不同施肥模式對河套灌區春小麥產量及肥料利用效率的影響

摘 要：為探索內蒙古自治區河套灌區春小麥氮肥最佳施用量和施用方式，設置0、100、200、300 kg/hm24個施氮水平，同時設置一次性施肥和分次施肥兩種方式，研究不同施肥模式對春小麥株高、葉綠素含量（SPAD值）、產量、氮肥農學利用率和偏生產力的影響。結果表明：不施肥和不施氮肥會嚴重影響春小麥生長發育和產量，株高、穗長、結實穗數、穗粒數、穗粒質量等指標數值較低；相同化肥用量下，采用一次性化肥施用方式時，春小麥長勢較差，減產顯著，同時春小麥氮肥農學利用效率降低13.7%，偏生產力降低8.7%。在此次設置的肥料用量區間，小麥產量與氮肥用量呈正相關，但當氮肥用量達到一定水平時產量增加幅度減小；春小麥株高、SPAD值與氮肥的用量呈正相關，隨氮肥施用量的增加而增加，但當氮肥用量超過200 kg/hm2時，株高和SPAD值趨于穩定。

關鍵詞：春小麥；氮肥減施；產量；河套灌區

中圖分類號：S512.11 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2023）03-72-3

0 引言

內蒙古自治區河套灌區光熱資源豐富，具有種植春小麥的優勢條件，當地生產的春小麥籽粒飽滿、色澤美觀、容重高、品質優良。河套灌區春小麥生產主要是灌溉黃河水，由于生產條件的限制和耕作習慣的影響，大水漫灌仍是當地的主要灌溉方式。這導致當地施入的化肥（特別是氮肥）淋溶損失嚴重，導致土壤板結、次生鹽漬化及地表水富營養化，且進一步致使化學氮肥施用量逐年增加，施肥效益明顯下降，形成了增肥不增產、肥料利用率低的惡性循環［1］。調研結果表明，氮肥施用量大、施肥方式不合理是當前河套灌區春小麥生產中存在的突出問題［2］。基于此，筆者通過設置不同施肥模式，驗證在減肥、保產、增效的前提下氮肥的最佳施用量，為指導生產實踐提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區概況

2019年，筆者于巴彥淖爾市農牧業科學研究所園子渠試驗基地（杭錦后旗陜壩鎮）開展試驗。試驗區位于河套灌區，海拔1 035 m，年日照時間3 100～3 300 h，無霜期126 d，年平均降水量188 mm，年蒸發量2 030～3 180 mm，為典型的中溫帶大陸性季風氣候區。試驗地前茬作物為向日葵，于10月下旬秋翻后灌水保墑。試驗地地勢平坦，排灌方便，土壤為壤土，肥力中等，地力均勻，土壤全氮含量為0.91 g/kg，有效磷含量為28.9 mg/kg，速效鉀含量為140.0 mg/kg，有機質含量為14.9 g/kg，堿解氮含量為77.0 mg/kg，pH值為8.7。

1.2 試驗設計

試驗所用春小麥品種為永良4號。分次施肥所用氮肥為尿素（N含量為46%），N2P2K2一炮轟處理氮肥用緩釋尿素（N含量為44%），磷肥不施氮肥區用重過磷酸鈣（P2O5含量為46%），其他小區用磷酸二銨（N含量為18%，P2O5含量為46%），鉀肥用氯化鉀（K2O含量為60%）。

