郭宏偉 陳曉璐 劉子山 周銀 文宏達

摘要：為探究施肥對小麥生長發(fā)育和產量的影響，優(yōu)選施肥方案及小麥品種，設置低施肥量F1（N、P2O5、K2O施用量分別為12、4、6 kg/hm2）、中施量肥F2（施用量分別為16、8、9 kg/hm2）、高施肥量F3（施用量分別為20、12、12 kg/hm2）這3種施肥方案，選取石新828（SX828）、魯墾麥9號（LK9號）和太麥101（TM101）3個品種開展大田試驗，共9個處理。結果表明：（1）不同施肥水平下，3個品種小麥成熟期群體干物質累積量均在24 000 kg/hm2以上。F2處理下，成熟期SX828和LK9號產量均顯著高于TM101。（2）不同施肥水平下3個小麥品種對氮（N）、磷（P）、鉀（K）3種養(yǎng)分的吸收量表現為F2處理顯著高于F1和F3處理，說明中等施肥量有利于作物對肥料的吸收。（3）在F2處理下下，SX828氮素和鉀素肥料偏生產力優(yōu)于LK9號和TM101。綜合比較分析表明，中肥處理對各品種小麥的干物質量、養(yǎng)分吸收量、偏生產力和產量提升效果最優(yōu)，小麥產量從大到小依次為石新828>魯墾麥9號>太麥101。石新828+中等施肥水平為滿足區(qū)域高產需求的小麥高效種植模式。

關鍵詞：小麥；施肥；養(yǎng)分；產量；偏生產力；高效種植

中圖分類號：S512.106；S147.5? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）24-0038-06

化肥投入是提高作物產量的重要因素。在過去的50年中，我國作物生產中施用的氮肥量增加了20倍以上，并且預計到2050年將進一步增加3倍［1］?，F代作物生產中肥料施用量高、利用效率低的問題突出。我國自20世紀90年代以來，增加肥料施用對提高作物產量的效果不再顯著，肥料利用效率逐年下降［2］。氮肥在小麥（Triticum aestivum L.）生產的肥料施用占比最大。過度施用氮肥引起的環(huán)境問題，例如農田中的土壤酸化、地下水中的硝酸鹽濃度過高、溫室氣體和氮氧化物排放量越來越高［3-4］。農業(yè)生產經濟成本增加的同時伴隨著生態(tài)環(huán)境的破壞。

小麥是我國主要的糧食作物，其產量和消費量穩(wěn)居世界第一，但近10年來，我國小麥種植面積減少了2.92%［5］。因此，如何在該形勢下繼續(xù)保障小麥產量，成為當前小麥生產中的重要一環(huán)。而施肥過量、化肥施用配比不合理、農戶化肥利用率低等問題，嚴重制約了我國糧食生產的綠色可持續(xù)發(fā)展。已有研究表明，河南省農戶化肥的施用技術效率為0.554 1，玉米的經濟施用量為14.78 kg/667 m2，過量施用化肥11.9 kg/667 m2［6］。農戶在施肥時不僅用量高，同時存在肥料種類和配比的不合理問題，肥料利用率僅37%左右［7］。陜西關中地區(qū)的相關研究顯示僅有36.8%的農戶氮肥施用量合理，有27.4%的農民磷肥施用量合理，其余均存在施肥量偏高現象［8］。肥料配施可以有效緩解農作物所需肥料與土壤供肥能力之間的不平衡，根據作物所需進行氮磷鉀及微量元素均衡搭配，提高肥料利用率，達到土壤增肥保墑、農作物增肥提質的目的［9］。已有試驗結果表明，配方施肥處理小麥產量為 5 598 kg/hm2，較常規(guī)施肥處理的5 403 kg/hm2增產195 kg/hm2；同時，配方施肥下氮、磷、鉀肥料利用率分別為49.06%、10.70%、43.23%，較常規(guī)施肥分別高出8.82%、0.89%、8.92%［10］。

河北省是產糧大省，糧食產量占全國產量的6%，冬小麥種植面積為240萬hm2，占全國土地總面積的9.7%［5］?；蕦颖笔《←湲a量的平均貢獻率為39.3%，氮肥、磷肥、鉀肥的平均貢獻率分別為 25.7%、18.8%、13.1%，肥料利用效率總體處于中等偏低水平［11］ 。前人研究中有關施肥對小麥產量、氮素利用效率等，但不同地區(qū)的水熱資源不同種植的小麥品種不同，而不同品種小麥對水肥要素的響應程度也不盡相同，為此本試驗設置不同施肥處理和不同小麥品種相結合的方案，探究其對小麥產量和小麥養(yǎng)分吸收以及偏肥利用率的影響。尋求更適合的小麥的種植品種以及更優(yōu)的施肥方案，以期為實現河北省小麥水肥高產增效和保障糧食安全提供理論依據和數據支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年10月至2021年6月在河北省保定市定興縣賢寓鎮(zhèn)賢寓村（115°61′E，39°17′N）開展2年定位試驗。該地位于保定北部，屬于大陸性季風氣候，四季分明，年總輻射量為4 854～5 988 MJ/m2，年均日照總時長2 303～3 077 h，年均氣溫11.7 ℃，無霜期185 d，年降水量215～745 mm，6—9月份降水量約占全年降水量的80%，試驗地土壤類型為草甸褐土。小麥播種前土壤基礎理化性質見表1。

