陳 華，張勤斌，桂玉蓮，陳檢鋒，付利波，王志遠(yuǎn)，王 偉，王應(yīng)學(xué)，尹 梅

（1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，昆明 650205；2曲靖市麒麟?yún)^(qū)土壤肥料工作站，云南 麒麟 650000；3曲靖市麒麟?yún)^(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，云南 麒麟 650000)

0 引言

小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物之一，在全世界均廣泛種植，是云南省重要的秋冬糧食作物。近10年來，每年在云南省的常規(guī)種植面積約40萬hm2[1]。云南小麥主要種植在山區(qū)、半山區(qū)的旱地上，地勢較高，主要分布在海拔1000～2400m，種植土壤類型多為紅壤，肥力較差，質(zhì)地粘重，酸性較強(qiáng)[2-3]。土壤養(yǎng)分含量是作物合理施肥的重要依據(jù)，也是作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，在云南省獨(dú)特的自然生態(tài)環(huán)境中，建立小麥種植土壤的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)并進(jìn)行相應(yīng)的施肥推薦，為評估該地區(qū)小麥種植土壤肥力狀況和制定肥料配方提供依據(jù)具有重要意義。到目前為止，已有不少學(xué)者建立不同區(qū)域不同作物的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，在推薦施肥方面也做了研究。陳新平等[4]通過“3414”試驗建立測土配方施肥技術(shù)指標(biāo)體系。孫洪仁等[5-7]建立了中國不同區(qū)域的玉米、馬鈴薯、水稻和小麥氮磷鉀豐缺指標(biāo)，并推薦適宜的氮磷鉀用量。也有不少研究者針對特定區(qū)域建立了作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和推薦施肥體系，如孫義祥等[8]建立了山東省冬小麥測土配方施肥指標(biāo)體系。陳子學(xué)等[9]對天津冬小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)進(jìn)行了研究。程振勇等[10]對河南新鄉(xiāng)小麥豐缺指標(biāo)、產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量及利用效率等進(jìn)行研究。付瑩瑩等[11-12]建立了陜西關(guān)中灌區(qū)夏玉米和冬小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系。馬志超等[13]建立了關(guān)中西部冬小麥氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。戢林等[14]構(gòu)建了四川中部丘陵區(qū)水稻測土配方施肥指標(biāo)體系。在云南省的作物豐缺指標(biāo)中，僅見有尹梅等[15]、熊艷等[16]建立的玉米土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和熊艷等[17]建立的水稻土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，未有人建立過云南小麥的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。本研究以多年來在云南開展的小麥肥料試驗為基礎(chǔ)，建立了云南小麥種植土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)并針對不同土壤養(yǎng)分推薦施肥量，為指導(dǎo)云南旱地小麥的科學(xué)施肥提供重要理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

在云南省旱地小麥主產(chǎn)區(qū)（文山州、紅河州、曲靖市、臨滄市、楚雄州、昆明市和大理州）布置和獲取2006—2019年旱地小麥肥料試驗共65組。試驗前在各個試驗點取多點耕作層的土壤樣品進(jìn)行混合，每個土樣重2 kg，風(fēng)干后分析測試。

供試的小麥品種均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，如‘文麥14’、‘云麥53’、‘云麥42’、‘宜麥1號’、‘靖麥11’、‘靖麥17’、‘川麥104’、‘川麥107’等，小麥播種量為150～180kg/hm2。

試驗用肥料：氮肥為普通尿素（46%純N），磷肥用普鈣(12%P2O5)，鉀肥為氯化鉀(60%K2O)或硫酸鉀(50%K2O)。小麥種植時，氮磷鉀肥均一次性底施。

1.2 試驗設(shè)計

所有試驗均為4個處理，即氮磷鉀處理(NPK)、缺氮處理(PK)、缺磷處理(NK)和缺鉀處理(NP)。試驗施肥水平均為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿拷浦?，施肥量見?。小麥?zhǔn)斋@時，分區(qū)進(jìn)行計產(chǎn)。

表1 各試驗點施肥量 kg/hm2

1.3 土壤養(yǎng)分測定方法

土樣分析的指標(biāo)有：堿解N、有效P、速效K和有機(jī)質(zhì)含量以及pH。土壤樣品的堿解N含量用堿解擴(kuò)散法測定，有效P含量用鉬銻抗比色法（0.5 mol/L NaHCO3浸提）測定，速效K含量用火焰光度計法（乙酸銨溶液浸提）測定，有機(jī)質(zhì)含量采用鉻酸鉀容量法分析，pH測定采用玻璃電位法[18-19]。