在常規施氮基礎上設置4個施氮水平，并設置一炮轟施肥方式（一次性施肥）處理，以空白處理作為對照，6個處理，3次重復，共18個小區。小區面積30 m2（7.5 m×4.0 m），采用完全隨機區組排列。試驗設4個施肥量水平：0水平是不施氮肥，2水平是當地推薦施氮量，1水平（施肥不足）是2水平×0.5，3水平是2水平×1.5。采用人工開溝施肥；小麥為條播，行距15 cm，播量為375 kg/hm2。施肥方式設兩種，一種是分次施肥，另一種是“一炮轟”。在分次施肥方式中，30%的氮肥作為基肥，70%的氮肥在拔節期追施；磷肥全部作為基肥一次施用；50%的鉀肥作為基肥，另外50%在拔節期追施（見表1）。在“一炮轟”施肥處理中，氮肥全部作為基肥施用。田間管理按當地習慣擇優選用。試驗前整地做畦，畦埂高50 cm、寬50 cm，保證灌水時不跑水。3月13日整地、劃小區待播；3月15日播種，人工溝施基肥；3月31日出苗；全生育期共澆水4次；7月12日取樣測產、收獲。

1.3 調查測定項目與方法

詳細記錄春小麥播種期、出苗期、開花期、盛花期、收獲期等重要生育時期。在收獲前，每小區取樣20株，測定株高、穗長、穗粒數，取平均值記錄，風干后稱千粒質量。收獲時去除邊行全區測產，計算小麥籽粒產量。在春小麥成熟期，用SPAD-502葉綠素儀測定其葉片葉綠素含量（SPAD值）。氮肥增產率（%）=（全肥區經濟產量-缺素區經濟產量）/缺素區經濟產量×100%，氮肥農學利用效率=（全肥區經濟產量-缺素區經濟產量）/（全肥區施肥量-缺素區施肥量），氮肥偏生產力=特定肥料作物的產量/特定肥料純養分投入量。全肥區指N2P2K2處理小區。

1.4 數據分析

用Excel 2007和DPS統計分析軟件處理試驗數據，采用新復極差法比較處理間差異。

2 試驗結果與分析

2.1 不同處理對春小麥產量的影響

由表2可知，各處理春小麥產量從高到低依次為N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轟、N1P2K2、N0P0K0、N0P2K2，產量在2 446.5～7 102.5 kg/hm2。施氮肥處理（N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轟、N1P2K2）與不施氮肥處理（N0P0K0、N0P2K2）春小麥產量差異達顯著水平，說明氮素的施用對于春小麥產量的增加是極其重要的，不施氮肥會導致春小麥嚴重減產。相同氮肥施用水平下（200 kg/hm2），一次施肥方式（N2P2K2一炮轟）較分次施肥方式（N2P2K2）春小麥產量減少618.0 kg/hm2。這兩種施肥方式的春小麥產量差異達到顯著水平，表明施肥方式對春小麥產量有較大影響。

N1P2K2處理較N2P2K2處理春小麥減產775.5 kg/hm2，差異顯著；N2P2K2處理較N3P2K2處理春小麥減產118.5 kg/hm2，差異不顯著。此次試驗表明，氮肥投入量在0～300 kg/hm2，春小麥產量與氮肥用量總體呈正相關，氮肥施用量越大，春小麥產量越高；但隨著氮肥用量的增加，春小麥增產幅度下降。

不同施肥處理對春小麥結實穗、穗粒數、穗粒質量、千粒質量影響較大。其中，N0P2K2處理春小麥除千粒質量外均為最小，N0P0K0處理次之，與施氮處理達顯著差異水平；N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2處理間產量構成要素（結實穗、穗粒數、穗粒質量、千粒質量）差異較小，均未達顯著水平。相同氮肥用量時，分次施肥處理的春小麥除穗粒質量外，其余指標較一次施肥處理高，但差異不顯著。

2.2 不同處理對春小麥生育性狀的影響

由表3可知，不同處理間春小麥生育性狀差異較大。不同處理春小麥株高由高到低依次為N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轟、N1P2K2、N0P2K2、N0P0K0，株高在62.9～88.6 cm。SPAD值是衡量植物葉綠素相對含量或代表植物綠色程度的一個參數。不同處理春小麥SPAD值由高到低依次為N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轟、N1P2K2、N0P0K0、N0P2K2，SPAD值在31.0～55.5。此外，在N2P2K2一炮轟和N2P2K2處理下，春小麥株高和SPAD值無顯著差異。此次試驗表明，春小麥的株高和SPAD值與氮肥用量呈正相關，氮肥用量越大，植株的株高值越大，但隨氮肥施用量的繼續增加，增加幅度明顯減小。