1.2 供試材料

供試肥料為控釋肥（含N、P2O5、K2O分別為18%、20%、5%）、尿素（含N 46%）、磷酸二銨（含N、P2O5分別為18%、46%）氯化鉀（含K2O 60%）。供試小麥品種見表2。

1.3 試驗設計

本試驗采用裂區(qū)試驗設計，主處理為不同的施肥處理（低肥F1、中肥F2、高肥F3），小麥施肥量見表3。副處理為3個不同的小麥品種［石新828（SX828）、魯墾麥9號（LK9號）、太麥101（TM101）］。種肥（磷酸二銨，N、P2O5含量分別為15%、42%）施用量為75 kg/hm2，播種時與種子一起施入土壤。試驗采用隨機區(qū)組法，3個小麥品種由東向西分別設置低肥、中肥、高肥3個水平，共9個處理，每個處理設置3次重復。每小區(qū)面積為 96 m2（8 m×12 m）。試驗地每個小麥品種東西兩側設立 8 m 的保護行。上一季的玉米秸稈進行還田，灌溉及病蟲草害等田間管理均按當地常規(guī)管理方式進行。

1.4 樣品采集與項目測定

經過2年的定位試驗，于2020—2021年在小麥拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期分別采集各小區(qū)長勢較為均勻的10株小麥樣品，帶回實驗室放入烘箱內105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒質量后，分別稱量，記錄植株樣品干物質質量。成熟期各小區(qū)取3個 1 m2 麥穗測得穗數、穗粒數、千粒質量等指標，計算產量，隨后在烘箱內75 ℃恒溫烘干至恒質量，記錄小麥樣品干物質質量。烘干后小麥樣品經粉碎機粉樣之后過0.25 mm尼龍網篩，加入濃硫酸、過氧化氫消化樣品。采用凱氏定氮儀測定小麥植株全氮含量，釩鉬黃比色法測定植株全磷含量，火焰光度計法測定植株全鉀含量［12］。綜合測得數據計算以下指標：

氮吸收量（kg/hm2）=籽粒氮含量×籽粒產量+秸稈氮含量×秸稈產量；

氮肥偏生產力（kg/kg）=施氮區(qū)籽粒產量/施氮量。

磷、鉀含量相關指標計算方法與氮素相同。

1.5 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2010進行數據整理和作圖，采用SPSS 26軟件進行方差分析，LSD法進行多重比較（α=0.05）。

2 結果與討論

2.1 施肥對小麥干物質量的影響

由圖1可見，SX828小麥拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期植株干物質量由大到小順序為F2>F3＞F1、F2>F3>F1，成熟期F2>F1>F3，成熟期時F2處理下干物質量為 25 162.01 kg/hm2，高于F1、F3處理 16.60%～20.29%。LK9號拔節(jié)期和成熟期植株干物質量表現為F2、F3>F1，抽穗期時表現為F2>F1>F3，灌漿期時F2>F3>F1，成熟期時F2、F3處理下干物質量分別為 24 520.62、24 674.77 kg/hm2。TM101在拔節(jié)期和成熟期植株干物質量表現為 F2>F1、F3，抽穗期時F2>F3>F1，灌漿期時表現為F2>F1>F3，成熟期時F2處理下干物質量為 24 278.55 kg/hm2，高于F1、F3處理? 11.45%～14.17%。相同品種小麥在全生育時期，F2均高于F1。

綜上，說明相同品種小麥在中肥施肥量時植株干物質量始終處于較高水平，高施肥量不會提高小麥干物質量。SX828全生育期在中高肥水平下保持較高干物質量，LK9號在拔節(jié)期后干物質量逐漸增加，二者整體優(yōu)于TM101，綜合表現為SX828>LK9號>TM101。

