中图分类号 S565.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）17-0118-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.17.026

The Effect of Water-Fertilizer Coupling on Oilseed Sunflower in the Drought Region of Ningxia

HE Ling1，ZHOU Xiao-ping1，YANG  Yan-fang2

（1.Ningxia Rural Science and Technology Development Center，Yinchuan， Ningxia 750021;2.Ningxia Institute of Science and Technology Development Strategy and Information，Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract The water-fertilizer（NP） coupling field experiment for oilseed sunflower was conducted in the drought of middle ningxia under the condition of drip irrigation by “312-D”saturation optimum design.The regressive maths model was set up based on the oilseed sunflower yield.Analysis showed that the effects among these factors were positive on the oilseed sunflower yield with the influenced order as water>N>P，interaction effects influenced order as N and water>NP>P and water，and P and water was negative.The optimum dosage combinations of water-fertilizer coupling ：the dosage of N were 248.03 kg/hm2，P2O5 were 104.06 kg/hm2，K2O 60 kg/hm2，irrigation was 888.05 m3/hm2.Yield reached 4 918.15 kg/hm2，than local yield and income of oilseed sunflower increased by 29.4% and 5 287 yuan/hm2.

Key words Oilseed sunflower；Water-fertilizer coupling；Arid region；Yield

目前，在我国旱区，干旱和贫瘠限制农业经济的发展已成为省区级重点解决的问题。改善区域干旱和土壤贫瘠需要长期的演变过程，并实现非常困难，因此针对大面积旱区和土壤贫瘠区域，研究出因地制宜的种植作物、种植方法、田间管理、水肥措施等有巨大实际意义。油用向日葵是我国第四大油料作物，是居民食用油的主要来源，享有“营养健康油”的美誉。它不仅是宁夏当地农民的主要经济作物，更是盐碱地改良的首选作物［1-4］。早期研究大多关于滴灌技术应用的不同作物的反应和产量效应及节水效应［5-8］。滴灌施肥对养分和水分的吸收运移规律的影响和增产机理已有大量研究［6-13］，也有关于旱区滴灌施肥的水肥耦合效应的报道［8，14-15］。研究表明，增施氮、磷、钾肥能增加油葵产量［16-17］；N、P、K肥施用量在一定范围内时，向日葵的水分利用效率随施肥量的增加而提高［18］；水肥耦合体系的研究主要集中在北方旱区，供试作物以小麦、玉米为主，也有谷子、

马铃薯、棉花、辣椒、莜麦及沙打旺和杨树等林草［6-7，19-21］。但对于油料作物的研究罕见报道，同时宁夏对水肥耦合关键技术的探究刚起步。针对宁夏中部干旱带没有因地制宜的油葵种植方式、田间管理、施肥灌溉技术的问题，笔者将滴灌施肥技术应用于宁夏中部干旱地区油用向日葵的生产，通过对不同水平的水、氮磷肥耦合处理的研究，寻找对当地油葵产量、品质、养分具有最优效应的水肥耦合模式及单因子、双因子最佳模式。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

在宁夏中部干旱带典型干旱地区同心县王团镇科技园区开展大田试验。试验地海拔约在1 365 m，105°59′E，36°52′N。

土壤为砂质黏壤土，肥力水平低，热量充足，昼夜温差大，是我国北方典型的旱作农业区。基础理化性质见表1。

根据当地气象局统计数据，年平均降雨量300 mm，年蒸发量975 mm。

1.2 试验材料 指示作物与品种：选取当地广泛种植的油用向日葵品种S606作为指示作物。该品种生育期115～130 d。株高165～170 cm，籽实含油率50%左右。抗病、抗旱、耐贫瘠、稳产性均佳。

供试肥料：尿素（N 46%）、重过磷酸钙（P2O5 46%）、颗粒硫酸钾（K2O 50%）。

1.3 试验设计

在滴灌条件下，统一施用羊粪30 t/hm2，K2O 投入量60 kg/hm2的基础上，采用312-D最优饱和设计（3因素5水平），进行油用向日葵氮、磷肥施用量与灌水量试验，12个处理，3次重复，随机区组排列（表2）。

1.4 试验方法

灌水方法：采用膜下滴灌方式（现蕾期和花期各灌水处理总灌水量的50%）。

种植方法：南北走向，双垄双沟全覆膜，宽窄行种植，宽行60 cm，窄行40 cm，株距30 cm，垄宽20 cm。小区面积3.6×15.0=54.0 m2，共12×3=36个小区，小区间间隔50 cm，走道宽1 m，试验区净面积约0.227 hm2。每小区种3垄6行，每行50株，密度300株/54.0 m2（55 575株/hm2）。每穴播种2粒。

施肥方法：①基肥。羊粪、磷肥、钾肥、70%氮肥基施，在油葵播种前结合整地撒施后旋耕入土（旋深10～15 cm）。②追肥。结合灌水在现蕾期（6～8对真叶）旱追氮肥（占总施氮量的30%）。

