滴灌条件下春小麦最佳施肥配比筛选试验

张敏 陈永伟 徐灿 靳韦 杨波 夏学智 杨桂丽 王昊 马文礼

摘要：采用正交试验设计L16（45）方案，通过滴灌水肥一体化运行模式，对春小麦氮磷钾锌肥的最优水平组合进行试验研究。结果表明：对穗粒数影响因素排序为氮肥>钾肥>磷肥>锌肥，对千粒质量影响因素排序为氮肥>锌肥>钾肥>磷肥，而对产量影响排序则是氮肥>钾肥>锌肥>磷肥;较优水平组合为A3B3C4D3，即氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）、锌（ZnSO4·7H2O）肥的使用量分别为285、180、225、22.5 kg/hm2，其变化范围分别为265.35～289.80、170.85～183.90、203.10～245.03、23.41～25.50 kg/hm2;施肥水平間差异显著，变化趋势遵从一元二次函数规律，符合植物生物学特性。

关键词：滴灌;春小麦;氮磷钾锌肥;最佳施肥配比

中图分类号： S512.106;S512.107  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）20-0108-05

收稿日期：2021-02-26

基金项目：宁夏回族自治区重点研发项目（编号：2018BBF02018）。

作者简介：张 敏（1994—），女，宁夏银川人，硕士，助理农艺师，研究方向为作物高效节水栽培。 E-mail：1102273125@qq.com。

通信作者：马文礼，硕士，高级农艺师，主要从事作物高效节水栽培与研究。E-mail：mwl7544@163.com。

春小麦是宁夏回族自治区引黄灌区主要粮食作物之一，对宁夏的粮食贡献率超过30%，在保障宁夏粮食安全方面具有重大意义;肥料对粮食产量的平均贡献份额为50%左右[1]，化肥的投入使用对提高小麦产量有着不可或缺的功劳。合理施肥可以增加小麦产量，促进小麦的稳产高产，提高小麦品质，协调土壤养分。然而，据赵营等调查发现，2011—2013年期间宁夏引黄灌区春小麦N、P2O5、K2O平均用量分别为357.0、182.7、33.4 kg/hm2，氮肥和磷肥投入过量而钾肥投入严重不足的农户分别占86.4%、44.6%和83.3%，重氮磷肥，轻钾锌肥成了宁夏地区春小麦肥料施用的普遍现象[2]。不合理施肥不仅会为春小麦生产带来经济效益下降、产量不稳、倒伏及病虫害等一系列问题，而且还会导致农业的面源污染[3]。为了科学合理地施用氮磷钾锌肥，提高小麦产量，改善小麦品质，特开展本试验，初步研究该地区春小麦氮磷钾锌肥的最佳施肥配比，以期为春小麦滴灌水肥一体化提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏回族自治区银川市西南14 km平吉堡六队，地处38°24′N，106°01′E，海拔为 1 120 m;年均降水量为169 mm，无霜期约130 d，日照时数为 3 039.6 h，年平均气温为8.5 ℃，活动积温为 3 298.1 ℃。试验地土壤类型为淡灰钙土，土壤质地为轻壤土，土壤有机质含量为11.21 g/kg，全氮含量为0.82 g/kg，碱解氮含量为59.00 mg/kg，有效磷含量为25.30 mg/kg，速效钾含量为 108.00 mg/kg。前茬作物为复种蔬菜。

1.2 供试材料

小麦品种为宁春50号。

肥料：尿素（N含量为46%）、水溶性磷酸一铵（N含量为12%、P2O5含量为61%）、硫酸钾（K2O含量为52%）、硫酸锌（EDTA-ZnSO4·7H2O）。

1.3 试验设计

试验采用L16（45）正交试验设计（表1）。小区面积为28.8 m2，共16个处理，随机排列，重复2次，小区间走道宽60 cm，四周保护区为3 m。

1.4 试验方法

于2020年3月1日播种，播种量为367.5 kg/hm2，行距为15 cm，播深为3～5 cm。滴灌带入土1～2 cm，播种、 铺管、浅埋滴灌带、镇压等一次性完成。

