成都平原小麥專用肥施用效果試驗

湯云川,張 帆,凌俊英,沈 超,李 蘭,徐小軍,楊 進,宋小勤,梁 義

(1.成都市農林科學院作物研究所，成都 溫江 611130；2.四川省大邑縣農業農村局，成都 大邑 611330)

四川是糧食生產大省，小麥播種面積在眾多糧食作物中占有較大比例。據統計，2017年全省小麥播種面積為65.3萬hm2，成都市占全省總面積的11.16%，達7.29萬hm2[1-2]。小麥作為重要的糧食作物，對養分需求旺盛，每形成100kg籽粒，需從土壤中吸收氮素2.5～3kg、磷素(P2O5)1～1.7kg、鉀素(K2O)1.5～3.3kg。在大面積生產中，規模化經營主體以施用復合肥為主，但往往由于科學施肥意識不足，片面追求產量，肥料過量施用的情況普遍存在，氮素利用率僅為25%，顯著低于世界平均水平(42%)和北美水平(65%)[3]，造成養分資源浪費，水體富營養化、土壤酸化板結的環境風險由此增大。

“化肥零增長行動”自2015年提出以來，已在多個作物體系得到踐行。通過前期調研，發現成都平原小麥生產與其他許多地區一樣，存在化肥品類選擇不當、肥料投入過多、最佳養分需求量不明晰等問題。為此，筆者選用小麥專用復合肥，通過設置肥料梯度試驗，建立回歸模型，擬探究最佳施肥量，為成都平原小麥生產用肥提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗地點位于大邑縣蘇家鎮永興村，前茬作物為水稻，地勢平緩，肥力均勻。小麥供試品種為川麥104，用種量10kg/667m2；小麥專用肥總養分含量為40%，氮磷鉀養分配比為N-22、P2O5-8、K2O-10。

試驗共設置5個處理(表1)，每個處理125m2，不設重復。土地深翻旋耕平整后，采用小麥播種機，將種子、肥料一次性播入小區。播種機具為農哈哈2BXF-9J，播種行數為9行，播種深度為20～50mm。小麥專用肥實物用量從15～60kg依次遞增，設置4個梯度，對照為空白(施肥量為0)，所有處理采用底肥一次性施入的方式，與大面積實際生產相同。

表1 各處理試驗設計

1.2 試驗實施及田間管理

試驗于2018年10月25日播種，播種前，結合犁地、旋耕，理好邊溝、廂溝和圍溝，溝做到能灌能排，平整田面，清潔田園，排除積水，播種前5～10d化學除草。播種后保持田土濕潤，如果田間墑情差，可根據天氣情況，適當淹水，保持土壤濕潤。雨季來臨前，必須進行清溝，做到溝溝相通，雨停水泄，田中無漬水。根據植保部門的預側預報和病蟲防治要求，做好條銹病、白粉病、赤霉病、蚜蟲、紅蜘蛛等病蟲害的防治工作。適時收割，一般在蠟熟中期到末期，收割時要精收細打，顆粒歸倉。本試驗于2019年5月10日收獲。

1.3 數據采集及指標測算

調查各處理株高、穗密度、有效穗數、穗長、穗粒數、百粒重等指標。

計算肥料農學效率(AE)

計算公式：AE=(Yf-Y0)/F (式1)

式中：AE是指肥料農學效率，單位為kg/kg；Yf為某一特定的化肥施用下作物的經濟產量，單位為kg/667m2；Y0為對照(不施特定化肥條件下)作物的經濟產量，單位為kg/667m2；F為肥料純養分(是指N、P2O5和K2O)投入總量，單位為kg/667m2，F在此用氮磷鉀純養分之和計算。

計算復合肥PFP

計算公式：PFP=Y/F (式2)

式中：PFP為化肥偏生產力，單位為kg/kg，是指施用某一特定肥料下的作物產量與施肥量的比值，是反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標。Y是指作物產量，單位為kg/667m2；F在此用氮磷鉀純養分之和計算，單位為kg/667m2。

