磷肥施用方式對滴灌小麥生長和磷肥利用效率的影響

陳傳信,張永強,聶石輝,賽力汗·賽,徐其江,張宏芝,雷鈞杰

(1.新疆農業科學院糧食作物研究所, 烏魯木齊 830091; 2. 農業農村部荒漠綠洲作物生理生態與耕作重點實驗室,烏魯木齊 830091;3. 新疆農業科學院核技術生物技術研究所, 烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】磷是小麥必需的三大營養要素之一,且對小麥產量具有重要的影響和調控作用。相對于氮肥和鉀肥而言,磷肥的利用效率較低。新疆地處干旱半干旱地區,土壤多為石灰性土壤,固磷能力比較強,如何減少磷在土壤中的固定,提高磷肥利用率對新疆綠洲農業的可持續發展至關重要。滴灌水肥一體化技術是提高水肥利用效率的最有效手段[1]。【前人研究進展】目前滴灌小麥水肥一體化條件下滴施氮肥[2-6]研究較多,而小麥磷肥施用方式并未相應改變,仍是以播前基施為主,隨水滴施磷肥的水肥互作效應未能充分發揮。在石灰性土壤上分次隨水滴施磷肥,可顯著減少磷在土壤中的固定,提高磷的移動性、有效性[7]。滴灌技術在節水節肥的同時,也能夠有效提高磷肥養分利用率[8]。【本研究切入點】隨著水溶性磷肥的出現,在滴灌條件下隨水滴施磷肥成為可能,目前磷肥滴施多集中在玉米、棉花、水稻[8-10]上,而關于小麥隨水滴施磷肥的研究未見報道。需研究不同施磷方式對滴灌小麥生長和磷肥利用率的影響。【擬解決的關鍵問題】在大田滴灌條件下,以冬小麥品種新冬41號為材料,設置6個不同施磷方式,研究小麥干物質積累、養分吸收、產量及磷肥利用效率的影響,為新疆滴灌小麥磷肥的合理施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020～2021年在新疆農業科學院瑪納斯試驗站進行(N44°18′,E86°13′)。該地處于暖溫帶大陸性干旱半干旱氣候區,年均日照時數可達2 800 h,年均氣溫7.2℃,年均降雨量173.3 mm,蒸發量2 141 mm,極端最高氣溫39.6℃,極端最低氣溫-37.4℃,全年無霜期可達172 d。試驗地為沙壤土,播前0～20 cm土壤有機質15.7 g/kg,堿解氮64.7 mg/kg,速效磷16.9 mg/kg,速效鉀152 mg/kg。在大田滴灌條件下,以冬小麥品種新冬41號為材料。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區組試驗設計,等量氮磷鉀的基礎上(純磷172.5 kg/hm2;純氮300 kg/hm2,氮肥基追比為1∶1.6,其中氮肥追施時期及比例為拔節期∶孕穗期∶開花期=3∶1∶1;純鉀52.5 kg/hm2,全部基施),設置6個磷肥施用方式,分別為F0:不施磷、F1:100%基施、F2:75%基施+25%追施、F3:50%基施+50%追施、F4:25%基施+75%追施、F5:100%追施。基施磷肥為磷酸二銨,追施磷肥為磷酸一銨,追施時期為拔節期。各處理于2020年9月23日播種,15 cm等行距機械條播,基本苗525×104株/hm2,小區面積54 m2(5.4 m×10 m),每處理重復3次。表1

表1 各處理施肥

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 產量及產量構成因素

于成熟期從各小區選取2 m2(1 m×2 m)樣點,人工單獨收割脫粒測定產量,按照籽粒含水量13%折算每公頃產量。每小區選取1 m雙行小麥植株樣本,調查穗數、穗粒數和千粒重。

1.2.2.2 干物質

將成熟期每小區選取的1 m雙行小麥全部植株剪去根系后,把植株分解為籽粒和秸稈兩個部分,籽粒與秸稈分別在80℃烘箱中烘至恒重,用千分之一天平稱取各部分干物質重量。

1.2.2.3 植株磷含量

將成熟期每小區選取的1 m雙行小麥全部植株的籽粒和秸稈干物質樣品分別粉碎過篩,用于測定籽粒和秸稈中的磷含量,采用H2SO4-H2O2消煮后,釩鋁黃比色法測小麥植株各部分磷含量。

1.2.2.4 肥料利用效率

肥料農學利用效率=(施肥處理小麥籽粒產量-未施肥處理小麥籽粒產量)/施肥量;

肥料偏生產力=施肥處理小麥籽粒產量/施肥量;

肥料利用率=(施肥處理的植株吸收量-不施肥處理植株吸收量)/施肥量×100%。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2017進行數據整理,運用SPSS 19.0軟件分析數據。

2 結果與分析

2.1 施磷方式對滴灌小麥地上干物質積累量的影響

研究表明,不同施磷方式下滴灌小麥地上干物質積累量存在差異。與不施磷F0處理相比,施磷處理能顯著提高小麥秸稈和籽粒的干物質積累量,施磷處理的秸稈和籽粒干物質積累量比不施磷F0處理分別增加7.05%～55.41%、17.67%～55.51%。秸稈、籽粒的干物質積累量均表現為F3>F2>F4>F1>F5。秸稈、籽粒干物質積累量均以F3處理最高,分別為14 569.17、11 978.99 kg/hm2,F5處理最低,F3處理的秸稈、籽粒干物質積累量比F5處理分別增加45.17%、32.16%,且差異顯著。圖1