施肥采用滴灌水肥一体化方式进行，内镶贴片式滴灌带，滴头流量为3.0 L/h，滴头间距为30 cm，滴灌带铺设间距为60 cm。7月14日收获。各处理施肥时间、灌溉条件以及其他管理措施同大田。

试验前采集基础土样，分析化验土壤的常规6项。在灌浆期和收获期分别测定叶绿素含量、旗叶叶面积、节间长度等农艺性状指标。收获前各处理选取具有代表性样点1.0 m2样方，全部从地上部分收割，计数有效收获穗，从而计算单位面积收获穗，再从中选取有代表性植株20株，分别测定株高、穗长、节间长、茎粗以及穗粒数等。以便携式谷物水分测定仪法得出籽粒水分含量，折算出标准水分下的产量与千粒质量。

1.5 数据统计分析

采用Excel 2013及DPS 7.05进行数据整理统计和相关分析。

2 结果与分析

2.1 试验结果及差异显著性

通过对主要指标的测定与差异显著性分析，处理间各指标除叶绿素含量以外，其他处理在0.05水平上差异显著（表2）。产量超过9 000 kg/hm2的是处理9和处理10，而处理1的产量最低，仅为 8 046 kg/hm2;千粒质量较高的仍为处理9和处理10;穗粒数低于33粒/穗的处理均为氮肥投入较低的4个处理;同样，叶绿素含量各处理间差异虽未达显著水平，但氮肥投入较低的处理叶绿素含量相对较低。说明施肥量尤其是氮肥的缺乏对植株长势及产量具有较大影响。

2.2 产量构成因素最优水平组合选择

从正交试验统计分析来看，4种肥料的各施肥水平对穗粒数、千粒质量和产量均有不同程度的影响，且差异显著。其中：氮肥和磷肥的2水平、3水平和4水平对穗粒数和产量影响不大，差异不显著，与1水平差异显著;钾肥的3水平和4水平对产量的影响无显著差异，与1水平和2水平差异显著;锌肥使用量在1水平上穗粒数、千粒质量和产量最低，与其他施肥水平差异显著;氮肥和锌肥对千粒质量的影响较大。

极差分析的主次顺序（表3）表明，对穗粒数影响的因素排序为氮肥>钾肥>磷肥>锌肥，对千粒质量影响大小排序为氮肥>锌肥>钾肥>磷肥，而对产量影响较大的则是氮肥>钾肥>锌肥>磷肥。即3个指标的最优水平组合不尽相同，其数值越大越有利，均属正向指标，可进一步通过产生影响的主次顺序和综合平衡的方法确定最优水平组合。其中：对于因素A（氮肥）而言，从主次顺序看，对穗粒数、千粒质量和产量的影响力均排在首位，为主要因素，且均表现为3水平最优，所以因素A选择3水平（A3）;因素B（磷肥）对穗粒数的影响排在第3位，最优水平为B3，而对千粒质量、產量的影响均排在最末位，属次要因素，所以B因素选择3水平为宜（B3）;因素C（钾肥）对千粒质量的影响排在第3位，属次要因素，对穗粒数和产量的影响均排在第2位，为主要因素，应当在3水平和4水平中选择，但究竟选择哪个水平，须通过定量分析权衡利弊，综合考虑其他条件进行水平选取。由表4可以看出，对“有利”部分，C4>C3，对“不利”部分，C4

因此，基于小麦产量、穗粒数和千粒质量等3项指标的综合分析，肥料较优水平组合为A3B3C4D3，由因素水平可知，此时N为285 kg/hm2，P2O5为180 kg/hm2，K2O为225 kg/hm2，锌（ZnSO4·7H2O）为22.5 kg/hm2。

