中圖分類號:S143.5;S512.106 文獻標志碼:A 文章編號:1002-1302(2025)12-0108-1
我國2023年玉米(Zea maysL.)種植面積0.44億 hm2 ,比2022年增加114.9萬 hm2 ,小麥(TriticumaestivumL.)種植面積0.23億 hm2 ,比2022年增加10.9萬 hm2 ,其增長率均超水稻(OryzasativaL.)。提高玉米、小麥產量及優化生產方式對糧食作物安全保供及生態環境具有重要意義[1]。肥料對全球糧食產量貢獻率達 50%~60% ,其對調節氮磷鉀等養分的相互利用以及保障糧食安全具有重要作用[2-3]。近年來單位面積產量與化肥施用量比值逐漸下降4,高投入以達到高產出的小麥玉米輪作種植模式導致土壤質量和養分吸收效率下降、成本增加及地下水惡化等問題[5-8]。因此,解決高化肥投入并提高利用率,同時優化施肥結構并減輕養分損失[10]是保障作物產量品質和實現綠色農業可持續發展的重要途徑[1I]
作物栽培輕簡化是應對當前勞動力短缺的必然要求[12],其中緩釋肥具有環境友好、養分高效、省時省工的優點,是農業生產實現化肥零增長的重要途徑[13]。緩釋肥對玉米、小麥和水稻等糧食作物[12,14-15],以及花生(Arachis hypogaea L.)、棉花(Gossypium spp.)和蘋果(MaluspumilaMill.)等經濟作物有增產提質作用[16-18],并促進養分吸收及提高肥料利用率[8,9]。一次性施用緩釋肥可提高夏玉米及冬小麥產量,增加植株氮磷鉀含量及吸收量,對氮肥和水分利用效率亦有提升[12,15.20-23],,且在穩產條件下可減少 20%~30% 施氮量,并增加凈利潤[24],相比單一尿素施用造成硝態氮淋溶的缺點,緩釋復合肥可減少淋溶并提高土壤氮磷鉀和有機質含量[8],并提高土壤微生物多樣性,在整個生長周期為玉米、小麥提供養分的持續供應[ -12,21] 。
關于脲醛緩釋肥對夏玉米冬小麥的研究已有基礎,主要集中在作物產量、土壤氮素養分有效性、植株氮磷鉀吸收、利用及氮肥利用效率方面,但對小麥玉米輪作中緩釋復合肥對土壤基本理化性質、產量構成、籽粒收獲指數、磷鉀肥利用效率及經濟效益等指標的影響以及對小麥一玉米2季作物在土壤、植株、肥料養分吸收利用和產量效益方面的差異以及對氮-磷-鉀3種養分吸收利用差異性的研究仍不足。
以夏玉米一冬小麥為研究對象,在等肥料投入的前提進行脲醛緩釋復合肥施用,通過參比不施肥及僅施磷鉀肥,采用標準方法及規程,探究氮肥、平衡施肥及脲醛緩釋復合肥對土壤、植株、肥料養分吸收利用和產量效益的影響,以期為夏玉米一冬小麥栽培輕簡化提供技術支撐,且在提高效益的同時促進現代農業綠色可持續發展。
1材料與方法
1.1 試驗區概況
試驗設置于山東省煙臺市萊州市虎頭崖鎮神堂村 (37.13°N,119.87°E) ,交通便利,水澆條件優良,地形平坦且肥力均勻,溫帶季風氣候,冬無嚴寒且夏無酷暑,年均氣溫 11.4°C ,年降水量 692mm ,平均濕度 70.6% ,年日照 2641h ,無霜期152d,供試土壤類型為棕壤,之前未進行肥料試驗,原始土壤基本理化性質見表1。
表1原始土壤基本理化性質
