隴東旱塬區小麥配方施肥效應研究

史聚寶，雷宗昌

(甘肅省涇川縣農業技術推廣中心， 甘肅 涇川 744300)

隴東旱塬區小麥配方施肥效應研究

史聚寶，雷宗昌

(甘肅省涇川縣農業技術推廣中心， 甘肅 涇川 744300)

本研究目的在于探討配方施肥與常規施肥對小麥生產肥料利用的影響，為合理使用化肥提供技術依據。采用田間隨機區組試驗，通過配方N 187.5 kg·hm-2，P 90.0 kg·hm-2，K 60.0 kg·hm-2、N 187.59 kg·hm-2，P 90.0 kg·hm-2、N 187.5 kg·hm-2，K 60.0 kg·hm-2、P 90.0 kg·hm-2，K 60.0 kg·hm-2和常規N 157.5 kg·hm-2，P 88.5 kg·hm-2，K 88.5 kg·hm-2、N 157.5 kg·hm-2，P 88.5 kg·hm-2、N 157.5 kg·hm-2、K 88.5 kg·hm-2、P 88.5 kg·hm-2，K 88.5 kg·hm-2施肥量的比較，研究氮、磷、鉀肥料利用率及對產量的影響。結果表明：地膜覆蓋栽培條件下，配方施肥比常規施肥小麥平均增產537.75 kg·hm-2，增產7.31%。肥料利用率提高12.51%(其中氮肥提高2.4%，磷肥提高2.17%，鉀肥提高7.94%)。結論：在隴東旱塬瘠薄肥力區生產水平下，配方比例N∶P∶K為12.5∶6∶4，采用地膜覆蓋栽培，測土配方施肥小麥的氮肥利用率為37.4%，磷肥利用率為24.1%，鉀肥利用率為43.0%。常規施肥小麥的氮肥利用率為35.0%,磷肥利用率為21.9%，鉀肥利用率為35.1%。配方施肥與常規施肥相比，具有顯著的增產效果，能顯著提高肥料利用率，應大力推廣應用。

冬小麥：配方施肥：肥料利用率；產量

冬小麥是隴東地區的主要糧食作物，常年播種面積26.7萬hm2，占糧食播種面積的50%～55%，產量水平僅為3 000 kg·hm-2[1]。多年以來，本地區農民通常憑經驗盲目用肥，造成農業生產田施肥過多或偏施、濫施現象嚴重[2]。過量施肥易造成農田單元素肥料過剩，養分被作物吸收效率差，化學物質氮、磷、鉀等固結成鹽分，使土壤養分結構失調，物理性狀變差[3]。此外，因土壤營養失衡，易導致小麥營養物質轉化受阻，影響小麥產量和質量。這不僅造成對生態環境的污染[4]，也增加了作物生產成本，降低作物產量和品質，減少了農業收益。

為應對生產上小麥施肥不規范情況，減少肥料浪費事件繼續發生，涇川縣農技中心結合隴東旱塬土壤肥力狀況和小麥需肥規律，根據土壤自身保肥、供肥能力，研制并實施有機肥與化肥，氮肥與磷鉀肥適量配比，建立了一套適用于旱塬土壤的平衡科學施肥方式。2005年農業部下發的《測土配方施肥技術規范(試行)》推薦采用“3414”方案設計，本研究在2012—2015年“3414”試驗的基礎上，通過小麥田間氮肥、磷肥和鉀肥的對比試驗，摸清了隴東旱塬區測土配方施肥和常規施肥下小麥氮肥、磷肥和鉀肥的利用現狀及利用效率，可為指導大田小麥高產提供依據。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗地概況