1.4 小麥土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)研究方法

根據(jù)試驗中的缺素處理相比NPK處理獲得的數(shù)值為相對產(chǎn)量，即可建立云南旱地小麥的土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)[4,7,20]。

缺N、P、K的計算見公式(1)～(3)。

以各個試驗點試驗前的土壤速效養(yǎng)分含量值為自變量，上述方法所算出的缺素相對產(chǎn)量(%)作為因變量，用EXCEL軟件繪制出散點圖，采用“對數(shù)”回歸分析得到缺素相對產(chǎn)量與對應(yīng)的基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量值之間的關(guān)系式，并繪制趨勢線。按照農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（2011年修訂版）》，缺素相對產(chǎn)量>95%時對應(yīng)的土壤養(yǎng)分含量定為極高，缺素相對產(chǎn)量在90%～95%為高，缺素相對產(chǎn)量在75%～90%定為中等，缺素相對產(chǎn)量在60%～75%為低，缺素相對產(chǎn)量<60%定為極低，把上面得到的臨界值代入到回歸方程中可以得的土壤NPK養(yǎng)分分級臨界值，依據(jù)這些臨界值劃分土壤氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。

1.5 小麥?zhǔn)┓释扑]體系研究方法

采用公式(4)計算旱地小麥的推薦施肥量。

其中F是小麥的推薦施肥量，A是所定小麥目標(biāo)產(chǎn)量轉(zhuǎn)移出的氮（磷或鉀）量，R是缺氮、缺磷或是缺鉀處理的相對產(chǎn)量，E是氮肥、磷肥或鉀肥的肥料當(dāng)季利用率[11]。

選各個豐缺指標(biāo)等級缺氮（缺磷或缺鉀）處理的相對產(chǎn)量下限為這個等級缺氮（缺磷或缺鉀）處理的相對產(chǎn)量，分等級對應(yīng)為>95%（極高）、90%～95%（高）、75%～90%（中等）、60%～75%（低）和<60%（極低）。小麥單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量移出氮量變異范圍較大，就云南旱地小麥而言，3.75～4.50 t/hm2為理想的旱地小麥經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，云南小麥每百千克籽粒分別吸收純N、純P和純K為3.1、0.4、2.1 kg[21]。綜合全國和云南試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本研究設(shè)置氮肥、磷肥和鉀肥的當(dāng)季利用率分別為：30%、15%和40%[22-23]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用EXCEL和DPS軟件處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南旱地小麥種植土壤養(yǎng)分分析

云南旱地小麥種植土壤的養(yǎng)分含量和pH見表2。云南旱地小麥65組試驗的結(jié)果顯示，旱地小麥種植土壤的堿解N、有效P、速效K平均值分別為145.3、26.6、143.0 mg/kg，變異系數(shù)分別為30.4%、48.3%、37.1%，說明云南旱地小麥種植土壤的速效養(yǎng)分變異比較大，特別是有效P。pH平均為6.4，變異系數(shù)小，為13.4%。有機(jī)質(zhì)平均值為33.3 g/kg，變異系數(shù)為40.5%。

表2 云南旱地小麥土壤的養(yǎng)分狀況

2.2 云南旱地小麥土壤氮磷鉀的對數(shù)回歸方程

以各組小麥試驗的種植土壤速效養(yǎng)分含量為自變量，因變量是相對產(chǎn)量(%)，繪制出散點圖（圖1），可得到缺素相對產(chǎn)量和與之對應(yīng)土壤養(yǎng)分含量的對數(shù)回歸方程。分析表明，旱地小麥種植土壤堿解N、有效P和速效K含量與其對應(yīng)的缺素區(qū)產(chǎn)量之間有較好的相關(guān)性。擬合的對數(shù)回歸方程分別見(5)～(7)。

圖1 云南旱地小麥土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量與相應(yīng)的缺氮、缺磷、缺鉀區(qū)相對產(chǎn)量的關(guān)系