2.3 农艺性状最优水平组合选择

各处理小麦农艺性状及极差分析见表5。因素B（磷肥）尽管对叶绿素含量的影响排在末位，对旗叶叶面积及穗下节长度的影响排在了第3位，但最优水平均为3水平，故因素B选择3水平（B3）;因素C（钾肥）对叶绿素含量及穗下节长度的影响排在第2位，属主要因素，最优水平均为4水平，而对旗叶叶面积的影响排在末位，故C因素选择排序靠前的4水平（C4）;因素D（锌肥）对旗叶叶面积的影响排在第2位，对叶绿素含量和穗下节长度的影响分别排在第3位和第4位，属次要因素，故D因素选择排序第2位的3水平（D3）;因素A（氮肥）的排序均在第1位，属主要因素，且最优水平在3水平和4水平上，需要进一步作定量分析判断利弊大小来确定A因素究竟是取3水平还是4水平，由表6看出，选择3水平各指标的综合表现为利大于弊， 故A因素选择3水平（A3）。所以，基于小麦农艺性状的肥料较优水平组合为A3B3C4D3，与产量构成因素的优选结果一致。

2.4 不同施肥水平拟合趋势

由于本研究采用了4水平的正交试验设计方案，通过对因素水平和试验指标平均值的统计分析，产量、穗粒数和千粒质量等指标的平均值与施肥水平间存在较好的相关性，其拟合趋势符合一元二次函数，且二次项系数均为负值，符合植物生物学特性。由表7可知，对此3个指标而言，肥料最大使用量范围：氮肥用量为265.35～289.80 kg/hm2，平均值为278.84 kg/hm2;磷肥用量为170.85～18390 kg/hm2，平均值为177.45 kg/hm2;钾肥用量为203.10～245.03 kg/hm2，平均值为227.43 kg/hm2;锌肥用量为23.41～25.50 kg/hm2，平均为 245 kg/hm2。与极差分析结果吻合。

3 讨论与结论

氮磷钾元素是小麦生长发育所必需的三大营养元素，对提高小麦的光合能力和产量具有重要作用[4-7]。氮在小麦植株内具有多方面的营养作用，磷对养分的协调有重要的作用，钾对小麦的影响主要表现在小麦的品质上，保持一定的氮磷钾配比，才能获得小麦的优质高产[8-12]。锌是小麦生长发育所必需的微量元素之一，虽然用量很少，但缺少了会直接影响到氮磷钾的利用率。根据田间试验结果显示，氮、磷、钾、锌肥对春小麦的增产率表现为氮肥>钾肥>锌肥>磷肥，这与黄兴法等的研究结果[13]基本一致。大量研究结果表明，肥料用量对春小麦的影响符合报酬递减律，即适量施肥可提高产量，过量施肥则导致产量降低[4，14-17]。从本研究得到的小麦最优氮磷钾施用量比《宁夏测土配方施肥技术》[18]提出的宁夏地区小麦平均施氮量和施钾量要高，和宁夏地区小麦平均最佳施磷量大致相当。而土壤分析和上述研究结果表明，供试土壤氮素及钾元素肥力较低，得到的小麦优化氮磷钾锌施用量是比较适宜的。

在本试验条件下，春小麦氮磷钾锌肥的最优水平组合范围分别为氮肥（N）265.35～289.80 kg/hm2，磷肥（P2O5）170.85～183.90 kg/hm2，钾肥（K2O）20310～245.03 kg/hm2，锌肥（ZnSO4·7H2O）2341～25.5 kg/hm2 。农艺性状和产量性状的较优水平组合结果均为A3B3C4D3，并与田间生产情况相符。施肥水平变化趋势遵从一元二次函数规律，符合植物生物学特性。对穗粒数的影响因素顺序是氮肥>钾肥>磷肥>锌肥，对千粒质量的影响为氮肥>锌肥>钾肥>磷肥，对产量的影响因素顺序则是氮肥>钾肥>锌肥>磷肥。

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