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河南省濟源市小麥施肥技術參數(shù)與指標體系的研究
本文在總結分析濟源市小麥田間試驗結果的基礎上,系統(tǒng)地提出了小麥施肥技術參數(shù)。通過分析小麥相對產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分測試值之間的關系,提出了小麥P、K豐缺指標。在建立土壤養(yǎng)分豐缺指標的基礎上,根據(jù)田間肥效試驗結果,選用適合的回歸分析方法,擬合出肥料效應回歸模型,通過多年多點的試驗結果,按照養(yǎng)分豐缺指標匯總,確定了不同豐缺等級下的平均推薦施肥量及上下限,通過效應方程計算土壤分級指標下的肥料用量范圍,建立了小麥施肥指標體系。
小麥;施肥技術參數(shù);豐缺指標;指標體系
濟源市位于河南省西北部,常年小麥種植面積30萬畝,但多年來,在小麥施肥上一直缺乏與本市土壤類型、養(yǎng)分狀況相配套的施肥技術指導體系。近年來,我們利用小麥“3414”和豐缺試驗所取得的結果,進行統(tǒng)計分析,建立了與濟源市土壤條件、產(chǎn)量水平相適宜的施肥參數(shù)體系、豐缺指標和施肥指標體系,以期為本市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學施肥起到指導作用。
1.1供試品種。鄭麥366。
1.2試驗方法
1.2.1小麥“3414”試驗。該試驗在濟源市的農(nóng)田進行,共10個試驗點?!?414”是指3因素、4水平、14個處理的試驗。3個因素即氮、磷、鉀三因素。4水平中,0水平為不施肥,2水平為濟源市最佳施肥量的近似值,1水平為2水平的0.5倍,3水平為2水平的1.5倍(為過量施肥水平)。
“3414”試驗在不施有機肥的基礎上進行。施肥品種氮素選用尿素,磷肥選用過磷酸鈣(施用前須測定有效磷含量),鉀肥選用進口氯化鉀。試驗不設重復,小區(qū)面積24 m2。
1.2.2小麥豐缺試驗。豐缺試驗設置按照全省統(tǒng)一的小麥肥料效應田間試驗方案進行,試驗在不施有機肥基礎上按要求設置5個處理,即N0P0K0、N0P8K6、N14P0K6、N14P8K0、N14P8K6,每個處理設3次重復,隨機排列,小區(qū)面積24 m2。試驗田間隨機排列。豐缺試驗共10個試驗點。
2.1小麥百公斤產(chǎn)量所需養(yǎng)分量。根據(jù)濟源市小麥肥效試驗產(chǎn)量結果和植株養(yǎng)分含量化驗結果計算,即可得到小麥每生產(chǎn)100 kg籽粒所需N、P、 K養(yǎng)分吸收量(見表1)。
表1 濟源市小麥百公斤產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量
從表1可以看出,全肥區(qū)的養(yǎng)分吸收量相對于無肥區(qū)和缺素區(qū)稍高一些,即全肥區(qū)土壤養(yǎng)分的吸收利用最多,無肥區(qū)養(yǎng)分吸收量相對較低。無肥區(qū)、全肥區(qū)、缺素區(qū)氮、磷、鉀的吸收比例差異較小,分別為1∶0.24∶1.02、1∶0.24∶1.05、1∶0.23∶1.07。
2.2土壤養(yǎng)分供應量。根據(jù)無肥區(qū)籽粒產(chǎn)量和無肥區(qū)百公斤養(yǎng)分吸收量,計算出氮、磷、鉀的土壤供應量分別為8.59 kg、2.75 kg、9.96 kg。
2.3肥料利用率。根據(jù)施肥區(qū)和缺素區(qū)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收量和肥料施用量計算,可得出肥料利用率,計算公式為:
