位國峰 張翠玉 張小娣 丁 潔 王惠濱

（濱州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 山東濱州 256600）

黃河三角洲地區(qū)的濱州市,屬黃河沖積平原,地勢平坦,土質(zhì)疏松,土層深厚,冬小麥?zhǔn)窃摰貐^(qū)的主要糧食作物。近年來為了追求高產(chǎn)，農(nóng)民大量施用化肥，但由于土壤鹽漬化的影響和不合理的施肥方式，小麥總產(chǎn)量仍然較低,這樣不僅導(dǎo)致氮肥利用率偏低，而且還會造成環(huán)境污染[1-2]。研究表明，化肥對于我國糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為55%左右，在確保糧食增產(chǎn)上的作用毋庸置疑，但受報酬遞減律的影響而有一定限度[3]。2000-2005年我國主要糧食作物的氮肥利用率在10.8%～40.5%，平均為27.5%；磷肥利用率在7.3%～20.1%，平均為11.6%；鉀肥利用率在21.2%～31.9%，平均為31.3%[4]。大量研究表明，根據(jù)作物需肥規(guī)律施肥可以提高肥料的利用效率[5-6]。因此，探討黃河三角洲地區(qū)不同施肥方式對小麥生長及化肥利用率的影響，對改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)小麥持續(xù)穩(wěn)定豐收和增加農(nóng)民的經(jīng)濟效益具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

于2019-2020年在濱城市楊柳雪鎮(zhèn)前尹村玉米小麥輪作地塊進(jìn)行田間試驗，該地區(qū)地處黃河三角洲區(qū)域，屬北溫帶東亞季風(fēng)區(qū)域大陸性氣候，年平均氣溫12℃左右，試驗地土壤類型為潮土，土壤肥力中等，試驗地土壤全氮1.337%、有機質(zhì)18.3 g/kg、堿解氮159.73 mg/kg、速效磷30.33 mg/kg、速效鉀110.30 mg/kg。

1.2 供試材料

小麥品種為濟麥44。

選擇單元素肥料為試驗用肥，氮素化肥為尿素、磷素肥料為過磷酸鈣、鉀素肥料為氧化鉀。

1.3 試驗設(shè)計

為了更好地將試驗結(jié)果用于指導(dǎo)今后當(dāng)?shù)匦←溕a(chǎn)，試驗不再設(shè)置完全均衡的肥料搭配處理，借鑒二次飽和—D設(shè)計，共設(shè)10個處理，具體見表1。試驗小區(qū)面積20 m2（長6.67 m、寬3 m），隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。

表1 處理設(shè)置及施肥量

1.4 試驗實施

試驗地翻耕前于2019年10月20日按既定方案施肥（撒施），旋耕，10月21日播種（條播），2019年11月15日每畝用40%雙氟磺草胺80 mL/畝防治麥田雜草。2020年3月5日澆水一次。分別于3月下旬、4月中旬和5月上旬用噻蟲嗪15 mL、吡蟲啉25 mL、吡唑醚菌酯20 mL，對小麥進(jìn)行病蟲害防治。6月13日收割，每小區(qū)收1 m2計產(chǎn)，稱量取樣生物量，隨機抽取20穗測得穗粒數(shù)。在收割處拔取約100 g小麥植株作為考種使用，每處理按對角線取3個土樣混勻，作為本小區(qū)的待測土樣。

1.5 試驗調(diào)查指標(biāo)

1.5.1 產(chǎn)量指標(biāo) 千粒重、穗粒數(shù)、畝穗數(shù)和小區(qū)產(chǎn)量。

1.5.2 理化指標(biāo) 基礎(chǔ)土壤肥力水平測定，試驗地翻耕前先進(jìn)行田間區(qū)劃，形成3個區(qū)組，共計30個小區(qū)，每小區(qū)都進(jìn)行田間取樣。取10個樣點測定全氮、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，求其平均值為基礎(chǔ)肥力指標(biāo)。在小麥?zhǔn)斋@時做土樣采取，每小區(qū)3點取樣，混合為一個土樣，測定試驗?zāi)┢谕寥栏黟B(yǎng)分含量。從收獲的植株中每小區(qū)抽取100 g左右植株，烘干分別計數(shù)其籽粒重、莖葉重等，對籽粒和莖葉分別進(jìn)行氮磷鉀含量測定。所有土壤取樣標(biāo)準(zhǔn)為取耕層深度20 cm的土壤。

1.6 試驗數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2007進(jìn)行分析，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，對各處理平均數(shù)采用新復(fù)極差法檢驗。

肥料利用率計算公式如下。

（1）采取山東省土肥站枚舉法給出了肥料利用率的計算公式：

氮肥利用率=（常規(guī)施肥區(qū)作物吸收氮總量-無氮區(qū)作物吸氮總量）/所施肥料中氮素的總量×100%。

（2）參考張福鎖[4]等介紹的方法，分別計算偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率和生理利用率。

