馬志遠，趙萍萍，王宏庭

（1.山西省農業(yè)科學院，山西太原030006；2.山西省農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030006）

養(yǎng)分是作物的“糧食”。在農業(yè)生產中，化肥的科學使用在提高作物產量、改善農產品品質、增加農民收益方面發(fā)揮著重要作用。施用化肥在過去、現在和將來都是我國最有效的農產品增產措施之一[1]。目前，我國的氮肥用量約占全世界氮肥總用量的1/3[2]，但當季利用率僅為30%～35%[3]。氮肥的不合理施用，一方面表現為投入增加、生產效益低下、造成資源浪費，另一方面對環(huán)境產生了負面影響[4-12]，進而影響農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。國內許多學者對小麥—玉米輪作的養(yǎng)分管理技術研究較多[13-21]，但多偏重于單項技術，而多項技術的集成應用研究較少。Bruulsema等[22]提出，肥料養(yǎng)分的最佳管理須同時兼顧實現農田系統的生產力、利潤、持續(xù)性及環(huán)境的四大目標。因此，在保證國家糧食安全需求的前提下，如何合理管理農田養(yǎng)分，提高農作物產量、品質和效益，加強養(yǎng)分的循環(huán)利用，提高肥料利用率仍然是農業(yè)科技工作者面臨的重大課題。

冬小麥是華北平原種植的主要作物，也是山西省種植的第二大作物，本研究的目的是采用綜合措施發(fā)展冬小麥種植的減肥增效技術，進一步增加產量、增加農民收益、提高肥料利用率，以期為冬小麥養(yǎng)分高效利用提供理論依據。

1 試驗設計和方法

試驗在山西省冬小麥—夏玉米輪作主產區(qū)臨汾市進行，屬半干旱溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為該市12.6℃左右，年降水量498mm，無霜期195 d左右。試驗地設在臨汾市堯都區(qū)喬李鎮(zhèn)南麻村農戶梁森林承包地，前茬作物為夏玉米。播前取耕層土壤（0～20 cm）樣品，在國家測土施肥實驗室進行分析（ASI系統研究法）[23]，土壤的理化性質：pH值為8.48，有機質含量4.2g/kg，NH4-N為8.7 mg/L，NO3-N為14.7mg/L，速效磷為 16.32 mg/L，速效鉀為72.0 mg/L，有效鈣為2 256.6mg/L，有效鎂為313.3mg/L，有效硫為36.0mg/L，有效硼為1.2mg/L，有效銅為1.2mg/L，有效鐵為3.3mg/L，有效錳為10.6mg/L，有效鋅為0.4mg/L。

試驗包括6個處理（表1）：1.CK（不施肥）；2.N240P150K9（0當地施肥推薦量，50%N基施，50%N拔節(jié)期追施）；3.N180P150K90（1/3 N基施，1/3 N拔節(jié)期追施，1/3 N孕穗期追施）；4.N180P150K90Zn30（1/3 N基施，1/3 N拔節(jié)期追施，1/3 N孕穗期追施）；5.N180P150K90Zn30＋秸稈還田（1/3 N基施，1/3 N拔節(jié)期追施，1/3 N孕穗期追施）；6.N180P150K90Zn30＋秸稈還田＋菌劑（1/3 N基施，1/3 N拔節(jié)期追施，1/3N孕穗期追施）。所用的肥料為尿素（46%N）、過磷酸鈣（12%P2O5）、氯化鉀（60%K2O）和硫酸鋅。磷、鉀、鋅肥全部作為基施肥料施用，氮肥按照處理設計施用。夏玉米秸稈還田量按4 500 kg/hm2計。生物菌劑由中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所提供，施用量為37.5 kg/hm2。處理小區(qū)隨機排列，小區(qū)面積為40m2。

表1 試驗設計方案 kg/hm2

冬小麥于2008年10月13日播種，供試品種為衡觀35，播量300 kg/hm2，行距為20 cm。小麥生長期間，冬澆1次（2008年12月3日），春澆2次（2009年3月28日、4月16日）（與追肥同期），治蟲2次，中耕除草1次，噴除草劑1次。冬小麥第1次追肥在拔節(jié)期（2009年3月28日，第2次則在孕穗期（4月16日）。于2009年6月12日收獲，同時取土壤樣品和植物樣品供養(yǎng)分分析，植株樣品按照常規(guī)方法[24]分析全氮、全磷和全鉀，土壤樣品則分析硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀，數據采用Excel和SPSS 16.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對冬小麥產量和收益的影響

由表2可知，不施肥CK處理產量最低，僅為5 010 kg/hm2，其他施肥處理較之均有大幅度的增產效應，增產幅度為1 644～2 069 kg/hm2，增產率在32.8%～41.3%之間，這表明施肥仍是冬小麥增產的重要措施。處理6獲得最高產量，為7 080 kg/hm2，較不施肥處理增產41.3%，表明采用綜合措施可以顯著增加冬小麥的產量。