通過對濟源市20個試驗點的肥料利用率進行匯總分析發(fā)現(xiàn),濟源市小麥對不同品種肥料的吸收利用存在較大差異,對氮肥、鉀肥(K2O)的平均利用率相對較高,分別為14.04%、17.41%,對磷肥(P2O5)的平均利用率較低,為4.25%。2.4相對產(chǎn)量。相對產(chǎn)量是指缺素區(qū)產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的百分比,是劃分土壤養(yǎng)分豐缺指標的重要參數(shù)。根據(jù)2006~2009年的田間試驗結果計算出小麥N、P、K相對產(chǎn)量,不同養(yǎng)分相對產(chǎn)量之間存在差異,K的相對產(chǎn)量最高,為96%,P次之,為92.6%,N最低,為89.6%。
3.1小麥相對產(chǎn)量和土壤有效養(yǎng)分測試值之間的關系。分析相對產(chǎn)量和土壤有效養(yǎng)分測試值之間的關系,N的相對產(chǎn)量和土壤全氮之間無相關性,說明依據(jù)相對產(chǎn)量劃分土壤N的豐缺狀況不可行。無磷區(qū)相對產(chǎn)量和土壤有效磷(0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法)有很好的相關性(見圖1)。無鉀區(qū)相對產(chǎn)量和土壤速效鉀(1.0 mol/L NH3Ac浸提—火焰光度法)也有很好的相關性(見圖2)。
圖1 小麥無磷區(qū)相對產(chǎn)量與土壤有效磷的關系
從圖1可以看出,試驗點土壤有效磷含量在8.55~24.25 mg/kg之間,盡管無磷區(qū)相對產(chǎn)量和土壤有效磷之間有顯著的相關性,但施用磷肥的總體效果偏低,相對產(chǎn)量均在85%以上。圖2顯示,小麥試驗點土壤速效鉀含量在78~219 mg/kg之間,其中大多數(shù)試驗點速效鉀的含量較高。
圖2 小麥無鉀區(qū)相對產(chǎn)量與土壤速效鉀的關系
3.2小麥相對養(yǎng)分吸收量和土壤有效養(yǎng)分值的關系。分析小麥N、P、K相對吸收量與土壤有效養(yǎng)分測試值之間的關系,可以發(fā)現(xiàn),土壤氮素相對吸收量與土壤全氮之間相關性不好,而P、K相對吸收量分別與土壤有效磷、速效鉀之間呈顯著的對數(shù)關系(圖3、圖4),說明土壤有效磷、速效鉀的測試值能夠反映土壤有效P、K的供應水平。
圖3 小麥無磷區(qū)相對吸收量與土壤有效磷的關系
圖4 小麥無鉀區(qū)相對吸收量與土壤速效鉀的關系
3.3磷、鉀養(yǎng)分豐缺指標。利用小麥田間肥效試驗的結果,依據(jù)相對產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分值的關系,結合土壤肥力等級的分級標準:相對產(chǎn)量大于95%的為高、75%~95%之間的為中、50%~75%之間為低、小于50%的為極低。根據(jù)小麥P、K養(yǎng)分豐缺指標等級,劃分出相應的土壤養(yǎng)分豐缺指標(表2)。
土壤有效P與缺P區(qū)相對產(chǎn)量的關系:
y=28.017Ln(x)+10.945 R1=0.9122
土壤速效K與缺K區(qū)相對產(chǎn)量的關系:
y=38.997Ln(x)-101.88 R2=0.9389
表2 小麥不同肥力等級相對產(chǎn)量對應的土壤養(yǎng)分值
4.1推薦施肥方法。在建立土壤養(yǎng)分豐缺指標的基礎上,根據(jù)3414試驗和豐缺試驗的結果,確定不同豐缺指標下的推薦施肥量及上下限,通過采用三元二次、二元二次和一元二次方程擬合出肥料效應回歸模型,然后根據(jù)邊際效應計算出最佳施肥量。氮肥采用以產(chǎn)定氮、分次施肥推薦施肥,磷、鉀肥采用恒量監(jiān)控法推薦施肥。
