提高小麦产量的土肥管理关键技术探讨
作者: 史晓婧小麦土肥水平直接影响着苗株的长势及发育,也会直接或间接的影响到小麦的产量。高产小麦需要根据小麦生长发育规律实施土肥管理,为小麦生大穗和高产奠定基础。文章第一部分阐述了小麦栽培获得高产的必要条件;第二部分以山东烟台栖霞地区为例,研究了土肥管理技术在高产麦田中的应用,探讨了土肥管理关键技术,提出了提高小麦产量的土肥管理策略。旨在为小麦栽培土肥科学化管理和提高小麦栽培产量、效益提供一些参考。
近两年,我国从中央到地方,推出了一系列保障国家粮食安全的政策,加大了对于粮食生产的政策补贴,极大的推动了地方粮食生产技术的革新。在这种背景下,各地积极的进行粮食高产田的创建及组织实施高产粮食作物栽培技术的试验。以小麦为例,目前,国内一些小麦高产田块已经实现了亩产千斤以上的目标,为小麦稳产增产和保障国家粮食安全做出了重要的贡献。虽然学术领域关于小麦高产栽培管理技术的研究较多,但大部分是基于小麦规模化产区组织的试验及研究,适用于平原地区小麦规模化、产业化生产,在山区或个体户农业生产中适用性受限。本文基于影响小麦产量的土肥要素研究提高小麦产量的土肥管理技术,对于普及小麦栽培增产技术和推动传统小麦栽培向绿色高效化转型有着重要的意义。
一、小麦栽培获得高产的必要条件
影响小麦产量的构成因素包括单位面积穗数、穗粒数和千粒质量,而它们的形成与小麦生长的土壤环境有着紧密的关系。土壤结构、土壤肥力、田间持水量等是左右种子萌发、幼苗分蘖、拔节生长、开花成穗、孕穗灌浆的重要条件。从小麦出苗至成熟,每个生长发育阶段的重点不同,对于土肥环境要求也不同。
根据小麦植株的器官发育,小麦的生长发育分为营养器官和生殖器官两个阶段。在营养器官阶段,又分为根、茎、叶及叶片、叶鞘、节间同伸几个阶段。在根部器官发育阶段,要求土壤结构松软深厚,便于扎深根。扎深根是保证苗株前期养分和水分供应的关键,也是增强苗株抗旱能力的基础。中后期,随着主根的发育完善,次生根开始发育,根部的吸收能力增强,对于土壤的养分需求也随着增高。
随着分蘖期的到来,茎、叶等营养器官的生长发育,需要通过获取充足的营养来形成壮苗,对于肥水量的需求也不断增加。进入生殖器官发育阶段,需要充足的氮肥和必要的硼肥来保证穗的形成,延长穗分化的时间,保证向穗部养分供应充足,从而提高结实率。
在籽粒灌浆后期,随着穗部的灌浆与乳熟,穗粒质量逐日增加,籽粒干质量将在3~7天内达到最大值,此时干物质停止积累。随着含水量的下降,干物质停止积累,又会出现籽粒体积缩小、变硬的转变,而此时植株的呼吸作用尚未停止,未收获或管理不当则会导致籽粒干质量持续下降。
通过上述的分析,可以看出土肥参与了小麦生长发育的全过程,同时也参与了小麦产量的变化过程。土肥管理得当则有利于促进小麦产量的提升,否则会影响产量的降低。因此,加强土肥管理是小麦栽培获得高产的必要条件。
二、土肥管理技术在高产麦田中的应用
1、栖霞地区小麦生产状况
栖霞地区地形以山地丘陵为主,山地丘陵面积占93%,年降雨量为659mm,属温带季风性半湿润气候,境内水文条件良好。近些年,全区内农业灌溉设施设备日益完善。在小麦种植方面通过土地流转开展实现了集中化、规模化的生产,机械化投入率相对较高。截至2022年5月,全区创建多个绿色高质高效小麦示范区,小麦收割实现了100%的机械化率。仅上半年,小麦生产中共计投入联合收割机220套,平均亩产达到850kg以上。依托国家粮食绿色高质高效项目,在示范麦田推广高产小麦栽培技术体系,推广小麦标准化技术模式,推广高产潜力的新品种,应用精细化整地、水肥一体化技术、全程机械化技术及配套的水、土、肥管理技术等,全面系统化的改良土壤、改善土壤结构、提高土壤肥力,极大地提高了小麦的产量。
2、土肥管理技术在高产麦田中的应用
(1)施肥量的确定
高产小麦田施肥量需要根据目标产量进行计算和确定。具体确定步骤如下:
①计算目标产量
目标产量=(1+递增率)×前3年的平均单产。