根據肥效試驗規程[25],分別設4個處理,3個重復,共12個小區,完全隨機區組排列,小區面積為40m2 (長 8m 寬 5m ),設保護行。4個處理均為不施肥(CK)、僅施磷鉀肥(PK)、常規施肥(NPK)緩釋復合肥(NPKS)。當季玉米、小麥目標產量分別為 8.25.8.00t/hm2 ,利用目標產量養分平衡法及化肥減量增效技術[26],設置推薦玉米、小麥施肥量氮磷鉀分別為 225,135,135kg/hm2 和170、119、119kg/hm2 (表2)。
表2試驗設置及施肥量
1.2 材料
尿素,購自山東德齊龍化工集團有限公司,N含量 ?46% ,縮二脲含量 ?0.9%[27] ;硫酸鉀,購自中農集團控股股份有限公司, K2O 含量 ?50% ,S含量 ≥17.5% Cl-1 含量 ≤1.0%[28] ;重過磷酸鈣,購自河北先正農業科技有限公司, P2O5 含量 ?43% ,游離酸含量 ?7%[29] ;玉米專用緩釋復合肥,住商肥料(青島)有限公司生產,脲醛類,N含量 ?20% , P205 含量 9% . K2O 含量 ≥11% , Zn 含量 ?0.15% ;小麥專用緩釋復合肥,住商肥料(青島)有限公司生產,脲醛類,N含量 ≥24% , P2O5 含量 ?12% , K2O 含量 ≥12% , Zn 含量 ?0.15%[30] ;復合肥,河北冀衡賽瑞化工有限公司生產,N含量 ?15% , P2O5 含量≥15%,K0含量≥15%,硝態氮含量≥1.5%[31] 。
玉米品種為登海578,生育期120d,株高 272.7cm ,穗長 20.7cm ,行粒數39.4粒,穗行數17行,千粒重373.1g ,小麥品種為濟麥44,全生育期229.7d,株高 89.7cm ,穗粒數31.6粒,千粒重 44.3g 。
1.3方法
1.3.1施肥方法及管理采用完全隨機區組設計,量取試驗區并利用分組技術實現局部控制,使分組誤差僅來自組內。于2022年6月22日小麥收獲后進行玉米免耕播種,播種量 24kg/hm2 ,52500株 ?hm2 ,行距 50cm ,播深 4cm 。待玉米4~6葉期(2022年8月1日), 70% 尿素、重過磷酸鈣、硫酸鉀或緩釋復合肥與土壤充分混勻,基肥條施;于大喇叭口期(2022年8月15日)人工精量點播 30% 氮肥作追肥,播后及大喇叭口期分別灌水 60mm,2022 年10月11日機械收獲。于2022年10月14日玉米收獲后整地翻耕, 70% 尿素、重過磷酸鈣、硫酸鉀或緩釋復合肥充分混勻,2022年10月18日對試驗區量地劃區及基肥撒施,2022年10月19日小麥播種機起壟播種,播種量 150kg/hm2 ,不摻肥,壟寬 15cm ,壟距 0.65m ,待小麥拔節期(2023年4月15日)人工精量點播 30% 尿素作追肥,在播前、越冬期、拔節期、追肥期、揚花期分別灌水 50mm,2023 年6月10日測產收獲。小麥和玉米季降水量分別為195、250mm ,同時根據水分及天氣狀況澆水排灌,做好中耕除草及病蟲害防治工作。整個試驗期無病蟲害、洪澇、低溫等影響試驗結果的因素發生。
1.3.2土壤基本理化性質測定于玉米、小麥種植前(2022年6月19日、2022年10月11日)及收獲前(2022年10月9日、2023年6月8日)利用取土器采集耕作層( 0~20cm 和犁底層( 20~40cm? 新鮮土樣,過 2mm 篩 2.00g 采用氯化鉀浸提-靛酚藍比色法( UV-1100B ,上海子期實驗設備有限公司)測銨態氮含量[32],紫外分光光度法(UV-1100B,上海子期實驗設備有限公司)測硝態氮含量[33]。