江漢平原棉麥套種方式下小麥對養分的利用效率

胥順發 童軍 楊利 丁亨虎 吳家瓊 劉克芝 符家安 付勇 白淑萍 李生勇

摘要：利用“３４１４”肥料試驗，研究了江漢平原棉麥套種方式下小麥對養分的利用效率。結果表明，江漢平原小麥ＮＰＫ配施增產效果最好，增產量和增產率分別為１ ８３８．７ ｋｇ／ｈｍ２和７９．３％，每千克養分可增產小麥６．７ｋｇ；ＮＰ、ＮＫ、ＰＫ配施，以ＮＰ配施的產量最高，ＮＫ配施的產量次之，ＰＫ配施的產量最低，研究區域Ｎ是影響小麥產量的重要因子。

關鍵詞：江漢平原；小麥；“３４１４”肥料試驗；養分利用效率

中圖分類號：S572.106.2文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）14－2938-05

Nutrient Use Efficiency of Wheat in Cotton-Wheat Interplanting System in

Jianghan Plain

ＸＵ Ｓｈｕｎ－ｆａ１，ＴＯＮＧ Ｊｕｎ２，ＹＡＮＧ Ｌｉ３，ＤＩＮＧ Ｈｅｎｇ-ｈｕ４，ＷＵ Ｊｉａ－ｑｉｏｎｇ４，ＬＩＵ Ｋｅ－ｚｈｉ４，ＦＵ Ｊｉａ－ａｎ４，ＦＵ Ｙｏｎｇ４，

ＢＡＩ Sｈｕ－ｐｉｎｇ４，ＬＩ Sｈｅｎｇ－ｙｏｎｇ１

（１．Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｊｉｙｕｋｏｕ Ｔｏｗｎ ｏｆ Ｑｉａｎｊｉａｎｇ Ｃｉｔｙ， Ｑｉａｎｊｉａｎｇ ４３３１２８， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

２．Ｗｏｒｋing Ｓｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｗｕｈａｎ ４３００70，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，Ｈｕｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ；４．ＱｉａｎｊｉａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｂｕｒｅａｕ，Ｑｉａｎｊｉａｎｇ ４３３１００，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ．）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｉｎ ｃｏｔｔｏｎ－ｗｈｅａｔ ｉｎｔｅｒｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｊｉａｎｇｈａｎ pｌａｉｎ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ‘３４１４ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｔｅｓｔｓ． Ｗｈｅｎ Ｎ， Ｐ， ａｎｄ Ｋ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｖｅｎｌｙ， ｗｈｅａｔ ｈａｄ ｂｅｓｔ ｙｉｅｌｄ－ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ， ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｗｅｒｅ ｕｐ ｔｏ １ ８３８．７ ｋｇ／ｈｍ２ ａｎｄ ７９．３％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔs ｏｆ Ｎ ａｎｄ Ｐ， Ｎ ａｎｄ Ｋ， Ｐ ａｎｄ Ｋ， ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ Ｎ ａｎｄ Ｐ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｔｈｅｎ Ｎ ａｎｄ Ｋ， ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｗａｓ Ｐ ａｎｄ Ｋ． Ｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｔｏｒ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｗｈｅａｔ ｙｉｅｌｄ ｉｎ Ｊｉａｎｇｈａｎ pｌａｉｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｊｉａｎｇｈａｎ pｌａｉｎ； ｗｈｅａｔ； ‘３４１４ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ； ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

江漢平原是湖北省乃至長江中下游地區重要的糧棉油產區之一，小麥在糧食生產中占有重要地位，并對保證湖北省乃至全國糧食安全和社會經濟穩定發展具有重要意義。近年來，湖北省小麥種植面積１００萬ｈｍ２左右，總產穩定在３３０萬ｔ左右，并有逐年增加的趨勢［１，２］。江漢平原小麥種植主要有棉麥套種和稻麥輪作兩種方式。科學合理施肥、提高養分利用效率已成為發展小麥生產、提高小麥產量的重要措施。“３４１４”肥料試驗［３］是以肥料Ｎ、Ｐ、Ｋ ３種養分為因子、每種養分設４個施用水平、共１４個處理的不完全的大田試驗設計。通過田間試驗，研究了江漢平原棉麥套種方式下小麥對養分的利用效率，以期為小麥科學施肥和提高肥料利用率提供科學依據。

１材料與方法

１．１試驗地概況

試驗地設在江漢平原腹地的潛江市，該市的小麥產區主要分布在積玉口、浩口、楊市等鄉（鎮）。各試驗田塊即選擇在這些鄉鎮，試驗前取耕層土壤分析速效養分含量［４］，具體情況見表１。

