陳傳信,張永強(qiáng),聶石輝,賽力汗·賽,徐其江,張宏芝,雷鈞杰

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所, 烏魯木齊 830091; 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830091;3. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所, 烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】磷是小麥必需的三大營(yíng)養(yǎng)要素之一,且對(duì)小麥產(chǎn)量具有重要的影響和調(diào)控作用。相對(duì)于氮肥和鉀肥而言,磷肥的利用效率較低。新疆地處干旱半干旱地區(qū),土壤多為石灰性土壤,固磷能力比較強(qiáng),如何減少磷在土壤中的固定,提高磷肥利用率對(duì)新疆綠洲農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。滴灌水肥一體化技術(shù)是提高水肥利用效率的最有效手段[1]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前滴灌小麥水肥一體化條件下滴施氮肥[2-6]研究較多,而小麥磷肥施用方式并未相應(yīng)改變,仍是以播前基施為主,隨水滴施磷肥的水肥互作效應(yīng)未能充分發(fā)揮。在石灰性土壤上分次隨水滴施磷肥,可顯著減少磷在土壤中的固定,提高磷的移動(dòng)性、有效性[7]。滴灌技術(shù)在節(jié)水節(jié)肥的同時(shí),也能夠有效提高磷肥養(yǎng)分利用率[8]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】隨著水溶性磷肥的出現(xiàn),在滴灌條件下隨水滴施磷肥成為可能,目前磷肥滴施多集中在玉米、棉花、水稻[8-10]上,而關(guān)于小麥隨水滴施磷肥的研究未見報(bào)道。需研究不同施磷方式對(duì)滴灌小麥生長(zhǎng)和磷肥利用率的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在大田滴灌條件下,以冬小麥品種新冬41號(hào)為材料,設(shè)置6個(gè)不同施磷方式,研究小麥干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量及磷肥利用效率的影響,為新疆滴灌小麥磷肥的合理施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2020～2021年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院瑪納斯試驗(yàn)站進(jìn)行(N44°18′,E86°13′)。該地處于暖溫帶大陸性干旱半干旱氣候區(qū),年均日照時(shí)數(shù)可達(dá)2 800 h,年均氣溫7.2℃,年均降雨量173.3 mm,蒸發(fā)量2 141 mm,極端最高氣溫39.6℃,極端最低氣溫-37.4℃,全年無(wú)霜期可達(dá)172 d。試驗(yàn)地為沙壤土,播前0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)15.7 g/kg,堿解氮64.7 mg/kg,速效磷16.9 mg/kg,速效鉀152 mg/kg。在大田滴灌條件下,以冬小麥品種新冬41號(hào)為材料。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),等量氮磷鉀的基礎(chǔ)上(純磷172.5 kg/hm2;純氮300 kg/hm2,氮肥基追比為1∶1.6,其中氮肥追施時(shí)期及比例為拔節(jié)期∶孕穗期∶開花期=3∶1∶1;純鉀52.5 kg/hm2,全部基施),設(shè)置6個(gè)磷肥施用方式,分別為F0:不施磷、F1:100%基施、F2:75%基施+25%追施、F3:50%基施+50%追施、F4:25%基施+75%追施、F5:100%追施?；┝追蕿榱姿岫@,追施磷肥為磷酸一銨,追施時(shí)期為拔節(jié)期。各處理于2020年9月23日播種,15 cm等行距機(jī)械條播,基本苗525×104株/hm2,小區(qū)面積54 m2(5.4 m×10 m),每處理重復(fù)3次。表1

表1 各處理施肥

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

于成熟期從各小區(qū)選取2 m2(1 m×2 m)樣點(diǎn),人工單獨(dú)收割脫粒測(cè)定產(chǎn)量,按照籽粒含水量13%折算每公頃產(chǎn)量。每小區(qū)選取1 m雙行小麥植株樣本,調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.2.2.2 干物質(zhì)