風干后土樣過 2mm 篩 5.00g 采用酸度計法[PH值610,維根技術(北京)有限公司]測 pH 值, 2.00g 采用氟化銨(鹽酸)浸提-鉬銻抗比色法(UV-1100B,上海子期實驗設備有限公司)測定有效磷含量,乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法(TAS-990,北京普析通用儀器有限公司)測速效鉀含量[32],過 0.149mm 篩 0.200g 采用元素分析儀法[varioMAXcube,艾力蒙塔貿易(上海)有限公司]測有機質含量[34] 。
1.3.3作物產量及養分測定玉米、小麥生理成熟期(2022年10月9日、2023年6月8日)小區去掉兩側邊行及兩端去掉 1m 作收獲區(長 7m 、寬4m ),全收計產,果穗脫粒后按 14% 含水率折算產量,玉米抽取10個果穗,小麥取連續 1m2 的麥穗,對穗粒數進行計數,并借助計數APP測千粒重[7,22]。將玉米、小麥分為秸稈、籽粒2個部分洗滌擦干后于熱風烘箱(DHG-9245A,常州海博儀器設備有限公司)殺青 15~30min(80~90°C) ,并烘至恒重 65°C )。用組織粉碎機(qe-300,浙江屹立工貿有限公司)對植株粉碎備用,于消解爐(KSL-1010,北京市通潤源機電技術有限責任公司)經硫酸-雙氧水消解定容,采用自動定氮儀法(KDY-9830,北京市通潤源機電技術有限責任公司)測氮含量,鉬銻抗比色法(UV-1100B,上海子期實驗設備有限公司)測磷含量,原子吸收分光光度法測鉀含量[32] 。
1.3.4計算法土壤有效氮含量 Σ=Σ 土壤銨態氮含量 + 土壤硝態氮含量;
籽粒產量(秸稈產量) Σ=Σ 有效測產籽粒重(秸稈重) ×0.86 (損失系數)/[28(有效面積) ×100 ;
地上部產量 Σ=Σ 籽粒產量 + 秸稈產量;
氮(磷、鉀)養分吸收量 Σ=Σ 氮、磷、鉀養分含量質量分數 × 產量 ×1000 :
氮(磷、鉀)養分收獲指數 Σ=Σ 籽粒氮(磷、鉀)養分吸收量/地上部氮(磷、鉀)養分吸收量 ×100%[22] :
氮肥利用率 Σ=Σ (施氮區氮吸收量-不施氮區氮吸收量)/施氮量 ×100% ;
綜合肥料利用率 σ=σ (施氮磷鉀區氮磷鉀總吸收量-不施氮磷鉀區氮磷鉀總吸收量)/施氮磷鉀總量 ×100%[35] ;
氮(磷、鉀)肥偏生產力 Σ=Σ 施氮(磷、鉀)區籽粒 產量/施氮(磷、鉀)量[4];
氮肥貢獻率 σ=σ (施氮區籽粒產量-不施氮區籽 粒產量)/施氮區籽粒產量 ×100% [36];
氮(磷、鉀)肥農學利用率 Σ=Σ [施氮(磷、鉀)區籽 粒產量-不施氮(磷、鉀)區籽粒產量]/施氮(磷、 鉀)量[23];
氮肥生理利用率 σ=σ (施氮區籽粒產量-不施氮 區籽粒產量)/(施氮區地上部氮吸收量-不施氮區 地上部氮吸收量)[22];
產值 Σ=Σ 籽粒產量 × 單價;
凈收入 Σ=Σ 產值-(肥料投入 + 機械投人 + 施肥投入);
作物收獲指數 σ=σ 籽粒產量/地上部產量×100%[7,21];
肥料產投比 σ=σ [施氮(磷、鉀)區產值-不施氮 (磷、鉀)區產值]/投入[37]
1.4 數據處理
本試驗遵循一致的數據采集方法,確保數據可靠性和合法性。數據由3個獨立生物試驗計算得出,為確定處理間顯著性,采用Windows系統IBMSPSSStatistics20.0進行單因素方差分析, F 檢驗過程中進行最小顯著性差異的鄧肯氏多重范圍檢驗( α=0.05 ),最后通過WPSOffice2010和GraphPadPrism8.0 進行統計分析與作圖。