2.3 云南旱地小麥土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)體系

相對產(chǎn)量高于95%時對應(yīng)的土壤速效養(yǎng)分含量為極高等級，90%～95%之間為高等級，75%～90%之間為中等等級，60%～75%之間為低等級，低于60%為極低等級，把臨界值作為y值代入到上述所得到的回歸方程中，即可計算出氮磷鉀養(yǎng)分分級（土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分）的豐缺指標(biāo)值。云南旱地小麥種植土壤氮磷鉀的豐缺指標(biāo)體系如表3所示。

表3 云南旱地小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系

旱地小麥缺N、缺P和缺K的處理相對產(chǎn)量最大值都有超過95%的實例。缺N、缺P和缺K處理的相對產(chǎn)量最小值分別是40.69%、70.27%和72.73%，所以，缺P和缺K處理相對產(chǎn)量小于70%所對應(yīng)的豐缺指標(biāo)沒有實際意義。試驗中，缺N處理有超過1/5的試驗相對產(chǎn)量超過了95%，說明1/5旱地小麥種植土壤N養(yǎng)分含量達(dá)到了極高水平；缺P處理有23.08%的試驗相對產(chǎn)量超過了95%，說明超過1/5的旱地小麥種植土壤P養(yǎng)分水平達(dá)到了極高含量；缺K處理40.00%試驗相對產(chǎn)量超過了95%，說明2/5的旱地小麥種植土壤K養(yǎng)分水平達(dá)到了極高含量。分別有29.23%、32.31%和50.77%的旱地小麥種植土壤達(dá)到N、P和K養(yǎng)分水平高和極高水平。分別有44.61%、83.08%和80.00%的旱地小麥種植土壤達(dá)到N、P和K養(yǎng)分中等水平以上。分別有21.54%、16.92%和20.00%的旱地小麥種植土壤屬于N、P和K養(yǎng)分低水平。33.85%的土壤N養(yǎng)分屬于極低水平。

2.4 云南旱地小麥氮磷鉀推薦施肥體系的建立

根據(jù)制定的云南旱地土壤有效氮磷鉀的豐缺指標(biāo)（表3），運(yùn)用小麥推薦施肥體系研究方法，按照不同等級分別計算平均推薦施肥，建立推薦施肥體系。云南旱地小麥土壤有效氮磷鉀的推薦施肥體系見表4，為了豐缺指標(biāo)和推薦施肥量簡單實用、容易記憶，將得到的推薦施肥量臨界值和肥料推薦用量校正為“5”的倍數(shù)。

表4 云南旱地小麥土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和推薦施肥體系

3 討論

3.1 云南旱地小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)

前人研究的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)劃分，有氮磷鉀養(yǎng)分豐缺劃定采用等級對應(yīng)的不同百分比，如熊艷等[17]劃分云南省旱地玉米土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)時，氮以60%、70%、80%和90%為標(biāo)準(zhǔn)，磷和鉀以85%、90%、95%、100%為標(biāo)準(zhǔn)；但多數(shù)研究是采用相同的百分比數(shù)來劃分氮磷鉀的豐缺等級[7,12]，劃分等級的百分比各有所異。孫洪仁等[7]在研究馬鈴薯和小麥的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)時用相對產(chǎn)量≥100%、90%～100%、80%～90%、70%～80%、60%～70%、50%～60%和＜50%將氮磷鉀養(yǎng)分等級劃分為1～7級。付瑩瑩等[11-12]在研究關(guān)中夏玉米冬小麥和尹梅等[15]在滇東玉米種植土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究中按土壤缺氮磷鉀區(qū)相對產(chǎn)量≥95%、90%～95%、75%～90%和50%～75%將養(yǎng)分等級分別劃分為極高、高、中等和低等級。任亮等[24]研究西北半干旱地區(qū)玉米時將≥95%、90%～95%、75%～90%、60%～75%和＜60%的相對產(chǎn)量養(yǎng)分等級分別劃分為高、較高、中等、較低和低等級等。本研究以農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（2011年修訂版）》為依據(jù)劃分云南旱地小麥養(yǎng)分豐缺指標(biāo)等級，研究65組試驗數(shù)據(jù)，在土壤氮磷鉀養(yǎng)分極高、高、中等和低級均有分布，只是在極低水平下，僅有33.85%的土壤氮養(yǎng)分屬于極低水平，而土壤的磷鉀水平?jīng)]有低到極低水平，前人在其他區(qū)域研究也有類似結(jié)果[7,12]。對比其他研究區(qū)域的小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)[8,12]，云南旱地小麥的氮養(yǎng)分豐缺指標(biāo)均高于其他研究區(qū)域，磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和其他研究區(qū)域數(shù)值相差不大。結(jié)果顯示不同區(qū)域由于生態(tài)環(huán)境的不同，土壤養(yǎng)分豐缺對小麥產(chǎn)量高低的影響是有差異的，小麥的種植土壤中氮養(yǎng)分對小麥產(chǎn)量的影響大于磷鉀。

