徐霞，趙亞南，黃玉芳，閆軍營，葉優(yōu)良

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不同地力水平下的小麥施肥效應

徐霞1，趙亞南1，黃玉芳1，閆軍營2，葉優(yōu)良1

（1河南農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，鄭州 450002；2河南省土壤肥料站，鄭州 450002）

【目的】整理2005—2013年在河南省布置的1 247個小麥的“3414”田間試驗，分析不同地力水平下小麥施肥后的增產效果、經濟效益及氮、磷、鉀肥利用效率，明確不同地力水平下河南省小麥施肥效應，為科學施肥提供理論依據?！痉椒ā窟x取不施肥處理（N0P0K0）、-N處理（N0P2K2）、-P處理（N2P0K2）、-K處理（N2P2K0）和NPK處理（N2P2K2），根據不施肥處理的產量將土壤基礎地力劃分為＜3.0 t·hm-2、3.0—4.5 t·hm-2、4.5—6.0 t·hm-2、＞6.0 t·hm-2４個等級，研究不同處理不同地力水平下小麥施用氮、磷、鉀肥的增產量、增產率、產值、施肥成本、施肥利潤和產投比，以及肥料的農學效率、偏生產力、肥料貢獻率、地力貢獻率。另外，分析不施肥處理及各缺素處理的產量與相應養(yǎng)分肥料貢獻率的關系?！窘Y果】相比不施肥處理，施肥后小麥的產量顯著提高，各施肥處理的增產量及增產率隨地力水平的提高而下降。其中基礎地力＜3.0 t·hm-2時氮磷鉀配施及增施氮、磷、鉀肥的增產率分別為126.07%、75.98%、24.93%、17.73%，基礎地力＞6.0 t·hm-2時僅為24.35%、15.39%、10.36%、8.70%。在施肥經濟效益方面，各施肥處理的產值、施肥成本、施肥利潤及產投比均隨地力水平的提高而升高，其中小麥產值和施肥利潤均以基礎地力＞6.0 t·hm-2時的氮磷鉀配施處理最高，分別為19.64×103、18.24×103yuan/hm2，基礎地力＜3.0 t·hm-2時的-N處理最低，分別為8.52×103、7.87×103yuan/hm2。在肥料利用率方面，農學效率和肥料貢獻率總體隨地力水平的提高而下降。地力貢獻率平均為63.72%，隨地力水平的提高而提高，各地力水平從＜3.0 t·hm-2到＞6.0 t·hm-2的4個等級的地力貢獻率平均分別為43.57%、57.80%、70.29%、80.34%。肥料貢獻率隨相應不施肥處理小麥產量的提高呈對數趨勢下降，并且顯著相關，說明提高基礎地力可減少小麥的對化肥的依賴?！窘Y論】提高土壤基礎地力能夠促進小麥增產、增收，降低小麥產量對施用化肥的依賴；河南省小麥生產中應重視培肥土壤，并根據不同地力水平合理施肥以保證小麥高產穩(wěn)產、提高施肥利潤及肥料施用效率。

