付 文，黃玉芳，岳松華，劉小寧，葉優(yōu)良，石秀良，汪 洋*

（1．河南農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，河南 鄭州 450002；2．杞縣農(nóng)業(yè)局，河南 杞縣 475200）

小麥是我國主要糧食作物之一，河南省作為我國小麥主產(chǎn)區(qū)，種植面積達5.714 6×106hm2，占全國的23.3%，單產(chǎn)達到6 483.7kg/hm2，列全國首位。同時，河南省也是全國化肥用量最高的省份，2017 年河南化肥用量占全國的12.06%［1］。在傳統(tǒng)小麥施肥模式中，盲目、過量施肥現(xiàn)象普遍，包括氮肥施用較多而磷、鉀肥施用較少，或者氮、磷、鉀施用比例不當?shù)?，進而引起小麥產(chǎn)量、品質(zhì)下降以及日益嚴重的環(huán)境污染等一系列問題［2］。為推動科學施肥的普及應(yīng)用，我國從2005 年開展了測土配方施肥行動，由于我國分散經(jīng)營的管理方式造成農(nóng)事操作單元地塊面積狹小，推薦施肥若依據(jù)田塊進行實時實地管理不經(jīng)濟且實際操作中難度很 大［3］?？紤]到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況和可操作性，在區(qū)域?qū)哟危ㄈ缈h域或更大尺度），可以采取養(yǎng)分分區(qū)管理的策略，針對土壤條件變異較大的地區(qū)，需要進行適當調(diào)整，以滿足農(nóng)戶個性化施肥需求［4］。本試驗研究了不同配方施肥模式對小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分利用率和經(jīng)濟效益的影響，旨在探明“大配方、小調(diào)整”區(qū)域配肥技術(shù)的可行性，以期為增加小麥產(chǎn)量、提高養(yǎng)分資源利用效率和經(jīng)濟效益提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017～2018 年在河南省周口市扶溝縣進行，扶溝縣耕地面積1.4109×105hm2，以小麥-玉米輪作為主，其中小麥播種面積達5.978×104hm2。扶溝縣屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫14.4℃，年降水量611.4mm。采集試驗地土樣，依據(jù)不同的基礎(chǔ)地力類型將土樣混勻后測得：低基礎(chǔ)地力耕層土壤pH 值為8.0，有機質(zhì)14.4g/kg、全氮1.06g/kg、有效磷27mg/kg、速效鉀102mg/kg；中基礎(chǔ)地力耕層土壤pH值為7.82，有機質(zhì)12.9g/kg、全氮0.92g/kg、有效磷31mg/kg、速效鉀114mg/kg；高基礎(chǔ)地力耕層土壤pH 值為7.8，有機質(zhì)18.66g/kg、全氮0.87g/kg、有效磷24.3mg/kg、速效鉀95mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

選擇當?shù)? 個代表性地地塊進行田間試驗，試 驗設(shè)4 個處理：空白對照（CK）、農(nóng)戶習慣（FP）、大配方（MP）、小調(diào)整（AP）。其中，空白對照為無肥區(qū)處理；當?shù)剞r(nóng)戶習慣基肥施用（N-P2O5-K2O）30-5-5 或25-16-6 高氮復合肥，施用量為750kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素（N46%）228.3kg/hm2；大配方處理為基于扶溝縣“3414”試驗設(shè)計的基肥N-P2O5- K2O 為18-22-7 的配方肥，施用量為600kg/hm2，拔節(jié) 期追施尿素（N46%）228.3kg/hm2；基于大配方，小調(diào)整處理根據(jù)試驗地塊速效磷、鉀含量，調(diào)整基肥磷、鉀肥的施用量，拔節(jié)期追施尿素（N46%）228.3kg/hm2。各處理的氮、磷、鉀肥的施肥總量見表1。各處理設(shè)3次重復，小區(qū)面積100m2。10 月初播種，次年6月初收獲，播種量165kg/hm2，各處理田間管理相同。供試品種為當?shù)刂魍破贩N周麥28。

表1 各試驗處理肥料養(yǎng)分施用量（kg/hm2）

1.3 測定項目及方法

收獲期，各小區(qū)取1m 雙行小麥植株，樣品于105℃下殺青30min 后在70℃下烘至恒重，稱干物質(zhì)量。各小區(qū)單打單收，同時調(diào)查單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.4 測定項目及方法

收獲指數(shù)=產(chǎn)量/整株干物質(zhì)積累量×100%；

肥料貢獻率=（施肥區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量）/施肥區(qū)產(chǎn)量×100%；

肥料農(nóng)學利用率=（施肥區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量）/（施N 量+施P2O5量+施K2O 量）。

數(shù)據(jù)采用Excel2010和SPSS20.0進行統(tǒng)計分析，利用Origin9.0做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方施肥對不同基礎(chǔ)地力下小麥產(chǎn)量的影響