將成熟期每小區(qū)選取的1 m雙行小麥全部植株剪去根系后,把植株分解為籽粒和秸稈兩個(gè)部分,籽粒與秸稈分別在80℃烘箱中烘至恒重,用千分之一天平稱取各部分干物質(zhì)重量。

1.2.2.3 植株磷含量

將成熟期每小區(qū)選取的1 m雙行小麥全部植株的籽粒和秸稈干物質(zhì)樣品分別粉碎過(guò)篩,用于測(cè)定籽粒和秸稈中的磷含量,采用H2SO4-H2O2消煮后,釩鋁黃比色法測(cè)小麥植株各部分磷含量。

1.2.2.4 肥料利用效率

肥料農(nóng)學(xué)利用效率=(施肥處理小麥籽粒產(chǎn)量-未施肥處理小麥籽粒產(chǎn)量)/施肥量;

肥料偏生產(chǎn)力=施肥處理小麥籽粒產(chǎn)量/施肥量;

肥料利用率=(施肥處理的植株吸收量-不施肥處理植株吸收量)/施肥量×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,運(yùn)用SPSS 19.0軟件分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施磷方式對(duì)滴灌小麥地上干物質(zhì)積累量的影響

研究表明,不同施磷方式下滴灌小麥地上干物質(zhì)積累量存在差異。與不施磷F0處理相比,施磷處理能顯著提高小麥秸稈和籽粒的干物質(zhì)積累量,施磷處理的秸稈和籽粒干物質(zhì)積累量比不施磷F0處理分別增加7.05%～55.41%、17.67%～55.51%。秸稈、籽粒的干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為F3>F2>F4>F1>F5。秸稈、籽粒干物質(zhì)積累量均以F3處理最高,分別為14 569.17、11 978.99 kg/hm2,F5處理最低,F3處理的秸稈、籽粒干物質(zhì)積累量比F5處理分別增加45.17%、32.16%,且差異顯著。圖1

注:小寫字母表示差異達(dá)0.05顯著水平,下同

2.2 施磷方式對(duì)滴灌小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素影響

研究表明,相較于不施磷F0處理,施磷處理提高了穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重,施磷處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重分別比F0處理增加5.93%～23.99%、0.32%～8.76%、1.78%～6.45%,促進(jìn)了小麥產(chǎn)量的增加,產(chǎn)量最高增加1 468.30 kg/hm2。不同施磷處理下小麥產(chǎn)量和構(gòu)成因素存在差異。穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均以F3處理表現(xiàn)最好,F5處理表現(xiàn)最差,F3處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重比F5處理分別增加17.05%、8.41%、4.59%,F3處理的產(chǎn)量比F5處理增加10.21%,且差異顯著。表2

表2 不同處理下小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素

2.3 施磷方式對(duì)滴灌小麥地上部養(yǎng)分積累量的影響

研究表明,不同施磷處理下滴灌小麥地上部養(yǎng)分積累量表現(xiàn)一定差異。與不施磷F0處理相比,施磷能提高小麥的秸稈和籽粒中養(yǎng)分的積累量,施磷處理的秸稈和籽粒養(yǎng)分的積累量比不施磷F0處理分別增加17.46%～120.40%、24.30%～79.00%。秸稈、籽粒養(yǎng)分積累量均表現(xiàn)為F3>F2>F4>F1>F5。秸稈、籽粒養(yǎng)分積累量均以F3處理最高,F5處理最低,F3處理的秸稈、籽粒養(yǎng)分積累量比F5處理分別增加87.64%、44.01%,且差異顯著。圖2

圖2 不同處理下小麥磷素積累量變化

2.4 施磷方式對(duì)滴灌小麥肥料利用率的影響

研究表明,不同施磷處理下滴灌小麥肥料利用率存在一定差異。磷肥利用率、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)效率均表現(xiàn)為F3>F2>F4>F5>F1。磷肥利用率、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)效率均以F3處理最高,分別為14.25%、45.65 kg/kg、8.51 kg/kg,與其他處理差異顯著,F3處理的磷肥利用率、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)效率比F1處理分別增加11.00%、4.81 kg/kg、4.80 kg/kg,且差異顯著。表3

