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        三種水肥處理模式對小麥產(chǎn)量、肥料利用率及土壤養(yǎng)分的影響

        2023-06-07 16:30:55邵俊飛李慧敏李漢燕孫素霞于進杰趙成雷
        南方農(nóng)業(yè)·下旬 2023年1期
        關鍵詞:土壤養(yǎng)分小麥產(chǎn)量

        邵俊飛 李慧敏 李漢燕 孫素霞 于進杰 趙成雷

        摘 要 噴灌是一種重要的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式。通過試驗研究不同水肥處理對山東省威海市文登區(qū)峰山村小麥產(chǎn)量、肥料利用率及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明,處理H-SL(常規(guī)施肥+噴灌)與L-SL(常規(guī)施肥減量25%+噴灌)小麥產(chǎn)量分別較CK(不施肥+畦灌)增加10.21%和17.72%;在肥料減施25%處理下,噴灌能夠較好地維持土壤含水量和養(yǎng)分含量;在小麥拔節(jié)期,處理L-SL 0~40 cm土層養(yǎng)分含量最高,無機氮、有效磷、速效鉀含量分別為97.33 mg·kg-1、46.73 mg·kg-1、201.02 mg·kg-1;處理L-SL養(yǎng)分利用率最高,氮磷鉀肥利用率分別為48.57%、19.22%、49.52%。

        關鍵詞 小麥;噴灌;產(chǎn)量;水肥利用率;土壤養(yǎng)分

        中圖分類號:S512.1 文獻標志碼:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.02.002

        華北平原是我國重要的糧食生產(chǎn)基地之一,該地區(qū)用全國6%的水資源支撐了18%的耕地,同時產(chǎn)出了23%的糧食,對于保障我國糧食安全發(fā)揮了重要作用[1]。小麥作為華北平原最主要的糧食作物,其生育期長且生育期內(nèi)降水稀少,50%~75%的需水量需通過灌溉進行補充[2]。小麥灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水量的70%,長期抽取地下水灌溉導致地下水水位下降、水資源匱乏,對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞[3-4]。因此,水資源短缺成為影響華北平原農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的重要問題[5]。

        噴灌作為一種重要的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式,在小麥栽培上可實現(xiàn)節(jié)水30%~40%,節(jié)肥20%~30%,增產(chǎn)15%~30%[6-7]。筆者選擇冬小麥作為研究對象,探究噴灌模式下的節(jié)肥增效潛力,以期為華北平原農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        筆者于2020年10月至2021年6月在山東省威海市文登區(qū)澤頭鎮(zhèn)峰山村進行大田試驗。供試土壤類型為石質(zhì)干潤正常新成土,pH值為7.15,有機質(zhì)含量為10.25 g·kg-1,硝態(tài)氮含量為45.64 mg·kg-1,銨態(tài)氮含量為8.24 mg·kg-1,有效磷含量為24.3 mg·kg-1,速效鉀含量為90.57 mg·kg-1。供試小麥品種為濟麥22,生育期約240 d。供試氮肥為尿素(46%),磷肥為過磷酸鈣(12%),鉀肥為硫酸鉀(50%)。

        1.2 試驗設計

        試驗采用隨機區(qū)組設計,小區(qū)面積為20 m2

        (4 m×5 m),各試驗小區(qū)隨機排列。試驗共設3個處理。1)CK:不施肥+畦灌。2)H-SL:常規(guī)施肥+噴灌,其中氮、磷、鉀肥施用量分別為220.0 kg·hm-2、130.0、kg·hm-2、100.0 kg·hm-2。3)L-SL:常規(guī)施肥減量25%+噴灌,其中氮、磷、鉀肥施用量分別為165.0 kg·hm-2、97.5、kg·hm-2、75.0 kg·hm-2。每個處理設3次重復。氮肥分基肥和追肥兩次施入,施肥量為1∶1;磷、鉀肥全部作基肥一次性施入,肥料均勻撒施后翻耕。小麥于2020年10月中旬播種,2021年6月中旬收獲,播種量為165 kg·hm-2,生育期管理措施與農(nóng)戶常規(guī)管理措施相同。