2.3 不同處理對春小麥肥料農學利用效率的影響

肥料農學利用效率是單位施肥量增加的經濟產量，反映了施肥的增產效應。肥料偏生產力反映了土壤基礎養分水平和化肥施用量的綜合生產效應。由表4可知，一次性施肥方式比分次施肥方式的氮肥農學利用效率低；隨著施肥量的增加，氮肥農學利用效率大幅下降。其中，氮肥用量由100 kg/hm2增加到200 kg/hm2時，氮肥農學利用效率和氮肥偏生產力分別降低了14.8、27.1 kg/kg，降幅達39.6%和43.9%；氮肥用量由100 kg/hm2增加到300 kg/hm2時，氮肥農學利用效率和氮肥偏生產力分別降低了21.9、38.1 kg/kg，降幅達58.6%和61.7%。

3 結論與討論

不施肥和不施氮肥會嚴重影響春小麥生長發育，其株高、穗長、結實穗數、穗粒數、穗粒質量等指標數值較低。相同化肥用量下，采用一次性化肥施用方式時，春小麥長勢較差，減產顯著，同時春小麥氮肥農學利用效率降低13.7%、氮肥偏生產力降低8.7%。在此次試驗設置的肥料用量區間，春小麥產量與氮肥用量呈正相關，但當氮肥用量達到一定水平時，春小麥產量增加幅度減小；春小麥株高、SPAD值與氮肥施用量呈正相關，但當氮肥施用量超過200 kg/hm2時，春小麥株高和SPAD值趨于穩定。

試驗結果表明，在河套灌區春小麥栽培中，氮肥的施用是必不可少的，不施氮肥會大幅度降低春小麥產量，這與以往研究結果相同［3］。由于肥料之間的相互影響，不施氮肥處理的春小麥產量甚至會低于不施氮磷鉀化肥處理的春小麥產量。因此，施肥結構對春小麥產量影響較大，氮肥和其他肥料合理配施才能進一步增加作物產量［4］。相同的化肥用量，采用“一炮轟”方式施肥的春小麥產量低于分次施肥方式的春小麥產量。這表明“一炮轟”施肥方式養分損耗大、流失多，到小麥生育后期供肥不足，嚴重影響春小麥產量［1］。此次試驗地土壤全氮處于中等水平［5］，取得最高產量水平的施肥量卻超過了董文娟等［3］、李曉娟等［4］、李文彪等［5］的推薦施肥量，這主要和氮肥基施與追施比例及追肥時期、次數不同有關。在該試驗設計的最高氮肥施用水平（300 kg/hm2）下，氮肥對于小麥仍然具有增產作用，因而對于氮肥增產潛力的上限需要進一步研究。此外，分次施肥處理下的氮肥農學效率和偏生產力高于一次性施肥處理，但適宜的施肥次數及各次施肥量對春小麥的影響還需要進一步研究明確。

參考文獻：

［1］郝雯悅，王西娜，王月梅，等.小麥過量施肥的危害及化肥減施途徑［J］.現代農業科技，2022（24）：40-44.

［2］楊旸，王金龍，劉雙祿，等.水氮耦合對河套灌區春小麥生長發育及產量的影響［J］.耕作與栽培，2020（4）：28-30.

［3］董文娟，張永平，謝岷，等.河套灌區春小麥高產栽培水氮高效利用研究［J］.干旱區資源與環境，2011（6）：127-131.

［4］李曉娟，關雯雯，董玉新，等.不同農藝措施對河套灌區節水春小麥氮素利用的影響［J］.安徽農業科學，2014（11）：3199-3202.

［5］李文彪，鄭海春，郜翻身，等.內蒙古河套灌區春小麥推薦施肥指標體系研究［J］.植物營養與肥料學報，2011（6）：1327-1334.