以缺素區(qū)相對產(chǎn)量≥90%、75%～90%和＜75%來看土壤養(yǎng)分的高、中、低，結(jié)果顯示，65組試驗中分別有29.23%、32.31%和50.77%的土壤氮磷鉀養(yǎng)分屬于高水平等級，分別有15.39%、50.77%和29.23%的土壤氮磷鉀養(yǎng)分屬于中等水平等級，分別有55.38%、16.92%和20.00%的土壤氮磷鉀養(yǎng)分屬于低水平等級。這樣的分布狀況也可以找到在云南旱地小麥長期的種植中，農(nóng)戶重施氮肥，輕施或不施磷鉀肥的原因：不施氮肥，有一大半地塊的小麥產(chǎn)量不能達(dá)到施用氮肥后的中等產(chǎn)量；不施磷肥，僅有16.92%比例的地塊小麥產(chǎn)量不能達(dá)到施用磷肥后的中等產(chǎn)量；不施鉀肥，有50.77%地塊的小麥產(chǎn)量能達(dá)到施用鉀肥后的高等產(chǎn)量，有80.00%地塊的小麥產(chǎn)量能達(dá)到施用鉀肥后的中等產(chǎn)量以上。

由于研究結(jié)果是通過65組旱地小麥試驗數(shù)據(jù)分析計算出來的，試驗數(shù)據(jù)中沒有磷鉀指標(biāo)為極低的等級，所以還可用更多的旱地小麥試驗來完善和修正該小麥土壤氮磷鉀的豐缺指標(biāo)體系。

3.2 云南旱地小麥推薦施肥體系的建立

建立了養(yǎng)分豐缺指標(biāo)后，為了推薦適宜的施肥量，進(jìn)而需要建立推薦施肥體系。在眾多研究中，很多區(qū)域的適宜施肥量是通過“3414”試驗肥料效應(yīng)方程分析或計算出來的[8,11]，也有通過“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量[7]，65組試驗中，僅有一部分為“3414”試驗，其余為其他的肥料試驗，故采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”來確定不同養(yǎng)分等級下的適宜施肥量。

對比本研究所得到的適宜施肥量與其他研究的結(jié)果，幾乎其他所有區(qū)域的小麥適宜推薦施肥量均高于或略高于本研究，這樣的結(jié)果是因為不同的區(qū)域生態(tài)條件不一樣，小麥對肥料的利用率有差異，以及云南旱地小麥屬于產(chǎn)量不高、化肥投入效率較低的作物[7-8,12]。

4 結(jié)論

通過對云南省旱地小麥的65組肥料試驗結(jié)果進(jìn)行分析研究得知，云南旱地小麥種植土壤的堿解N、有效P和速效K平均值為145.3、26.6、143.0mg/kg，3者的變異都比較大。以缺素區(qū)比氮磷鉀區(qū)的相對產(chǎn)量高過95%時對應(yīng)的土壤速效養(yǎng)分含量為極高等級，90%～95%為高等級，75%～90%為中等等級，60%～75%為低等級，小于60%為極低等級，分析計算出小麥種植土壤堿解N的豐缺指標(biāo)：＞185mg/kg（極高）、175～185mg/kg（高）、155～175mg/kg（中等）、125～155mg/kg（低）和＜125mg/kg（極低）；有效P 豐缺指標(biāo)：＞35mg/kg（極高）、30～35mg/kg（高）、15～30mg/kg（中等）和＜15mg/kg（低）；速效K豐缺指標(biāo)：＞165mg/kg（極高）、145～165mg/kg（高）、85～145mg/kg（中等）和＜85mg/kg（低）。并以此推薦了相應(yīng)的施肥量，小麥種植土壤堿解N高、中等、低和極低時推薦施肥量分別為：25～45、45～115、115～185、185～210 kg/hm2；土壤有效P高、中等和低時推薦施肥量分別為：15～30、30～75、75～110 kg/hm2；土壤速效K高、中等和低時推薦施肥量分別為：15～30、30～75、75～110 kg/hm2。