馬紅勃， 劉東濤， 馬 寧， 張會(huì)云， 王 靜， 賈輝輝,2， 陳榮振， 張愛(ài)君， 馮國(guó)華*

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇徐州 221131；2.江蘇師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116)

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長(zhǎng)期定位施肥對(duì)不同專用型小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

馬紅勃1， 劉東濤1， 馬 寧1， 張會(huì)云1， 王 靜1， 賈輝輝1,2， 陳榮振1， 張愛(ài)君1， 馮國(guó)華1*

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇徐州 221131；2.江蘇師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116)

[目的]研究長(zhǎng)期定位施肥對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，為黃潮土地區(qū)合理施肥、優(yōu)化栽培措施、提高小麥產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。[方法]在33年定位施肥試驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究不同施肥條件下不同專用型小麥品種徐麥32和寧麥13的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量變化。[結(jié)果]有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥、品種以及兩兩互作對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著或極顯著影響。施肥對(duì)徐麥32和寧麥13的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量的影響基本一致。施有機(jī)肥處理的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量顯著高于不施有機(jī)肥處理(除單施有機(jī)肥處理M外)。在施有機(jī)肥基礎(chǔ)上配施化肥能顯著增加單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量，但對(duì)千粒重影響較小，且與N、 NP 或者NPK肥配合施用效果相當(dāng)。在不施有機(jī)肥的處理中，NPK和NP處理的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量顯著高于N和CK處理，長(zhǎng)期單施N肥并不能增產(chǎn)，需配施P或PK肥才有效。相關(guān)性分析表明，在主處理施有機(jī)肥條件下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間相關(guān)性減弱說(shuō)明有機(jī)肥的長(zhǎng)期施用彌補(bǔ)了無(wú)機(jī)肥施用種類不足的影響。[結(jié)論]在黃潮土地區(qū)，小麥生產(chǎn)中應(yīng)注重有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥的配合施用，避免肥料長(zhǎng)期單一施用對(duì)產(chǎn)量造成的損失。

小麥；長(zhǎng)期定位施肥；產(chǎn)量；產(chǎn)量構(gòu)成因素

小麥?zhǔn)鞘澜缟蟽H次于玉米的第二大糧食作物，也是我國(guó)重要的糧食作物之一。目前，提高產(chǎn)量仍是我國(guó)小麥育種和栽培研究者追求的重要目標(biāo)。在小麥栽培措施中，肥料運(yùn)籌是影響產(chǎn)量的重要因素之一。研究表明，氮肥能顯著增加小麥籽粒蛋白含量，改善面團(tuán)品質(zhì)[1-2]，但對(duì)千粒重不利[3]；磷元素不僅在蛋白、核苷酸和酶合成過(guò)程中，還在光合作用和其他生理生化代謝過(guò)程中發(fā)揮重要作用，最適磷施用量可增加小麥產(chǎn)量，改善其品質(zhì)[4]；鉀肥對(duì)千粒重增加有積極作用，并能活化氮、磷等元素，增加小麥對(duì)氮、磷等元素的吸收[5]。此外，無(wú)機(jī)肥與生物肥配合施用能顯著提高小麥單產(chǎn)[6]，但上述研究多為短期試驗(yàn)。

肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)以長(zhǎng)期固定的土壤管理模式使土壤性質(zhì)按不同的方向不斷改變，從而形成具有不同肥力性狀和生物活性的土壤類型，能夠解釋許多短期試驗(yàn)不能解決的科學(xué)問(wèn)題[7]。國(guó)外關(guān)于長(zhǎng)期定位施肥對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的研究較少，國(guó)內(nèi)主要集中在長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤養(yǎng)分[7-8]、肥料利用率[9]、產(chǎn)量[10-11]、籽粒品質(zhì)[12-13]等方面。不同土壤類型上長(zhǎng)期定位施肥對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響不同，如灰漠土[10]、紫色土[14]、無(wú)石灰性潮土[15]、黃土[16]等，而在黃潮土上的表現(xiàn)尚不清楚。筆者以1980年建立的砂壤質(zhì)潮土(黃潮土)土壤肥力與肥料效益長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)基地(徐州點(diǎn))的長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)為平臺(tái)，以不同專用型小麥品種徐麥32和寧麥13為材料，研究肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)下有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施、單施無(wú)機(jī)肥、單施有機(jī)肥對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，以期為黃潮土地區(qū)合理施肥、優(yōu)化栽培措施、提高小麥產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試材料為強(qiáng)筋小麥品種徐麥32和弱筋小麥品種寧麥13。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)地設(shè)在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所第13耕作區(qū)，試驗(yàn)地土壤為黃泛沖積母質(zhì)發(fā)育的黃潮土，質(zhì)地為砂壤。試驗(yàn)始于1980年秋，1980—2001年為小麥-玉米輪作，2002年后改為小麥-甘薯輪作。采用復(fù)因子裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為不施有機(jī)肥和施有機(jī)肥，裂區(qū)為施無(wú)機(jī)肥，設(shè)4個(gè)水平：① 對(duì)照(CK，不施肥)，②施氮磷鉀肥(NPK)，③ 施氮磷肥(NP)，④施氮肥(N)。每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積33.3 m2。氮、磷、鉀肥每年施用量為純N 300 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，K2O 225 kg/hm2；有機(jī)肥300 kg/hm2，1981—1984年有機(jī)肥(M)為馬糞37.5 t/hm2，1985年后施牛糞18.75 t/hm2。小麥-甘薯輪作，肥料全部在小麥生長(zhǎng)季施入(其中小麥氮肥基/追比例為1∶1)，人工翻地(20 cm)。

品種為再裂區(qū)，選取強(qiáng)筋小麥品種徐麥32和弱筋小麥品種寧麥13。于2013年和2014年10月17日播種，每個(gè)小區(qū)中2個(gè)品種各種植10行，行距20 cm，播種量為150 kg/hm2，除肥料因素外，其余田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行，人工收獲，每個(gè)小區(qū)按品種統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量。寧麥13在2年均未受到明顯凍害。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 單位面積穗數(shù)。抽穗后每個(gè)小區(qū)選3個(gè)點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)采用1 m雙行的方法測(cè)定有效穗數(shù)(單穗結(jié)粒5粒以上為有效穗)，計(jì)算1 m單行穗數(shù)，并換算為穗數(shù)/hm2。穗數(shù)/hm2=(10 000 m2/平均行距)×1 m單行有效穗數(shù)。

1.3.2 穗粒數(shù)。收獲前每個(gè)小區(qū)隨機(jī)連續(xù)選取25個(gè)有效穗，數(shù)25穗的總粒數(shù)，計(jì)算穗粒數(shù)。

1.3.3 千粒重。收獲曬干后隨機(jī)數(shù)1 000粒，稱重，2次重復(fù)誤差不超過(guò)0.5 g，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析 利用DPS統(tǒng)計(jì)軟件(Version 7.05)進(jìn)行再裂區(qū)試驗(yàn)方差分析、差異顯著性比較(LSD)，差異顯著水平均為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)單位面積穗數(shù)的影響 方差分析結(jié)果表明，有機(jī)肥主效應(yīng)、無(wú)機(jī)肥、品種以及兩兩互作均對(duì)單位面積穗數(shù)有極顯著影響。由表1可知，強(qiáng)筋小麥品種徐麥32，除M處理外，其他施有機(jī)肥處理的單位面積穗數(shù)顯著高于對(duì)應(yīng)不施有機(jī)肥處理；在施有機(jī)肥的4個(gè)處理中，單施有機(jī)肥M處理單位面積穗數(shù)最少，僅為439.5萬(wàn)穗/hm2，增施化肥能顯著增加單位面積穗數(shù)，但NM、 NPM 和NPKM 3個(gè)處理間差異不顯著(673.5萬(wàn)～706.5萬(wàn)穗/hm2)；在不施有機(jī)肥的處理中，NPK和NP處理的單位面積穗數(shù)顯著高于N和CK處理，前二者間和后二者間均無(wú)顯著差異，即單施N肥并不能增加單位面積穗數(shù)，需配施P或PK肥。弱筋小麥品種寧麥13，不施有機(jī)肥的4個(gè)處理間均無(wú)顯著差異，其他趨勢(shì)與徐麥32一致。總體而言，與CK相比，單施M或N肥并不能增加單位面積穗數(shù)，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥長(zhǎng)期配合施用能顯著提高單位面積穗數(shù)，施用有機(jī)肥能在一定程度上彌補(bǔ)無(wú)機(jī)肥施用量或者種類不足帶來(lái)的單位面積穗數(shù)減少。

