不同復合肥對小麥生長和土壤養分特征的影響

蔡云彤,王曉云,趙海濤

(1.興化市現代農業發展服務中心,江蘇泰州 225700;2.揚州大學環境科學與工程學院,江蘇揚州 225127)

我國是世界上最大的小麥生產國之一,小麥產量占全國糧食總產的20.1%[1],占全球小麥總產的17.6%[2],確保小麥增產穩產對我國糧食安全和全球糧食市場穩定至關重要。土壤是小麥生產的基礎,肥料投入能進一步為小麥生長提供養分,提高產量。化肥投入對糧食產量增長的貢獻率達56.81%[3],但我國單位面積肥料施用量已遠超國際標準,對生態環境造成嚴重破壞[4]。因此,優化施肥迫在眉睫。

控釋肥可以通過控制養分釋放速率,使其與作物生長需求相一致,從而達到提高肥效的目的。與常規施肥相比,施用脲甲醛緩釋肥能使水稻增產2.1%[5]。施用緩釋氮肥能使玉米增產15.16%,顯著提升玉米的穗粒數、千粒重、籽仁中鉀含量及秸稈中氮、磷、鉀含量[6]。施用緩控釋肥可以促進花生植株生長,增加單株結果數和單株果重[7]。泰州是國家小麥主產區,明確控釋肥對小麥產量的影響至關重要。筆者探究不同配比控釋肥和普通復合肥對土壤養分和小麥產量的影響,旨在為小麥高產栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗于2020年11月至2021年6月在江蘇泰州興化市周莊鎮界河村的周莊鎮農業園區(119.947 6°E,32.689 8°N)試驗田進行。屬北亞熱帶地區,年平均氣溫15 ℃,年降水量1 020 mm。試驗土種為黃雜土勤砂土,質地為壤土,前茬為水稻。供試土壤基本理化性質為有機質含量36.7 g/kg、全氮含量2.08 g/kg、有效磷含量18.7 mg/kg、速效鉀含量158 mg/kg、pH 7.06。

1.2 試驗設計設置基肥施用不同氮磷鉀配比的常規復合肥和控釋肥處理。RF,常規施肥,基肥一次性施用375 kg/hm2普通復合肥(15-15-15)和375 kg/hm2尿素;R1,施用氮磷鉀配比為20-12-8的普通復合肥,基肥一次性施用600 kg/hm2普通復合肥(20-12-8)和60 kg/hm2尿素;R2,施用氮磷鉀配比為20-15-7的普通復合肥,基肥一次性施用600 kg/hm2普通復合肥(20-15-7)和60 kg/hm2尿素;R3,施用氮磷鉀配比為28-15-6的小麥專用控釋肥,基肥一次性施用525 kg/hm2;R4,施用氮磷鉀配比為23-12-5的小麥專用控釋肥,基肥一次性施用600 kg/hm2;R5,施用氮磷鉀配比為18-10-12的普通復合肥,基肥一次性施用675 kg/hm2普通復合肥(18-10-12)和60 kg/hm2尿素;R6,施用氮磷鉀配比為22-12-8的小麥專用控釋肥,基肥一次性施用675 kg/hm2;R7,施用氮磷鉀配比為24-14-5的普通復合肥,基肥一次性施用525 kg/hm2普通復合肥(24-14-5)和60 kg/hm2尿素;CK,空白對照,小麥全生育期不施任何肥料。共計9個處理,每個處理3次重復。供試小麥品種為鎮麥12,小區面積30 m2(5 m×6 m),隨機區組排列。在小麥拔節孕穗期,各處理施用300 kg/hm2普通復合肥(24-0-4),CK不施肥,其他管理同一般大田。

1.3 測定項目與方法小麥產量:小麥按262.5 kg/hm2均勻播種,于2020年11月20日播種,2021年6月3日收割。小麥成熟后,每個小區隨機選擇5穴植株測定有效穗、穗粒數、千粒重,同時測定每個小區實際產量。

土壤肥力:小麥收獲后,取0～20 cm耕層土壤樣品,測定土壤理化性質。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定,土壤全氮含量采用開氏消毒法測定,土壤有效磷含量采用鹽酸-硫酸浸提法測定,土壤速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定。

1.4 數據處理采用Excel 2019對試驗數據進行分析,利用Origin 2021進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 小麥產量構成由表1可知,與CK相比,所有施肥處理均可以顯著提高小麥產量,增幅達72.3%～89.0%。其中R3處理下小麥產量最高,增產3 204.0 kg/hm2。R6處理小麥有效穗數最高,與其他處理相比高7.5萬～60.0萬穗/hm2。所有施肥處理下小麥千粒重均高于空白對照,但各施肥處理間無顯著差異,說明與千粒重相比,有效穗數和穗粒數是影響產量的主要原因[8]。

