寧夏滴灌不同春小麥施肥模式研究

劉澤人，張興風，黃興法 ，李光永，楊建國(. 中國農業大學水利與土木工程學院，北京00083；. 寧夏農林科學院農業資源與環境研究所，銀川 75000)

0 引 言

合理施肥是提高作物產量，提高作物肥料利用效率的重要途徑。寧夏是我國春小麥的主產區之一，對于提高春小麥產量，減少春小麥農業用水量有著迫切的需求。施肥對于作物增產有著極大的促進作用[1]。但不合理的施肥會引起土地污染，地下水污染等一系列嚴重的環境問題[2]。目前寧夏小麥種植地區存在著氮肥，磷肥投入過量，鉀肥投入嚴重不足，肥料用量高而利用效率低下的問題[3]。前人已經對適合于寧夏灌區的施肥量進行了一些研究，比如田生昌[4]等人研究出了適合寧夏平羅春小麥的氮磷鉀施用量，黨根友[5]等人研究得出了灌淤土中低土壤肥力條件下適合的施鉀量。滴灌水肥一體化是一種能夠隨水將肥料均勻的施加在作物根部的技術。本文針對這種技術，分析了在滴灌條件下，相同的施肥總量，不同的基肥以及各個生育期追肥比例對春小麥性狀以及產量的影響，為滴灌技術在寧夏春小麥的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年3月-2015年7月在寧夏銀川永寧縣黃羊灘農場農二隊(北緯38°05′、東經106°05′)租借當地農地進行，該農場自1992年起，不種植小麥已有20多年的歷史。該地屬賀蘭山東麓山前傾斜平原，典型的大陸性氣候。年日照時數為2 800～3 100 h。多年平均氣溫8.5 ℃，最高平均氣溫39 ℃，最低氣溫-30.6 ℃，晝夜溫差8～15 ℃。年降水量185～223 mm，7-9月份降水量占全年降水量的60%左右。年蒸發量1 811.8 mm。試驗地土壤質地為壤質砂土，有機質、全氮質量分數為14.4、0.87 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀質量分數分別為39、6.8、86 mg/kg，pH值為8.92。全生育期一共降雨7次，其中僅在2015年4月1日有一次有效降雨16.8 mm。試驗地0～20，20～40，40～60 cm田間持水率(體積)分別為26.71%、20.83%、12.65%，干密度分別為1.61、1.53、1.71 g/m3。地下水埋深在6月8日之前，在1.5～1.9 m之間。6月8日之后由于周邊所有機井均開始工作，地下水位急劇下降，在1.9～4.9 m之間波動。

1.2 試驗設置

試驗種植春小麥品種為寧春5號和N618，每種小麥根據施肥基追比例以及總施肥量的不同設置5個滴灌處理和一個畦灌處理，這6個處理的具體設置如表1所示。表1中，總施肥量分為3個水平，F1、F2及CK。F1水平N、P2O5、K2O折合純養分用量分別為270、118、128 kg/hm2，為探索減少氮肥使用的可能，設置F2水平，N、P2O5、K2O折合純養分用量分別為225、118、128 kg/hm2，傳統畦灌CK水平N、P、K折合純養分用量分別為366、142、142 kg/hm2。試驗共12個處理，3次重復，總計36個小區。小區設置面積6×5.25 m2。滴灌帶布設方式在2015年5月14日前為為春小麥一管6行，后由于土質極差，濕潤體搭接過慢，改為1管4行，滴頭流量1.38 L/h；首部配有水表和文丘里施肥器，以保證灌水、施肥的要求。兩行小麥之間距離為12.5 cm。播量為405 kg/hm2。

全生育期滴灌處理和畦灌處理的灌水量如表2所示。

表1 兩品種施肥模式具體設置

注：表中生育期分配比例為當期N、P2O5、K2O施用量分別占N、P2O5、K2O總施用量的比例。

表2 寧夏春小麥的灌溉制度 mm

1.3 測定項目

在每次灌水前后，于距滴灌帶0,1/2，1/4兩行相鄰滴灌帶距離處以及畦灌隨機取一個點處分`層取土，土層深度為0～20，20～40，40～60 cm。用烘干法測量土壤含水率。在作物主要生育期取植株樣，測量植株株高以及干物質量。