表1 不同施肥處理下徐麥32和寧麥13的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

注：同列不同小寫字母表示同一品種不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:The values followed by different letters in the same column are significantly different among the treatments at 0.05 level.

2.2 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)穗粒數(shù)的影響 方差分析結(jié)果表明，有機(jī)肥主效應(yīng)，無(wú)機(jī)肥、品種、有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥的互作以及無(wú)機(jī)肥與品種的互作均對(duì)穗粒數(shù)有極顯著影響。由表1可知，強(qiáng)筋小麥品種徐麥32，施有機(jī)肥的4個(gè)處理中，單施有機(jī)肥M處理穗粒數(shù)最少，為24.4，而增施化肥的3個(gè)處理穗粒數(shù)顯著增加，但三者差異不顯著(31.7～33.1)；在不施有機(jī)肥的處理中，NPK和NP處理的穗粒數(shù)(29.3和28.0)顯著高于N和CK處理(9.8和9.1)，前二者間及后二者間均無(wú)顯著差異。弱筋小麥品種寧麥13，不同施肥處理對(duì)穗粒數(shù)的影響趨勢(shì)與徐麥32一致?？傮w而言，與CK相比，單施N肥并不能增加穗粒數(shù)，繼續(xù)增施P或PK能顯著提高穗粒數(shù)，但二者效果無(wú)差異；單施M處理比CK顯著提高，繼續(xù)增施N、NP或NPK能顯著增加穗粒數(shù)，但三者作用相當(dāng)。因此，與單位面積穗數(shù)類似，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥長(zhǎng)期配合施用能顯著提高穗粒數(shù)，施用有機(jī)肥能在一定程度上彌補(bǔ)無(wú)機(jī)肥施用量或者種類不足帶來(lái)的穗粒數(shù)減少。

2.3 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)千粒重的影響 方差分析結(jié)果表明，有機(jī)肥主效應(yīng)、無(wú)機(jī)肥以及有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥的互作均對(duì)千粒重有極顯著影響，有機(jī)肥與品種的互作對(duì)千粒重有顯著影響。由表1可知，強(qiáng)筋小麥品種徐麥32，施有機(jī)肥的4個(gè)處理中，NPKM處理的千粒重顯著高于其他3個(gè)處理，達(dá)47.2 g，其他3個(gè)處理間差異不顯著(43.0～45.6 g)；在不施有機(jī)肥的處理中，NPK和NP處理的千粒重(45.7和45.4 g)顯著高于CK處理(35.5 g)，而N處理顯著低于CK，僅29.8 g。弱筋小麥品種寧麥13，施有機(jī)肥的4個(gè)處理千粒重?zé)o顯著差異，不施有機(jī)肥處理對(duì)千粒重的影響趨勢(shì)與徐麥32一致。整體而言，與CK相比，除單施N肥處理外，其他6種施肥處理均能顯著增加千粒重，但增加幅度差異不顯著(除徐麥32的NPKM處理外)。