表1 不同肥料種類對小麥產量及其構成因子的影響

不同磷鉀配比對產量影響不同。相同施肥量下,R2展鵬復合肥(20-15-7)相較R1展鵬復合肥(20-12-8)產量增加1.6%,說明磷鉀配比能影響小麥產量,合理的磷鉀配比能進一步提高作物產量。與RF農戶常規施肥相比,其他施肥處理小麥產量均出現不同程度的提高。其中R3控釋肥(28-15-6)、R4控釋肥(23-12-5)、R6控釋肥(22-12-8)處理下增產率均高于8%,其他復合肥處理下,增產率均低于6%,說明控釋肥增產效果優于復合肥。另外,控釋肥的施用能進一步降低肥料使用量,其中R3肥料使用量最少,可進一步節約肥料成本,提高經濟效益。

2.2 土壤養分變化由圖1可知,與CK相比,不同肥料種類處理均提高了土壤有機質、全氮、有效磷和速效鉀含量。其中各施肥處理中土壤有機質含量、全氮含量、有效磷含量和速效鉀含量均以R3處理最高,分別為45.8 g/kg、2.81 g/kg、32.7 mg/kg、287 mg/kg,說明控釋肥(28-15-6)提高土壤肥力效果最顯著。與CK相比,常規施肥處理下土壤有機質、全氮、有效磷和速效鉀含量分別增加4.09%、6.73%、25.67%和24.68%。相較于空白對照,不同施肥處理對土壤養分含量的增幅不同,其中有效磷和速效鉀增幅較大,分別增加25.67%～74.87%、24.68%～81.65%,有機質和全氮含量增幅較小,分別為4.09%～24.80%、6.73%%～35.10%。

圖1 不同肥料種類對土壤肥力的影響Fig.1 Effect of different fertilizer types on soil fertility

3 結論與討論

耕地土壤中養分含量與肥料施用效果密切相關。施用控釋肥能顯著改善土壤環境,減少土壤中氮素的流失,降低對環境和地下水污染的風險[9]。研究發現,施肥能促進植物生長,改善土壤環境,提高土壤養分含量[10],施用控釋肥土壤有機質含量高于施用化肥處理后的土壤[11]。研究發現,施用緩釋肥后可提高土壤中有機質和氮磷鉀含量[12]。施用控釋肥能提高土壤中微生物含量和酶活性,合理施用控釋肥不僅可促進作物生長、提高肥料利用率,而且可提高土壤肥力[13]。該研究發現,施用控釋肥能夠明顯提升土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀等含量,這與前人研究結果相一致。其中氮磷鉀配比為28-15-6的控釋肥處理提升土壤養分含量的綜合效果最明顯,原因是控釋肥的養分釋放相對較慢,當小麥生育后期的養分需求和吸收能力下降,控釋肥釋放的養分殘留在土壤中,從而導致土壤養分含量增加[11]。

產量因子受氣候環境、土壤肥力、作物品種、栽培方式等因素的影響,從而導致不同肥料對構成產量相關性狀的影響不同。研究發現,不同肥料運籌對小麥單位面積有效穗數影響顯著[14],也有研究認為不同施肥處理間小麥穗粒數差異最大[15]。該研究中各施肥處理對有效穗數和穗粒數影響較大,對千粒重影響較小,這與前人研究結果相似[16]。氮磷鉀配比是影響小麥生長的因素之一,與小麥產量形成有直接關系[17]。合理的氮磷鉀配比能夠明顯改善作物生長發育,進一步促進養分吸收,提高產量和經濟效益[18]。該研究中R2處理磷含量占比比R1處理高,小麥產量提高1.7%,說明氮磷鉀配比明顯影響小麥產量。

作物產量及其構成因子是評價肥料效果的重要因子[19]。控釋肥增產效果明顯,其主要通過增加小麥成穗數和穗粒數來提高產量[20]。與基施普通復合肥(15-15-15)相比,基施控釋肥的增產效果明顯[19]。該研究表明,與常規施肥(RF)相比,基施28-15-6控釋肥(R3)增產效果最高,增幅9.7%;其次基施23-12-5控釋肥(R4)和22-12-8控釋肥(R6)。其主要原因是控釋肥能有效延長肥效期,通過控制養分釋放速率滿足作物不同時期對養分的需求,進一步提高肥料利用率,減少養分流失,從而提高作物產量[20-21]。與普通施肥相比,施用控釋肥后小麥純收益能夠提高4 352元/hm2[20]。與優化施肥相比,一次性施用控釋氮肥經濟效益提高137元/hm2[22]。該研究中,與常規施肥相比,施用控釋肥處理不僅顯著提高產量,而且減少了化肥施用量,R3、R4、R6處理下化肥施用量分別減少225、150、150 kg/hm2,間接提高經濟效益。這主要是因為控釋肥雖然價格較高,但顯著提高作物產量,同時節約人工成本,因此小麥純經濟效益增加。

綜上,不同施肥處理均可以提高土壤養分,促進小麥生長,提高小麥產量。基肥施用控釋肥比施用普通復合肥更能提升小麥產量。其中基施氮磷鉀配比為28-15-6控釋肥增產效果最為明顯。