②根据目标产量及小麦品种计算目标产量养分总需求
小麦目标产量养分总需求=目标产量×百公斤产量所需要的养分量。
③确定土壤供肥量
土壤供肥量=不施养分区小麦产量×百公斤产量所需养分/100。
④测算肥料利用率
肥料利用率=(施肥区农作物吸收养分量-缺素区农作物吸收养分量)/(肥料使用量×肥料中的养分含量百分比)×100%,单位为公斤/亩。
⑤确定计划施肥量
(2)施肥方案的制定
栖霞区山区受雨季雨水冲刷,土壤土层较薄,土壤肥力偏低,但土质好,可利用耕层深,灌溉条件好,小麦栽培具有较高的增产潜力。针对麦作区土肥偏薄的情况,制定高产田长期绿色施肥方案。该方案以施用有机肥为主,辅助多种技术手段和多种肥料改善土壤结构和肥力的施肥策略。该方案整体上采用分层施肥、减施化肥、精准施肥、增加有机肥、应用绿肥及秸秆还田等技术措施,在了解土壤肥力、小麦品种形状需肥量的基础上科学合理的施肥用肥。具体的施肥方案为:有机肥或农家腐熟肥45000kg/hm2;纯氮195~225kg/hm2;五氧化二磷90~120kg/hm2;氧化钾60~150kg/hm2。有机肥或农家腐熟肥、磷肥、钾肥以基肥全肥施入,氮肥基肥占50%,追肥占50%,中后期根据麦田群体结构和长势以补肥的方式实施促控管理。
(3)土肥管理关键技术
①化肥减施技术
增施有机肥。有机肥中含有大量的有机质和多种的营养物质,有利于保证土壤养分的全面性。长期使用有机肥对于改善土壤结构和提高土壤肥力意义重大。旱地山区土壤有机质容易流失,通过增施有机肥可以有效的减缓土壤退化和肥力持续性降低的问题,增强土壤中微生物数量和生物活性,改善土壤理化性能,增强化肥的转化率和利用率,进而提高小麦产量。
使用配方肥。配方肥是基于土壤肥力检测基础上针对土壤条件和作物肥分吸收需求而专门研发配置的肥料,其目的是通过精准的控制氮、磷、钾肥的比例来提高肥料利用率,调整作物生长状态,预防偏施肥、过量施肥和肥量不足等问题,从而促进作物生长。旱地小麦应用测土配方施肥技术,在了解土壤和小麦品种需肥要求的情况下确定用肥量和用肥比例,科学设计配方肥后统一采购,统一供应,有利于提高整个区域小麦用肥的合理性,提高肥料综合利用率,预防土壤板结和退化问题。基于配方肥在促进生态环境的保护和提升小麦长产量增长的优势下,建议旱地小麦产区积极推广配方肥技术。
水肥一体。水肥一体技术是一种新型的高效施肥技术,但需要完善的灌溉系统辅助才能发挥水肥一体化的优势。小麦旱地山区在配套完善的滴灌系统或微喷灌系统的基础上,可以推广水肥一体化技术,实现节水灌溉和高效施肥的双重目标。相对于传统的水肥,水肥一体化技术可以根据小麦对于水肥的需要适时的提供水肥补给,保证水分和养分供应的充足平衡,降低小麦栽培水、土、肥管理的成本,提高小麦栽培的综合效益。在水肥一体化管理中,还可以使用微生物肥料、缓控释肥料对小麦生长情况进行调控,满足小麦生长对于各种养分的需求。
②化肥分层施用技术
对于土壤肥力较为薄弱的麦田,在基肥中可以适当加大化肥的用量,但化肥和有机肥采取分层施用的方法。化肥分层施用是先施有机肥,随土壤翻耕埋入,施入深度约20~25cm,然后整平后再采取浅耕的方式埋入化肥,化肥的位置大约在有机肥上层土壤三分之一的位置。分层施用化肥多应用与免耕直播或条播,采用播种机械时配合化肥浅层埋入,保证土壤肥力的充足,为小麦苗期培育壮苗奠定基础,确保冬小麦安全越冬和春季有效分蘖。
③秸秆还田及绿肥技术
秸秆还田技术、绿肥技术是改善土壤结构和增加土壤养分的重要措施。秸秆还田指上茬作物的秸秆粉碎后直接随翻耕整地埋入土壤,通过秸秆分解作用来补充土壤中的有机质含量,提高土壤结构的透气性。苜蓿、紫云英、油菜、蚕豆等作物适合沤制绿肥,对于改善土壤结构和提高肥力作用显著。山地小麦种植区可以通过轮作的方式种植绿肥,再以秸秆还田处理的方式或收割后沤制绿肥再施入来改善土壤肥力条件差、有机质含量少、透气性差等问题。
④精量化药肥技术
