基于水肥一體化條件下化肥減量對春小麥的影響

羅靜靜，李懷勝，王賀亞，艾海峰，王 斌，張 磊

(1.新疆生產建設兵團第九師農業科學研究所，新疆塔城 834600；2.新疆農墾科學院，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】小麥是重要的糧食作物之一[1-2]。在小麥生產中，合理化肥用量既能促成高產，又可以促進小麥對干物質和養分積累，也是影響小麥干物質的積累及轉運的關鍵因素[3]。肥料用量與產量之間呈二次函數關系，當施肥量達到一定量時，再增加肥料用量，作物產量不增甚至降低。水肥一體化是利用管道灌溉系統，將肥料溶解在水中灌溉與施肥，適時、適量滿足農作物對水分和養分的需求，以更加均勻、精確地為作物提供水分和養分，還可以改善土壤結構，促進作物對土壤養分的吸收，對作物的產量有著顯著地影響。水肥一體化可以有效控制施肥量[4-5]。【前人研究進展】合理施氮量是影響小麥高產的關鍵因素。王小燕等[6-8]研究結果表明，過低或過高均不利于產量的形成，適量滴施氮肥明顯增加了冬小麥地上部干物質積累，有助于增加產量。劉其等[9-10]研究結果表明，合理的施氮量和施氮時期是小麥實現優質高產高效的重要舉措。研究化肥減施模式下，春小麥干物質積累、轉運及產量形成的動態及規律[9-10]。【本研究切入點】目前，對新疆塔額墾區春小麥研究較少，尤其是化肥中氮、磷減量與產量的相關關系研究相對較少。需研究新疆塔額區域水肥一體化條件下化肥減量對春小麥的影響。【擬解決的關鍵問題】以春小麥品種寧春16號為材料，設置5個處理，研究不同化肥減量條件下，春小麥干物質積累、轉運及產量形成的動態及規律等，為新疆塔額墾區春小麥高產節肥栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

2020年3～8月，試驗及在在新疆生產建設兵團第九師農(畜)科所團結農場4連試驗地(46"31'N,83"29'E)，屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候，春季冷暖波動大，夏季熱而短促。供試土壤基本形狀為0～40 cm土層中含有有機質29.34 g/kg，堿解氮101.5 mg，有效磷46.66 mg/kg，速效鉀371.97 mg/kg。供試品種為春小麥寧春16號。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區組設計，共計設置5個處理，其中1個空白對照A(N0P0K0)1個農戶處理E(N240P105K37.5)和3個對氮肥、磷肥的減量處理B(N120P52.5K37.5)、C(N120P105K37.5)、D(N240P52.5K37.5)的田間試驗，以空白(A)和農戶(E)為對照，隨機排列，重復3次，小區面積0.54 hm2，3月25播種，播量為360 kg/hm2，供試肥料為尿素(N 46.4%)、磷酸二銨(N 18%、P2O546 %)、硫酸鉀(K2O 52%)。所有肥料采用滴灌水肥一體化技術按照生育時期追施。表1

表1 滴灌春小麥水肥一體化技術灌水施肥模式

1.2.2 指標測定1.2.2.1 農藝性狀

每塊試驗地在成熟期取20株考種，測量株高，穗長，小穗數，單穗重量。

1.2.2.2 葉面積指數

各點分別在分蘗期、拔節期、開花期、灌漿期、成熟取10株具有代表性的植株連根挖出，帶回實驗室用測量葉片長、寬、10片葉重、葉片總重。并計算出葉面積及葉面積指數。

1.2.2.3 干物質積累及轉運特性

各點分別在各生育期取植株10株帶回實驗室將小麥分成葉片、莖、莖鞘、穗4部分，分別裝入信封紙袋里，105℃殺青，75℃下烘干至恒重，冷卻稱重計算。

花前干物質轉運量=花期地上部干物質重量-成熟期地上部營養器官干物質重量；

花前營養器官貯藏干物質貢獻率(%)=(營養器官花前干物質重量-營養器官成熟期干物質重量)/成熟期粒重×100%；

花后干物質積累量=植株成熟期干物質重量-植株開花期干物質重量；

花后干物質的貢獻率=(植株成熟期干物質重量-植株開花期干物質重量)/產量×100%。

1.2.2.4 產量及產量構成

成熟期取1 m2人工收割，曬干稱重計算出自理產量，測定1 m2的穗數，再取20個單莖，測定穗粒數和千粒重。

1.2.2.5 農學效率

氮肥農學效率%(kg/kg)=(施肥區產量-不施肥產量)/氮肥施用量；

磷肥農學效率%(kg/kg)=(施肥區產量-不施肥產量)/磷肥施用量。

1.3 數據處理

采用Excel 2017和SPSS19.0軟件對試驗數據進行計算、統計分析及繪圖。

2 結果與分析

2.1 化肥減量對滴灌春小麥農藝性狀的影響

研究表明，不同處理下的春小麥各農藝性狀指標表現不同。成熟期的穗長、小穗數和單穗重3個方面C處理(N120P105K37.5)表現最佳，為7.68 cm、14.91個、1.85 g。與對照A(N0P0K0)、E(N240P105K37.5)處理相比，C處理的穗長、小穗數、單穗重均呈現差異性顯著，3種減肥處理之間相比，C處理在穗長、小穗數、單穗重均顯著高于其他減肥處理，C處理在株高與D處理(N240P52.5K37.5)差異性不顯著。合理的化肥減施在穗長、小穗數、單穗重有增加趨勢。表2

