冬小麥配方施肥最優(yōu)組合初探

孟　凱　朱玉杰

冬小麥配方施肥最優(yōu)組合初探

孟凱1朱玉杰2

（1.濱州職業(yè)學(xué)院山東濱州256603；2.濱州市濱城區(qū)市東辦事處山東濱州256603）

試驗(yàn)采用正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，在中等產(chǎn)量水平的濱海鹽化潮土上，針對影響冬小麥產(chǎn)量的有機(jī)肥、無機(jī)肥、氮磷鉀配比、追氮時(shí)期4個(gè)因素進(jìn)行研究，結(jié)果表明，影響冬小麥產(chǎn)量的最主要因素是有機(jī)肥，主要因素是無機(jī)肥及其氮磷鉀配比，次要因素是追氮時(shí)期。并在此試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探討了適宜的冬小麥配方施肥方案。

正交優(yōu)化設(shè)計(jì)；冬小麥；配方施肥；最優(yōu)組合

近年來，農(nóng)村地區(qū)普遍存在著有機(jī)肥施用量逐年減少，無機(jī)化肥施用量尤其是氮素化肥用量逐年增多，氮、磷、鉀等元素配合施用比例不協(xié)調(diào)，以及氮肥追肥時(shí)期不當(dāng)?shù)确矫娴膯栴}。這些問題不但不利于肥料發(fā)揮增產(chǎn)作用，還造成了地力消耗、土壤結(jié)構(gòu)破壞和環(huán)境污染等負(fù)面影響，從而制約了冬小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。對于冬小麥種植產(chǎn)業(yè)而言，有效解決生產(chǎn)中存在的上述問題，已成為當(dāng)務(wù)之急。本試驗(yàn)在有機(jī)肥、無機(jī)肥、氮磷鉀配比、追氮時(shí)期4個(gè)因素單因子試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)，分析影響冬小麥產(chǎn)量的因素，并探討適宜的冬小麥高產(chǎn)配方施肥技術(shù)方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2017年和2018年在濱州市沾化區(qū)古城鎮(zhèn)蘇竇村進(jìn)行，其中2017年進(jìn)行各因素的單因子試驗(yàn)。試驗(yàn)地地勢平坦，土壤肥力中等，供試土壤為濱海鹽化潮土，有機(jī)質(zhì)含量10.2 g/kg，全氮0.63 g/kg，堿解氮80 mg/kg，速效磷16.2 mg/kg，速效鉀105 mg/kg，pH=7.2。

1.2 供試材料

試驗(yàn)小麥品種為魯麥23號(hào)，使用肥料包括尿素（N 46％）、磷酸二銨（N 18％，P2O546％）、硫酸鉀(K2O 50％)。

1.3 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)采用L9（34）正交表，取4個(gè)因素，分別為有機(jī)肥、無機(jī)肥、氮磷鉀配比、追氮時(shí)期，每個(gè)因素分為3個(gè)水平，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定因素與水平表（見表1），試驗(yàn)共9個(gè)處理（見表2），重復(fù)3次，共計(jì)27個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積35 m2。磷、鉀肥作為基肥一次性施入，每一處理中60％氮肥基施，40％氮肥追施，肥料用磷酸二銨、尿素、硫酸鉀現(xiàn)場配比，混勻后施用。收獲時(shí)分區(qū)測產(chǎn)，計(jì)算產(chǎn)量，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[1]。

表1因素與水平表（單位：kg/畝）

水平因素有機(jī)肥無機(jī)肥N、P、K配比追氮時(shí)期 1Al 3 000B1 35C1 1∶0.6∶0.4D1拔節(jié) 2A2 2 000B2 40C2 1∶0.5∶0.5D2返青 3A3 1 000B3 60C3 1∶0.7∶0.3D3播前

2 結(jié)果與分析

表2試驗(yàn)方案及平均產(chǎn)量（單位：kg/畝）

處理因素有機(jī)肥無機(jī)肥N、P、K配比追氮時(shí)期平均產(chǎn)量 1A1 3 000B2 45C2 1∶0.5∶0.5D1拔節(jié)448.9 2A1 3 000B3 60C1 1∶0.6∶0.4D2返青459.4

續(xù)表2試驗(yàn)方案及平均產(chǎn)量（單位：kg/畝）

處理因素有機(jī)肥無機(jī)肥N、P、K配比追氮時(shí)期平均產(chǎn)量 3A1 3 000B1 30C3 1∶0.7∶0.3D3播前437.5 4A2 2 000B1 30C1 1∶0.6∶0.4D1拔節(jié)399.5 5A2 2 000B2 45C3 1∶0.7∶0.3D2返青424.6 6A2 2 000B3 60C2 1∶0.5∶0.5D3播前406.3 7A3 1 000B3 60C3 1∶0.7∶0.3D1拔節(jié)386.7 8A3 1 000B1 30C2 1∶0.5∶0.5D2返青330.0 9A3 1 000B2 45C1 1∶0.6∶0.4D3播前368.2