2.4 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)產(chǎn)量的影響 方差分析結(jié)果表明，有機(jī)肥主效應(yīng)，無(wú)機(jī)肥、品種以及有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥互作效應(yīng)對(duì)小麥產(chǎn)量有極顯著影響，而有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥與品種三者的互作對(duì)產(chǎn)量有顯著影響。由表1可知，強(qiáng)筋小麥品種徐麥32，施有機(jī)肥處理的產(chǎn)量顯著高于不施有機(jī)肥處理；在施有機(jī)肥的4個(gè)處理中，單施有機(jī)肥M處理產(chǎn)量最低，僅為3 184 kg/hm2，其他3個(gè)處理間差異不顯著(6 707～6 896 kg/hm2)；在不施有機(jī)肥的處理中，NPK處理的產(chǎn)量最高，為5 680 kg/hm2，NP處理次之，N和CK處理間無(wú)顯著差異，其產(chǎn)量分別為574和759 kg/hm2，僅接近NPK處理的10%，N和CK處理的超低產(chǎn)量是由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重共同決定的，其中，穗粒數(shù)影響最大，僅9粒左右，是正常水平的20%，而單位面積穗數(shù)和千粒重僅為正常的67%左右。弱筋小麥品種寧麥13，各處理間產(chǎn)量的變化趨勢(shì)與徐麥32基本一致。由此可知，與CK相比，單施N肥并不能提高小麥產(chǎn)量，反而略有降低，有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配合施用能顯著提高小麥產(chǎn)量，施用有機(jī)肥在一定程度上能彌補(bǔ)無(wú)機(jī)肥施用量或者種類不足帶來(lái)的產(chǎn)量損失。長(zhǎng)期不均衡施肥易造成土壤肥力減弱，最終使產(chǎn)量降低。因此，應(yīng)注重有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配合施用。

2.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的相關(guān)性分析 由表2可知，在主處理不施有機(jī)肥條件下，產(chǎn)量與單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重呈極顯著正相關(guān)，即產(chǎn)量隨單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重的增加而提高；千粒重與單位面積穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)。在主處理施有機(jī)肥條件下，產(chǎn)量?jī)H與單位面積穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，其他參數(shù)間無(wú)顯著相關(guān)性。在主處理施有機(jī)肥條件下參數(shù)間相關(guān)性減弱說(shuō)明有機(jī)肥的長(zhǎng)期施用彌補(bǔ)了無(wú)機(jī)肥施用不足對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。

表2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的相關(guān)系數(shù)

注：*和**分別代表在0.05和0.01水平上差異顯著。

Note:* and ** . significant atP=0.05 andP=0.01，respectively.

3 結(jié)論與討論

土壤肥力是反映土壤肥沃性的一個(gè)重要指標(biāo)，可衡量土壤能夠提供作物生長(zhǎng)所需各種養(yǎng)分的能力[14]。長(zhǎng)期定位肥料試驗(yàn)后，同種類型土壤形成了不同的土壤肥力，為研究土壤肥力與肥料運(yùn)籌對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響提供了有利條件[15]。該研究結(jié)果表明，有機(jī)肥主效應(yīng)、無(wú)機(jī)肥主效應(yīng)以及兩兩互作對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有顯著或極顯著影響，即長(zhǎng)期有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配合施用能顯著影響單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，最終影響產(chǎn)量。相關(guān)性分析表明，在主處理施有機(jī)肥條件下參數(shù)間相關(guān)性減弱說(shuō)明有機(jī)肥的長(zhǎng)期施用能彌補(bǔ)無(wú)機(jī)肥施用不足對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。

經(jīng)過(guò)30多年的定位施肥后，不同施肥處理使土壤形成了不同的固定肥力，該研究2年試驗(yàn)結(jié)果均表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，不同處理間小麥籽粒產(chǎn)量差異顯著。從最終產(chǎn)量看，長(zhǎng)期施有機(jī)肥處理的產(chǎn)量顯著高于不施有機(jī)肥處理，但僅施有機(jī)肥的產(chǎn)量很低，即長(zhǎng)期不均衡施肥造成土壤肥力的減弱，最終使產(chǎn)量降低，其低產(chǎn)量是由于單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的顯著降低造成的，說(shuō)明在有機(jī)肥基礎(chǔ)上補(bǔ)充無(wú)機(jī)肥能顯著提高單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)，最終提高產(chǎn)量；在不施有機(jī)肥的處理中，長(zhǎng)期單施N肥和不施肥處理CK間無(wú)顯著差異，隨著肥料種類的增加，產(chǎn)量也隨之增加，這與Herndl等[17]和蔣仁成等[18]的研究結(jié)果一致。該研究還發(fā)現(xiàn)，NPK肥長(zhǎng)期配合施用與NP肥配合施用相比產(chǎn)量顯著提高，這與古巧珍等[16]和張水清等[19]的研究結(jié)果不一致。K元素能活化N、P等元素，增加小麥對(duì)N、P等元素的吸收[5]，單獨(dú)施用K肥可能不會(huì)對(duì)產(chǎn)量有較大影響，但配合NP肥能顯著提高小麥產(chǎn)量。