        1.3 樣品采集與測定

        小麥關鍵生育期采集樣地0~40 cm土層樣品,測定土壤養(yǎng)分含量。小麥成熟期收獲,測定籽粒產(chǎn)量;同時采集樣地0~100 cm土層樣品,測定土壤含水量。小麥產(chǎn)量采取實打?qū)嵤盏姆绞剑瑴y產(chǎn)同時測定穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等。根據(jù)植株養(yǎng)分含量、生物量、產(chǎn)量計算養(yǎng)分吸收量和肥料利用率。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 小麥生育期不同處理對0~40 cm土壤養(yǎng)分含量的影響

        隨著小麥生長發(fā)育,土壤中無機氮、有效磷、速效鉀含量均呈下降趨勢(見表1)。

        小麥幼苗期,處理H-SL土壤無機氮含量最高,為121.93 mg·kg-1。小麥拔節(jié)期,除處理L-SL外,各處理土壤無機氮含量均有下降,而處理L-SL土壤無機氮含量升高,為97.33 mg·kg-1,顯著高于其他處理。小麥收獲期,處理H-SL土壤無機氮含量最高,為69.54 mg·kg-1,顯著高于其他處理。

        小麥幼苗期,處理H-SL土壤有效磷含量較高,為71.56 mg·kg-1。小麥拔節(jié)期,噴灌處理間有效磷含量差異不顯著。小麥收獲期,處理L-SL土壤有效磷含量顯著高于其他處理,為40.76 mg·kg-1。

        小麥幼苗期,各處理土壤速效鉀含量無顯著差異。小麥拔節(jié)期,處理L-SL土壤速效鉀含量最高,為201.02 mg·kg-1,顯著高于其他處理。小麥收獲期,噴灌處理土壤速效鉀含量均高于處理CK,但噴灌處理間無顯著差異。

        2.2 不同處理對小麥產(chǎn)量的影響

        由表2可知,處理H-SL與L-SL較CK小麥產(chǎn)量分別顯著增加10.21%和17.72%。小麥產(chǎn)量與穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重均成正相關。在肥料減施25%處理下,噴灌能夠提高小麥產(chǎn)量,其穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重分別為574.02萬株·hm-2、26.80粒和39.83 g。

        2.3 小麥成熟期不同處理對0~100 cm土層含水量的影響

        小麥成熟期各土層土壤含水量隨土壤深度的增加而逐漸降低,處理L-SL在0~80 cm土層中土壤含水量均高于處理H-SL和CK(見圖1)。0~100 cm土層中土壤含水量變化趨勢表現(xiàn)為L-SL>H-SL>CK,在肥料減施25%處理下,使用噴灌技術能夠較好地維持土壤含水量,平均含水量在15%左右。

        2.4 不同處理對小麥養(yǎng)分累積量和肥料利用率的影響

        由表3可知,各處理氮素累積量在84.48~

        187.91 kg·hm-2,處理H-SL和L-SL氮肥利用率分別為47.01%和48.57%。各處理磷素累積量在16.01~

        34.75 kg·hm-2,處理H-SL和L-SL磷肥利用率分別為12.46%和19.22%。各處理鉀素累積量在52.21~

        95.28 kg·hm-2,處理H-SL和L-SL鉀肥利用率分別為43.07%和47.52%。試驗結(jié)果表明,處理L-SL氮、磷、鉀肥利用率均最高。

        3 結(jié)論與討論

        水分是養(yǎng)分運輸?shù)慕橘|(zhì),二者存在著相互調(diào)控與互補的效應,適宜的水肥措施能夠促進小麥增產(chǎn),提高肥料利用率[8-9]。而噴灌作為一種重要的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方式,能夠有效節(jié)約農(nóng)業(yè)用水,提高水資源利用率。ZHAI等研究表明,微噴灌能夠提高谷物產(chǎn)量,減少20%用水量[10]。因此,注重水氮資源的調(diào)配,對提高冬小麥水氮資源利用率,實現(xiàn)以水促氮具有重要意義。張帆等研究表明微噴灌配施水溶肥可提高小麥光合速率,增加有效穗數(shù),進而增加產(chǎn)量[11]。劉見等研究表明,小麥噴灌灌水定額26~35 mm,施氮量193~