2.1 尋找冬小麥配方施肥的接近最優(yōu)組合

從表2可以看出，在9個(gè)處理組合中，第2處理組合A1B3C1D2，即每畝施有機(jī)肥3 000 kg、無機(jī)肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.6∶0.4，返青期追氮肥，平均產(chǎn)量最高，達(dá)459.4 kg，為接近最優(yōu)組合。

2.2 計(jì)算冬小麥配方施肥的可能最優(yōu)組合

通過計(jì)算各水平平均產(chǎn)量之和（用1、2、3表示），可得出各水平的平均產(chǎn)量指標(biāo)（用1、2、3表示，1=1/3，2=2/3，3=3/3），計(jì)算結(jié)果見表3。

表3　各因素不同水平的平均產(chǎn)量指標(biāo)及極差（單位：kg/畝）

從表3中可以直觀地看出各因素的平均產(chǎn)量指標(biāo)最大值組合為“有機(jī)肥1+無機(jī)肥3+N、P、K配比3+追氮時(shí)期1”，對照表1因素與水平表，得出可能最優(yōu)組合為A1B3C3D1，即每畝施有機(jī)肥3 000 kg、無機(jī)肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.7∶0.3，拔節(jié)期追氮肥。并且，從極差大小的排序也可以直觀地看出各試驗(yàn)因素的重要性順序：有機(jī)肥＞無機(jī)肥＞N、P、K配比＞追氮時(shí)期。另外，可能最優(yōu)組合A1B3C3D1并未出現(xiàn)在9個(gè)試驗(yàn)處理組合中，所以還需要進(jìn)一步對結(jié)果進(jìn)行方差分析及用L.S.D法對各因素不同水平間進(jìn)行多重比較。

2.3 冬小麥配方施肥實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過對結(jié)果的方差分析及用L.S.D法對各因素不同水平間的多重比較，找出影響冬小麥配方施肥效果的主次因素，并確定冬小麥配方施肥的實(shí)際應(yīng)用最優(yōu)組合。

2.3.1 試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

根據(jù)表4方差分析的結(jié)果，有機(jī)肥=295.48＞F0.01(2,18)=6.01，無機(jī)肥=37.4l＞0.01(2,18)=6.01，N、P、K配比=18.12＞0.01(2,18)=6.01，可以看出以上三個(gè)因素各水平間差異均達(dá)到1％的極顯著水準(zhǔn)，是影響冬小麥配方施肥效果的主要因素。追氮時(shí)期=2.83＜0.05(2,18)=3.55，故其不是影響冬小麥配方施肥效果的主要因素。

表4試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

變異原因自由度平方和方差F值F0.05F0.01 有機(jī)肥234 186.7817 093.39295.48**3.556.01 無機(jī)肥24 328.082 164.0437.41** N、P、K配比22 096.641 048.3218.12** 追氮時(shí)期2327.34163.672.83 機(jī)誤181 041.2357.85 總和2641 983.80

2.3.2 L.S.D法對四個(gè)因素各水平進(jìn)行多重比較

由表5可以看出，有機(jī)肥各水平間平均產(chǎn)量差異均極顯著，說明有機(jī)肥是本試驗(yàn)的最主要影響因素，并且畝施有機(jī)肥3 000 kg的平均產(chǎn)量最高，故應(yīng)取該水平。無機(jī)肥各水平中，60 kg/畝與45 kg/畝的平均產(chǎn)量差異不顯著，但兩者均與30 kg/畝水平的平均產(chǎn)量差異極顯著，說明無機(jī)肥是本試驗(yàn)的主要影響因素，該因素可取45 kg/畝～60 kg/畝的水平。N、P、K配比各水平中，1∶0.6∶0.4與1∶0.7∶0.3的平均產(chǎn)量差異不顯著，但兩者與1∶0.5∶0.5水平的平均產(chǎn)量均差異極顯著，說明N、P、K配比是本試驗(yàn)的又一主要因素。考慮到冬小麥品種、土壤供肥能力等因素的影響，N、P、K配比可取1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4）的范圍。追氮時(shí)期各水平中，拔節(jié)期追40％氮肥與播前氮肥全部基施的平均產(chǎn)量差異顯著，其他各時(shí)期間平均產(chǎn)量差異不顯著，說明追氮時(shí)期不是本試驗(yàn)的主要影響因素，而是次要因素，但40％氮肥于拔節(jié)期追施符合冬小麥的吸氮規(guī)律，其增產(chǎn)作用還是比較明顯的。因此，40％氮肥于拔節(jié)期追施應(yīng)作為冬小麥配方施肥的主要輔助措施。綜上所述，可以得出實(shí)際應(yīng)用最優(yōu)組合為畝施有機(jī)肥3 000 kg、無機(jī)肥45 kg～60 kg，N∶P∶K=1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4），拔節(jié)期追施40％氮肥。

