王 磊

(宿州市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境站，安徽 宿州 234000)

1 研究背景

小麥?zhǔn)俏覈?guó)3大糧食作物之一[1]。伴隨著栽培方式和優(yōu)質(zhì)品種選育等技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)小麥的產(chǎn)量總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)[2]。氣候條件、土壤類型等外界因素會(huì)影響到小麥的產(chǎn)量，肥料種類不同、用量不同都會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生不同的影響。從近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的各項(xiàng)研究中可以看出，施肥能夠使小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素?cái)?shù)值有所提升，但不同的肥料對(duì)于小麥理化性質(zhì)以及產(chǎn)量各項(xiàng)要素的促進(jìn)效果不同。肥料的過(guò)量施用不僅造成了肥料的浪費(fèi)，成本的增加，還會(huì)導(dǎo)致土壤、地下水污染及溫室氣體等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題并發(fā)[3-5]，施用合理的肥料能夠使土壤的速效養(yǎng)分提升。

皖北地區(qū)位于安徽省北部，小麥種植面積占全省小麥面積的70%。該地區(qū)土質(zhì)為砂姜黑土，該地區(qū)的小麥產(chǎn)量對(duì)保障我國(guó)糧食安全有著重要意義。為探究不同肥料下，土壤的速效養(yǎng)分以及對(duì)小麥產(chǎn)量的影響，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)3種不同的肥料比例，以適應(yīng)皖北地區(qū)生長(zhǎng)的小麥品種為試驗(yàn)材料，分析小麥各生育期的土壤堿解氮、速效鉀以及產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成。以期為皖北地區(qū)乃至全國(guó)小麥高產(chǎn)作出理論依據(jù)。

2 材料與試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)地條件

試驗(yàn)于2021年10月—2022年6月在宿州市埇橋區(qū)(E117°5′8″，N33°41′17″)開(kāi)展，試驗(yàn)地屬于溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。年平均溫度約15℃，年平均降水量830mm，土壤類型為砂姜黑土。

2.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為“淮麥55”，供試新型肥料3種：控釋肥料施肥(CRF)(N∶P2O5∶K2O為24∶12∶7)、含腐殖酸肥料施肥(HAF)(N∶P2O5∶K2O為23∶13∶7)、小麥專用肥施肥(CF)(N∶P2O5∶K2O為25∶13∶7)，對(duì)照組為普通尿素(CK)(N46%)。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以3種不同肥料處理為主區(qū)，分別為控釋肥料施肥處理(CRF)、含腐殖酸肥料施肥處理(HAF)、小麥專用肥處理(CF)、對(duì)照處理(CK)，主區(qū)面積為99m×13.5m；副區(qū)處理為小麥拔節(jié)期進(jìn)行梯度追肥，0kg·hm-2、75kg·hm-2、150kg·hm-2。各處理間除肥料種類及氮肥運(yùn)籌不同外，其他田間管理措施完全相同?；适┯梅绞剑?種復(fù)合肥料均為耕后播前機(jī)施；追肥施用方式：小麥拔節(jié)期人工撒施。大田播種量為225kg·hm-2，行距為18cm，試驗(yàn)取樣為0～20cm、20～40cm取土樣，在小區(qū)內(nèi)5點(diǎn)取樣法進(jìn)行取樣，去除根系等動(dòng)植物殘?bào)w，混合均勻。分別于小麥冬前期、返青期、拔節(jié)期、灌漿期、成熟期取樣。而后，對(duì)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。

2.3.1 土壤堿解氮測(cè)定

使用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮[6]，其操作如下，稱取2g過(guò)80目篩后的土壤樣品，1g硫酸亞鐵放在擴(kuò)散皿外室中，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿，使土壤樣品在擴(kuò)散皿的內(nèi)室底均勻鋪開(kāi)，向擴(kuò)散皿內(nèi)室加入2mL H3BO3指示劑溶液，隨后于擴(kuò)散皿外室的邊緣涂上堿性膠液，蓋上有毛玻璃，將其轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)次，直到擴(kuò)散皿邊與毛玻璃部分完全貼合；逐漸轉(zhuǎn)開(kāi)毛玻璃的一邊，使擴(kuò)散皿外室口露出一條狹縫，此時(shí)快速倒入10mL氫氧化鈉溶液，并立即蓋嚴(yán)，再用橡皮筋綁緊，使毛玻璃固定在其上，輕輕搖動(dòng)擴(kuò)散皿，使堿液與土壤可以充分混合；放入40±1℃恒溫箱中，堿解擴(kuò)散24±0.5h后取出(中間搖動(dòng)數(shù)次以加速擴(kuò)散吸收)；使用0.01mol·L-1硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定內(nèi)室吸收液中的NH3；當(dāng)溶液由藍(lán)色變?yōu)槲⒓t色時(shí)，停止滴定。在樣品測(cè)定同時(shí)進(jìn)行空白對(duì)照試驗(yàn)，校正試劑和滴定誤差。