涇川縣位于甘肅東部，東經107°15′～107°45′，北緯35°11′～35°31′之間，地處隴東黃土高原溝壑區，總面積1 409.3 km2，海波930～1 460 m，年平均氣溫10℃，全縣轄15個鄉鎮區。2012—2015年試驗連續定點設在甘肅省涇川縣黨原鄉徐家村北緯35°23′59″，東經107°17′46″，海拔1 343 m，年均降雨553 mm，年均有效積溫3 320℃，無霜期174 d的旱塬區，土壤為黑壚土，肥力中等。土壤有機質16.06 g·kg-1、全氮1.28 g·kg-1、有效磷23.3 mg·kg-1、速效鉀208 mg·kg-1，pH值8.31，前茬作物玉米。

1.2 試驗材料

參試小麥品種為中麥175，該品種早熟、抗寒、抗旱、抗倒伏，分蘗成穗率高，豐產性好且穩產，是干旱地區地膜栽培的主要品種。供試氮肥為尿素(含N46%，中石化寧夏分公司生產)，磷肥為普通過磷酸鈣(含P2O5≥12%，昆明晉寧金宏磷肥廠生產)，鉀肥為顆粒鉀肥(含K2O≥30%，青海格爾木昆寶鉀肥有限公司生產)。

1.3 試驗方法

試驗采用裂區設計，三次重復，主處理為常規和配方兩個處理，副處理為NPK、PK、NK、NP共四個處理。小區面積20 m2,長5 m,寬4 m。試驗肥料處理見(表1)。

試驗采用地膜覆蓋栽培，播前進行深耕整地，打碎土塊，拾盡根茬，同時采集0～20 cm耕層混合土樣。然后進行小區規劃，按方案要求劃出小區，再將各處理畝施肥量換算成小區施肥量和實物量，按小區撒施地表，再進行一次旋耕。然后再進行小區規劃復位，最后采用覆膜穴播一體機進行機械播種，行距15 cm,穴距13.5 cm，49.5萬穴·hm-2，每穴8～12粒，播量225 kg·hm-2。播種完成后對各小區壟間進行整理標記，四周設保護行。試驗于10月2日整地施肥，10月3日播種。6月30日收獲，同時采集植株樣，其它管理措施同于大田。

表1 小麥肥料試驗處理

1.4 數據采集與分析

本數據采用了3年的試驗平均數分析，從2012年小麥播種至2015年小麥收獲的結果，分年分析了籽粒和莖桿中N、P、K含量，采集耕層土壤(0～20 cm)分析土壤有機質、全N和無機N、有效P、有效K。

越冬前，在小區內出苗均勻且長勢旺盛的非邊行區域選定2個1 m樣段，調查基本苗。春季拔節前調查樣段的最大分蘗；開花后測定樣段的穗數，并折算成單位面積穗數。成熟期在小區內隨機選取3個點，量取株高，計算平均株高；在非邊行區隨機選取20穗，數取穗粒數，折算每穗粒數，田間記載出苗情況以及抽穗期和成熟期。小區收獲后晾曬干燥至含水量為13%時稱重，測定千粒重，小區收獲總重量折合成公頃產量。計算增產率、土壤貢獻率、肥料貢獻率、農學效率、肥料利用率等[5]。利用SAS 9.3軟件對產量及其構成因素進行方差分析，采用Excel進行回歸作圖分析。

2 試驗結果及分析

2.1 肥料處理對產量的影響及效益分析

試驗結果匯總顯示，配方施肥NPK區平均產量7 895.3 kg·hm-2，比無K區平均產量6 863.4 kg·hm-2增產1 031.9 kg·hm-2，比無P區平均產量6 163.4 kg·hm-2，增產1 731.9 kg·hm-2，比無N區平均產量5 560.1 kg·hm-2，增產2 325.2 kg·hm-2。常規施肥NPK區平均產量7 357.4 kg·hm-2，比無K區平均產量6 116.7 kg·hm-2，增產1 240.7 kg·hm-2、比無P區平均產量5 808.3 kg·hm-2，增產1 549.1 kg·hm-2，比無N區平均產量5 521.7 kg·hm-2，增產1 835.7 kg·hm-2。配方施肥NPK區比常規施肥NPK區增產501.9 kg·hm-2，配方施肥無K區比常規施肥無K區增產748.7 kg·hm-2，配方施肥無P區比常規施肥無P區增產357.1 kg·hm-2，配方施肥無N區比常規施肥無N區增產38.4 kg·hm-2(表2)。