表3 不同處理下小麥磷肥利用效率

3 討 論

3.1決定小麥產(chǎn)量高低的因素除與其本身的遺傳特性有關(guān)外,主要受土壤水、肥、氣、熱等因素的影響[11-13]。劉毅志等[14]指出磷肥底施效果最好,隨著施磷時(shí)間的推移,增產(chǎn)效果逐漸減小,在沒(méi)有底施磷肥的條件下,追施磷肥的時(shí)間越早,增產(chǎn)效果越好。姜宗慶等[15]發(fā)現(xiàn)在施磷量一定的情況下,不同磷肥基追比處理間植株干物質(zhì)積累量、穗數(shù)、每穗粒數(shù)表現(xiàn)為7∶3處理>5∶5處理>10∶0處理>3∶7處理>0∶10處理,基追比5∶5處理的千粒重最高。鄧蘭生等[16]認(rèn)為滴施磷肥有利于提高馬鈴薯塊莖中的磷質(zhì)量濃度,磷肥全部滴施,馬鈴薯塊莖中的含磷量顯著高于磷肥基施;50%磷肥基施、50%磷肥追施的馬鈴薯塊莖產(chǎn)量最高。目前關(guān)于磷肥基追肥比例的研究結(jié)果尚不統(tǒng)一,可能與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件、土壤狀況、作物及品種類型有關(guān)。試驗(yàn)中,小麥的產(chǎn)量構(gòu)成因素(穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重)均以F3處理表現(xiàn)最好,施磷可以提高小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重。在施磷量相同的條件下,磷肥基施配合部分磷肥隨水滴施有利于提高小麥產(chǎn)量,尤其以F3處理(50%基施+50%追施)表現(xiàn)最好,產(chǎn)量為7 874.31 kg/hm2,較F0、F1、F2、F4和F5分別提高22.92%、11.76%、5.20%、6.72%和10.21%。作物產(chǎn)量的提高與磷素的吸收密切相關(guān),滴灌條件下可根據(jù)作物需磷規(guī)律隨水施磷,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和的磷素養(yǎng)分利用的協(xié)同提高。

3.2磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)元素之一,直接影響植株光合效率和產(chǎn)量[17-18],施用磷肥可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的增加。磷素養(yǎng)分利用效率與磷肥品種、施用技術(shù)方法密切相關(guān)[19-23]。以往表層撒施磷肥,磷素易被土壤固定,磷素利用率很低[24]。Kafkafi[25]認(rèn)為隨水施肥有利于提高磷素利用率;劉洪亮等[26]研究表明,在滴灌條件下磷肥利用率為18.73%～26.33%,其中磷肥基施配合滴施處理利用率最高。試驗(yàn)中,磷肥利用率、磷肥偏生產(chǎn)力和磷肥農(nóng)學(xué)效率均以F1處理(100%基施磷肥)最小,分別為3.25%、40.84 kg/kg和3.71 kg/kg,各處理表現(xiàn)為F3>F2>F4>F5>F1,相比于磷肥全部基施,等量施磷量條件下磷肥部分隨水追施配合基施或磷肥全部隨水追施,可顯著提高磷肥利用效率,與前人研究結(jié)果相似。

4 結(jié) 論

施磷利于小麥植株的生長(zhǎng)發(fā)育,可顯著增加小麥產(chǎn)量。等量養(yǎng)分條件下,不同施磷方式對(duì)滴灌小麥的生長(zhǎng)和磷肥利用效率產(chǎn)生影響。F3處理(50%基施+50%追施)小麥群體生長(zhǎng)發(fā)育較好,群體產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)最優(yōu),磷素的養(yǎng)分積累量也最高,具有較高的磷肥利用率。