2.3.2 土壤有效磷測(cè)定

以鉬銻抗比色法測(cè)定土壤的有效磷[7]，取已過(guò)10目篩的土壤樣品5g放入1500mL塑料瓶，再加入50mL鹽酸-氟化銨浸提劑，在20～25℃下振蕩30min(振蕩機(jī)速率為150～180次·min-1)，取出后立即用干燥漏斗和無(wú)磷濾紙過(guò)濾于塑料瓶中。吸取濾液10～20mL于50mL容量瓶中，加入10mL 0.8mol·L-1硼酸溶液，再加入2滴二硝基酚指示劑，搖勻，用稀鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至待測(cè)液呈微黃色，再用水定容。在室溫高于15℃的條件下放置30min后，在分光光度計(jì)(TU-1901雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì))上用波長(zhǎng)700nm比色，以空白試驗(yàn)溶液為參比液調(diào)零點(diǎn)，讀取吸收值，在工作曲線上查出顯色液的Pmg·L-1數(shù)。顏色在8h內(nèi)可保持穩(wěn)定。

2.3.3 土壤速效鉀測(cè)定

通過(guò)火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀含量[8]，先取過(guò)10目篩的樣品5g放入100mL容量瓶中，再加入50mL乙酸銨溶液，在20～25℃下振蕩30min(振蕩機(jī)速率為150～180次·min-1)。過(guò)濾后用FP6400火焰光度計(jì)測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤堿解氮含量及分析

土壤速效養(yǎng)分可以為植物生長(zhǎng)提供所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，其養(yǎng)分含量的高低是土壤供給作物的肥力衡量標(biāo)準(zhǔn)[9]。土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量受土地利用方式的影響較大[10，11]。土地利用方式可通過(guò)改變肥料覆蓋變化，對(duì)土壤的理化性質(zhì)及其生物學(xué)特性產(chǎn)生明顯且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的影響[12]。

由圖1～3可知，3種肥料的土壤堿解氮含量趨勢(shì)在拔節(jié)期追肥之前一致，在拔節(jié)期追肥之后，土壤堿解氮含量對(duì)比不追肥總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中在成熟期時(shí)HAF土壤堿解氮含量最多，追肥75kg·hm-2時(shí)含量為82.13mg·kg-1，對(duì)比不追肥HAF增長(zhǎng)6.07%；150kg·hm-2時(shí)含量為79.34mg·kg-1，對(duì)比不追肥時(shí)增長(zhǎng)3.51%。由圖2可知，在拔節(jié)期75kg·hm-2追肥后3種肥料處理的土壤堿解氮含量始終比對(duì)照組要高，由上可得各組處理后土壤堿解氮含量范圍在40.59～82.13mg·kg-1，且在拔節(jié)期追肥后的土壤堿解氮含量依次為HAF>CRF>CF>CK。由圖3可知，在拔節(jié)期追肥150kg·hm-2后，成熟期時(shí)土壤堿解氮含量從大到小依次為HAF>CRF>CF>CK。其中，作為含氮量較高的CF處理組也沒(méi)有使小麥全生育時(shí)期土壤堿解氮含量高于其他處理組。在砂姜黑土施用不同肥料隨著小麥生長(zhǎng)其土壤堿解氮含量呈現(xiàn)出變化趨勢(shì)，即在越冬期到返青期之間下降，拔節(jié)期追肥之后含量上升，并且在成熟期為先下降后上升，原因可能是小麥在灌漿結(jié)實(shí)期需要吸收更多的氮素以充實(shí)籽粒內(nèi)的碳水化合物。

圖1 不追肥時(shí)土壤堿解氮含量

圖2 追肥75kg·hm-2土壤堿解氮含量

圖3 追肥150kg·hm-2土壤堿解氮含量

圖4 不追肥時(shí)土壤有效磷含量

圖5 追肥75kg·hm-2土壤有效磷含量

圖6 追肥150kg·hm-2土壤有效磷含量

3.2 土壤有效磷含量及分析

由4～6可知，拔節(jié)期追肥前除CRF土壤有效磷含量處于上升狀態(tài)之外，其余2組包括對(duì)照組都處于下降的狀態(tài)。不追肥組CF土壤有效磷的含量在灌漿期時(shí)短暫達(dá)到一個(gè)很高的數(shù)值CF為32.09mg·kg-1，遠(yuǎn)高于追肥75kg·hm-2處理組和追肥150kg·hm-2處理組。而在追肥75kg·hm-2、150kg·hm-2后，各肥料處理組在成熟期土壤有效磷含量對(duì)比不追肥組均有下降。在不追肥時(shí)，各肥料處理組土壤有效磷含量均大于CK，但是在追肥75kg·hm-2時(shí)，成熟期土壤有效磷含量只有HAF大于CK；在追肥150kg·hm-2時(shí)，CRF、HAF、CF均小于CK。