小麥；地力水平；施肥；產量；經濟效益；肥料利用率；河南省

0 引言

【研究意義】河南省小麥的種植面積、總產量和對國家的貢獻一直居于全國首位，在保障我國糧食安全方面，起著舉足輕重的作用[1]。小麥產量提高的同時施肥量也在猛增，1987—2016年河南省小麥產量增加了1.9倍，化肥用量增加了5.3倍[2]。過量和不平衡施肥現象突出，這不僅會造成肥料浪費和利用率的下降，還會給農業(yè)生態(tài)環(huán)境帶來危害[3-4]。合理施肥需要做到因地制宜，不同的地力水平的土壤有不同的供肥特性。因此，研究河南省不同地力水平下小麥的施肥效果、經濟效益與肥料利用效率，然后有針對性地施肥，對實現小麥的高產穩(wěn)產，變得尤為重要。【前人研究進展】2005年起，在全國范圍內開展了測土配方施肥項目，并布置了大量的“3414”田間試驗，可以用該項目提供的大量數據開展不同區(qū)域的施肥研究工作[5-6]。王旭等[7]利用“3414”數據整理了我國主要生態(tài)區(qū)小麥施肥增產效應；張鵬等[8]利用“3414”數據總結了施肥對陜西關中地區(qū)小麥的養(yǎng)分吸收及肥料利用率的影響；王寅等[9]利用布置在吉林省的1 110個“3414”試驗，評估了吉林省玉米的施肥效果及肥料利用率，提出應重視平衡施肥，提高肥料利用率的建議。趙秀娟等[10]分析了長期施肥條件下褐土小麥和玉米地力貢獻率的演變，發(fā)現我國東北玉米褐土及華北小麥褐土的基礎地力均有明顯下降。馬常寶等[11]利用32個長期定位點試驗研究了土壤地力和長期施肥對小麥、玉米產量演變趨勢的影響，表明土壤地力對小麥、玉米獲得高產具有重要作用，其對產量的貢獻率均大于肥料貢獻率。梁濤等[12]通過研究四川盆地稻田土壤基礎地力、養(yǎng)分供應能力和施肥效果，評價了土壤基礎地力和施肥對水稻產量的影響，發(fā)現提高基礎地力有助于水稻實現高產穩(wěn)產。【本研究切入點】小麥作為河南省第一大糧食作物，分布區(qū)域廣、環(huán)境差異大，以往的研究主要集中在不同施肥措施對小麥產量及土壤肥力的影響，但對河南省小麥基礎地力與施肥效應、經濟收益及肥料利用效率之間關系的研究鮮有報道，因而探究不同基礎地力下的小麥施肥效果來指導小麥因地施肥顯得尤為重要?！緮M解決的關鍵問題】本研究通過整理測土配方施肥項目在河南省布置的“3414”田間試驗，分析不同地力水平下的河南省小麥施用氮、磷、鉀肥的增產效果、經濟效益、肥料利用效率，并對土壤基礎供肥能力與肥料貢獻率的關系進行了研究，以明確不同基礎地力下河南省小麥的施肥效果及肥料利用狀況，為小麥科學施肥提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本研究選取2005—2013年國家測土配方施肥項目在河南省布置的1 247個小麥“3414”田間肥料試驗。該試驗為多年多點試驗，研究區(qū)域涵蓋河南省111個縣區(qū)，主要土壤類型有潮土（=586）、褐土（=257）、黃褐土（=135）、砂姜黑土（=143）等，試驗區(qū)耕層土壤pH為4.9—8.8，平均7.6±0.8，有機質為1.1—42.1 g·kg-1，平均（15.6±5.0）g·kg-1，全氮為0.3— 1.9 g·kg-1，平均（1.0±0.2）g·kg-1，有效磷為1.4—118.7 mg·kg-1，平均（16.8.0±11.8）mg·kg-1，速效鉀為24.0— 330.0 mg·kg-1，平均（116.4±47.5）mg·kg-1。供試小麥品種主要有豫麥49（=238）、新麥18（=185）、鄭麥9023（=163）、矮抗58（=144）、偃展4110（=67）等。

本研究所選用的“3414”試驗的試驗設計包括氮、磷、鉀3因素，每個因素4（0、1、2、3）水平，共14個處理的肥料試驗設計。其中0水平為不施肥處理，2水平為當地最佳施肥量，由當地農技專家根據目標產量、作物需肥量、土壤供肥量及當地施肥習慣等綜合考慮確定。1水平、3水平分別為2水平的0.5倍和1.5倍。本研究選取處理1（N0P0K0）、處理2 （N0P2K2）、處理 4 （N2P0K2）、處理 6 （N2P2K2）和處理8（N2P2K0），即不施肥處理（CK）、缺氮處理（-N）、缺磷處理（-P）、缺鉀處理（-K）和氮磷鉀配施處理（NPK）來進行數據分析，其中各個處理的樣本量一致，在進行數據分析時對各個指標下的異常值進行剔除。本研究所整理的數據中氮肥用量為N 75.0—240.0 kg·hm-2，平均（190.6±32.4）kg·hm-2；磷肥用量為 P2O560.0—240.0 kg·hm-2，平均（107.0± 21.8）kg·hm-2；鉀肥用量為 K2O 60.0—180.0 kg·hm-2，平均（99.6±19.2）kg·hm-2，各缺素處理不施用相應的肥料，其余兩種肥料施用量與該試驗最佳施肥處理保持一致。試驗所用氮、磷、鉀肥分別為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）。磷、鉀肥和40%的氮肥于播種前基施，余下60%的氮肥于小麥拔節(jié)期追施，并進行合理的田間管理，整個生育期沒有明顯的澇害、旱害、病蟲草害。

