施肥模式对渭北旱地小麦产量及效益的影响

张 睿，李凤艳，文 娟，李淑琳，何佳洋，王 永，刘曼双

(1.西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100； 2.陕西省户县农业技术推广中心，陕西户县 710300；3.山东洁晶集团股份有限公司，山东日照 276800； 4.重庆市农业技术推广总站，重庆北部新区 401121；5.西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安 710054)

化肥是农业持续发展的物质基础。据全国化肥试验网调查，施用化肥可提高小麦单产 50%～60%[1]。作物施肥不仅具有显著的增产效果，也对保障粮食安全具有重大意义[1-5]。我国肥料当季利用率较低，氮肥仅为30%～35%，磷肥为10%～25%,钾肥为40%～50%[1]。近年来，化肥对粮食总产的贡献率有所下降[1-3，6-9]。我国是肥料资源约束型国家，连续大量施用化肥，不仅浪费资源，增加农业生产成本，也产生水体富营养化、温室气体排放、土壤酸化、病虫害加重等一系列环境和生产问题[1,3-4,8]。小麦高产不仅与施肥量有关，而且受养分的互作和配比影响[9-11]。施肥量过高或过低均不利于小麦高产高效[12-14]，单纯依靠持续化肥投入来提高作物产量的潜力十分有限[15-20]。调查结果表明，关中冬小麦种植区过量施氮的农户达到了55.3%[6-7]。如何改变农民过量施肥的做法，提高施肥效益，是目前农业研究的一个重要课题。本研究选择渭北旱原小麦产区的长武县南塬，在调查当地群众传统施肥量的基础上，分析了不同施肥模式对该地区主推小麦品种长旱58产量和经济效益的影响，以期为渭北旱塬地区小麦减肥增效技术的制定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况及主要管理措施

试验于2012-2014年在陕西省长武县巨家镇巨家村进行。试验地海拔 1 289 m，小麦生育期年平均降水275 mm，年平均气温9.1 ℃，≥1 ℃积温3 029 ℃，无霜期171 d。试验地耕层土壤有机质含量14.72 g·kg-1，全氮含量0.98 g·kg-1，全磷含量0.67 g·kg-1，全钾含量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，速效钾含量114.66 mg·kg-1。小麦品种为长旱58，从长武县农业技术推广中心试验基地购买。所用氮肥为尿素(纯氮46.6%,价格为1.56元·kg-1，陕西复合肥厂生产)和二铵(P2O5含量为46.6%，氮含量16.8%，价格为2.76元·kg-1，云南天安化工有限公司生产)，均从当地农资市场购得；钾肥为氯化钾(K2O含量为60%，价格4.6元·kg-1，青海铁源镁业有限责任公司生产)，从杨凌市场购买。2012和2013年小麦分别于9月24和29日条播种植，播种量均为210 kg·hm-2，分别于11月25日喷施苯磺隆(10%，从当地市场购买)600 mL·hm-2进行化学除草。2013和2014年分别于5月12日进行一喷三防，其他管理同大田管理。两年均于6月27日收获。

1.2 试验设计

试验设5个处理，每处理5个重复，小区宽7.2 m，长18.5 m，面积133.4 m2，行距18 cm，随机区组排列。其中，处理1为不施肥的对照；处理2为农户施肥模式(试验前调查当地3个乡9个村580户2009-2012年施肥的平均值)，施纯氮213 kg·hm-2、P2O5132 kg·hm-2和K2O 30 kg·hm-2；处理3为当地在测定土壤养分基础上推荐的平衡施肥模式即推荐施肥模式，施纯氮150 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2和K2O 90 kg·hm-2；处理4为高产施肥模式，施纯氮270 kg·hm-2、P2O5180 kg·hm-2和K2O 120 kg·hm-2；处理5为高产减氮施肥模式，施纯氮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 测定指标及方法

在小麦越冬期、拔节期、孕穗期和成熟期定行调查基本苗、越冬总茎数和春季最高总茎数，并在拔节期调查主茎叶龄、分蘖结构及次生根数量，成熟期调查成穗数和穗粒数，每个小区收获66.7 m2计产，并测定千粒重。根据不同处理的投入(包括种子、肥料、药剂、机械和人工)和产出计算经济效益。其中各处理种子费672元·hm-2(3.2元·kg-1,播种量210 kg·hm-2),播种作业费450元·hm-2，收获作业费用525元·hm-2，化除作业费用150元·hm-2，病虫害防治费用225元·hm-2，整个小麦生产过程人工费用1 350元·hm-2，合计3 405.0元·hm-2。小麦国家收购价2.2元·kg-1，秸秆市场价0.48元·kg-1。

1.4 数据处理

数据用Microsoft Excel进行整理，用SAS统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施肥模式对小麦产量及其构成的效应

与对照比，施肥处理下小麦产量在两年均显著提高，增产幅度为4.3%～32.3%。其中高产减氮模式的产量两年均显著高于农户施肥模式、推荐施肥模式和高产施肥模式，后三个施肥模式间差异均不显著。 从产量构成看，不同施肥模式的增产原因不同，而且年份间存在差异。