2 結果與分析
2.1不同處理對玉米、小麥土壤基本理化性質的影響
研究表明,不施肥土壤養分下降或顯著下降,僅施磷鉀肥的土壤氮含量顯著下降,此2個處理均降低了土壤生產貢獻率,而緩釋復合肥顯著增加土壤有效氮含量,且小麥季增加率較大,均增加了土壤生產貢獻率,此結果亦與產量-養分結論相一致。
玉米季CK土壤氮磷鉀及有機質含量最低,PK處理亦較低,且 pH 值均較高;小麥季CK土壤磷鉀及有機質含量均最低,PK處理土壤氮含量最低,CK亦較低,且 pH 值亦較高。玉米季CK土壤有效氮、磷含量顯著低于NPK( 5. 0% ! 12.5% )和NPKS0 11.0%.13.4% ),PK處理土壤有效氮含量顯著低于 NPK(3.9% )和NPKS( 9.9% )處理;小麥季CK及PK處理土壤有效氮含量顯著低于NPK( 23.8% 、24.9% )和NPKS( 31.2%.32. 2% 處理。2季NPKS處理土壤有效氮含量最高,顯著高于NPK處理( 6.7% 玉米、 10.8% 小麥),其中NPKS處理小麥季土壤有效氮含量升高率高于玉米季, pH 值最低,較NPK下降 4.6%.1.6% ,土壤有機質含量最高,較NPK處理增長 5.0%.1.0% ,均無顯著差異,而王壤磷鉀水平變化不一致(表3)。
表3土壤基本理化性質統計
注:同列數據后不同小寫字母表示同一生長季不同處理在0.05水平差異顯著。下表同。
2.2不同處理對玉米、小麥產量及構成的影響
研究表明,不施肥和僅施磷鉀肥降低了產量指標和構成指標,且2季生物量及千粒重顯著降低;等施緩釋復合肥玉米、小麥產量和構成指標均有上升趨勢,且玉米籽粒產量、小麥產量、2季總籽粒產量顯著上升,且小麥季產量指標上升率高于玉米季,此與緩釋復合肥增加土壤生產貢獻率相一致。
CK產量和構成指標均最低,且CK玉米籽粒及地上部產量、小麥籽粒及秸稈及地上部產量、2季作物總籽粒及秸稈及地上部產量顯著低于PK(僅列地上部變化 14.0%.7.9%.11.1% )、NPK(僅列地上部變化 28.7%.22.0%.25.5% 和NPKS(僅列地上部變化 32.1%.26.5%.29.4% ),CK玉米秸稈產量顯著低于NPK和 NPKS(28.3%,30.8% );PK玉米、小麥產量及構成指標亦較低,玉米、小麥和2季總籽粒及秸稈及地上部產量顯著低于NPK(僅列地上部變化 17.0%.15.3%.16.2% 和NPKS(僅列地上部變化 21.0%.20.2%.26.6% ),作物收獲指數PK均最高,但無顯著差異,且CK及PK玉米季及2季總千粒重顯著低于NPK(玉米季 18. 0% ~17.4%.2 季總 16.9%~16.2% )和NPKS(玉米季19.2%~19.8%.2 季總 18.0%~18.7% );2季作物NPKS產量和構成指標最高,其中NPKS玉米籽粒產量及小麥籽粒產量、秸稈產量、地上部產量及2季總籽粒、地上部產量顯著高于NPK(分別高6.3%、6.5%、5.5%、6.0%、6. 4% 、5.5%),且NPKS小麥季產量增加率高于玉米季(圖1)。
2.3不同處理對玉米、小麥氮磷鉀含量的影響
研究表明,與土壤理化指標、產量及構成指標一致,不施肥及僅施磷鉀肥降低或顯著降低2季作物氮及總養分含量,大部分磷鉀含量指標均下降,且氮降低量最大,體現了氮素供應的必要性,而緩釋復合肥可增加玉米、小麥氮磷鉀含量指標,其中,玉米、小麥氮含量的增加量高于磷鉀含量的增加量。
