黃河三角洲典型麥田氮磷鉀肥料利用率研究

劉國利 姚海燕 張衍鵬 王學(xué)忠

摘要 [目的]分析黃河三角洲地區(qū)典型農(nóng)田小麥NPK肥料的利用率。[方法] 以冬小麥為研究對象，設(shè)置了5個處理：NPK、NP、PK、NK和緩釋肥料，比較NPK平衡施肥和施用緩釋肥2種施肥方式的差異。[結(jié)果] 土壤中殘存速效養(yǎng)分、小麥產(chǎn)量及生物產(chǎn)量存在顯著差異（P<0.05）。NPK平衡施用有助于小麥增產(chǎn)，較NP、PK、NK處理分別提高了9.6%、11.3%、33.8%。同時NPK處理中N、P、K肥料利用率較緩釋肥處理均有所增加。[結(jié)論]選擇適宜的施肥模式是該地區(qū)提高肥料利用率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞 小麥;肥料利用率;NPK;緩釋肥料

中圖分類號 S-512.1? 文獻標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）13-0163-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.040

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Study of Utilization Rates of NPK Fertilizers in the Typical Wheat Farmland of the Yellow River Delta

LIU Guo li1， YAO Hai yan2， ZHANG Yan peng3 et al

（1.Integrated Agricultural Service Centre of Xiaobotou Town， Wudi County， Binzhou City， Shandong Province，Binzhou， Shandong? 251911;2.Agricultural & Rural Bureau of Wudi County， Binzhou City， Shandong Province，Binzhou， Shandong 251900;3.School of Biological & Environmental Engineering， Binzhou University， Binzhou， Shandong 256600）

Abstract [Objective] To analyze the utilization rates of NPK fertilizers in the wheat farmland of the Yellow River Delta. [Method] Five treatments were arranged in this study， i.e.， NPK， NP， PK， NK， and slow released fertilizer. The differences in NPK utilization between balanced NPK fertilization and slow released fertilizer fertilization were determined. [Result] The significant differences were observed in soil available nutrients contents， wheat biomass production and grain yield. Higher wheat grain yield were in the balanced NPK fertilization treatment， and the utilization rates of NPK fertilizers were greater than that in the slow released fertilizer treatment. [Conclusion] Selecting the suitable fertilization mode could be the key step to increase the fertilizer utilization rate in the study area.

Key words Wheat;Fertilizer utilization rate;NPK nutrients;Slow released fertilizer

化肥是糧食增產(chǎn)的基礎(chǔ)，世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展證明，施用化肥是最快、最有效、最重要的作物增產(chǎn)措施[1]。隨著社會對糧食需求的增加，化肥的需求量不斷上升，但化肥在帶來增產(chǎn)的同時，其正反兩方面的作用已逐漸被人們所認識，即肥料既是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是潛在的環(huán)境污染因子，不合理施肥造成的污染問題已有較多報道[2-4]。當(dāng)前，由于過量施肥引發(fā)了一系列的資源浪費和環(huán)境污染問題，同時，施肥的增產(chǎn)效率也逐漸下降。因此，如何通過施肥達到養(yǎng)分供應(yīng)和作物需求的時空一致性，實現(xiàn)作物高產(chǎn)和環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，提高化肥的養(yǎng)分利用率成為關(guān)乎資源、環(huán)境和糧食安全的重要問題[5-7]。

為分析黃河三角洲地區(qū)典型農(nóng)田主要糧食作物的肥料利用率，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)高效，減輕化學(xué)肥料施用對生態(tài)環(huán)境造成的影響，筆者通過比較不同肥料施用方式下，小麥生長情況及土壤主要肥力指標(biāo)的變化，探索集成科學(xué)施肥模式，為農(nóng)業(yè)減施增效和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)和支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在無棣縣信陽鎮(zhèn)吳季李村一肥力均衡、排灌方便的農(nóng)田進行。農(nóng)田耕層土壤（0～20 cm）主要理化性質(zhì)：

pH 8.4，有機質(zhì)15.3 g/kg，速效氮30.1 mg/kg，有效磷30.4 mg/kg，速效鉀128 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試作物為冬小麥，小麥品種為臨麥4號。

1.3 試驗方法

試驗自2017年10月開始，共設(shè)5個處理：NPK、NP、PK、NK、緩釋肥，每處理重復(fù)3次，面積為80 m2。小麥生長季各處理施肥量：氮肥600 kg/hm2+磷肥750 kg/hm2+鉀肥375 kg/hm2（NPK），氮肥600 kg/hm2+磷肥750 kg/hm2（NP），磷肥750 kg/hm2+鉀肥375 kg/hm2（PK），氮肥600 kg/hm2+鉀肥375 kg/hm2（NK），氮肥960 kg/hm2+磷肥390 kg/hm2+鉀肥285 kg/hm2（緩釋肥）。所用氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀，緩釋肥中N、P2O5、K2O含量為28%、6%、6%，其施用量以N計，不足部分用磷鉀肥補足。其中氮肥40%用作基肥，60%作追肥，磷鉀肥料、緩釋肥全部作基肥施用。各個處理除施肥外，其他管理措施相同。