1.2 樣品采集與測定

各試驗點于小麥播種前取0—20 cm的耕層土壤，測定土壤理化性質。用電位法測定土壤pH（水土比2.5﹕1）；用重鉻酸鉀容量法測定有機質；用半微量開氏法測定全氮；用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷；用1 mol·L-1NH4OAc 浸提-火焰光度法測定速效鉀[13]。

小麥生理成熟后，所有小區(qū)用實打實收的方式測產，最后折算為含水量13%的產量。

1.3 數據處理與分析

不施肥條件下的作物產量反應了土壤的基礎供肥能力，本研究用不施肥處理（N0P0K0）產量的來表示[14]。小麥施肥效果及肥料利用率的相關參數采用以下公式計算[15-18]：

肥料農學效率（agronomic efficiency, AE, kg·kg-1）指單位施肥量所增加的小麥產量，即，AE =（Y-Y0）/F；

肥料偏生產力（partial factor productivity, PFP, kg·kg-1）指投入單位肥料所生產的小麥產量，即，PFP =Y/F；

肥料貢獻率（contribution rate of fertilizer, FCR）指施用肥料增加的小麥產量占總產量的百分比，即，FCR =（Y-Y0）/ Y× 100%；

地力貢獻率（contribution rate of soil fertilities, %）指不施肥時小麥產量與施肥時小麥產量的百分比，即，地力貢獻率= Y0/ Y× 100%；

施肥利潤（net profit, yuan/hm2）定義為產值與施肥成本之差，即，施肥利潤=小麥產量×小麥價格-施肥量×肥料價格；

產投比（input-output ratio）=施肥利潤/施肥成本。

式中，Y為施肥區(qū)小麥產量，Y0為無肥區(qū)小麥產量，F為施肥量。

小麥價格按2.50 yuan/kg計，N、P2O5、K2O價格分別為 3.30、4.18 和3.58 yuan/kg。

采用Microsoft Excel 2010軟件計算和處理試驗數據，用SPSS20.0軟件統(tǒng)計分析，LSD法檢驗處理間在＜0.05水平的差異顯著性。

2 結果

2.1 河南省小麥基礎地力等級劃分

河南省小麥基礎地力產量在2.08—7.74 t·hm-2，平均4.60 t·hm-2，變異系數為30.1%。根據基礎地力狀況采用等產量差的方法[5]按＜3.0 t·hm-2、3.0—4.5 t·hm-2、4.5—6.0 t·hm-2、＞6.0 t·hm-2將基礎地力產量劃分為4個等級，則4個地力等級的樣本量分別占總樣本的15.11%（=189）、30.63%（=382）、38.60%（=481）、15.65%（=195）（圖1）。

2.2 不同地力水平下的增產效果

小麥氮磷鉀配施處理比不施肥處理平均增產2.50 t·hm-2，變異系數為44.05%, 增產率平均為63.85%，變異系數為58.2%。施用氮、磷、鉀肥的增產量和增產率均隨地力水平的提高而下降（圖2）。當基礎地力由＜3.0 t·hm-2上升到＞6.0 t·hm-2，4個地力等級土壤施用氮磷鉀肥的增產量平均為：3.18、2.79、2.36和1.65 t·hm-2，且各地力等級間差異顯著。增產率變化趨勢與增產量基本一致，即施用氮磷鉀肥的增產率隨地力水平的提高而下降，各地力水平間差異顯著。