在小麥成熟期每小區收割3 m2樣方，脫粒曬干測產。各小區隨機取樣20株進行室內考種，測量穗長，穗粒數，以及小穗數等考種指標。

2 結果與分析

2.1 考慮地下水補給不同處理的耗水規律

試驗地春小麥于3月10日播種，3月31日出苗，4月21日分蘗，5月10日拔節，5月22日抽穗，6月6日灌漿，6月16日乳熟，7月7日成熟。作物耗水量用水量平衡法計算，計算公式為作物耗水量=降雨量+地下水補給量+計劃濕潤層內儲水量變化量-深層滲漏量-地表徑流量，其中地下水補給量通過簡易蒸滲儀測算，在出苗-分蘗、分蘗-拔節、拔節-抽穗期間，分別為25、25和30 mm，深層滲漏量和地表徑流量均忽略不計。各處理日均耗水量和累計耗水量如圖1和圖2所示。

圖1 各處理日均耗水量圖

春小麥滴灌處理小區全生育期耗水量大約是畦灌區的75%左右。在灌水量相同時，不同施肥模式下，春小麥各生育期的耗水量變化規律趨勢一致：在春小麥分蘗前期，由于小麥生長活動緩慢，加之氣溫較低，小麥日均耗水量較低；春小麥拔節抽穗期日耗水量最大，寧春4號滴灌試驗區最大值達8.32 mm，N618滴灌試驗區最大值達9.2 mm，畦灌區日均耗水量最大值分別為10.25和9.71 mm，這是由于該時期春小麥生長旺盛，營養生長和生殖生長并進，并且氣溫升高導致的。在小麥乳熟期以后，小麥的日均耗水量也隨之下降，降至2.84～3.55 mm/d。

圖2 各處理累計耗水量圖

2.2 各處理對春小麥株高和葉面積指數的影響

株高是對小麥高產有著重要的影響，雖然不是構成產量的直接因素卻是保證小麥高產的基本前提[6]。雖然小麥的株高主要受自身遺傳的影響，但后期的田間管理依然對小麥的株高有一定的影響。兩品種2015年試驗各處理對株高的影響如表3所示。

表3 兩品種各處理株高顯著性分析

注：小寫字母表示0.05水平上差異顯著,同列字母相同表示差異不顯著，兩品種單獨進行顯著性分析。

由表3可以看出，兩個品種春小麥在不同施肥模式處理下，株高變化趨勢相同。拔節期以前株高增長速度較慢，隨著生育進程推進，株高增長速度逐漸變快，在灌漿期籽粒形成后小麥植株基本長成達到最高值，之后小麥株高趨于穩定。對比兩個品種株高，寧春4號平均株高為58.7 cm，N618平均株高為55.6 cm，比寧春4號稍低，這與其基因型矮稈型有直接關系。今年的植株株高較矮，這一方面是由于今年抽穗期較去年提前了7 d，導致其在拔節期內生長的高度不夠，另一方面也由于今年頭水晚了3～4 d和前期75 cm間距的滴灌帶間距設置使得植株生長不勻，使得今年平均株高較低。

從表3中可以看出，在春小麥生長的各個時期，N、P2O5、K2O均施用底肥的處理C4和C9處理在同一品種中株高均值均要高于其他滴灌處理，這主要是由于施用了底肥之后，C4和C9處理的小麥苗較其他處理壯，生長也較其他處理要快一些，前期的這一點點株高的差異一直存在，并最終影響到了產量。在灌漿期和成熟期，滴灌處理的春小麥株高要顯著高于傳統畦灌，說明滴灌技術有助于促進春小麥植株的生長發育。