2.2 施肥對小麥養(yǎng)分吸收的影響

由圖2可見，作物品種和施肥處理對小麥養(yǎng)分的吸收存在顯著交互作用。SX828由拔節(jié)期至灌漿期，植株吸氮量表現為F3>F2>F1（P<0.05），成熟期表現為F2、F3>F1（P<0.05）；LK9號在抽穗期表現為F3>F2>F1（P<0.05），其他時期表現為F2、F3>F1（P<0.05）；TM101在拔節(jié)期時3種施肥水平下小麥吸氮量無顯著差異，抽穗期表現為F2>F3>F1（P<0.05），灌漿期至成熟期表現為F2、F3>F1（P<0.05）。抽穗期后，3個品種小麥F1處理均顯著低于F2、F3，說明低肥施肥量不利于小麥對氮素的吸收。抽穗期時，SX828和LK9號F3處理下植株吸氮量分別比F2高9.23%和5.47%，灌漿期時分別高6.15%和3.23%，成熟期時F2處理下比F3分別高3.85%和0.58%。說明抽穗期后，隨生育進程的推進，高肥對作物吸氮量影響逐漸減小，中肥逐漸增大，高施肥量不利于小麥生育后期對的氮素的吸收。

不同小麥品種在全生育期植株吸磷量為10～54 kg/hm2，F1處理植株吸磷量均顯著低于F2、F3。SX828在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期時，植株吸磷量均表現為F2、F3>F1（P<0.05），灌漿期時表現為F2、F3>F1（P<0.05）。LK9號在拔節(jié)期和灌漿期時植株吸磷量表現為F2、F3>F1（P<0.05），抽穗期和成熟期時表現為F2>F3>F1（P<0.05）。TM101在拔節(jié)期和成熟期時植株吸磷量表現為F2>F3、F1（P<0.05），抽穗期時表現為F2>F3>F1（P<0.05），灌漿期時表現為F2、F3>F1（P<0.05）。

SX828在拔節(jié)期時，植株吸鉀量表現為F2、F3>F1（P<0.05），抽穗期和灌漿期表現為F2>F3>F1（P<0.05），成熟期表現為F2>F1、F3（P<0.05）；其中抽穗期F2處理下植株吸鉀量最高，為550 kg/hm2。LK9號植株吸鉀量在拔節(jié)期和抽穗期表現為F2、F3>F1（P<0.05），灌漿期和成熟期表現為F2>F3>F1（P<0.05），其中F2與F1吸鉀量在灌漿期差異更為明顯，F2處理顯著高于F1處理 53.20%，F2與F3在成熟期差異更為明顯，F2處理顯著高于F3 12.50%。TM101在拔節(jié)期植株吸鉀量表現為F2、F3>F1（P<0.05），F2、F3處理分別顯著高于F1處理 34.38%、25.00%，抽穗期至成熟期表現為F2>F3>F1（P<0.05），其中在抽穗期差異更為明顯，F2處理顯著高于F3處理 17.55%，F3處理顯著高于F1處理 28.12%。

綜上，3個品種小麥在低肥水平植株對養(yǎng)分的吸收量較低，隨生育進程，中肥水平下植株對養(yǎng)分的吸收量逐漸升高，高肥水平逐漸降低。說明低肥處理不利于植株對養(yǎng)分的吸收，中肥處理時植株對養(yǎng)分的吸收量優(yōu)于高肥處理，且在中高施肥水平下，SX828植株對養(yǎng)分的吸收量均處于較高水平，LK9號次之，TM101較低。

2.3 施肥對不同品種小麥產量的影響

由表4可見，3個品種小麥在不同施肥水平下，F2小麥產量顯著高于F1；SX828產量表現為F2>F3>F1（P<0.05），LK9號產量表現為F2、F3>F1（P<0.05），TM101產量表現為F2>F1>F3。其中，SX828在F2處理下的產量最高，為 9 919.59 kg/hm2，3個品種小麥在不同施肥水平下平均產量表現為LK9號>SX828>TM101。SX828 在穗數、穗粒數和千粒質量3個方面均表現為F2>F1、F3。LK9號基本呈現隨施肥量增加，穗數和穗粒數增加，千粒質量降低的趨勢。TM101在穗數和穗粒數方面表現為F2>F3>F1，千粒質量表現為F1>F2>F3。

SX828在F2處理時產量上具有明顯優(yōu)勢，LK9號F3時產量雖擁有不俗表現，但其施肥量更大，從施肥的經濟投入、肥料的利用率和對耕地土壤肥力的保護方面考慮，并不可取；TM101產量上與二者差異較大。