        204 kg·hm-2能夠節(jié)水11%,節(jié)氮21%[12]。于淑慧等研究表明微噴灌可提高小麥產(chǎn)量3.3%~9.8%,在減肥20%范圍內(nèi)均能夠?qū)崿F(xiàn)增產(chǎn)[13]。

        本研究表明,處理H-SL與L-SL小麥產(chǎn)量分別較對照增加10.21%和17.72%,處理L-SL產(chǎn)量最高,為3 618.62 kg·hm-2;在肥料減施25%處理下,使用噴灌技術能夠維持土壤含水量;小麥拔節(jié)期,處理L-SL 0~40 cm土層氮、磷、鉀含量均最高,無機氮、有效磷、速效鉀含量分別為97.33 mg·kg-1、46.73 mg·kg-1、201.02 mg·kg-1,收獲期處理L-SL土壤的有效磷含量依舊較高,為40.76 mg·kg-1;處理L-SL相較于H-SL有著較高的養(yǎng)分利用效率,氮、磷、鉀素利用率分別為48.57%、19.22%、49.52%。綜上所述,在減量施肥25%處理下,使用噴灌技術能夠維持較高的土壤含水量,并提高土壤養(yǎng)分含量及小麥養(yǎng)分吸收量。

        參考文獻:

        [1] 黃峰,杜太生,王素芬,等.華北地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源現(xiàn)狀和未來保障研究[J].中國工程科學,2019,

        21(5):28-37.

        [2] 劉鈺,汪林,倪廣恒,等.中國主要作物灌溉需水量空間分布特征[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2009,

        25(12):6-12.

        [3] 張凱,曾昭海,趙杰,等.華北平原壓采地下水對小麥生產(chǎn)的影響分析[J].中國農(nóng)業(yè)科技導報,2016,18(5):111-117.

        [4] 胡實,莫興國,林忠輝,等.黃淮海平原冬小麥種植的氣候變化適應評估[J].自然資源學報,2016,31(11):1892-1905.

        [5] 操信春,劉喆,吳夢洋,等.水足跡分析中國耕地水資源短缺時空格局及驅(qū)動機制[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2019,35(18):94-100.

        [6] 石雄高,裴雪霞,黨建友,等.小麥微噴(滴)灌水肥一體化高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效生態(tài)栽培研究進展[J].作物雜志,2022(1):1-10.

        [7] 宜麗宏,王麗,張孟妮,等.不同灌溉方式對冬小麥生長發(fā)育及水分利用效率的影響[J].灌溉排水學報,2017,36(10):14-19.

        [8] 劉衛(wèi)星.不同水氮運籌對冬小麥根系生長及氮素利用調(diào)控的研究[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學,2018.

        [9] 周加森,馬陽,吳敏,等.不同水肥措施下的冬小麥水氮利用和生物效應研究[J].灌溉排水學報,2019,38(9):36-41.

        [10] ZHAI L C,L? L H,DONG Z Q,et al. The water-saving potential of using micro-sprinkling irrigation for winter wheat production on the North China Plain[J]. Journal of Integrative Agriculture,2021,

        20(6):1687-1700.

        [11] 張帆,周加森,馬陽,等.水氮調(diào)控對冬小麥光合特性和產(chǎn)量的影響[J].中國土壤與肥料,2021(1):70-74.

        [12] 劉見,寧東峰,秦安振,等.黃淮南部平原噴灌冬小麥灌漿特性及水氮優(yōu)化耦合研究[J].水土保持學報,2021,35(1):244-250.

        [13] 于淑慧,朱國梁,董浩,等.微噴灌追肥減量對小麥產(chǎn)量和水分利用率的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學,2020,52(11):46-50.

        (責任編輯:劉寧寧)

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