表5各因素各水平多重比較表（單位：kg/畝）

因素水平平均產(chǎn)量差異 有機(jī)肥A1 3 000448.6 A2 2 000410.138.5** A3 1 000361.687.0**48.5** 無機(jī)肥B3 60417.5 B2 45413.83.6 B1 30389.028.5**24.8** N、P、K配比C3 1∶0.7∶0.3416.3 C1 1∶0.6∶0.4409.07.3 C2 1∶0.5∶0.5395.121.2**13.9** 追氮時(shí)期D1拔節(jié)411.7 D2返青404.67.1 D3播前404.07.7*0.6

3 討論與小結(jié)

（1）通過對正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析，確定了影響冬小麥配方施肥效果的最主要因素是有機(jī)肥，所有最優(yōu)組合中，都以畝施有機(jī)肥3 000 kg平均產(chǎn)量最高，與生產(chǎn)上增施有機(jī)肥，改良土壤結(jié)構(gòu)，培肥地力，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的相一致，是冬小麥配方施肥中最主要、最關(guān)鍵的措施，在生產(chǎn)上應(yīng)大力推廣。有機(jī)肥肥源缺乏地區(qū)，可用腐植酸銨肥料代替，每畝深施75 kg左右為宜[2-3]。

（2）通過對正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析，確立了影響冬小麥配方施肥效果的另兩個(gè)主要因素為無機(jī)肥及其N、P、K配比，符合配方施肥的理論；追氮時(shí)期雖不是本試驗(yàn)的主要影響因素，但于拔節(jié)期追氮肥符合小麥的吸氮規(guī)律，其增產(chǎn)作用還是比較明顯的。因此，40％氮肥于拔節(jié)期追施應(yīng)作為冬小麥配方施肥的主要輔助措施[4]。

（3）通過對正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的直觀分析，找出冬小麥配方施肥的接近最優(yōu)組合為A1B3C1D2，即每畝施有機(jī)肥3 000 kg、無機(jī)肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.6∶0.4，返青期追氮肥。進(jìn)而通過計(jì)算得出可能最優(yōu)組合為A1B3C3D1，即每畝施有機(jī)肥3 000 kg、無機(jī)肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.7∶0.3，拔節(jié)期追氮肥。

（4）通過對正交優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的方差分析及L.S.D法檢驗(yàn)，得出冬小麥配方施肥的實(shí)際應(yīng)用最優(yōu)組合為每畝施有機(jī)肥3 000 kg、無機(jī)肥45 kg～60 kg，N∶P∶K=1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4），拔節(jié)期追氮肥。折合磷酸二銨、尿素、硫酸鉀平均用量分別為每畝施磷酸二銨20 kg、尿素23 kg、硫酸鉀10 kg，其中12 kg的尿素于拔節(jié)期追施。

4 結(jié)語

本試驗(yàn)條件下，濱海鹽化潮土上冬小麥高產(chǎn)配方施肥方案為：在每畝施3 000 kg以上有機(jī)肥，或75 kg左右腐植酸銨肥料，培肥地力的基礎(chǔ)上，應(yīng)保證適宜用量的無機(jī)肥供應(yīng)，以每畝施60 kg左右為宜；同時(shí)，考慮到冬小麥品種、土壤供肥能力的差異，N、P、K配比取1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4）的范圍，再輔以拔節(jié)期追施40％氮肥，增產(chǎn)效果比較明顯。

[1]張里千.正交優(yōu)化法和三次設(shè)計(jì)的巨大作用[J].質(zhì)量管理,1995(2):37-38.

[2]農(nóng)牧漁業(yè)部農(nóng)業(yè)局.全國配方施肥技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)議資料選編[G].北京:農(nóng)牧漁業(yè)部農(nóng)業(yè)局,1986.

[3]彭克明,裴保義.農(nóng)業(yè)化學(xué)(總論)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1986.

[4]余松烈.作物栽培學(xué)(北方本)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1980.

10.3969/j.issn.2095-1205.2022.02.05

S512.11

A

2095-1205(2022)02-16-03

孟凱（1974- ），男，漢族，山東鄒平人，本科，講師，研究方向?yàn)橥寥琅c農(nóng)業(yè)化學(xué)。