圖1 河南省小麥基礎地力分布頻率

增施氮、磷、鉀肥的增產效果總體低于氮磷鉀配施，其中以增施氮肥的增產效果最好，增產量、增產率平均分別為1.86 t·hm-2、39.19%；磷肥次之，平均0.99 t·hm-2、17.40%；鉀肥最低，平均0.72 t·hm-2、12.22%（圖3）。隨地力水平的提高，增施氮、磷、鉀肥的變化趨勢與氮磷鉀配施一致。從各地力水平分級來看，增施氮肥的增產量及增產率隨地力水平升高的下降趨勢最顯著，其中地力水平＜3.0 t·hm-2下的增產量、增產率分別為2.30 t·hm-2、75.98%，＞6.0 t·hm-2時的增產量、增產率分別為0.88 t·hm-2、15.39%，并且各個地力水平間的增產量及增產率均差異顯著。磷肥的下降趨勢次之，地力水平＜3.0 t·hm-2下的增產量、增產率分別為1.15 t·hm-2、24.94%，＞6.0 t·hm-2時的增產量、增產率分別為0.78 t·hm-2、10.36%，各個地力等級間的增產率差異顯著。鉀肥的下降趨勢較緩和，地力水平3.0—4.5 t·hm-2與＜3.0 t·hm-2、4.5—6.0 t·hm-2下的增產量間差異不顯著。

箱形框中的實線和正方形分別表示數據集的中值和平均值，上下邊界分別表示數據集的25%和75% 位分數，上下水平短線表示數據集的5%和95%區(qū)間，箱外上下圓點分別表示數據集的最小值和最大值。誤差線上部的小寫字母表示不同地力水平間的差異顯著（P＜0.05）。下同

2.3 不同地力水平下的肥料利用效率

將河南省小麥氮磷鉀配施及增施氮、磷、鉀肥的農學效率、偏生產力按不同的地力水平進行劃分（表1），發(fā)現各施肥處理的農學效率隨地力水平的提升均表現出遞減的趨勢，且差異顯著?？傮w以增施磷肥的農學效率最高（平均為11.9 kg·kg-1），變異系數為82.8%，氮磷鉀配施最低（平均為7.43 kg·kg-1），變異系數為78.2%。將各地力水平進行比較，發(fā)現地力水平＜3.0 t·hm-2時增施氮肥的農學效率最高，達14.93 kg·kg-1，＞6.0 t·hm-2時氮磷鉀肥配施的農學效率最低，平均為3.45 kg·kg-1。各處理的偏生產力總體隨地力水平的提高逐漸增高，但各處理在地力水平為＜3.0 t·hm-2、4.5—6.0 t·hm-2、＞6.0 t·hm-2時的偏生產力差異不顯著。其中，地力水平＜3.0 t·hm-2時氮磷鉀配施的偏生產力最低（平均為18.31 kg·kg-1），4.5—6.0 t·hm-2時鉀肥的偏生產力最高（平均為80.28 kg·kg-1）。

圖3 不同基礎地力水平下河南省小麥施用氮、磷、鉀肥的增產量、增產率

表1 不同基礎地力下河南省小麥氮、磷、鉀肥的農學效率和偏生產力

2.4 不同地力水平下的地力與肥料對小麥產量的貢獻率

河南省小麥基礎地力貢獻率平均為63.72%（26.09%—94.75%），變異系數為22.6%。分析基礎地力與地力貢獻率的關系可知，基礎地力越高其對產量的貢獻率越高（圖4）。各地力水平從＜3.0 t·hm-2到＞6.0 t·hm-2的地力貢獻率分別為43.57%、57.80%、70.29%、80.34%。河南省土壤氮、磷、鉀對小麥產量的貢獻率平均分別為73.45%（32.54—99.32%）、85.04%（61.24—99.90%）、88.95%（65.58—99.99%），總體為土壤鉀素貢獻率＞土壤磷素貢獻率＞土壤氮素貢獻率。在變化規(guī)律方面，其均隨地力水平的提高而增大，其中土壤氮素貢獻率分別為57.55%（＜3.0 t·hm-2）、69.61%（3.0—4.5 t·hm-2）、78.17%（4.5—6.0 t·hm-2）、84.93%（＞6.0 t·hm-2）。因此，由地力貢獻率與肥料貢獻率的關系（二者之和為100%）可知各施肥處理的肥料貢獻率均隨地力水平的提高而逐漸下降。