表2 不同化肥減量下滴灌春小麥農藝性狀變化

2.2 化肥減量下春小麥葉面積指數(LAI)變化

研究表明，隨生育進程推進，各處理葉面積指數總體變化均表現為先增后降趨勢，其中在孕穗達到高峰。與對照施肥相比，C處理(N120P105K37.5)均顯著高于對照A(N0P0K0)、E(N240P105K37.5)處理，不同施肥處理之間相比，孕穗期C處理葉面積指數數值最高為7.14，比其他處理提高了7.58%～ 16.82%。合理的化肥減施，對小麥葉面積指數的提高有促進作用。圖1

圖1 不同化肥減量下滴灌春小麥LAI變化

2.3 化肥減量下春小麥的干物質積累及轉運特性變化

研究表明，不同施肥處理下花后干物質積累連同對產量的貢獻率，化肥用量由低到高呈現先增長后減少趨勢。C處理(N240P105K37.5)干物質積累轉運特性的變化變現最優，C處理與對照相比顯著高于對照A(N0P0K0)、E(N240P105K37.5)處理，與其他減量處理之間相比，C處理花后干物質積累量顯著增高(P<0.05)，花后對產量的貢獻率C處理顯著高于對照A處理，且C處理與對照E處理之間無顯著性差異，不同處理直接相比C處理與B、D處理呈顯著性差異。花前營養器官貯藏干物質對產量的貢獻率C處理與其他處理相比提高了7.14%～41.07%。花后干物質積累對產量的貢獻率，C處理與其他處理相比提高了4.2%～ 8.7%。適宜的化肥施用量能夠促進小麥花后干物質累積。表3

表3 不同化肥減量下春小麥的干物質積累及轉運特性變化

2.4 化肥減量下春小麥的產量及其產量構成

研究表明，在不同施肥處理下產量及產量構成因素隨著施肥量的增加均呈現先增長后降低的變化趨勢。以C、D、對照E處理之間差異性不顯著，C處理與對照A處理之間呈顯著性提高，A、B處理顯著低于其他處理；不同處理千粒重表現為處理C與處理對照E之間差異性不顯著，與A、B、D處理之間差異性顯著；不同處理每穗粒數表現為處理C、D、E之間差異不顯著，處理C與處理A、B之間差異顯著(P<0.05)；產量方面以C處理下產量最高為6 269.20 kg/hm2，比其他處理提高了4.52%～24.09%，C與D處理之間差異不顯著，C(N120P105K37.5)與A(N0P0K0)、B(N120P52.5K37.5)、E(N240P105K37.5)處理之間差異顯著(P<0.05)。表4

表4 不同化肥減量下春小麥的產量及其產量構成

2.5 不同氮肥處理下農學效率變化

研究表明，在不同施肥處理下氮肥、磷肥農學效率隨著施肥量的增加均呈現先增長后降低的趨勢，不同處理氮肥農學效率在1.86～16.00 kg/kg，C>D>E>B,磷肥農學效率在2.13～18.27 kg/kg，C>D>E>B，C、D處理氮、磷肥農學效率顯著高于對照E處理，適宜的化肥減量并不影響滴灌春小麥的增產，在磷鉀肥投入相同的情況下，氮肥農學效率D(N240P52.5K37.5)>B(N120P52.5K37.5)、C(N120P105K37.5)>E(N240P105K37.5)，磷肥農學效率D(N240P52.5K37.5)>B(N120P52.5K37.5)、C(N120P105K37.5)>E(N240P105K37.5)，在磷肥投入處于同水平下適量氮量的農學效率較高，并且在適宜的氮肥投入下增加磷肥對增產有促進作用。表5

表5 不同氮肥處理下農學效率變化

3 討 論

小穗數和單穗干物質是農藝性狀的重要指標，鄭春風等[11]研究表明，小穗數和單穗干物質量隨著化肥施用量增加呈現先增加后降低的趨勢，可為小麥高產奠定良好的物質基礎。研究表明，寧春16號在穗長、單穗干物質重量上C處理(N120P105K37.5)均顯著性高于其他處理，合理的化肥減施在小穗數、單穗重有增加趨勢，與王志勇等研究一致[12]。

小麥高產的主要標志之一是合適的LAI，其是用于作物源庫是不是協調的重要指標[13-14]，祁靜玉等[15]研究表明，合理的氮肥減施使小麥成熟期小麥葉長、葉寬葉面積顯著增加。適宜的施肥量，對葉面積指數的提高具有促進作用，與房琴的研究結果一致[16]。

一般認為籽粒產量70%左右來源于花后干物質積累[17-18]。李友軍等[19]認為，在拔節期增加施氮量，可以明顯增加籽粒干物質積累。研究表明，寧春16號花后干物質隨著化肥用量的增加，呈現先增加后減少的趨勢。花后植株干物質積累量對產量的貢獻率在C處理達到最高，為75.29%，與史力超等[20]研究一致。適宜的化肥施用量能夠促進小麥花后干物質累積。施肥量的大小對于小麥是否高產起著關鍵作用，適宜的施肥量促進產量增加，氮施肥量過低或者過高時產量降低[21，22]。

4 結 論

不同化肥施用量處理春小麥的產量及產量組成因子，隨著化肥施用量的增加呈現先增加后減少的趨勢，在磷肥不變、氮肥減量條件下，在處理C模式下可有效提高花期葉面積指數，葉面積指數達到最高，農藝性狀表現優秀，促進花后干物質積累，干物質積累量對產量的貢獻達到最大，增產效果最好，產量達到最高。處理C(N120P105K37.5)的化肥減量模式具有較高推廣價值，更適合新疆種植春小麥。

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