依據(jù)不施肥處理的籽粒產(chǎn)量將試驗田塊劃分為低、中、高3 種基礎(chǔ)地力類型，不同基礎(chǔ)地力水平下施肥后小麥產(chǎn)量都有顯著的增加，不同施肥處理間產(chǎn)量也有一定的差異（圖1）。低基礎(chǔ)地力水平下，不施肥處理僅收獲籽粒4 002.0kg/hm2，大配方、小調(diào)整處理較農(nóng)戶習慣分別增產(chǎn)8.3%、12.0%；中基礎(chǔ)地力水平下，不施肥處理收獲籽粒5127.8kg/hm2，大配方、小調(diào)整處理較農(nóng)戶習慣分別增產(chǎn)7.9%、21.5%；高基礎(chǔ)地力水平下不施肥處理（CK）收獲籽粒達5 892.5kg/hm2，大配方、小調(diào)整處理較農(nóng)戶習慣分別增產(chǎn)4.5%、14.4%。

2.2 配方施肥對不同基礎(chǔ)地力下小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

圖1 不同基礎(chǔ)地力水平下各施肥處理對小麥產(chǎn)量的影響

表2 不同基礎(chǔ)地力水平下各施肥處理對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

不施肥處理籽粒產(chǎn)量顯著低于施肥處理，從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的不足是高產(chǎn)的限制因素，與千粒重關(guān)系不大（表2）。農(nóng)民習慣施肥下，低、中、高地力水平下的穗數(shù)分別為6.67×106、7.05×106和6.86×106個/hm2。每穗粒數(shù)分別為36.4、38.4 和37.1個。與農(nóng)戶習慣施肥相比，大 配方處理下這3 個地力水平的穗數(shù)分別提高2.10%、2.55%和3.50%，每穗粒數(shù)分別提高4.12%、3.26%和4.42%；小調(diào)整處理下這3 個地力水平的穗數(shù)分別提高2.84%、4.40%和4.52%，每穗粒數(shù)分別提高8.32%、3.13%和6.64%，但統(tǒng)計上沒有顯著性差異?？梢?，相比農(nóng)戶習慣處理，小調(diào)整處理產(chǎn)量的顯著提高是穗數(shù)和穗粒數(shù)共同增加的結(jié)果。千粒重對產(chǎn)量的影響不大。

2.3 配方施肥對不同基礎(chǔ)地力下小麥養(yǎng)分利用效率的影響

隨基礎(chǔ)地力水平增加，不施肥處理的收獲指數(shù)也表現(xiàn)增加。低地力條件下，大配方、小調(diào)整處理的收獲指數(shù)顯著高于不施肥、農(nóng)戶習慣處理；中地力條件下，小調(diào)整處理的收獲指數(shù)顯著高于農(nóng)戶習慣處理，不施肥、農(nóng)戶習慣和大配方處理間沒有明顯差異；高地力條件下，大配方、小調(diào)整處理的收獲指數(shù)都顯著高于農(nóng)戶習慣（表3）。

隨著地力水平的提升，肥料貢獻率和肥料農(nóng)學利用率不斷降低。農(nóng)民習慣施肥下，低、中、高基礎(chǔ)地力水平的肥料貢獻率分別為37.0%、10.0%和11.2%，肥料農(nóng)學利用率分別為5.2、1.4 和2.1kg/kg。 與農(nóng)戶習慣施肥相比，大配方處理下3 個地力水平肥料貢獻率分別提高14.0%、65.7%和35.1%，肥料農(nóng)學效率分別提高36.9%、95.1%和32.7%；小調(diào)整處理下3 個地力水平肥料貢獻率分別提高18.9%、132.7%和100.54%，肥料農(nóng)學效率分別提高46.0%、162.24%和87.3%。在肥料利用率方面小調(diào)整處理始終顯著高于農(nóng)戶習慣 處理。

2.4 配方施肥對不同基礎(chǔ)地力下小麥經(jīng)濟效益的影響

由于養(yǎng)分管理的不同導致不同處理間產(chǎn)值和經(jīng)濟效益不同（表4）。不同基礎(chǔ)地力水平下，產(chǎn)值始終表現(xiàn)為不施肥＜農(nóng)戶習慣＜大配方＜小調(diào)整；不施肥處理沒有肥料成本，其余處理則表現(xiàn)為大配方＜農(nóng)戶習慣＜小調(diào)整。小調(diào)整處理的經(jīng)濟效益始終高于其它處理，且隨著基礎(chǔ)地力的提升小調(diào)整處理的經(jīng)濟效益不斷增加。低基礎(chǔ)地力水平下，各施肥處理的經(jīng)濟效益都明顯高于不施肥處理；但在高基礎(chǔ)地力水平下，農(nóng)戶習慣處理的經(jīng)濟效益卻低于不施肥處理。