研究表明, 小麥葉面積和產量呈正相關[7], 尤其是頂部的三片葉是小麥灌漿期的主要光合器官，各處理對春小麥葉面積指數的影響如表3所示。從表3中可以看出兩品種的葉面積動態變化趨勢相同，各處理中春小麥的葉面積隨著生長進程的推進，在抽穗前后葉面積指數達到峰值，之后有葉片逐漸變干，葉面積指數逐漸減小。品種N618葉面積指數峰值要明顯高于寧春4號，這主要是由于N618播種后，出苗率較寧春4號高，畝穗數的提升提高了N618的葉面積指數。滴灌處理的葉面積指數要明顯高于傳統畦灌小區的葉面積指數。這主要是由于今年土質田間持水量較低，畦灌小區前期按照傳統的10 d一灌的灌水模式，雖然一次灌水量大，但是土壤保水能力差，產生了一定程度的干旱導致其葉面積指數較低。

對比不同的施肥模式，我們發現前期施用N、P2O5、K2O作底肥的處理C4和C9處理在苗期-拔節期葉面積指數是最高的，說明用N、P2O5、K2O作底肥有利于促進小麥前期的生長發育。不施底肥的處理C3和C8在苗期的葉面積指數都最小。在分蘗期使用滴灌追施尿素雖然能夠提高肥效和施肥均勻性，但是由于尿素在被施入土壤之后，并不能直接被作物吸收，而是需要經過3～7 d的時間被分解了之后才能夠被作物利用，因此在分蘗期才追肥在基礎地力較差的土壤上并不適合。N、P2O5、K2O前移的處理C2和C7相較于在各時期均勻分配的處理C1和C6處理差異并不明顯，這一方面可能是由于前移的量不夠多，另一方面也有可能是C1,C6處理的養分施入量已經足以滿足那個時期春小麥的養分需求量。

2.3 各處理對小麥干物質的影響

春小麥干物質量直接反映春小麥的生長情況的指標，分析春小麥單株干物質量和地上部分干物質量有利于看出各處理對春小麥生長情況的影響。各處理對春小麥干物質量的影響如表4所示。

表4 兩品種各處理干物質量

從表4中可以看出，N、P2O5、K2O均不施底肥的處理C3和C8處理在分蘗中期干物質量顯著小于其他處理，而均施底肥的C4和C9以及畦灌處理前期的干物質量均相對較高，說明施用一定量的底肥有助于促進春小麥前期干物質量的增長。施底肥處理在分蘗中期單株干物質量和地上部分干物質量要比不施底肥處理平均高18.3%和17.6%。在春小麥生長后期，滴灌各處理單株干物質量和地上部分干物質量相對一致，在乳熟期施用一定比例氮肥的處理C1和C6處理從乳熟到成熟期的干物質積累速度要高于其他處理，這有可能是因為在乳熟期施用一定比例氮肥造成了一定的貪青晚熟現象，也可能是由于這時候施用一定比例氮肥確實有助于春小麥籽粒的飽滿和生長。

2.4 春小麥產量構成因素

春小麥的穗長對小麥的最終產量有著極大的影響，是反映小麥最終產量的重要參數。對不同處理的產量構成因素和一些與經濟產量密切相關的因素進行方差分析，結果如表5所示。各處理在穗長、小穗數、穗粒數方面，滴灌處理的大多數小區穗長均要顯著性高于傳統畦灌；在穗粒數方面，氮磷鉀均施用底肥的處理穗粒數最高，為22.5粒/穗，顯著高于傳統畦灌處理的穗粒數。這主要是由于今年小麥抽穗較早，而氮磷鉀均施用底肥的滴灌處理前期生長狀況較好，促使其抽出的穗長更長，相應的穗粒數也更多，而由于當地土壤質地較差，傳統畦灌即使灌了8水，土壤墑情也一直出現干旱的情況，而且越到后期，由于土壤干裂，出現大的縫隙之后，土壤保墑能力越差，直接影響到畦灌個體的發育，這兩方面的因素綜合導致了滴灌處理最終的穗長要高于傳統畦灌。

表5 各處理產量構成因素分析表

注：小寫字母表示0.05水平上差異顯著，大寫之母表示0.01水平上差異顯著，同列字母相同表示差異不顯著。

2.5 各處理對小麥實測產量的影響

春小麥不同處理間的實測產量如表6所示。

表6 兩品種各處理實測產量及顯著性分析

注：小寫字母表示0.05水平上差異顯著，大寫之母表示0.01水平上差異顯著，同列字母相同表示差異不顯著。

由表6可以計算出，滴灌N618千粒重均值要比寧春4號小5.6%。在播量相同的情況下，滴灌N618基本苗平均值比寧春4號高17.7%，考慮千粒重的差異，N618品種的出苗率要比N618高11.1%。滴灌N618最終成穗的畝穗數平均值要比寧春4號高19.4%。

