施肥模式對渭北旱地小麥產量及效益的影響

張 睿，李鳳艷，文 娟，李淑琳，何佳洋，王 永，劉曼雙

(1.西北農林科技大學農學院，陜西楊凌 712100； 2.陜西省戶縣農業技術推廣中心，陜西戶縣 710300；3.山東潔晶集團股份有限公司，山東日照 276800； 4.重慶市農業技術推廣總站，重慶北部新區 401121；5.西安科技大學電氣與控制工程學院，陜西西安 710054)

化肥是農業持續發展的物質基礎。據全國化肥試驗網調查，施用化肥可提高小麥單產 50%～60%[1]。作物施肥不僅具有顯著的增產效果，也對保障糧食安全具有重大意義[1-5]。我國肥料當季利用率較低，氮肥僅為30%～35%，磷肥為10%～25%,鉀肥為40%～50%[1]。近年來，化肥對糧食總產的貢獻率有所下降[1-3，6-9]。我國是肥料資源約束型國家，連續大量施用化肥，不僅浪費資源，增加農業生產成本，也產生水體富營養化、溫室氣體排放、土壤酸化、病蟲害加重等一系列環境和生產問題[1,3-4,8]。小麥高產不僅與施肥量有關，而且受養分的互作和配比影響[9-11]。施肥量過高或過低均不利于小麥高產高效[12-14]，單純依靠持續化肥投入來提高作物產量的潛力十分有限[15-20]。調查結果表明，關中冬小麥種植區過量施氮的農戶達到了55.3%[6-7]。如何改變農民過量施肥的做法，提高施肥效益，是目前農業研究的一個重要課題。本研究選擇渭北旱原小麥產區的長武縣南塬，在調查當地群眾傳統施肥量的基礎上，分析了不同施肥模式對該地區主推小麥品種長旱58產量和經濟效益的影響，以期為渭北旱塬地區小麥減肥增效技術的制定提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況及主要管理措施

試驗于2012-2014年在陜西省長武縣巨家鎮巨家村進行。試驗地海拔 1 289 m，小麥生育期年平均降水275 mm，年平均氣溫9.1 ℃，≥1 ℃積溫3 029 ℃，無霜期171 d。試驗地耕層土壤有機質含量14.72 g·kg-1，全氮含量0.98 g·kg-1，全磷含量0.67 g·kg-1，全鉀含量16.42 g·kg-1，速效氮含量10.18 mg·kg-1，速效磷含量13.92 mg·kg-1，速效鉀含量114.66 mg·kg-1。小麥品種為長旱58，從長武縣農業技術推廣中心試驗基地購買。所用氮肥為尿素(純氮46.6%,價格為1.56元·kg-1，陜西復合肥廠生產)和二銨(P2O5含量為46.6%，氮含量16.8%，價格為2.76元·kg-1，云南天安化工有限公司生產)，均從當地農資市場購得；鉀肥為氯化鉀(K2O含量為60%，價格4.6元·kg-1，青海鐵源鎂業有限責任公司生產)，從楊凌市場購買。2012和2013年小麥分別于9月24和29日條播種植，播種量均為210 kg·hm-2，分別于11月25日噴施苯磺隆(10%，從當地市場購買)600 mL·hm-2進行化學除草。2013和2014年分別于5月12日進行一噴三防，其他管理同大田管理。兩年均于6月27日收獲。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，每處理5個重復，小區寬7.2 m，長18.5 m，面積133.4 m2，行距18 cm，隨機區組排列。其中，處理1為不施肥的對照；處理2為農戶施肥模式(試驗前調查當地3個鄉9個村580戶2009-2012年施肥的平均值)，施純氮213 kg·hm-2、P2O5132 kg·hm-2和K2O 30 kg·hm-2；處理3為當地在測定土壤養分基礎上推薦的平衡施肥模式即推薦施肥模式，施純氮150 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2和K2O 90 kg·hm-2；處理4為高產施肥模式，施純氮270 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2和K2O 120 kg·hm-2；處理5為高產減氮施肥模式，施純氮150 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2和K2O 120 kg·hm-2。肥料在整地前一次性撒施。

1.3 測定指標及方法

在小麥越冬期、拔節期、孕穗期和成熟期定行調查基本苗、越冬總莖數和春季最高總莖數，并在拔節期調查主莖葉齡、分蘗結構及次生根數量，成熟期調查成穗數和穗粒數，每個小區收獲66.7 m2計產，并測定千粒重。根據不同處理的投入(包括種子、肥料、藥劑、機械和人工)和產出計算經濟效益。其中各處理種子費672元·hm-2(3.2元·kg-1,播種量210 kg·hm-2),播種作業費450元·hm-2，收獲作業費用525元·hm-2，化除作業費用150元·hm-2，病蟲害防治費用225元·hm-2，整個小麥生產過程人工費用1 350元·hm-2，合計3 405.0元·hm-2。小麥國家收購價2.2元·kg-1，秸稈市場價0.48元·kg-1。

1.4 數據處理

數據用Microsoft Excel進行整理，用SAS統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 施肥模式對小麥產量及其構成的效應

與對照比，施肥處理下小麥產量在兩年均顯著提高，增產幅度為4.3%～32.3%。其中高產減氮模式的產量兩年均顯著高于農戶施肥模式、推薦施肥模式和高產施肥模式，后三個施肥模式間差異均不顯著。 從產量構成看，不同施肥模式的增產原因不同，而且年份間存在差異。