表3 不同基礎(chǔ)地力水平下各施肥處理對小麥養(yǎng)分利用效率的影響

表4 不同基礎(chǔ)地力水平下各施肥處理對小麥經(jīng)濟效益的影響（萬元/hm2）

3 討論

3.1 小麥種植上農(nóng)戶施肥存在問題分析

本研究中周麥28農(nóng)戶平均產(chǎn)量為6352kg/hm2，遠低于區(qū)試產(chǎn)量，生產(chǎn)中土壤肥力、管理水平的差異，導致高產(chǎn)品種穩(wěn)定性較差，很難發(fā)揮出好的增產(chǎn)潛力。本研究中，扶溝縣8 個示范戶選用30-5-5 或者25-16-6 的高氮復合肥，農(nóng)戶習慣 用 量 為 氮 肥291～326kg/hm2，磷 肥38～120kg/hm2，鉀 肥45～60kg/hm2。產(chǎn)量水平7500～9000kg/hm2時，華北區(qū)域冬小麥施肥推薦用量為氮肥180～210kg/hm2，磷肥90～120kg/hm2，鉀肥60～75kg/hm2［5］。參比推薦用量，扶溝縣農(nóng)戶習慣施肥明顯氮肥過量，鉀肥投入量不足，選用30-5-5 復合肥的農(nóng)戶其磷肥用量也不夠。本研究中，農(nóng)戶習慣施肥的小麥收獲指數(shù)、肥料貢獻率

和肥料農(nóng)學利用率都低于配方肥和小調(diào)整處理。可見，除施肥量不合理外，重氮、輕磷鉀也是重要原因［6］。市場上復合肥產(chǎn)品種類繁多，加之小麥、玉米等糧食作物的收益遠低于經(jīng)濟作物，農(nóng)戶在肥料選擇上往往更看重價格，盲目性很大，迫切需要適合某一區(qū)域的作物專用配方肥［7］。本研究中，相比農(nóng)戶習慣施肥，配方肥通過減氮、加磷或鉀后降低了肥料成本，提高了最終收益。中、高基礎(chǔ)地力水平下，農(nóng)戶習慣施肥后的小麥季經(jīng)濟效益甚至低于不施肥處理，不合理的施肥給農(nóng)戶帶來巨大經(jīng)濟損失。

3.2 “大配方、小調(diào)整”區(qū)域配肥技術(shù)的應(yīng)用效果

市場現(xiàn)有的多數(shù)復合肥產(chǎn)品沒有充分考慮區(qū)域土壤養(yǎng)分供應(yīng)，廠家更愿意設(shè)計“萬能配方”，全國各地均可施用。區(qū)域作物專用肥有很強的針對性和技術(shù)操作性，針對特定作物、特定區(qū)域，大、中型企業(yè)可針對我國大的農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)中大宗作物進行大配方設(shè)計，大配方復合肥形成的區(qū)域養(yǎng)分配方穩(wěn)定、集中、使用面積大［8］。不同施肥處理的經(jīng)濟效益分析可知，大配方處理獲得了較好的經(jīng)濟效益，比農(nóng)戶習慣處理平均增加0.12 萬元/hm2，且田塊基礎(chǔ)地力越低，效益增加越多。針對我國以“農(nóng)戶分散經(jīng)營”為主的農(nóng)田布局來看，土壤養(yǎng)分和作物產(chǎn)量受人為因素影響加大，任何區(qū)域養(yǎng)分配方都不可能保證其能適應(yīng)一定區(qū)域范圍內(nèi)的全部田塊，對于缺乏某種養(yǎng)分元素的“特殊田塊”應(yīng)增施一定的單質(zhì)肥料，以實現(xiàn)田塊的精準調(diào)控［9］。本研究中，相比大配方處理，小調(diào)整施肥后可進一步提高產(chǎn)量、經(jīng)濟效益，且產(chǎn)量及效益增長率以中、高基礎(chǔ)地力明顯高于低基礎(chǔ)地力。目前，河南省已建立多家初具規(guī)模的配肥工廠，由中、小型農(nóng)資企業(yè)為主導，以BB 肥生產(chǎn)為主，作為大區(qū)域復合肥的補充。趙亞南等［10］研究表明，河南省小麥具有（21.8～48.8）×104t 的化肥減施潛力，區(qū)域大配方、小調(diào)整是實現(xiàn)我國化肥零增長的重要措施之一，然而縣域配方小調(diào)整需要大量土壤樣品采集和測定，技術(shù)掌握和運用難度大，培訓技術(shù)員和推廣周期較長，土壤養(yǎng)分的快速檢測方法仍需改進。

4 結(jié)論

相比農(nóng)戶習慣施肥，縣域大配方增產(chǎn)效果不顯著，純氮養(yǎng)分投入量減少使得小麥經(jīng)濟效益平均提升16.6%。依據(jù)基礎(chǔ)地力差異，在大配方的基礎(chǔ)上對肥料配方進行小調(diào)整，小調(diào)整處理的經(jīng)濟效益隨基礎(chǔ)地力的提升不斷增加。綜上可見，“大配方、小調(diào)整”可推動區(qū)域施肥技術(shù)的進步，促進肥料產(chǎn)品的優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，充分提高肥料利用率。