CK玉米、小麥氮磷鉀及總養分含量最低或較低,其小麥籽粒氮及總養分含量、秸稈氮及鉀及總養分含量、地上部氮及鉀及總養分含量顯著低于NPK及NPKS處理,小麥籽粒磷及鉀含量顯著低于NPKS;PK玉米、小麥氮磷鉀亦較低,玉米籽粒氮及總養分含量、地上部氮含量、小麥籽粒氮及總養分含量、秸稈氮及總養分含量、地上部氮及總養分含量顯著低于NPK及NPKS處理。相對NPK處理,玉米、小麥的CK及PK處理植株氮含量降低量均高于植株磷鉀含量降低量,且玉米、小麥NPKS處理植株氮含量升高量均高于植株磷鉀含量升高量,同時,2季作物NPKS處理玉米、小麥籽粒、秸稈、地上部氮磷鉀及總養分含量均最高,均高于NPK,但無顯著差異(圖2)。
2.4不同處理對氮磷鉀吸收量及收獲指數的影響
研究表明,不施肥和僅施磷鉀肥導致玉米、小麥氮磷鉀及總吸收量顯著降低,且與土壤基本理化性質(表3)產量(圖1)氮含量(圖2)結果一致,明確了氮磷鉀肥,尤其是氮肥對玉米、小麥土壤生產貢獻率的積極作用,且氮吸收量顯著降低率及降低量均多于磷鉀,等施肥量緩釋復合肥導致玉米、小麥氮磷鉀吸收量指標均顯著上升,且小麥季氮磷鉀吸收量增加率高于玉米季,氮吸收量的顯著升高量高于磷鉀。
CK玉米、小麥氮磷鉀及總養分吸收量最低,且小麥氮磷鉀及總養分吸收量、玉米籽粒磷鉀及總養分吸收量、玉米地上部磷鉀及總養分吸收量顯著低于PK、NPK及NPKS處理,且玉米籽粒氮吸收量、玉米秸稈氮磷鉀及總養分吸收量、玉米地上部氮吸收量顯著低于NPK及NPKS處理;PK玉米、小麥氮磷鉀吸收量亦較低,且玉米、小麥氮磷鉀及總養分吸收量顯著低于NPK及NPKS處理;2季作物CK及PK處理的養分氮鉀收獲指數均高于NPK處理,但無顯著差異。相對NPK處理,玉米、小麥CK及PK處理植株氮吸收量顯著降低量均高于磷鉀;玉米、小麥NPKS處理植株氮吸收量顯著升高量均高于磷鉀,且小麥氮磷鉀吸收量升高率高于玉米季,除玉米秸稈養分吸收量升高不顯著外,2季作物NPKS處理玉米、小麥籽粒、秸稈、地上部氮磷鉀吸收量均最高,顯著高于NPK處理(僅列總養分吸收量變化8.9% 及 6.5%.8.1%.6.5% 及 7.2% ),且2季作物養分收獲指數均上升,但無顯著差異(圖3)。
2.5不同處理對肥料利用效率的影響
研究表明,僅施磷鉀肥因玉米、小麥產量顯著降低導致磷鉀肥農學利用率和偏生產力顯著下降,等施緩釋復合肥因產量及氮磷鉀吸收量顯著升高,其氮肥利用率、綜合肥料利用率、氮肥貢獻率、氮肥生理利用率、氮磷鉀肥農學利用率及偏生產力均顯著上升,尤其氮肥貢獻率提升最大,值得注意的是,除氮肥貢獻率和氮肥生理利用率外,緩釋復合肥小麥肥料利用效率顯著升高率均高于玉米,此結果與玉米、小麥土壤理化性質(表3)及產量、養分指標(圖1至圖3)印證,緩釋復合肥在玉米、小麥生長產量、氮含量、氮磷鉀吸收量和肥料利用效率方面均有顯著提升。
玉米、小麥CK均無肥料投入,其肥料利用效率參數無意義,僅作指標參比用;玉米、小麥磷鉀肥處理農學利用率和偏生產力最低,顯著低于NPK及NPKS處理;玉米、小麥NPKS處理肥料利用參數最高,且顯著高于PK及NPK處理,較NPK處理玉米、小麥氮肥利用率、綜合肥料利用率、氮肥貢獻率、氮肥生理利用率顯著上升 2.5% 及 24.8% .21.2% 及22.6% ,45.8% 及 44.2% .18.0% 及 15.5% ,玉米及小麥氮磷鉀肥農學利用率、偏生產力顯著上升21.6% 及 29.5%.6.3% 及 6.5% ,且小麥氮肥利用率、綜合肥料利用率、氮磷鉀肥農學利用率、偏生產力顯著升高率高于玉米季,而氮肥貢獻率、氮肥生理利用率顯著升高率小于玉米季(圖4)。