N、P2O5、K2O均施底肥的處理C4和C9產量要顯著高于畦灌處理CK2，同時，它們的產量在各自相同品種內比較都是最高的，分別為7 402.8和7 375.3 kg/hm2。可見，在基礎地力較差地區，施用底肥可以有效促進小麥產生壯苗，進一步提升產量。

對于春小麥而言，將灌漿肥和乳熟期的肥料前移的處理C2和C7似乎并沒有處理C1和C6高。而且對于品種N618，處理C7的產量要低于處理C6。從上面的總干物質積累的變化來看，春小麥在灌漿乳熟后期依然保持較快的干物質增長速度。因此，在小麥灌漿乳熟期有一定的追肥比例是有必要的。

同時，我們可以發現，N618不施底肥的處理C8最終產量要高于C6和C7，說明在水肥一體化條件下，N618這個品種更適合不施底肥種植。綜合這些因素，建議在基礎地力和土壤質地較差的地區，施用全生育期總施肥量的20%N、P2O5、K2O肥作為底肥，剩余的肥料，45%施用在拔節-抽穗期，35%施用在灌漿-乳熟期在春小麥各個生育時期均勻的追肥作為施肥模式。

3 結 語

(1)寧夏黃羊灘壤質砂土條件下，春小麥滴灌處理小區全生育期耗水量大約是畦灌區的75%左右，拔節抽穗期日耗水量最大，寧春4號滴灌試驗區最大值達8.32 mm，N618滴灌試驗區最大值達9.2 mm，畦灌區日均耗水量最大值分別為10.25和9.71 mm，在小麥乳熟期以后，小麥的日均耗水量也隨之下降，降至2.84～3.55 mm/d。

(2)在土壤條件為壤質砂土的地區，施用底肥處理干物質量平均較不施基肥處理高18%左右，前期不施或少施底肥對小麥苗期生長不利，適量的施用基肥有利于促進小麥前期的生長發育。

(3)氮磷鉀均施用底肥的處理產量最高，兩品種分別為7 402.8和7 375.3 kg/hm2。建議在基礎地力和土壤質地較差的地區，施用全生育期總施肥量的20%N、P2O5、K2O肥作為底肥，剩余的肥料，45%施用在拔節-抽穗期，35%施用在灌漿-乳熟期在春小麥各個生育時期均勻的追肥作為施肥模式。

(4)品種N618的出苗率要比N618高11.1%。滴灌N618最終成穗的畝穗數平均值要比寧春4號高19.4%。

[1] 馬玉蘭, 馮 靜. 測土配方施肥技術在寧夏農業生產中的應用及成效[J]. 寧夏農林技, 2008,(6):49-50,101.

[2] 張維理,田哲旭, 張 寧, 等. 我國北方農用氮肥造成地下水硝酸鹽污染的調查[J]. 植物營養與肥料學報,1995,(2):82-89.

[3] 趙 營, 郭鑫年,趙護兵, 等. 寧夏引黃灌區春小麥施肥現狀與評價[J]. 麥類作物學報,2014,(9):1 274-1 280.

[4] 田生昌, 馬建軍, 葉陸明. 寧夏平羅春小麥氮、磷、鉀肥肥效及適宜用量[J]. 寧夏大學學報(自然科學版), 2012,(4):396-399.

[5] 黨根友, 魏亦勤, 郭 強, 等. 施鉀對中低肥力灌淤土春小麥產量及品質的影響[J]. 西北農業學報, 2010,(12):35-40.

[6] 王 勇，李晴祺，李朝恒，等．小麥品種莖稈的質量及解剖學研究[J]．作物學報，1998，24(4):452-458．

[7] 尹世強. 小麥穗粒重與營養器官關系的研究[J]. 湖南農業科學,1990,(1):18-21.