應用方差分析對試驗的顯著性進行測定，配方施肥區處理間F=29.51，>F0.05=4.76和F0.01=9.78，達到極顯著水平。常規施肥區處理間F=49.50，>F0.05=4.76和F0.01=9.78,也達到極顯著水平(表3)

從表3看出，本試驗區組間差異不顯著，主處理和副處理之間的產量差異極顯著。因此，配方施肥與常規施肥存在顯著差異，不同施肥處理對各小區產量也具有極顯著影響。

試驗結果表明，配方施肥NPK區比無K區增產15.0%，增收26.1%，比無P區增產28.1%，增收24.9%，比無N區增產42.0%，增收40.3%。常規施肥NPK區比無K區增產20.3%、增收15.8%；比無P區增產26.7%、增收23.6%；比無N區增產26.7%、增收32.3%。配方施肥NPK區比常規施肥NPK區平均增產7.3%，增收9.4%；配方施肥無K區比常規施肥無K區增產12.2%、增收12.4%；配方施肥無P區比常規施肥無P區增產6.1%、增收8.2%；配方施肥無N區比常規施肥無N區增產0.7%、增收3.1%(表4)。配方施肥增產增收效果明顯高于常規施肥，配方施肥NPK區產量最高，常規施肥NPK區產量次之，依次為配方施肥NP區、常規施肥NP區、配方施肥NK區、常規施肥NK區、配方施肥PK區，常規施肥PK區產量最低。

表2 小麥肥料利用率試驗產量匯總

表3 產量方差分析

表4 配方施肥產量及效益分析

2.2 肥料處理對生育期的影響

從生育期調查看，試驗各處理對其生育期無明顯影響。不論是配方施肥區，還是常規施肥區，各處理生育期基本一致，只有無N區和無P區略有差異，其中配方施肥區中，無N區分蘗期推遲1 d，返青期推遲1～2 d，拔節期推遲1～2 d、抽穗期2～3 d、揚花期、灌漿期均推遲1～2 d，成熟期提早2～3 d。無P區分蘗期推遲0～1 d，返青期、拔節期推遲1 d，抽穗期、揚花期推遲1～2 d，灌漿期推遲1 d，成熟期提早1～2 d。常規施肥區中，無N區分蘗期、返青期推遲1～2 d，拔節期推遲1 d、抽穗期推遲2～3 d、揚花期、灌漿期均推遲1～2 d，成熟期提早2～3 d。無P區分蘗期推遲0～1 d，返青期、拔節期、抽穗期、揚花期推遲1～2 d，灌漿期推遲1 d，成熟期提早1～2 d(表5)。

從表5看出，無N區和無P區整個生育時期均比其它區分蘗、返青、拔節、抽穗、揚花、灌漿時期推遲1～3 d，成熟期提早1～2 d，說明在隴東旱原瘠薄N少P缺K夠用肥力區，N肥和P肥對小麥的生產影響較大，K肥土壤含量充足，對小麥生產影響不大，在肥料使用上盡量考慮NPK配方肥。