田间管理：一对真叶间苗，每穴留苗2株，2对真叶定苗，每穴留苗1株。现蕾期和花期各灌水1次，灌水量按照各处理不同水平进行定量灌溉（表3）。

1.5 测定项目与方法 测定方法统一采用鲍士旦［22］的《土壤农化分析》进行。

测定土壤的基础理化性质与收获后每处理的理化性质：有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾、pH、全盐、质地、容重、土壤含水量；按生育期测定土壤含水量。

植株采集与测试分析：出苗后，数出苗率。每隔10 d每处理测量株高、茎粗（以及盘径），并采集完整植株10株，带回测定不同处理不同器官鲜重、干重和氮磷钾含量［6］。植株N、P、K含量测定流程：采样—分器官—称鲜重—经65 ℃条件下烘干—称干物质量—粉碎—全部通过1 mm筛—H2SO4-H2O2消煮—测定植株全N（凯氏定氮）、全P（钒钼黄比色法）、全K（火焰光度计）。

油葵籽仁品质测定项目与方法：粗蛋白采用杜马斯燃烧法 （国标GB/T 5512—2008）；粗脂肪（油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、棕榈油酸）采用索氏抽取法 （GB/T5512-2008）；脂肪酸采用气相色谱法（GB/T1736—2008，GB/T17377—2008）。

植株养分吸收累积量的计算：各器官干物质重量乘以相应氮（N）、磷（P）、钾（K）含量（%），即得N、P、K吸收量，然后将P、K分别乘以2.291 4、1.204 6换算为P2O5、K2O，各器官相加即为整株N、P2O5、K2O养分吸收累积量。

收获实产：针对3个区组所有处理按小区测产，并将采样与考种损失的产量合算进去。

1.6 生育阶段的划分 油葵生育期划分见表4。

1.7 数据分析 采用Excel 2007软件整理数据、Origin 8.0软件作图、DPS软件方差分析。

2 结果与分析

2.1 油用向日葵一生中各器官的N、P2O5、K2O养分累积量

由表5可知，单株油葵N养分累积量可达4.2 g/株；主要集中在籽粒中，总累积量达2.2 g/株，占单株油葵总累积量的52.38%；其次是叶片，占单株的23.81%；根最少。单株油葵P2O5养分累积量可达4.8 g/株；主要集中在籽粒中，达2.0 g/株，占单株总累积量的41.67%；其次是叶片，占单株的29.17%；根最少。单株油葵K2O养分累积量可达13.4 g/株；主要集中在茎中，达6.4 g/株，占单株总累积量的47.76%；其次是叶片和花盘，占单株的23.14%和20.15%；根和籽粒最少。

单株油葵3种养分的总累积量的大小排序为K2O＞P2O5＞N。就籽粒中3种养分累积量占单株的百分比可知，对籽粒的形成和发育的贡献率大小排序为N＞P2O5＞K2O。

2.2 单株油用向日葵一生中N、P2O5、K2O养分及水分累积量的变化 从图1可以看出，对单株油葵的N、P2O5、K2O养分累积量进行“S”型曲线模拟，r值分别为0.997 648、0.993 580和0.986 975，因此油葵的N、P2O5、K2O养分符合logstic方程。

2.3 油用向日葵不同生育时期N、P2O5、K2O累积量 由表6可知，油葵全生育期幼苗期和成熟期最长。通过logstic方程模拟后，单株油葵一生的N累积量可达4.5 g/株，主要是在现蕾期和幼苗期，累积量达一生中总累积量的37.78%和33.33%。单株油葵一生的P2O5累积量可达5.3 g/株，主要是在开花期和现蕾期，累积量达一生中总累积量的47.17%和39.62%。单株油葵一生的K2O累积量可达15.5 g/株，主要是现蕾期，累积量达一生中总累积量的52.91%，苗期和开花期也有累积。3种养分在成熟期的累积量占整个生育期很小。

单株油葵一生中的N、P2O5、K2O累积量的大小排序与之前的结论一致。

2.4 油用向日葵在不同时期对N、P2O5、K2O、水分的吸收量

由图2可知，油葵全生育期对水分的吸收量远大于氮磷钾养分的吸收量，对钾素的吸收高于氮素和磷素。作物吸收养分的高峰期，也称植物营养最大效率期，是养分能发挥最大增产效能的时期，表明该时期是对某种养分的需求量最多，作物吸收养分能力强，生长旺盛的时期。油葵吸收各养分水分的高峰期并不是都处于同一时期。吸收水分、钾的高峰期在出苗后60 d左右，吸收量分别达94.9、8.2 g/株；从苗期到现蕾期对氮素的吸收量都保持高水平，在1.6 g/株左右；吸收磷的高峰期在出苗后75 d（终花期）左右，吸收量达3.6 g/株。这是因为氮是植物体内许多重要有机化合物的成分，在多方面影响植物的代谢过程和生长发育，现蕾期是油葵茎、叶生物量增加最快的时期，因此需要吸收大量水分，更需要吸收氮素来完成有机化合物的合成；钾素可促进光合作用，因此其需求量较高；磷素促进开花，因此在现蕾后油葵对磷素的吸收量逐渐增多，直到终花。如能及时满足作物对3种养分与水分的需求，其增产效果显著。