1.4 小麥生物量及籽粒產(chǎn)量測定方法

小麥籽粒產(chǎn)量按實收產(chǎn)量計，小麥產(chǎn)量=籽粒重×（1-雜質(zhì)含量（%））×（1-含水量（%））/（1-13%）×1 hm2穗數(shù)。

小麥莖葉生物量測定方法為在小區(qū)隨機取1 m2樣區(qū)3個，采收地上部風(fēng)干后，脫出籽粒測定莖葉重量，小麥莖葉重量=單株莖葉平均莖葉重量×1 hm2株數(shù)。

1.5 樣品采集

小麥采集方法為在小區(qū)內(nèi)隨機取3個1 m長的樣段，整株拔出，剪去根部后風(fēng)干，脫出籽粒，將3份樣品混勻，取適量樣品烘干粉碎，莖葉、籽粒樣品各取200 g左右，密封保存，用于測定氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。

土壤樣品于小麥?zhǔn)斋@后，及時采用“S”型采樣方法取5點耕層土壤，均勻混合，經(jīng)過篩等處理后測定其速效N、P、K及有機質(zhì)含量等。

1.6 土壤及作物樣品分析方法

土壤pH采用pH計測定;土壤速效氮采用氯化鉀提取，流動注射分析儀測定;有效磷采用碳酸氫銨提取，鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用醋酸銨提取，原子分光光度計測定;有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測定。作物莖葉及籽粒全N含量采用元素分析儀測定，經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，全P采用鉬銻抗比色法測定，全K采用原子吸收分光光度計測定。

1.7 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)平均值。小麥養(yǎng)分吸收總量為1 hm2籽粒吸收量與1 hm2莖葉吸收量之和，氮肥（磷肥/鉀肥）利用率按照下式計算，肥料利用率=（不同處理作物吸收NPK養(yǎng)分總量—無NPK區(qū)作物吸收NPK總量）/所施肥料中NPK總量×100%。統(tǒng)計分析采用SPSS 10.0版在計算機上進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤主要理化性質(zhì)

由于不同處理肥料施用種類及量不同，小麥?zhǔn)斋@后，耕層土壤主要理化性質(zhì)存在差異（表1）。不同處理間耕層土壤pH、有機質(zhì)含量差異不顯著，但速效氮、有效磷、速效鉀存在顯著差異。施用氮肥、磷肥、鉀肥后，耕層土壤速效氮、有效磷、速效鉀含量顯著高于無氮（磷/鉀）處理土壤（P<0.05），其中NK處理速效氮、速效鉀含量最高，NP處理有效磷含量最高。肥料施入土壤后，一部分被作物吸收利用，一部分會在土壤生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化，養(yǎng)分含量及存在形態(tài)是評價土壤肥力和科學(xué)施肥的重要依據(jù)。

2.2 小麥產(chǎn)量與生物量

小麥生長期間，不同處理間籽粒產(chǎn)量、生物量存在顯著差異（表2）。

小麥最高籽粒產(chǎn)量、生物量均為NPK、緩釋肥處理，二者差異不顯著。NPK處理小麥產(chǎn)量較NP、NK、PK處理分別增產(chǎn)9.6%、11.3%、33.8%。由于試驗所在區(qū)域耕層土壤鉀素含量較充足，因而NP與NPK、緩釋肥相比，差異較小。缺氮處理比施氮處理小麥產(chǎn)量明顯降低，差異均達顯著水平（P<0.05）。缺磷處理較缺氮處理作物產(chǎn)量、生物量也有所下降。可見，氮、磷、鉀平衡施肥有利于作物增產(chǎn)增收。

2.3 肥料利用率

由表3可知，2個處理氮、磷、鉀利用率中鉀肥利用率較低，這可能與試驗所在區(qū)域土壤本身鉀含量較高有關(guān)。NPK處理與緩釋肥處理相比，氮、磷、鉀肥料利用率較高，這可能與緩釋肥的種類、緩釋肥養(yǎng)分釋放特征有關(guān)，緩釋肥養(yǎng)分釋放與作物需求規(guī)律一致時，才能發(fā)揮緩釋肥的效能。但緩釋肥減少了追肥環(huán)節(jié)，節(jié)省了勞動力成本，這是其優(yōu)勢所在[8-9]。肥料利用率計算中僅分析了施入肥料被當(dāng)季作物的吸收量，未將施用的氮、磷、鉀肥料殘留在土壤中的部分包含在內(nèi)，這部分養(yǎng)分以緩效態(tài)或有效態(tài)等形式在土壤中進行轉(zhuǎn)化，能夠被下茬作物吸收利用[10]，因而，該研究中肥料利用率可能存在低估的問題。同時，肥料的利用效率和土壤屬性、作物品種及生產(chǎn)管理措施等密切相關(guān)，為提高肥料利用效率，應(yīng)統(tǒng)籌考慮這些因素，設(shè)立不同化肥施用模式試驗，確定最佳施用方式應(yīng)是今后研究中關(guān)注的重點。

3 結(jié)論

該研究結(jié)果表明，氮、磷、鉀平衡施肥有利于促進小麥增產(chǎn)增收，提高肥料利用效率。緩釋化肥一次施用降低了勞動力成本，而提高其利用率，需調(diào)控其養(yǎng)分釋放特征與作物養(yǎng)分需求規(guī)律相結(jié)合，進而實現(xiàn)高產(chǎn)高效。

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