表2 不同處理對冬小麥產量和收益的影響

從表2還可看出，不同施肥處理對冬小麥產量的影響存在差異，但均未達顯著差異水平。不同處理的產量由高到低為：處理6＞處理5＞處理2＞處理4＞處理3＞處理1。與處理2（當地推薦量）相比，處理 3，4，5，6 的氮肥施用量均減少了1/4，冬小麥產量有減有增，處理3，4的產量略有減少，處理5，6則略有增加，無論減少還是增加，差異均未達顯著水平，表明冬小麥生產中可以減少1/4的氮肥用量，而產量沒有明顯變化，減肥增效的意義重大。在施肥的基礎上，處理5，6進行了秸稈還田或施用生物菌劑，產量有增加效應，表明加強養(yǎng)分的循環(huán)利用有助于小麥產量的增加，而增產效果未達顯著水平，可能受氣候影響，因為在小麥生長期間，受到春旱和霜凍，小麥生長受到一定的影響，從而導致各種措施的效果得不到充分發(fā)揮。從純收益看，表現為CK（不施肥）處理純收益最低，為10 021元/hm2，各種施肥措施的純收益均高于CK處理，且處理6的純收益表現最高，為11 589元/hm2，增收15.6%。不同處理的純收益由高到低為：處理6＞處理5＞處理2＞處理3＞處理4＞處理1，與產量順序大體一致，這表明各種措施既有利于產量的提高，也有利于農民收益的增加。

2.2 不同處理對冬小麥養(yǎng)分吸收的影響

表3結果顯示，處理1（不施肥）的氮含量明顯低于施肥處理的氮含量，無論籽粒還是秸稈的氮吸收量也低于施肥處理，表明不施肥影響冬小麥對氮養(yǎng)分的吸收。就施肥處理而言，處理2為當地推薦量，氮吸收量為209.4 kg/hm2，肥料利用率為38.9%。處理3與處理2比較，施氮量降低1/4，氮吸收量也有所降低，但氮肥利用率較處理2提高5.9百分點，處理4是在處理3的基礎上增施鋅肥，氮肥利用率較處理2提高7.8百分點，這表明減氮增鋅有助于氮肥利用率的提高。在施肥的基礎上進行秸稈還田或施用生物菌劑（處理5和處理6），氮吸收量較處理2略有增加，但其氮肥利用率卻明顯高于處理2，分別較處理2提高13.7和17.1百分點，這表明減氮結合秸稈還田和施用生物菌劑可顯著提高氮肥的利用率。

表3 不同處理對冬小麥養(yǎng)分吸收及氮肥利用率的影響

3 討論與結論

在農田生產條件下，作物生長發(fā)育往往受水、肥、氣、熱及栽培管理措施等因素的影響，農作物的產量和品質也是多因素綜合作用的結果。在栽培管理措施相對一致的情況下，肥料投入對于作物增產起著不可替代的基礎性作用。測土施肥就是要根據不同土壤條件、不同作物解決需要什么肥，各需多少，在什么時期施，怎么施肥等一系列問題。而過量或不合理的施用氮肥造成空氣和水體的污染，富含N，P養(yǎng)分的地表徑流導致地表水富營養(yǎng)化[4-12]。劉學軍等[14-16]針對華北冬小麥/夏玉米輪作開展了基施氮肥對冬小麥產量、氮肥利用率及氮平衡影響的研究、土壤硝態(tài)氮的適宜含量研究，分析了華北平原冬小麥/夏玉米輪作體系對氮素環(huán)境承受力；王宏庭等[17，20]則開展了化肥和秸稈還田配合施用對作物產量的研究；趙炳梓等[21]則研究了水肥2因素配合對冬小麥產量及水分利用率的影響?？梢?，有效的氮肥管理引起了科研人員的極大關注，是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。

本研究在前人的基礎上，從山西農業(yè)生產實際出發(fā)，針對當前存在的過量施用、肥料利用率低的問題，研究了不同施肥措施綜合應用對冬小麥產量的影響，結果肯定了施肥的增產作用，揭示出在保證高產水平的條件下，通過優(yōu)化施肥結合秸稈還田和生物菌劑可以明顯達到減肥增效的目的，結果表明，綜合措施的使用較當前的施肥推薦水平可以減少1/4的氮肥用量，增產6%以上，同時氮肥利用率明顯提高17.1百分點，有利于農民降低成本、增加收益，這對于山西省南部冬小麥/夏玉米輪作區(qū)肥料養(yǎng)分的合理配置和農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的指導意義。

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