2.5 土壤基礎供肥能力與肥料貢獻率的關系

將不施肥處理、各缺素處理的產量與對應所缺養(yǎng)分的肥料貢獻率進行擬合（圖5），可以看到氮磷鉀配施處理的總養(yǎng)分貢獻率隨CK產量的增加呈下降趨勢，且擬合曲線符合對數函數關系，2為0.613，達到極顯著水平。氮素、磷素、鉀素的肥料貢獻率與相應缺素處理之間也有相似的擬合結果，其中-N處理和氮素貢獻率的擬合相關性最高，2達0.508，并且氮素貢獻率隨土壤-N處理產量的增加下降斜率也最大。

圖4 不同基礎地力水平下的地力貢獻率

圖5 河南省小麥土壤基礎供肥能力與肥料貢獻率的關系

2.6 不同地力水平下的施肥經濟效益

獲得高產的最終目的是為了獲得經濟收益，因此在關注產量的同時也應該關注成本投入和最終收益（表2）。不施肥條件下河南省小麥的產值平均為11.6×103yuan/hm2，變異系數為28.8%。施用氮、磷、鉀肥后提高了生產投入，但產值與不施肥處理相比均顯著提高。小麥的產值、施肥成本及施肥利潤均以NPK處理最高，平均分別為17.50×103、1.27×103、16.20×103yuan/hm2，變異系數分別為18.8%、24.7%、20.0%。各缺素處理的經濟效益顯著低于NPK處理，它們的產值、施肥成本及施肥利潤均以-K處理的影響最小，-P處理次之，-N處理的影響最大。

各處理的產值（產值=產量×小麥價格）均隨地力水平的提高逐漸升高，即小麥的產量隨地力水平的提高而增加，且各地力水平間差異顯著。其中地力水平＞6 t·hm-2時氮磷鉀配施的產值最高（19.64× 103yuan/hm2），＜3 t·hm-2下的-N處理產值最低（8.52×103yuan/hm2）。在施肥成本方面，各處理的施肥成本整體隨地力水平的升高而升高，說明隨著地力水平的提升施肥量也在增加。隨地力水平的提高各處理的施肥利潤、產投比表現出和產值一樣的變化趨勢，即逐漸提高，且各處理的地力水平間的施肥利潤差異顯著。各處理的施肥利潤以地力水平＞6 t·hm-2時氮磷鉀配施最高（18.24×103yuan/hm2），其次為該地力水平下的-K處理（17.52×103yuan/hm2），以地力水平＜3 t·hm-2時的-N處理最低（7.87×103yuan/hm2）。

3 討論

3.1 河南省基礎地力特征

本研究表明，土壤基礎地力對小麥產量的貢獻率平均為63.72%，土壤氮、磷、鉀素對小麥產量的貢獻率分別為73.45%、85.04%、88.95%。劉芬[19]分析了2006—2010年布置在陜西省的小麥“3414”試驗，發(fā)現陜西省土壤地力對小麥產量的貢獻率平均為61.5%，而土壤氮、磷、鉀對小麥產量的貢獻率平均分別為72.6%、83.7%、88.6%。馬寶常等[11]通過分析全國32個長期定位試驗，發(fā)現我國潮土區(qū)小麥產量的地力貢獻率平均為51.4%。黃紹敏等[20]研究發(fā)現，1991—2004年土壤地力對河南省潮土區(qū)小麥產量的貢獻率為34%—53%（平均44%）?？梢钥闯觯幽鲜⌒←溁A地力貢獻率要略高于劉芬的研究結果，明顯高于馬寶常及黃紹敏的研究?；A地力小麥產量受生長環(huán)境和土壤供肥性等多方面影響，氣溫、降水、前茬作物殘留肥量都會影響到基礎地力的產量表現。河南省的氣溫、降水適宜小麥生長，小麥種植區(qū)以潮土、黃褐土為主，而這兩種土壤分別具有較好的供肥性和保肥性[21]，這可能是基礎地力對產量貢獻率產生區(qū)域性差異的原因。另外，本研究的試驗數據來自不同的試驗點、不同年度，小麥品種的逐年更新也會影響基礎地力的發(fā)揮[22]，并且隨著小麥單產的提高，施肥量也在不斷增加，導致試驗田土壤前期土壤養(yǎng)分殘留較高，再加上秸稈還田等措施，河南省基礎地力逐步提高[14]。