表5 不同肥料處理生育期差異

2.3 肥料處理對小麥經濟性狀的影響

施肥不同處理對其經濟性狀有較大影響。除分蘗、株高、穗長差異不顯著外，配方施肥區中，NPK區夠成產量的三要素,穗數，穗粒數，千粒重比無K(NP)區增加11.2萬穗·hm-2、3.8粒、1.4 g；分別增長1.6%、14.6%和1.0%。比無P(NK)區增加3.3萬穗·hm-2、5.1粒、1.3 g；分別增長11.5%、4.9%和3.4%。比無N(PK)區增加57萬穗·hm-2、6.6粒、2.1 g；分別增長2.7%、28.5%和5.5%。常規施肥區中，NPK區的穗數，穗粒數，千粒重，比無K(NP)區穗數、穗粒數、千粒重增加1.5萬穗·hm-2、4.5粒和-0.24 g，分別增長3.6%、19.0%和-0.6%。比無P(NK)區穗數、穗粒數、千粒重分別增加1.0萬穗·hm-2、5.2粒和0.6 g,分別增長2.0%、22.6%和1.6%。比無N(PK)區穗數、穗粒數、千粒重分別增加37.5萬穗·hm-2、6.1粒和0.3 g,增長5.3%、27.6%和0.8%(表6)。

結果表明，配方施肥區的總莖數、穗粒數和千粒重極顯著提高；除NK處理外，每公頃穗數也有一定增加；株高和穗長沒有顯著差異。NPK區穗數、穗粒數、千粒重分別增長2.3%、5.7%和-0.4%。無K區穗數、穗粒數、千粒重分別增長0.4%、9.7%和-2.0%。無P區穗數、穗粒數、千粒重分別增長0.4%、7.4%和-2.2%。無N區穗數、穗粒數、千粒重分別增長1.9%、5.0%和-4.8%。

2.4 不同處理的肥料利用效率評價

與常規施肥相比，配方施肥中N、P、K對籽粒產量的提高分別是8.7%、1.4%、-5.3%，相應的肥料貢獻率分別提高4.6%、0.8%、-5.3%，土壤貢獻率提高-4.6 %、-0.8%、3.8%，農學效率提高0.8、1.8、3.2 kg·kg-1，肥料利用率分別提高2.4%、2.2%、7.9%。

在常規施肥和配方施肥中，三種肥料的增產率和肥料效率表現相同的趨勢，其中N素的平均增產率、肥料貢獻率、肥料利用率、土壤貢獻率和農學效率分別是37.7%、27.3%、36.2%、72.7%和12.1 kg·kg-1；P素的平均增產率、肥料貢獻率、肥料利用率、土壤貢獻率和農學效率分別是27.4%、21.5%、23.0%、78.5%和18.4 kg·kg-1；K素平均增產率、肥料貢獻率、肥料利用率、土壤貢獻率和農學效率分別是17.7%、15%、39.1%、85%和15.6 kg·kg-1(表7)。

3 結論與討論

1) 當前在隴東旱塬瘠薄肥力區生產水平下，采用地膜覆蓋栽培，測土配方施肥小麥的氮肥利用率為37.4%，磷肥利用率為24.1%，鉀肥利用率為43.0%。常規施肥小麥的氮肥利用率為35.0%,磷肥利用率為21.9%，鉀肥利用率為35.1%。配方施肥與常規施肥相比，具有顯著的增產效果，能顯著提高肥料利用率。配方施肥條件下，肥料在土壤的殘留量和損失量低，大量的肥料殘留和損失主要發生在不合理常規高施肥的條件下，因此,防止過量施肥是目前高產條件下化肥管理的核心問題[6],試驗結果表明，配方施肥比常規施肥小麥平均增產537.8 kg·hm-2，增產7.3%。肥料利用率提高12.5%，其中氮肥利用率提高2.4%，磷肥利用率提高2.2%，鉀肥利用率提高7.9%。