肥料偏生產(chǎn)力PFP=Y/F，Y為施肥后獲得的作物產(chǎn)量，F(xiàn)代表肥料的投入量。

肥料的農(nóng)學(xué)效率AE=（Y—Y0）/F，Y0代表未施肥條件下的作物產(chǎn)量，Y、F定義同前。

肥料的生理利用率PE=（Y-Y0）/（U-U0），Y、Y0意義同前，U代表施肥后作物收獲時地上部分吸收的元素量、U0代表未施肥作物收獲時地上部分吸收的元素量。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

處理的穗粒數(shù)存在顯著差異，以單純施鉀肥的處理9最多，其次為處理4，處理2最少。在本年度試驗中，單純施用鉀肥的處理4穗粒數(shù)比較多，居全部處理的第2位。單純施用氮肥的處理2穗粒數(shù)也較少。氮磷鉀三種元素肥料配合施用能夠增加穗粒數(shù)，但規(guī)律性不強。

處理間千粒重的表現(xiàn)規(guī)律復(fù)雜（表2），以單純施用鉀肥的處理4最高，達(dá)到47.95 g，說明該地塊在現(xiàn)有肥力水平下增施鉀肥能夠提高粒重，與前人增施鉀肥能夠促進(jìn)光合產(chǎn)物向籽粒輸送、增加粒重的研究結(jié)論一致。

方差分析（表2）表明，不同處理產(chǎn)量間存在顯著差異，以處理10（最大量的氮、磷肥和較少量鉀肥混施）產(chǎn)量最高，其次是處理8（高鉀和磷肥和較少的氮肥），這2個處理產(chǎn)量差異不顯著，而與其他處理差異達(dá)到顯著水平。不施肥處理1產(chǎn)量最低，其次為單純施用鉀肥的處理4和單純施用氮素肥料的處理2，而后是單純施用磷肥的處理3。說明不施肥料或者單純施用單一元素肥料都不能獲得高產(chǎn)。

表2 各處理小麥產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

2.2 小麥對各營養(yǎng)元素的吸收

小麥吸收氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素量的方差分析結(jié)果（表3）表明，施肥量和施肥的種類配比對氮磷鉀三元素的吸收量都達(dá)到顯著或極顯著差異，說明施肥對小麥吸收氮磷鉀有影響。具體表現(xiàn)在以下幾點。

表3 各處理小麥地上部對氮磷鉀的吸收量比較分析（單位：kg/畝）

（1）施較少量氮肥和大量的磷鉀肥的處理8對氮素的吸收量最多，其次是中等量氮磷的配比組合處理5，處理10、處理7氮素吸收量與上述2個處理差異不顯著。

（2）從對磷的吸收量以處理10最多，其次是處理8，之后依次是處理5、處理7。不施磷肥的或者單純施用磷肥的處理對磷素吸收量少。

（3）對鉀素的吸收情況與磷素的吸收情況基本相似。處理10吸收鉀素最多，其次為處理8，與處理1、處理2、處理3、處理4、處理6間差異顯著。以不施肥處理吸收量最少，其次是僅施用磷肥的和單純施用鉀肥的處理。

2.3 各元素肥料的利用率

各元素肥料利用率見表4。

表4 各處理肥料利用率計算結(jié)果

2.3.1 氮肥的利用率 氮肥利用效率最高的是處理8，為100.00%，該處理為較低氮肥用量和高磷高鉀施肥組合。只施用高量氮肥的處理2氮的利用率最低，為5.19%，中等量氮肥用量和中等磷肥用量組合處理5利用率達(dá)61.05%。高氮用量與低磷、低鉀的配比組合氮素利用率高，整個試驗中施氮肥6個處理的平均氮肥利用率為43.62%。

2.3.2 磷肥的利用率 磷肥的利用率比往年有所提高。單純施用磷肥處理磷肥利用率最低，為13.88%。磷肥利用率最高的為處理9，達(dá)到71.98%，該處理是高氮、高鉀和低磷組合，其他依次是處理5（中氮中磷無鉀）、處理7（無氮中磷中鉀）、處理10（高氮高磷低鉀）、處理8（低氮高磷高鉀）等。磷肥的利用率平均為42.31%。

2.3.3 鉀肥的利用率 鉀肥的利用率在本試驗中最高，平均達(dá)到69.17%。與氮磷肥肥料利用率基本相似，單純施用鉀肥處理利用率最低，高氮高磷低鉀的處理10利用率最高，可達(dá)100.00%。無氮中磷中鉀的處理7居第二，為82.98%，再次是低氮高磷高鉀的處理8，鉀肥利用率達(dá)72.30%。6個施用鉀肥的處理中，單純施用鉀肥的處理4鉀素利用率最低，不過也達(dá)到了31.79%。