2 結果與分析

2.1 產量構成因素

經過室內考種，如表2所示，各處理間穗密度不盡相同，但施肥處理均比不施肥的對照有所增加；其中，T1和T3的穗密度最高，達到232.0穗/m2。穗長指標方面，隨著施肥量的增加，各處理穗長呈現遞增態勢，T4的穗長在所有施肥處理中最高，達到8.75cm。各處理穗粒數、百粒重也隨著施肥量的增加而緩慢遞增，處理5的穗粒數達到44.1粒、百粒重達5.38g，說明施肥量的增加對于穗粒數的構成、百粒重有促進作用。

2.2 產量及肥料利用率

經過田間測產(表3)，將各處理實測產量換算成標準產量(標準含水量13.5%)，各處理產量均較T0(不施肥)產量有不同程度增加，且隨著施肥量的增加，產量遞增。但隨著施肥量的進一步增加，產量遞增效應逐漸減弱，單位質量肥料的增產貢獻力度明顯減小。T4的產量最高，達到378.64kg/667m2，較CK增產211.69kg，增幅126.80%，AE為8.82kg/kg，PFP為15.78kg/kg。與其余各施肥處理相比，T4的AE和PFP兩項指標為最低，且試驗整體上述兩項指標呈現隨施肥量遞增而相應減小的趨勢。該兩項指標的變化趨勢進一步印證，當施肥量達到一定數量時，再持續增加肥料投入量，增產效應弱化，將會增加生產成本和環境風險。T3的產量排名第2，達373.90kg/667m2，較CK增產206.95kg，增幅123.96%，AE為11.50kg/kg，PFP為20.77kg/kg。T1在所有施肥處理中的產量最低，達311.01kg/667m2，較CK增產144.06kg，增幅86.29%，AE為24.01kg/kg，PFP為51.84kg/kg。

表2 各處理產量構成因素

表3 各處理產量及肥料利用率

注：產量為含水量13.5%的標準值

2.3 肥料效應函數擬合

如圖1，對試驗結果進行肥料效應回歸模型模擬，得到產量與肥料實物量之間的數學模型為：

y=-0.094x2+8.915x+176.7

式中：y為單位面積小麥產量；x為復合肥實物用量。從回歸方程可以看出，二次項系數小于0，拋物線開口向下，符合生物學規律。復相關系數R=0.9863，決定系數R2=0.9729，F=0.0270，調整相關系數Ra=0.9459，回歸方程達到顯著性水平。表明參加試驗的5個處理在產量上差異達到顯著，施用小麥專用肥對于小麥有顯著的增產效果。隨著施肥量的增加，小麥產量先增加后下降。

圖1 肥料效應函數模型

如表4所示，按照邊際成本和邊際效益的原理，小麥價格取2.5元/kg，肥料實物價格取4.2元/kg，計算最佳經濟效益施肥量和最大產量施肥量。當邊際成本和邊際收益相等時，可計算最佳經濟施肥量；當邊際產量趨于零時，可計算出最高產量施肥量。因此，根據上述原則，該試驗小麥最佳經濟效益施肥量為38.26kg/667m2(實物用量)，產量達到379.39kg/667m2，較不施肥處理增產202.69kg，單位面積施肥利潤此時最大，達到346.04元/667m2；當小麥專用肥實物用量為47.14kg/667m2時，小麥單位面積產量達到最大，為386.85kg/667m2，單位面積施肥利潤為327.38元/667m2。

表4 最佳經濟效益施肥量和最高產量施肥量

3 結論與討論

該試驗結果說明，施用小麥專用肥(22-8-10)對小麥增產有顯著的促進作用，但當施肥量達到一定數量后，再持續增加肥料投入量，產量增長幅度減小，反而會增大肥料成本，壓縮利潤空間，增大環境風險。通過田間實測和回歸分析，當試驗選用的小麥專用肥實物用量為38.26kg/667m2時，小麥施肥經濟利潤最高，可達346.04元/667m2。