1一氮肥利用率 (%) ;2一綜合肥料利用率 (%) ;3一氮肥貢獻率 (%) ;4一氮肥生理利用率 (%) ;5~7—氮磷鉀肥農學利用率 (kg/kg) ;8~10—氮磷鉀肥偏生產力 (kg/kg) (204號
圖4肥料利用參數統計
2.6不同處理對經濟效益的影響
研究表明,在無肥料投入情況下,耕地原有土壤肥力可使收入在2季中保持穩定,但考慮土壤養分的顯著消減(表3),不施肥應慎重選擇;僅施磷鉀肥玉米、小麥經濟效益(收入和產投比)均最低,故舍棄;緩釋復合肥在玉米投人增加不多(171元 ?hm2 )或小麥投入減少(544元/ ?m2 )前提下,通過減少施肥次數及增加產值的方式,保證經濟效益顯著增加,明確了氮肥及緩釋復合肥對產量(圖1)及土壤(表3)-植株(圖2至圖3)-肥料(圖4)養分吸收利用的積極作用,且小麥產值、收入和肥料產投比增加率均高于玉米。
氮磷鉀及緩釋復合肥的施用增加了玉米、小麥肥料投入,同時提高了產值,玉米、小麥CK均無肥料投入而僅有機械成本,故產值和投入最低;PK處理因僅投入磷鉀肥而產量顯著降低,導致產投比和收入最低,且較NPK處理,玉米、小麥產值及肥料產投比顯著降低,且玉米、小麥收入較NPKS處理顯著降低;NPKS處理因緩釋復合肥投入而產量顯著提高,導致2季產值、收入和產投比均最高,較NPK處理顯著增加 6.3% 及 6.5% .8.6% 及 13.6% 、 19.0% 及40.7% ,且顯著高于CK和PK處理,同時,NPKS處理玉米產值、收入和肥料產投比增加率 (6.3%.8.6% 、19.5% )均小于小麥 (6.5%,13.6%,41.8% (表4)。
表4經濟效益指標統計
注:尿素2.9元 /kg ,硫酸鉀4.6元/kg,重過磷酸鈣3.5元/kg,緩釋復合肥4.5元/kg;機械成本100元/次,施肥成本100元/次;玉米、小麥價格均3元/kg。
3討論與結論
3.1無化肥投入對土壤、植株養分有效性和產量效益的影響
施用化肥顯著增加作物產量,并提高土壤有機質及養分含量[2.38],明確了產量、構成指標和養分指標與土壤有機質及氮磷鉀含量顯著相關性[6.23.39-43]。在本研究中,不施肥的玉米、小麥經濟效益較優,此與武曉森等的研究結果[40-44]一致,但土壤養分、產量及構成、養分指標均有下降趨勢,且土壤有效氮含量顯著降低,產量顯著降低,千粒重顯著下降,養分含量顯著降低,養分吸收量指標顯著降低,此與前人結果[2.6.38-43]相同,其中,植株氮含量及吸收量的顯著降低率均高于磷鉀,且土壤氮含量顯著降低,推測氮素為玉米及小麥土壤生產貢獻率和養分吸收主要功能元素。
3.2僅施磷鉀肥對土壤、植株、肥料養分吸收利用和產量效益的影響
Szulc等研究表明,較缺磷和缺鉀,缺氮產量、氮含量及吸收量下降最大,穗粒數和千粒重亦下降[45]。在本研究中,僅施磷鉀肥玉米、小麥經濟效益顯著降低 13.7% 及 14.7% ,但 pH 值、作物指數和籽粒氮鉀收獲指數均升高,揭示氮素的單一缺乏有助于養分優先供應生殖器官,與張盼盼等的研究結果[46-47]一致;玉米、小麥土壤有效氮含量顯著下降( 3.9% 及 24.9% ),與Li等的研究結果 [22,40,48]- 致;產量顯著下降,千粒重顯著下降,養分含量顯著降低,養分吸收量顯著降低,同時磷鉀肥農學利用率和偏生產力顯著降低,與前人研究[21,4-50]一致,同時也發現土壤氮、植株氮含量和吸收量的顯著及最大降低率與不施氮肥的一致性。