１．２試驗設計

各試驗均統一采用“３４１４”試驗方案設計，即設Ｎ、Ｐ、Ｋ ３個因子、每個因子設４個水平，共組合成1４個處理。下標“０、１、２、３”表示施肥的水平，其中，“０水平”表示不施肥，“２水平”表示推薦施肥量，“１水平”為“２水平”的１／２，“３水平”為“２水平”的１．５倍。試驗各處理肥料養分用量見表２。

各試驗田塊Ｎ、Ｐ、Ｋ化肥養分推薦施用量，即“２水平”的確定參考區域內土壤養分豐缺指標和作物肥料養分施用指標而進行，各指標的確定還依據了試驗田塊的養分狀況、區域內農戶調查、歷年施肥情況和有關文獻報道等參考資料。

各試驗小區面積均為２０ ｍ２，小區隨機區組排列，四周設保護行。Ｐ、Ｋ養分分別用１２％的過磷酸鈣和６０％的氯化鉀于移栽時一次性基施，N養分用４６％的尿素，其中７０％基施，３０％分蘗期追施。供試品種為鄭麥９０２３，于２００８年１１月上旬播種，２００９年５月下旬收獲。播種量２１０ ｋｇ／ｈｍ２，條播。各試驗處理除施肥量與施肥種類不同外，其他田間操作管理如整地、栽培、灌溉、有害生物防治等均按當地習慣進行。在試驗栽培過程中，收獲前期雨水偏多，小麥赤霉病發生較重，于收獲前用滅病威防治赤霉病２次。收獲時分小區實收，以風干重計產。

１．３養分利用效率的計算

單因子增產效率（ｋｇ／ｋｇ）＝（全因子施用小區產量－缺本因子小區產量））／單因子施用量

協同因子增產效率（ｋｇ／ｋｇ）＝（協同因子施肥小區產量－空白小區產量））／協同因子施肥量

土壤養分當季表觀利用率＝［（施肥后植株吸收養分量－空白區植株吸收養分量）／土壤養分供應量］×１００％

肥料養分當季表觀利用率＝［（施肥后植株吸收養分量－空白區植株吸收養分量）／施用養分量］×１００％

試驗數據采用Ｅｘｃｅ１ ２００３進行處理。

２結果與分析

在小麥成熟后實收計產（風干重），產量見表３。從表３可以看出，試驗１以Ｎ３Ｐ２Ｋ２處理產量最高，達３ ８２５．８ ｋｇ／ｈｍ２；試驗２、試驗３、試驗４均以Ｎ２Ｐ２Ｋ２處理產量最高，分別達４ ６４５．４、３ ９５６．１、４ ２４５．８ ｋｇ／ｈｍ２。

２．１各“３４１４”試驗常規五處理結果分析

各“３４１４”試驗處理１、２、４、６、８為試驗常規五處理，分別是ＮＰＫ全不施、只不施Ｎ、只不施Ｐ、ＮＰＫ全施和只不施Ｋ處理，各處理所施養分的用量均為推薦施用量（即“２水平”用量）。從各“３４１４”試驗中抽取這５個處理的試驗結果，可考查試驗田塊Ｎ、Ｐ、Ｋ各養分施用的增產效應、土壤和肥料養分當季表觀利用率等。抽取的五處理產量結果見表４。比較各試驗常規五處理對小麥產量的影響，發現各處理對產量的影響各不相同，結果見表５。從表４、表５可以看出，４個“３４１４”試驗常規五處理均為ＮＰＫ三要素配施（處理６）的小麥產量最高，不施肥處理１的產量最低，二者相比，平均增產量和增產率分別為１ ８３８．７ ｋｇ／ｈｍ２和７９．３％；各試驗ＮＰＫ三要素配施（處理６）的產量，均比ＮＰＫ任何二要素配施（處理２、４、８）的產量要高，相對ＰＫ、ＮＫ、ＮＰ配施的平均增產率分別為３４．０％、２８．２％和２５．０％。分別比較各試驗中的處理２（ＰＫ配施）、處理４（ＮＫ配施）、處理８（ＮＰ配施）３個處理的產量，４個試驗的結果各不相同，Ｅ１和Ｅ２試驗均以ＮＰ配施的產量最高，Ｅ１試驗中ＰＫ配施的產量最低，而Ｅ２試驗中ＰＫ配施的產量高于ＮＫ配施的產量；Ｅ３和Ｅ４試驗中３個不完全施肥處理的產量則具有相同趨勢，即ＮＫ配施的產量最高，其次是ＮＰ配施的產量，ＰＫ配施的產量最低。就總體而言，小麥產量為ＮＰ配施處理＞ＮＫ配施處理＞ＰＫ配施處理，ＮＰ配施處理分別比ＮＫ配施處理和ＰＫ配施處理增產８３．７ ｋｇ／ｈｍ２和２２２．４ ｋｇ／ｈｍ２，說明Ｎ、Ｐ、Ｋ三要素中，Ｎ對小麥產量的貢獻非常重要［５－７］。