3.3 土壤速效鉀含量及分析

由圖7～9可知，土壤中速效鉀含量遠(yuǎn)大于土壤堿解氮和土壤有效磷的含量，而且追肥75kg·hm-2氮素后的速效鉀含量較于不追肥和150kg·hm-2追肥方式呈現(xiàn)出較大的變化幅度。在拔節(jié)期追肥之后，不追肥處理組中各肥料處理組從拔節(jié)期到成熟期之間緩慢下降。追肥75kg·hm-2處理組中，除CF土壤速效鉀含量上升，CK無(wú)明顯變化之外，其余各組土壤速效鉀含量都是先上升再下降。由圖8可知，追肥150kg·hm-2組中從拔節(jié)期到成熟期之間，各肥料處理組包括對(duì)照組土壤速效鉀含量都在下降，但整體含量較高。在拔節(jié)期追肥之前CRF、HAF、CF基本都處于下降的狀態(tài)，而追肥75kg·hm-2處理組中越冬期和返青期的2組數(shù)據(jù)，都與另外2幅圖有巨大的差異，目前沒(méi)有得到更準(zhǔn)確的原因，推測(cè)為試驗(yàn)誤差。

圖7 不追肥土壤速效鉀含量

圖8 追肥75kg·hm-2土壤速效鉀含量

圖9 追肥150kg·hm-2土壤速效鉀含量

3.4 小麥產(chǎn)量分析

小麥產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重決定。高產(chǎn)離不開(kāi)每一個(gè)產(chǎn)量因素。由表1可知，在不追肥時(shí)，3組復(fù)合肥料均能使穗數(shù)穗粒重和產(chǎn)量大于對(duì)照組，但千粒重相較對(duì)照組并沒(méi)有太大變化，因此所適用的所有肥料均可以使小麥增產(chǎn)，其中產(chǎn)量最高的是CF，為CK的128.12%。當(dāng)追肥75kg·hm-2時(shí)，CF無(wú)論是從穗數(shù)、穗粒、數(shù)千粒重，還是產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，都是幾種施肥方式中最高的，當(dāng)追肥量為150kg·hm-2時(shí)，CF組產(chǎn)量依然是最高，但是其每穗粒數(shù)卻為最低。同時(shí)，將不追肥與追肥75kg·hm-2、150kg·hm-2CF組產(chǎn)量對(duì)比發(fā)現(xiàn)小麥產(chǎn)量變化趨勢(shì)為先增加后減少。綜合肥效以及表1進(jìn)行分析，在拔節(jié)期追肥75kg·hm-2時(shí)，小麥專用肥可以最大幅度增產(chǎn)。

表1 不同氮肥運(yùn)籌下不同類型肥料對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

4 討論與分析

根據(jù)不同肥料對(duì)砂姜黑土土壤施加養(yǎng)分及小麥產(chǎn)量影響的測(cè)定結(jié)果分析如下。

不同施肥處理對(duì)土壤堿解氮的影響，在小麥不同生長(zhǎng)時(shí)期分別進(jìn)行分析，從小麥越冬期開(kāi)始到小麥返青期之間土壤堿解氮含量逐漸下降，從返青期到拔節(jié)期之間上升，從拔節(jié)期到灌漿期之間下降，從灌漿期到成熟期之間則逐漸上升。不同生育時(shí)期，除了小麥專用肥在返青期低于對(duì)照組之外，其余各組肥料處理及各個(gè)時(shí)期的土壤堿解氮的含量全部高于對(duì)照組。

對(duì)于土壤有效磷而言，除CRF有效磷含量在越冬期和返青期之間為上升之外，其他包括對(duì)照組在內(nèi)都是下降，除對(duì)照組外，其他3種肥料處理在返青期到拔節(jié)期之間土壤有效磷含量都是下降，而在拔節(jié)期到灌漿期之間，除小麥專用肥之外全部都在下降，而這2組土壤有效磷含量則在上升，在灌漿期到成熟期土壤有效磷含量全部處于下降的狀態(tài)。

對(duì)于土壤速效鉀而言，在越冬期到拔節(jié)期之間，一直都是處于下降的狀態(tài)，在越冬期和返青期之間，各組肥料下降幅度要大于返青期到拔節(jié)期之間，除小麥專用肥和對(duì)照組之外，其余各組在拔節(jié)期到灌漿期之間土壤速效鉀的含量都在下降，在灌漿期到成熟期之間，小麥專用肥料和對(duì)照組的土壤速效鉀含量都處于上升狀態(tài)，其余2組處于下降狀態(tài)。

適宜的施用肥料，對(duì)增產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)收益具有重要的作用。綜上，各處理中，根據(jù)產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重各項(xiàng)指標(biāo)，可以得出，追肥75kg·hm-2的CF對(duì)于小麥產(chǎn)量的增產(chǎn)效果是最好的，其各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于其他處理，所以施用CF并在拔節(jié)期追肥75kg·hm-2可以使小麥產(chǎn)量達(dá)到最大。

5 結(jié)論

產(chǎn)量及其三要素是評(píng)價(jià)肥料肥效的重要參考數(shù)據(jù)，在3種不同類型肥料處理中，在拔節(jié)期追加75kg·hm-2尿素時(shí)，CF所帶來(lái)的增產(chǎn)效果最好，包括有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量在內(nèi)，使小麥達(dá)到最佳的增產(chǎn)效果。