4.2小麥氮肥回歸模型與推薦施氮量。將小麥肥效試驗數(shù)據(jù)進行一元二次方程擬合,根據(jù)擬合出的方程計算出各個試驗點的最佳施氮量和目標產(chǎn)量,發(fā)現(xiàn)最佳施氮量和目標產(chǎn)量之間具有較好的相關性,這說明由試驗得出的產(chǎn)量可以反映土壤肥力的高低,肥力水平高的地塊生產(chǎn)出小麥的產(chǎn)量較高,對應的最佳施氮量也相對較少,反之,肥力低的地塊得出的產(chǎn)量較低,相對應的最佳施氮量較高。通過將最佳施氮量和對應的目標產(chǎn)量做散點圖,依據(jù)目標產(chǎn)量的高低把地力水平劃分為高、中、低三個水平(擬合出的方程如下)。從表3可以看出,在高、中、低三個肥力水平下,小麥的最佳施氮量分別為10.8 kg/667 m2、12.6 kg/667 m2、13.6 kg/667 m2。
高水平:y=-0.5960x2+12.872x+466.49
中水平:y=-0.4328x2+10.9058x+409.8
低水平:y=-0.4810x2+13.0825x+356.49
表3 小麥目標產(chǎn)量與氮肥推薦
4.3小麥磷、鉀肥效應模型和推薦施肥量。依據(jù)相對產(chǎn)量,將濟源市土壤有效磷、速效鉀含量劃分為高、中、低、極低四個豐缺等級(表4)。
表4 濟源市小麥土壤磷 鉀養(yǎng)分豐缺等級
4.3.1小麥磷肥效應模型及推薦施肥量。依據(jù)表4土壤有效磷的分級結果,將小麥土壤有效磷含量在相同豐缺等級的3414試驗4、5、6、7的產(chǎn)量結果平均,建立不同有效磷水平下的磷肥效應回歸模型(圖5)。根據(jù)磷肥效應模型得出不同水平等級下的推薦施磷量(表5)。濟源市的土壤磷含量數(shù)據(jù)中等偏高水平,當磷含量達到20 mg/kg時,不需要施磷肥,土壤中磷含量已經(jīng)完全可以滿足作物生長的需要,當土壤中磷含量在15~20 mg/kg時,最佳施磷量為5.76 mg/kg,推薦施磷范圍5~7 mg/kg。當磷含量在10~15 mg/kg范圍之內(nèi),最佳施磷量6.47 mg/kg,推薦施磷6~8 mg/kg。
圖5 小麥磷肥效應模型
表5 濟源市不同豐缺等級小麥推薦施磷量
4.3.2小麥鉀肥效應模型及推薦施肥量。依據(jù)表4土壤有效鉀的分級結果,將小麥土壤有效鉀含量在相同豐缺等級的3414試驗6、8、9、10的產(chǎn)量結果平均,建立不同有效鉀水平下的鉀肥效應回歸模型(圖6)。根據(jù)鉀肥效應模型得出不同水平等級下的推薦施鉀量。從表6可以看出,濟源市的速效鉀含量處于較高的水平,在高水平條件下,小麥地塊可以不施鉀肥,在中水平地塊,最佳施肥量為2.21kg,推薦施肥量范圍2~3 kg,低水平地塊,最佳施肥量為3.82 kg,推薦施肥量范圍3~4 kg。
圖6 小麥鉀肥效應模型
表6 濟源市不同豐缺等級小麥推薦施磷量
根據(jù)濟源市田間試驗結果,初步建立了測土配方施肥指標體系和小麥磷、鉀土壤養(yǎng)分豐缺指標體系,這對指導本市小麥施肥具有一定的現(xiàn)實意義。但從試驗結果來看,試驗點主要分布在中、高肥力水平區(qū)域,低肥力水平的試驗田塊較少,建議今后的試驗安排應盡量包含不同等級肥力水平,增加試驗點數(shù)量,擴大覆蓋面,以便建立和完善作物施肥指標體系。
由于在小麥實際生產(chǎn)過程中,小麥產(chǎn)量受諸如生態(tài)、氣候、生產(chǎn)等多種因素的制約和影響,土壤養(yǎng)分不是唯一因素,且土壤養(yǎng)分狀況處于動態(tài)變化過程中,建立一定條件下的小麥施肥指標體系及土壤養(yǎng)分豐缺指標是相對的,這些指標體系隨著生產(chǎn)、生態(tài)等條件不斷變化過程中隨之加以修正和完善。因此,小麥施肥指標體系及土壤養(yǎng)分豐缺指標的補充完善,是一項長期性的工作,要常抓不懈。
459000河南省濟源市農(nóng)牧局王儷梅