２．２各“３４１４”試驗常規五處理單位養分增產效率

分別計算各單因子和協同因子的增產效率（表６、表７），可以看出，各試驗田塊ＮＰＫ配施處理（處理６），相對其中任何二要素配施處理（處理２、４、８），N、P、K三因子中各因子單位養分的增產量，Ｅ１、Ｅ３和Ｅ４試驗均為P因子最高，而對于N因子和K因子，Ｅ１試驗中N要略高于K，Ｅ３和Ｅ４試驗中則K明顯高于N，但Ｅ２試驗結果則不同，表現為K高于P，并明顯高于N。各試驗結果平均，各因子單位養分增產效率以P因子最高，平均為１６．８ ｋｇ／ｋｇ；K因子次之，平均為１４．７ ｋｇ／ｋｇ，N因子最低，平均為６．７ ｋｇ／ｋｇ。單位養分增產效率上，K因子的變幅較大，與張會民等的研究結果一致［８－１０］。

協同因子增產效率方面，４個試驗各施肥處理的協同因子增產效率表現并不一致。４個試驗中，ＮＰＫ配施的協同因子增產效率為５．１～７．７ ｋｇ／ｋｇ，ＰＫ配施的協同因子增產效率為５．０～７．９ ｋｇ／ｋｇ，ＮＫ配施的協同因子增產效率為３．０～５．４ ｋｇ／ｋｇ，ＮＰ配施的協同因子增產效率為３．７～５．７ ｋｇ／ｋｇ，且均以Ｅ４試驗最高。平均來看，ＮＰＫ配施和ＰＫ配施的協同因子增產效率最高，ＮP配施的次之，而ＮＫ配施的最低，ＮＰＫ及ＰＫ、ＮＰ、ＮＫ配施每千克養分可分別增產小麥６．７、６．７、４．８和４．１ ｋｇ。

２．３各“３４１４”試驗常規不施肥處理的相對產量

由表８結果可見，４個試驗不施肥處理的相對產量均遠低于任意兩種養分配施的相對產量。比較不施N（僅ＰＫ配施）、不施P（僅ＮＫ配施）和不施K（僅ＮＰ配施）處理的相對產量，４個試驗結果各不相同，其中，Ｅ１試驗以不施N處理的相對產量最低，不施P處理居中，不施K處理最高；Ｅ２試驗不施P的相對產量要低于不施N和不施K處理，Ｅ３和Ｅ４試驗也以不施N處理的相對產量最低，但其不施P處理的相對產量則略高于不施K處理。就４個試驗平均而言，不施N處理的相對產量最低，不施K處理的相對產量最高，說明土壤中氮素的利用能力較P、K要弱。

比較各因子在４個試驗中的相對產量，對于不施氮（僅ＰＫ配施）處理而言，Ｅ１試驗不施氮處理的相對產量較高，其余３個試驗則相差不大。說明Ｅ１試驗田塊提供氮素的能力較強，氮素利用率較高。這與土壤速效養分的測試結果并不相符，即按初步制定的豐缺指標來說，Ｅ１、Ｅ２和Ｅ４試驗田塊的土壤堿解氮含量均為８０～１００ｍｇ／ｋｇ，屬氮養分中等缺乏水平，且Ｅ１、Ｅ２試驗田塊的土壤堿解氮含量相當，但Ｅ１試驗不施氮處理的相對產量卻比Ｅ２試驗高８．４個百分點，而Ｅ３試驗田塊的土壤堿解氮含量僅為４２．５ｍｇ／ｋｇ，氮養分嚴重缺乏，但其不施氮處理的相對產量卻與Ｅ２試驗相當，甚至比Ｅ４試驗還略高。

不施磷（僅ＮＫ配施）處理的相對產量也以Ｅ１試驗最高，其余依次為Ｅ４、Ｅ３、Ｅ２試驗。這與土壤有效磷養分測試結果也不一致，Ｅ１和Ｅ２試驗田塊均為磷養分嚴重缺乏水平，但Ｅ１試驗田塊不施磷的相對產量比Ｅ２試驗高出１６．３個百分點；Ｅ３和Ｅ４試驗田塊均屬磷養分中等缺乏的土壤，磷養分相差１．８ ｍｇ／ｋｇ，相對產量卻相當，均低于Ｅ１試驗卻高于Ｅ２試驗。