2.4 施肥對不同品種肥料偏生產力的影響

由圖3可見，LK9號和TM101氮、磷、鉀肥肥料偏生產力均表現為F1>F2>F3，且各施肥水平之間差異顯著；SX828磷肥偏生產力也呈現這種規(guī)律，但氮肥在F2時肥料偏生產力最高，表現為F2>F1>F3且各施肥水平間差異性顯著；鉀肥F1F2肥料偏生產力分別為73.479、73.478 kg/kg，表現F1、F2>F3，同時F1、F2與F3肥料偏生產力差異顯著。說明LK9號和TM101會隨著施肥量的增加，肥料偏生產力降低，單一肥料的利用效率降低。SX828結合籽粒產量（表3）來看，F1、F2籽粒產量為3個品種小麥產量最低值和最高值，說明SX828主要由于產量間差異過大導致F1時氮肥肥料偏生產力顯著低于F2（P<0.05），也使鉀肥偏生產力在F1、F2時差異很小。說明施肥量對SX828產量影響很大，同時氮肥偏生產力F2顯著高于F1（P<0.05），鉀肥偏生產力F1、F2差異很小，磷肥偏生產力F1顯著高于F2（P<0.05），也說明了肥料對SX828小麥籽粒產量影響大小為氮肥>鉀肥>磷肥。

3 討論

施肥對小麥的生長發(fā)育有顯著促進作用，科學合理地使用各種氮、磷、鉀肥料可以有效提高小麥產量，改善小麥生長的品質［13-15］。肥料配施可有效緩解肥料與土壤供肥能力之間的不平衡，同時不同養(yǎng)分元素對小麥發(fā)育和產量影響不同［9］。本研究中，與磷鉀2種元素相比，氮素是決定小麥生長發(fā)育的決定性因素［16-17］，其次為鉀素，最后為磷素。這與王劍英的結論不同，王劍英試驗認為對小麥影響最大的養(yǎng)分元素依次為氮素、磷素、鉀素［18］。本研究中，作物對氮磷鉀3種元素的吸收量均表現為中等施肥水平下吸收量最高，高肥次之，低肥最差，小麥成熟期干物質量均值為 22 694.38 kg/hm2，3個品種小麥在中肥水平下的干物質量全部高于均值，不同施肥處理下3個小麥品種干物質累積量呈現中肥>高肥>低肥的趨勢，中肥水平時3個品種小麥干物質累積量呈現SX828>LK9號>TM101。同時肥料偏生產力基本呈現隨施肥量的增加，肥料偏生產力減小，偏生產力呈現低肥＞中肥＞高肥的規(guī)律，這與李瑩瑩研究結果相同［19］。有研究認為，拔節(jié)期至抽穗期是養(yǎng)分吸收最快的階段，在此時期小麥干物質量迅速累積，是決定小麥產量的重要時期［20-21］。本研究中，拔節(jié)期至抽穗期時干物質量增長最為明顯，平均增長量為11 803.75 kg/hm2，增長量維持在14 161.91～8 797.26 kg/hm2 之間，與其他時期相比，增長量最大。

配方施肥可以有效提高肥料的效力，使肥料對小麥產量的增益發(fā)揮到最大，有研究通過對8個試點進行長期定位試驗發(fā)現氮磷鉀測土配方施肥使小麥產量提高3.1%［22］。本研究中，SX828與TM101在中肥水平時產量達到最高，LK9號則在高肥水平時產量最高，3個品種的最高產量表現為SX828>LK9號>TM101，SX828的最高產量比LK9號高3.9%。LK9號在高肥水平雖擁有較高產量，但其施肥量更大、經濟投入多，并不可取。SX828在3種施肥水平下最終產量差異極大，且氮肥在中肥水平的偏生產力高于低肥，說明SX828對肥料的施入量極為敏感，在中肥水平下更有利于SX828的生長發(fā)育。SX828的穗數、穗粒數和千粒質量均在中肥水平下達到最高，呈現中肥>高肥>低肥的規(guī)律，LK9號與TM101的穗數和穗粒數也呈現這種規(guī)律，但千粒質量隨施肥量的增加逐漸降低，這與Kato提出的穗粒數和穗數與產量之間存在顯著正相關關系，而千粒質量與產量則呈現輕微的負相關關系的結論［23］基本相同。

4 結論

中肥處理下，小麥干物質積累量更高，植株對氮磷鉀3種元素的吸收情況最好。SX828與TM101均以中肥處理產量最高；LK9號小麥以高肥處理產量最高，但在中肥與高肥處理下差異不顯著；在中肥條件下，小麥產量構成因素中的穗數和穗粒數更大。小麥最高產量均以SX828優(yōu)于LK9號和TM101。SX828在中高施肥水平下，小麥植株對氮素的吸收量高于LK9號和TM101，對磷素的吸收量優(yōu)于太麥101。且SX828在中肥時氮素和鉀素肥料偏生產力優(yōu)于LK9號和TM101，可以更好地提高肥料的利用率。

綜上，綜合考慮不同施肥水平小麥品種在干物質量和養(yǎng)分偏生產力等的表現，推薦滿足區(qū)域高產需求的小麥品種為石新828，施肥量為中肥處理。

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