相比对照，农户施肥模式、推荐施肥模式、高产施肥模式和高产减氮施肥模式的穗数在2013和2014年分别增加13.9～21.9%和14.4%～45.4%，穗粒数和千粒重均下降，其中高产减氮施肥模式的穗数增幅最大，两年分别增加21.9%和45.4%。说明较高的穗数是4个施肥模式高产的主要原因。

2.2 施肥模式对小麦群体及个体的效应

不同施肥模式对旱地小麦群体及个体质量有不同程度影响(表2)。在播种量相同的条件下，施肥模式对基本苗数影响不显著，对越冬总茎数和春季最高总茎数影响均显著。其中高产减氮施肥模式的越冬总茎数最高，较对照增加17%，其他处理之间越冬总茎数差异不显著；春季最高总茎数以农户施肥模式最高，高产减氮模式次之，两个处理间差异不显著，但均显著高于其他处理。不同施肥模式也提高了小麦不同生育阶段的个体质量。以拔节期为例，各施肥处理的单株次生根数均显著高于对照，其中高产减氮施肥模式最高；施肥处理的叶龄、I级分蘖数和II级分蘖数虽然高于对照，但在不同处理间差异不显著(表2)。这表明高产减氮施肥模式的群体和个体质量均较高。

表1 2012-2014不同施肥模式下的旱地小麦产量及其结构Table 1 Yield and its components of dryland wheat under different fertilizer models in 2012-2014

FM：农户施肥模式；RM：推荐施肥模式；HM：高产施肥模式；HRM：高产减氮施肥模式。同一列数值后不同字母表示处理间差异显著(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麦的群体及拔节期的个体质量Table 2 Effect of different fertilization models on population and individual dryland wheat in 2012-2013

2.3 不同施肥模式小麦经济效益的差异

四种施肥模式的小麦总产值显著高于对照，总投入也高于对照，其中高产施肥模式和高产减氮施肥模式高于其他施肥模式；但农户施肥模式、推荐施肥模式和高产施肥模式的净收入低于对照和高产减氮施肥模式，其中与高产减氮施肥模式的差异两年都达到显著水平(表3)。这说明高产减氮施肥模式对小麦具有较好的节肥增收效果。

表3 旱地小麦不同施肥模式的投入和产出比较Table 3 Comparison of input and output of dryland wheat under different fertilizer models

3 讨 论

本试验结果表明，不同施肥模式较对照有显著的增产作用，但施肥模式之间产量差异较大，其中高产减氮施肥模式的增产幅度最大，说明在高产施肥模式基础上减氮具有十分显著的增产效果。这与小麦平衡施肥的调查结果[4，6]是一致的。推荐施肥模式和高产施肥模式产量与农户施肥模式差异不显著，这三种模式的肥料投入较高产减氮施肥模式都大，说明过量的肥料投入并没有带来较好的增产效果，这与刘芬等[6]研究中过量施用氮磷钾肥均无显著增产作用的结果是一致，也与我们近年来在生产实践中调查农户施肥的结果基本一致。而高产减氮施肥模式两年均表现出极显著的增产效果，这一方面破解了多年来旱地小麦大幅度增加氮肥和磷钾肥的增产效果低于预期的原因，在氮肥施用量达到一定水平时，磷钾肥是产量的限制因素；另一方面也表明旱肥地小麦生产中，减少氮肥、增加磷钾肥会获得更高的产量。高产施肥模式中，氮磷钾肥的互作效应及其减氮显著增产的深层次生理机理有待进一步研究。

不同施肥模式对小麦产量结构的影响显著。在播种量相同的条件下，施肥显著提高成穗数，这与前人研究结果[4，6,8,12-13]一致。农户施肥模式、推荐施肥模式、高产施肥模式和高产减氮施肥模式成穗数两年平均分别比对照增加14.2%、16.3%、25.6%和33.7%，这与以前的研究结果[15-16]基本一致。与农户施肥模式相比，高产减氮模式的成穗数均显著增加，这与前人[17-18,20-23]研究结果一致。这一方面可能是该施肥模式在一定程度上调节了氮素营养对群体质量和数量的影响，另一方面可能由于氮肥的减少，氮磷钾之间养分数量结构发生了变化，其互作效应更为明显，磷和钾对群体的效应得到充分发挥所致。4种施肥模式的穗粒数和千粒重全部低于对照，其中穗粒数变化更大。这一结果与周涛等[22]研究结果基本一致，但与吉艳芝等[21]研究结果不尽一致。这可能与生态区有关，因为吉艳芝的试验是在华北平原的灌区进行，周涛的试验是在宁南山区进行；也可能与试验的年型或者地力基础、品种的基因型等因素有关。本试验连续两年在同一个地方进行，结果更为可靠。

不同施肥模式均增产，但不一定增收。不同施肥模式产值比对照高，其中推荐施肥模式、高产施肥模式和高产减氮施肥模式比农户施肥模式增加2.0%～18.4%，但投入也高于对照和农户施肥模式，因此得到的净收入并不一定高，这与刘芬等[6]研究结果基本一致。不同施肥模式之间比较，高产减氮施肥模式的净收入两年均最高，与其他三种施肥模式差异显著，说明高产减氮施肥模式具有较好的增产、节肥、增收效果。

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