表6 肥料處理對經濟性狀的影響

表7 肥料效率評價

2) 依據NPK施肥量，通過回歸計算，得出施肥量與產量的回歸方程：籽粒產量=2944.3+6.4N+18.1P+27.4K。因此當前施肥水平下，投入單位肥料的產出中，鉀肥最高，氮肥最低。但是，當前肥料水平下，N素的增產率、肥料貢獻率、肥料利用率最高，相應的土壤貢獻率和農學效率都最低；P素的增產率、肥料貢獻率、土壤貢獻率中等，農學效率最高，而肥料利用率最低；K素的增產率、肥料貢獻率、農學效率最小，土壤貢獻率和肥料利用效率最大。歐洲KNS(kulturbegleitende Nmin-Sollwertesystem)肥料推薦方法是建立在土壤無機氮(Nmin=NH4+-N+NO3--N)測定的基礎上考慮了作物生長養分吸收[7]。中國農業大學在我國北方旱地小麥上運用Nmin進行氮肥推薦獲得初步成功[8]。我國農田化肥用量增長迅速，一般隨施氮量的增加，氮肥利用率顯著下降，而氮肥的利用率和損失率和土壤殘率有升高的趨勢。巨曉棠研究冬小麥輪作體系中氮肥去向時發現在一季作物生長后仍有20.9%～48.4%肥料氮殘留于0～100 cm土層，這些殘留的肥料可以為后茬作物利用[9]，因此在制定配方施肥時，應綜合考慮肥料的增產潛力和肥料利用效率，使肥料效益最大化。

3) 小麥測土配方施肥是根據作物需肥規律，土壤需肥性能與肥料增產效應，在有機肥為基礎的前提下，提出氮、磷、鉀肥料的適宜用量和比例以及相應施肥技術的施肥方法。在隴東旱塬瘠薄肥力區地膜栽培條件下，應大力推廣配方施肥技術。每公頃施氮187.5 kg、施磷90 kg、施鉀60 kg的施肥水平適合目前中高肥力地塊小麥的生產實際，應大力推廣。

致謝：本文承中國農業科學院作物科學研究所肖永貴博士、甘肅省農科院旱作所李興茂研究員指導，謹謝。

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Effects of fertilization on yield and fertilization use efficiency of winter wheat in arid zone in Loess Plateau of eastern Gansu province

SHI Ju-bao, LEI Zong-chang

(Agro-techExtensionCenterofJingchuanCounty,GansuProvince,Jingchuan,Gansu744300,China)

In order to provide technical basis for the rational use of chemical fertilizers, field randomized block experiment was conducted to investigate the effects of prescription fertilization and conventional fertilization on wheat production and fertilizer use efficiency through the formulation N 187.5, P 90.0, K 60.0; N 187.59, P 90.0; N 187.5, K 60.0; P 90.0, K 60.0 kg·hm-2and conventional P 88.5, K 88.5, N 157.5; P 88.5, N 157.5; N 157.5, K 88.5; P 88.5, K 88.5 kg·hm-2. The results showed that under plastic film mulching cultivation conditions, compared with conventional fertilization, prescription fertilization increased yield by 537.75 kg·hm-2(7.31%) in average. Fertilizer use efficiency increased by 12.51% (2.4% nitrogen, 2.17% phosphate, 7.94% potash). With the poor fertility of the zone in Loess Plateau of eastern Gansu, plastic film mulching cultivation, the utilization rate of nitrogen, phosphate, potash in prescription fertilization was 37.4%, 24.1%, 43.0% respectively. The utilization rate of nitrogen, phosphate, potash in conventional fertilization was 35.0%, 21.9%, and 35.1% respectively. Therefore, prescription fertilization improved yield and fertilizer use efficiency effectively.

winter wheat; fertilizer; fertilizer utilization; yield

1000-7601(2017)02-0147-05

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.23

2016-01-02基金項目：部列測土配方施肥補貼資金項目(甘財農2008〔77〕)

史聚寶(1957—)，男，甘肅涇川人，農業推廣研究員，主要從事農業技術推廣和研究工作。E-mail:sjb666100@126.com。

雷宗昌(1962—)，男，甘肅涇川人，高級農藝師，主要從事農技推廣和土壤肥料工作。E-mail:jclzc2011@163.com。

S158.3

A