注:小寫字母表示差異達0.05顯著水平,下同

2.2 施磷方式對滴灌小麥產量及構成因素影響

研究表明,相較于不施磷F0處理,施磷處理提高了穗數、穗粒數、千粒重,施磷處理的穗數、穗粒數、千粒重分別比F0處理增加5.93%～23.99%、0.32%～8.76%、1.78%～6.45%,促進了小麥產量的增加,產量最高增加1 468.30 kg/hm2。不同施磷處理下小麥產量和構成因素存在差異。穗數、穗粒數、千粒重均以F3處理表現最好,F5處理表現最差,F3處理的穗數、穗粒數、千粒重比F5處理分別增加17.05%、8.41%、4.59%,F3處理的產量比F5處理增加10.21%,且差異顯著。表2

表2 不同處理下小麥產量及構成因素

2.3 施磷方式對滴灌小麥地上部養分積累量的影響

研究表明,不同施磷處理下滴灌小麥地上部養分積累量表現一定差異。與不施磷F0處理相比,施磷能提高小麥的秸稈和籽粒中養分的積累量,施磷處理的秸稈和籽粒養分的積累量比不施磷F0處理分別增加17.46%～120.40%、24.30%～79.00%。秸稈、籽粒養分積累量均表現為F3>F2>F4>F1>F5。秸稈、籽粒養分積累量均以F3處理最高,F5處理最低,F3處理的秸稈、籽粒養分積累量比F5處理分別增加87.64%、44.01%,且差異顯著。圖2

圖2 不同處理下小麥磷素積累量變化

2.4 施磷方式對滴灌小麥肥料利用率的影響

研究表明,不同施磷處理下滴灌小麥肥料利用率存在一定差異。磷肥利用率、磷肥偏生產力、磷肥農學效率均表現為F3>F2>F4>F5>F1。磷肥利用率、磷肥偏生產力、磷肥農學效率均以F3處理最高,分別為14.25%、45.65 kg/kg、8.51 kg/kg,與其他處理差異顯著,F3處理的磷肥利用率、磷肥偏生產力、磷肥農學效率比F1處理分別增加11.00%、4.81 kg/kg、4.80 kg/kg,且差異顯著。表3

表3 不同處理下小麥磷肥利用效率

3 討 論

3.1決定小麥產量高低的因素除與其本身的遺傳特性有關外,主要受土壤水、肥、氣、熱等因素的影響[11-13]。劉毅志等[14]指出磷肥底施效果最好,隨著施磷時間的推移,增產效果逐漸減小,在沒有底施磷肥的條件下,追施磷肥的時間越早,增產效果越好。姜宗慶等[15]發現在施磷量一定的情況下,不同磷肥基追比處理間植株干物質積累量、穗數、每穗粒數表現為7∶3處理>5∶5處理>10∶0處理>3∶7處理>0∶10處理,基追比5∶5處理的千粒重最高。鄧蘭生等[16]認為滴施磷肥有利于提高馬鈴薯塊莖中的磷質量濃度,磷肥全部滴施,馬鈴薯塊莖中的含磷量顯著高于磷肥基施;50%磷肥基施、50%磷肥追施的馬鈴薯塊莖產量最高。目前關于磷肥基追肥比例的研究結果尚不統一,可能與當地的生態條件、土壤狀況、作物及品種類型有關。試驗中,小麥的產量構成因素(穗數、穗粒數、千粒重)均以F3處理表現最好,施磷可以提高小麥穗數、穗粒數、千粒重。在施磷量相同的條件下,磷肥基施配合部分磷肥隨水滴施有利于提高小麥產量,尤其以F3處理(50%基施+50%追施)表現最好,產量為7 874.31 kg/hm2,較F0、F1、F2、F4和F5分別提高22.92%、11.76%、5.20%、6.72%和10.21%。作物產量的提高與磷素的吸收密切相關,滴灌條件下可根據作物需磷規律隨水施磷,從而實現產量和的磷素養分利用的協同提高。

3.2磷是植物生長發育的必需營養元素之一,直接影響植株光合效率和產量[17-18],施用磷肥可以促進作物的生長發育和產量的增加。磷素養分利用效率與磷肥品種、施用技術方法密切相關[19-23]。以往表層撒施磷肥,磷素易被土壤固定,磷素利用率很低[24]。Kafkafi[25]認為隨水施肥有利于提高磷素利用率;劉洪亮等[26]研究表明,在滴灌條件下磷肥利用率為18.73%～26.33%,其中磷肥基施配合滴施處理利用率最高。試驗中,磷肥利用率、磷肥偏生產力和磷肥農學效率均以F1處理(100%基施磷肥)最小,分別為3.25%、40.84 kg/kg和3.71 kg/kg,各處理表現為F3>F2>F4>F5>F1,相比于磷肥全部基施,等量施磷量條件下磷肥部分隨水追施配合基施或磷肥全部隨水追施,可顯著提高磷肥利用效率,與前人研究結果相似。

4 結 論

施磷利于小麥植株的生長發育,可顯著增加小麥產量。等量養分條件下,不同施磷方式對滴灌小麥的生長和磷肥利用效率產生影響。F3處理(50%基施+50%追施)小麥群體生長發育較好,群體產量構成因素表現最優,磷素的養分積累量也最高,具有較高的磷肥利用率。