對于不施鉀（僅ＮＰ配施）處理，Ｅ１試驗的相對產量也為最高，其次是Ｅ４試驗，再次是Ｅ３試驗，Ｅ２試驗最低。４個試驗的土壤速效鉀含量均為中等缺乏水平，但Ｅ１試驗田塊的速效鉀含量最低，其不施鉀處理的相對產量卻最高，而Ｅ２試驗田塊的速效鉀含量最高，不施鉀處理的相對產量卻最低。

各試驗土壤不施某養分的相對產量與其土壤速效養分含量相關性不強，另外測試土壤速效養分含量所表現的差異對田塊基礎產量沒有很大影響。這是與當地農民習慣、氣候、地下水位以及養分協同效應等方面因素有關，還是與所設定的豐缺指標不適宜有關，或者其他原因尚需進一步研究。

２．４各“３４１４”試驗常規五處理土壤養分和肥料養分當季表觀利用率

應用各“３４１４”試驗常規五處理的試驗結果和植株樣養分測試結果，按差減法分別計算它們的土壤養分和肥料養分當季表觀利用率，結果見表９和表１０。

表９結果表明，各試驗土壤速效養分（堿解氮、有效磷、速效鉀）的當季表觀利用率各不相同，對于基礎地力（即N、P、K均不施）而言，平均分別為２０．８％、３４．１％和１５．２％，而二元配施（ＰＫ，ＮＫ，ＮＰ）時，平均分別為２４．９％、５９．９％和３６．４％。可見在PK、NK、NP配施的情況下，可分別促進土壤N、P、K養分的供應，而導致它們的當季表觀利用率提高。比較各試驗的土壤速效養分含量和其當季表觀利用率可以看出，試驗田塊的速效養分含量較高，該土壤養分的當季表觀利用率卻較低，說明低地力田塊中土壤速效養分的利用更有效。

對應的肥料養分當季表觀利用率，隨產量不同、試驗田塊土壤養分含量不同而不同；即使各處理施肥量相同，其肥料養分當季表觀利用率也有差異。一般而言，低地力田塊，平衡施肥能更有效提高肥料養分當季表觀利用率及作物產量。

比較各試驗的P、K肥料養分當季表觀利用率和各田塊土壤速效養分含量，發現各試驗P、K肥料養分的當季表觀利用率有隨土壤有效磷、速效鉀含量增加而增加的趨勢，但也并非土壤有效磷、速效鉀含量越低，其肥料養分當季表觀利用率也越低，這可能與各因子的協同作用有關。

各試驗田塊ＮＰＫ三要素配施相對于空白和二元配施而言，肥料養分當季表觀養分利用率均表現為最高。即使在土壤中某養分較為豐富的情況下，適量施用該養分，仍能表現出較高的當季表觀利用率，充分發揮ＮＰＫ三要素配合施用的協同增產作用。ＮＰＫ三要素配施時各試驗肥料Ｎ、Ｐ、Ｋ養分當季表觀利用率平均分別為３４．１％、４９．９％和１２８．８％。

３結論

１）配方施肥有利于提高小麥產量，Ｎ、Ｐ、Ｋ三元配施效果最好，二元配施時小麥產量ＮＰ配施處理＞ＮＫ配施處理＞ＰＫ配施處理，江漢平原區域Ｎ、Ｐ、Ｋ三要素中，Ｎ對小麥產量的貢獻很大。

２）各養分單因子增產效率，以P因子最高，N因子最低，但K因子的變幅較大。在協同因子增產效率方面，就平均水平而言，ＮＰＫ配施和ＰＫ配施的協同因子增產效率最高，ＮP配施次之，ＮＫ配施最低，ＮＰＫ及ＰＫ、ＮＰ、ＮＫ配施，每千克養分可分別増產小麥６．７、６．７、４．８和４．１ ｋｇ。

３）小麥的相對產量，以不施N處理的相對產量最低，而不施K處理的相對產量最高，說明土壤中N的利用能力較P、K要弱。

４）Ｎ、Ｐ、Ｋ中的二元配施時，可促進土壤速效養分的供應，而導致它們的利用率提高。土壤的速效養分含量較高，該養分的土壤當季表觀利用率較低，即低地力田塊中土壤速效養分的利用更有效。合理平衡施肥能更有效提高肥料養分當季表觀利用率及作物產量。肥料養分利用率方面，ＮＰＫ三要素配施比空白對照和二元配施都高。

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