目前，我國(guó)仍存在盲目、過(guò)度施肥的問(wèn)題，長(zhǎng)期N、P、K比例失調(diào)，導(dǎo)致土壤板結(jié)和耕地貧化等問(wèn)題，肥料增產(chǎn)效應(yīng)下降，影響小麥的持續(xù)增產(chǎn)效益；過(guò)度施用N肥，造成環(huán)境污染。因此，在種植小麥過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同專用型小麥對(duì)肥料的需求，合理施肥，注重產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高，在不影響產(chǎn)量的前提下，合理安排各種有機(jī)無(wú)機(jī)肥料的比例，減少肥料污染，確保小麥持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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Effects of Long-term Fertilization on Yield and its Components of Wheat with Different End Uses

MA Hong-bo，LIU Dong-tao，MA Ning，F(xiàn)ENG Guo-hua*et al

(Xuzhou Institute of Agricultural Sciences of Xu-huai Region of Jiangsu，Xuzhou Jiangsu 221131)

[Objective] In order to understand the effects of long-term fertilization on yield and its components of wheat,provde scientific basis for reasonable fertilization,optimizatim of cultivation measure.and improving wheat yield in yellow fluvo-aquic soils. [Method] Xumai 32and Ningmai 13 with different end uses were used to study the characteristics of wheat yield and its components based on the 33-year fertilization experiment. [Result] The results showed that organic fertilizer，inorganic fertilizer，varieties and interactions between them had significant or very significant effect on yield and its components. In Xumai32 and Ningmai13 background，the effects on ear number per unit，grain number per ear，1 000-grain weight and yield were consistent. Ear number per unit，grain number per ear and yield of organic fertilizer were significantly higher than that of the corresponding inorganic fertilizer treatments，except for M treatment. The inorganic fertilizer could significantly increase Ear number per unit，grain number per ear and yield on the basis of organic fertilizer，but not for 1 000-grain weight，and the effect was equivalent to that of N，NP or NPK fertilizer. In all inorganic fertilizer treatments，ear number per unit，grain number per ear，1 000-grain weight and yield of NPK and NP treatment was significantly higher than that of N and CK treatment，the yield could not be increased by long term application of N fertilizer，it needs to be cooperated with the use of P or PK fertilizer. Correlation analysis showed that the correlation between yield and its components under the main treatment of organic fertilizer was weakened，which suggested that the long-term use of organic fertilizer made up the effect of the deficiency of inorganic fertilizer. [Conclusion] It’s needed for us to use inorganic fertilizer with the use of organic fertilizer for wheat production in the yellow fluvo-aquic soils，and avoid the yield loss caused by the long-term single fertilizer application.

Wheat; Long-term fertilization; Yield; Yield component factors

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-3-2-10)；江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))(BE2015312)；江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))(BE2015352-5)；江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))(BE2016312)；徐州市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(KC14N0067)；江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心項(xiàng)目。江蘇省第十三批“六大人才高峰”高層次人才培養(yǎng)項(xiàng)目(NY-156)

馬紅勃(1983- )，男，河北邢臺(tái)人，助理研究員，從事小麥育種和栽培研究。*通訊作者，研究員，從事小麥栽培和育種研究。

2016-09-21

TP 753

A

0517-6611(2016)32-0017-03