因此，在現(xiàn)有的肥力條件下單純施用單一元素肥料都會降低肥料的利用率，尤其在施量大的情況下。氮磷鉀相互配施不但有利于增加產(chǎn)量，而且能夠提高肥料的利用率。

2.4 作物吸收投入比

從表5可以看出，氮素吸收量占投入量的比值平均為0.93，處理5和處理6等吸收量與施入量的比值達(dá)到1.81和1.58，即這2個處理小麥吸收的氮素，遠(yuǎn)超施入的氮素量。產(chǎn)量最高的處理10的吸投比也在1左右。在施入的氮素不能滿足小麥生長全部需要時，不僅施入的氮素全部被作物吸收，而且還需要從土壤中吸收一部分氮素。由于本年度試驗降低了各種肥料的施用量，即使高劑量單一元素施肥處理，吸收與投入的比值也在60%以上，鉀素的比值更接近1。

表5 作物地上收獲物吸收量占投入量的比值

2.5 氮磷鉀的偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率和生理利用率

偏生產(chǎn)力是指小麥產(chǎn)量與施肥量的比值，即每施用1 kg元素能夠生產(chǎn)出小麥的量。從表6可以看出，氮肥的偏生產(chǎn)力最低，鉀肥居第二，最高的是磷肥。說明氮肥單獨施用增產(chǎn)效果不大，事實也是如此，如在處理2、處理3、處理4中分別單獨施用氮磷鉀肥，氮的生產(chǎn)力最小，磷的偏生產(chǎn)力最高。

肥料的農(nóng)學(xué)效率是施肥與不施肥處理間的產(chǎn)量差值再除以施肥量，表明每施1 kg肥料獲得的產(chǎn)量增加值。同樣從表6可以看出，氮鉀農(nóng)學(xué)效率接近，而磷的農(nóng)學(xué)效率較高。

表6 氮磷鉀肥的偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率和生理利用率

生理利用率是指施肥處理與未施肥處理作物獲獲產(chǎn)量的差,與各施肥處理地上部分吸收的元素量與未施肥處理地上部分吸收元素量差的比值，即指示吸收元素每增加單位量能夠增加的小麥籽粒產(chǎn)量。磷的生理利用率比較高，說明每增加單位吸收磷量，產(chǎn)量增加較多。這也說明在當(dāng)前情況下施加磷肥對增加小麥產(chǎn)量具有重要意義。

3 討論與結(jié)論

施肥是小麥生產(chǎn)的必需措施，生產(chǎn)實踐常常發(fā)現(xiàn)無論土壤肥沃程度如何，施肥增產(chǎn)甚微，但不施肥往往發(fā)生減產(chǎn)。不同地塊的土壤肥力基礎(chǔ)及質(zhì)地不同，施肥的效果會發(fā)生變化。本試驗表明，小麥氮磷鉀肥的利用率分別為43.62%、42.31%和69.17%，與張福鎖[4]等的研究結(jié)果肥料利用率平均值相比有明顯提高。筆者認(rèn)為主要原因是在試驗過程中更加注重氮磷鉀肥的配合使用，施肥配方、施肥用量及施肥時期合理，從而提高了肥料的利用。

肥料利用率一直是我國學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點。肥料利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率是從不同角度描述作物對肥料養(yǎng)分的利用效率，其內(nèi)涵及應(yīng)用對象常常不同。本試驗表明，冬小麥氮肥、磷肥、鉀肥偏生產(chǎn)力分別為24.27 kg/kg、71.37 kg/kg和30.07 kg/kg，與2001-2005年我國小麥平均水平（43.0 kg/kg、63.7 kg/kg、72.2 kg/kg）相比，其中磷肥偏生產(chǎn)力相比略高，而氮肥、鉀肥偏生產(chǎn)力則明顯低于平均水平。農(nóng)學(xué)效率分別為12.35 kg/kg、20.66 kg/kg和9.23 kg/kg，明顯高于2001-2005年全國平均水平（8.0 kg/kg、7.3 kg/kg、5.3 kg/kg）?？傮w來看，黃河三角洲濱州地區(qū)小麥氮磷鉀肥利用率與全國水平相比處于中等水平，尤其表現(xiàn)在氮素管理方面差距較大。

化肥對黃河三角洲濱州地區(qū)小麥增產(chǎn)起著重要的作用，在滿足作物生長發(fā)育和不斷提高作物產(chǎn)量的同時，適當(dāng)減少化學(xué)肥料的施用，有利于改善生態(tài)環(huán)境，提高經(jīng)濟效益。