相比對照，農戶施肥模式、推薦施肥模式、高產施肥模式和高產減氮施肥模式的穗數在2013和2014年分別增加13.9～21.9%和14.4%～45.4%，穗粒數和千粒重均下降，其中高產減氮施肥模式的穗數增幅最大，兩年分別增加21.9%和45.4%。說明較高的穗數是4個施肥模式高產的主要原因。

2.2 施肥模式對小麥群體及個體的效應

不同施肥模式對旱地小麥群體及個體質量有不同程度影響(表2)。在播種量相同的條件下，施肥模式對基本苗數影響不顯著，對越冬總莖數和春季最高總莖數影響均顯著。其中高產減氮施肥模式的越冬總莖數最高，較對照增加17%，其他處理之間越冬總莖數差異不顯著；春季最高總莖數以農戶施肥模式最高，高產減氮模式次之，兩個處理間差異不顯著，但均顯著高于其他處理。不同施肥模式也提高了小麥不同生育階段的個體質量。以拔節期為例，各施肥處理的單株次生根數均顯著高于對照，其中高產減氮施肥模式最高；施肥處理的葉齡、I級分蘗數和II級分蘗數雖然高于對照，但在不同處理間差異不顯著(表2)。這表明高產減氮施肥模式的群體和個體質量均較高。

表1 2012-2014不同施肥模式下的旱地小麥產量及其結構Table 1 Yield and its components of dryland wheat under different fertilizer models in 2012-2014

FM：農戶施肥模式；RM：推薦施肥模式；HM：高產施肥模式；HRM：高產減氮施肥模式。同一列數值后不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

FM:Farmer fertilization model; RM:Recommended fertilization model; HM:High-yield fertilization model; HRM:High-yield & nitrogen reduction fertilization model. Different letters following the values in the same column indicate significant difference among the treatments at the 0.05 level.The same in other tables.

表2 2012-2013年不同施肥模式下旱地小麥的群體及拔節期的個體質量Table 2 Effect of different fertilization models on population and individual dryland wheat in 2012-2013

2.3 不同施肥模式小麥經濟效益的差異

四種施肥模式的小麥總產值顯著高于對照，總投入也高于對照，其中高產施肥模式和高產減氮施肥模式高于其他施肥模式；但農戶施肥模式、推薦施肥模式和高產施肥模式的凈收入低于對照和高產減氮施肥模式，其中與高產減氮施肥模式的差異兩年都達到顯著水平(表3)。這說明高產減氮施肥模式對小麥具有較好的節肥增收效果。

表3 旱地小麥不同施肥模式的投入和產出比較Table 3 Comparison of input and output of dryland wheat under different fertilizer models

3 討 論

本試驗結果表明，不同施肥模式較對照有顯著的增產作用，但施肥模式之間產量差異較大，其中高產減氮施肥模式的增產幅度最大，說明在高產施肥模式基礎上減氮具有十分顯著的增產效果。這與小麥平衡施肥的調查結果[4，6]是一致的。推薦施肥模式和高產施肥模式產量與農戶施肥模式差異不顯著，這三種模式的肥料投入較高產減氮施肥模式都大，說明過量的肥料投入并沒有帶來較好的增產效果，這與劉芬等[6]研究中過量施用氮磷鉀肥均無顯著增產作用的結果是一致，也與我們近年來在生產實踐中調查農戶施肥的結果基本一致。而高產減氮施肥模式兩年均表現出極顯著的增產效果，這一方面破解了多年來旱地小麥大幅度增加氮肥和磷鉀肥的增產效果低于預期的原因，在氮肥施用量達到一定水平時，磷鉀肥是產量的限制因素；另一方面也表明旱肥地小麥生產中，減少氮肥、增加磷鉀肥會獲得更高的產量。高產施肥模式中，氮磷鉀肥的互作效應及其減氮顯著增產的深層次生理機理有待進一步研究。

不同施肥模式對小麥產量結構的影響顯著。在播種量相同的條件下，施肥顯著提高成穗數，這與前人研究結果[4，6,8,12-13]一致。農戶施肥模式、推薦施肥模式、高產施肥模式和高產減氮施肥模式成穗數兩年平均分別比對照增加14.2%、16.3%、25.6%和33.7%，這與以前的研究結果[15-16]基本一致。與農戶施肥模式相比，高產減氮模式的成穗數均顯著增加，這與前人[17-18,20-23]研究結果一致。這一方面可能是該施肥模式在一定程度上調節了氮素營養對群體質量和數量的影響，另一方面可能由于氮肥的減少，氮磷鉀之間養分數量結構發生了變化，其互作效應更為明顯，磷和鉀對群體的效應得到充分發揮所致。4種施肥模式的穗粒數和千粒重全部低于對照，其中穗粒數變化更大。這一結果與周濤等[22]研究結果基本一致，但與吉艷芝等[21]研究結果不盡一致。這可能與生態區有關，因為吉艷芝的試驗是在華北平原的灌區進行，周濤的試驗是在寧南山區進行；也可能與試驗的年型或者地力基礎、品種的基因型等因素有關。本試驗連續兩年在同一個地方進行，結果更為可靠。

不同施肥模式均增產，但不一定增收。不同施肥模式產值比對照高，其中推薦施肥模式、高產施肥模式和高產減氮施肥模式比農戶施肥模式增加2.0%～18.4%，但投入也高于對照和農戶施肥模式，因此得到的凈收入并不一定高，這與劉芬等[6]研究結果基本一致。不同施肥模式之間比較，高產減氮施肥模式的凈收入兩年均最高，與其他三種施肥模式差異顯著，說明高產減氮施肥模式具有較好的增產、節肥、增收效果。

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