3.3緩釋復合肥對土壤、植株、肥料養分吸收利用和產量效益的影響
研究表明,緩釋氮肥能顯著提高玉米、小麥產量、氮肥利用率、表觀及農學利用率,同時增加氮磷鉀有效性,優化穗粒數和千粒重,提升土壤養分及微生物多樣性[21-23.50-53]。本研究中,緩釋復合肥可顯著增加玉米、小麥土壤氮含量,與王寅等的研究結果[54-55]一致; pH 值降低 4.5% 及 1.6% ,與前人所述緩釋氮肥導致 pH 值上升[56],或者先下降再上升[57]均不一致,推測與作物及生長期等相關,且2季土壤有效磷含量變化不一致,可能與養分吸收、土壤供應能力和玉米季原始土壤氮磷鉀含量高于小麥相關,以上試驗結果仍需驗證;緩釋復合肥顯著提高產量(玉米籽粒產量、小麥全植株產量)和構成指標(玉米及2季總千粒重),對氮磷鉀含量亦有提升,且顯著提升氮磷鉀及總養分吸收量,同時提升玉米、小麥籽粒氮磷鉀收獲指數,升高土壤生產貢獻率,這與前人結果 [12,47-48,51-53,55] 一致;緩釋復合肥顯著提高玉米、小麥氮磷鉀肥料效率,此與前人研究結果[51-53.58-59]一致;緩釋復合肥通過減少一次施肥成本及顯著增加玉米及小麥產值,顯著增加收人和產投比(收入 8.6% 及 13. 6% 、產投比19.0% 及 40.7% ),此與前人研究結果緩釋肥提高利潤 8.0%~151.4%[24,42,47,56] 一致。
玉米及小麥NPKS植株氮含量及吸收量升高量高于磷鉀,且土壤有效氮含量顯著升高,揭示了緩釋復合肥對土壤生產貢獻率和養分吸收主要限制元素氮素有效性的顯著提升作用。小麥季緩釋肥在顯著提升土壤有效氮含量、產量、氮磷鉀吸收量、肥料利用效率等指標增加率方面均優于玉米季,推測可能為小麥季生育期較長,且小麥季土壤基本理化性質低于玉米季所致,從側面映證了緩釋肥可延長土壤氮素供應期。
本試驗中,緩釋復合肥負向指標有pH值、玉米磷含量,土壤磷鉀含量指標變化亦不同,以上需多次多地試驗和定位試驗論證,其中pH值下降問題應注意,可通過化肥減施或有機肥增施手段進行改善[18.43-44,50],此為農業輕簡化、綠色可持續發展、耕地質量提升和肥料減施增效戰略提供依據,并可作為目前玉米一小麥的重要施肥新技術。在今后緩釋復合肥研究中,建議開展多地點、多年度的研究,在不同的種植系統和氣候變化下,以本研究及相關研究為基礎,運用土壤肥力及微生物學、分子生物學、植物營養及生理學等學科對未探足的土壤微生物及植物生理學領域做進一步探究,為玉米一小麥緩釋復合肥應用奠定基礎。
3.4結論
不施肥和僅施磷鉀肥的玉米、小麥氮含量及吸收量顯著降低率均大于磷鉀含量及吸收量,且土壤氮含量顯著降低,明確了氮為土壤生產力和植株養分吸收主要驅動元素,且緩釋復合肥對氮含量及吸收量的有效性均高于磷鉀。緩釋復合肥通過延長并優化作物對氮的吸收,顯著增加玉米、小麥產量及養分吸收限制元素氮的有效性,進而促進磷鉀吸收,實現土壤、植株、肥料養分高效利用,最終提高肥料利用效率及產量效益。同時,緩釋肥在小麥季顯著提升土壤、植株、肥料各指標的增加率均優于玉米季。
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