表2 不同基礎地力下河南省小麥施肥經濟效益

3.2 基礎地力與產量的關系

李忠芳等[23]研究表明作物產量與土壤基礎地力相關性極顯著，施肥條件下作物產量隨著基礎地力的提高而提高，且作物產量對基礎地力的依賴程度高于化肥、有機肥。還有大量研究也表明了土壤基礎地力對作物獲得高產的重要性，土壤基礎地力較高時，連續(xù)50年不施肥小麥產量依然呈增加狀態(tài)，但地力水平較低時，若持續(xù)不施肥，小麥產量將連年下降[24-26]。本研究表明小麥的產量隨地力水平的提高而增加，且各地力水平間差異顯著；基礎地力貢獻率隨基礎地力的提高顯著提高，肥料貢獻率降低；將缺肥處理產量與肥料貢獻率進行擬合，發(fā)現施肥對小麥產量的貢獻率隨土壤供肥力的提高而顯著下降。這些都說明培肥土壤、提高土壤肥力可以減少對肥料施用的需求。另外本研究還發(fā)現小麥種植的經濟效益隨著基礎地力的提高而顯著提高，因此提高土壤肥力是保障小麥高產、節(jié)本增收的重要措施，應通過增施有機肥、秸稈還田、合理輪作等措施培肥土壤、提高土壤肥力。張莉等[27]研究表明秸稈造粒后還田能提高土壤肥力和小麥產量，另外用適宜比例的生物炭、有機肥和緩釋氮肥替換部分化肥氮也可實現土壤地力的可持續(xù)性提高[28]。

3.3 基礎地力對施肥增產效果的影響

比較不同地力水平下各處理施肥的增產效果（相對不施肥處理）發(fā)現，各處理的增產量和增產率均隨地力水平的提高而下降。其中氮磷鉀配施在地力水平＜3.0 t·hm-2時的增產量和增產率分別為3.18 t·hm-2、126.07%，而在地力水平＞6.0 t·hm-2時分別為1.65 t·hm-2、24.35%，即隨基礎地力的提高小麥施肥的增產效果變差，這與劉芬[19]的研究結果基本一致。這一規(guī)律在其他地區(qū)及其他作物上也有發(fā)現。徐春麗等[29]分析西南地區(qū)不同地力水平下的玉米產量發(fā)現，基礎地力越低施肥的增產效果越好，而基礎地力高的地區(qū)施肥增產效果反而差。魯艷紅等[30]通過布置的水稻長期定位施肥試驗及盆栽試驗研究了不施肥條件下水稻產量及土壤基礎地力的變化，發(fā)現肥料對水稻產量的貢獻率隨地力水平的提升而下降。因此，進行施肥管理時應考慮土壤地力狀況，高地力水平應適當減少施肥，發(fā)揮土壤地力的作用，重視中、低肥力土壤，尤其是低肥力土壤的施肥，以實現養(yǎng)分高效利用。

4 結論

4.1 比較不同基礎地力下的施肥效果發(fā)現，各施肥處理小麥的產量、施肥利潤、產投比、肥料偏生產力及地力貢獻率均隨基礎地力水平的提升而顯著升高，說明提高土壤基礎地力可以降低小麥對化肥的依賴，并對確保小麥高產、獲得高收益具有舉足輕重的作用。因此在施肥的過程中應重視培肥土壤，提高基礎地力，以保障小麥高產穩(wěn)產。

4.2 分析小麥施用氮、磷、鉀肥的增產效果發(fā)現各施肥處理的增產量、增產率均隨地力水平的提高而下降，在肥料利用效率方面肥料農學效率、肥料貢獻率隨地力水平的提高也呈現出下降的趨勢，因而應根據土壤地力狀況進行科學的施肥管理，以提高肥料利用率，降低施肥成本、節(jié)約養(yǎng)分資源。

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Fertilization Effect of Wheat Under Different Soil Fertilities

XU Xia1, ZHAO YaNan1, HUANG YuFang1, YAN JunYing2, YE YouLiang1

(1College of Resources and Environment, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002;2Soil and Fertilizer Station of Henan Province, Zhengzhou 450002)

【Objective】The data of 1 247 “3414” field experiments, conducted in Henan Province during 2005-2013, were collected in this paper to evaluate effects of nitrogen (N), phosphorous (P) and potassium (K) fertilizer application on wheat yields, economic benefits and fertilizer use efficiencies under different soil fertilities, aiming to clarify the response of fertilization effect to different soil fertilities, and to provide reference for reasonable fertilizer application. 【Method】The five treatments, including N0P0K0, N0P2K2, N2P0K2, N2P2K0and N2P2K2, were chosen. According to the wheat grain yield of N0P0K0treatment, the soil fertilities were classified into four grades: ＜3.0 t·hm-2, 3.0 to 4.5 t·hm-2, 4.5 to 6.0 t·hm-2, and ＞6.0 t·hm-2. The yield responses to N, P and K fertilizers, gross income, fertilizer profit, input-output ratio, and the agronomic efficiency (AE), partial factor productivity (PFP), the fertilizer contribution rate (FCR) and contribution rate of soil fertilities were also compared. 【Result】Compared with N0P0K0treatment, the wheat yields with fertilizer application were increased significantly, and the yield increase and yield increase rate showed a significant downtrend with increasing soil fertilities. The yield increase rate of NPK and N, P, and K fertilizers application were 126.07%, 75.98%, 24.93% and 17.73% under soil fertilities ＜3.0 t·hm-2, respectively, while which were 24.35%, 15.39%, 10.36% and 8.70% under soil fertilities ＞6.0 t·hm-2, respectively. The gross income, fertilization cost, fertilizer profit and input-output ratio of all treatments increased with the improvement of the soil fertilities level. The gross income and fertilizer profit of NPK treatment was the highest under the soil fertilities ＞6.0 t·hm-2, which were 19.64×103yuan/hm2and 18.24×103yuan/hm2, respectively; the gross income and fertilizer profit of -N treatment was the lowest, under the soil fertilities ＜3.0 t·hm-2, which were 8.52×103yuan/hm2, 7.87×103yuan/hm2, respectively. In terms of fertilizer use efficiency, the AE and FCR generally decreased when the soil fertilities improved. The contribution rate of soil fertilities was 63.72% averagely, and increased with the increase of the soil fertilities, the contribution rate of soil fertilities of different soil fertilities (＜3.0 t·hm-2, 3.0 to 4.5 t·hm-2, 4.5 to 6.0 t·hm-2, and ＞6.0 t·hm-2) were 43.57%, 57.80%, 70.29%, and 80.34%, respectively. The FCR of the NPK treatments or N, P and K fertilizers decreased with the increase of wheat yield under the CK treatment or corresponding fertilizer omission treatment, indicating that enhancing soil indigenous fertilities could reduce the yield dependence on chemical fertilizers. 【Conclusions】Improving soil fertilities could increase the yield and income of wheat, reduce the dependence of wheat yield on chemical fertilizer application. Therefore, it was important to improve the soil fertilities, and apply fertilization rationally according to soil fertilities levels to ensure high and stable yield, increase fertilizer profit, and improve the fertilizer use efficiency in wheat production in Henan Province.

wheat; soil fertilities; fertilization; yield; economic benefit; fertilizer use efficiency; Henan Province

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.007

2018-04-03；

2018-08-10

國家自然科學基金（31571607）

徐霞，E-mail：xuxia2011@163.com。通信作者葉優(yōu)良，E-mail：ylye2004@163.com

（責任編輯 李云霞）