随着科技在农业领域的应用,各类智能化装备的出现为农业生产管理提供了精量化管控工具,使农业生产方式趋于科学化、精准化。在小麦栽培管理中,通过机械化生产来提高麦田作业的标准化程度,提高喷药喷肥的精准性,保证用量精量化,避免药肥浪费,防止病源、虫害、草害问题的发生,提高药肥的综合利用率,促进小麦产量的提升。
(4)施肥方法的选择
由于气候、土壤、栽培措施、品种特性的不同,小麦植株一生中所吸收的氮、磷、钾数量及其在植株不同部位的分配也有变化。大部分情况下,其小麦的籽粒大约为每生产100kg,就需要吸取纯氮2.8-3.2kg左右,磷1-1.5kg,钾2-4kg,氮、磷、钾三者的比例约为1∶0.4∶1。其中氮、磷主要集中于子实,分别占全株总含量的76%和82.4%,钾主要集中于茎叶,点全株总含量的77.6%。
①基肥
绿色高产小麦栽培应该以基肥为主,而基肥应该以优质有机肥或高温杀菌的农家腐熟肥为主,辅助三元复合肥和追肥促生长。高产小麦田基肥比例应该占60%以上,其中氮肥占40%~60%,具体根据土壤肥力而定。旱地山地在播前施入,随翻耕整地入土,可达到改善土壤结构和提高肥力的作用。中等肥力条件的土壤基肥施用量为有机肥或农家腐熟每667m2施2000~3000kg,三元复合肥每667m2施25~30kg。
②埋肥
小麦高产田在分蘖期或拔节期追肥可用根外埋肥的方式,追施三元复合肥,用量为15~20kg,肥量占总肥量的40%。具体根据苗株长势酌情而定。
③水肥及叶面肥
在苗期、抽穗期根据麦苗的长势及茎叶状态考虑酌情补肥。补肥主要以水肥和叶面肥为主。水肥采取滴灌的方式随水施肥。叶面肥以喷雾的方式施用。水肥和叶面肥常用高氮型叶面肥+靓果素5000倍液,在苗期和抽穗期各补施两次。
④种肥
小麦播种时,还可以将少量化肥作种肥,以保证小麦出苗后能及时吸收到养分,对增加小麦冬前分蘖和次生根的生长均有良好作用。小麦种肥在基肥用量不足或贫瘠土壤和晚播麦田上应用,其增产效果更为显著。种肥可用尿素30-45kg/hm2,或硫酸铵75kg/hm2左右和过磷酸钙75-150kg。种子和化肥最好分别播施。碳酸氢铵不宜作种肥。
⑤增施有机肥
有机肥和化肥相比较,具有养分全面、改善土壤结构等优点,因此保证一定的有机肥用量是小麦丰产丰收的基础,一般亩用有机肥2000-2500kg,多用更好。
⑥提倡追肥
小麦一生中吸收的养分虽然前期十分重要,但用量少,其需肥高峰一般在中期偏后,因此说,应提倡追肥,特别是氮肥在土壤中易于流失,有水浇条件地块应分次追施,建议追肥比例为50%。当然无水浇条件地块仍应采用“一炮轰”施肥方法。
综上据科学研究证明,农作物所需的营养元素:60%的氮、70%的磷、70%的钾都直接来自土壤。多年来,由于偏施、单施、重施化学肥料,导致土壤酸碱度发生变化,有机质含量降低,土壤板结严重,保水、保肥、透气性极差,土壤中有益生物菌群大量减少,使土壤中离子产生拮抗,因此植株生长营养不良,病虫危害和植物生理病害逐年加重,农作物产量普遍偏低。
3、提高小麦产量的土肥管理策略
(1)基于土肥测量施肥
根据土肥条件的差异性,在小麦栽培管理中务必要做好麦田土壤肥力及理化特性的检测,了解土壤类型、肥力状况及理化结构,再根据土壤本身的理化特性及生产条件决定是否需要土壤改良,或选择何种施肥技术。土壤肥力不足以满足高产小麦栽培条件的麦田,根据当地检测的土壤实际情况推广秸秆还田技术、绿肥利用技术,科学确定用肥量,选择施肥方法,来提高土壤肥力条件。
(2)重视土壤改良系列技术的运用
山地地区易发生水土流失,土壤土层肥力会随着暴雨的冲刷而流失,导致有机质含量减少。针对该问题,应该通过土壤改良技术来增加土壤上层的有机质含量,提高土壤肥力,改善土壤结构。在坡度相对较大的山地,可以营造防护林来加强水土治理,预防水土流失。在此基础上,再通过种植绿肥、建设农田灌排工程、秸秆还田技术、施用松土促根剂、施用化肥及微量元素、改进耕作方式等进行系统化土壤改良,来达到改善土壤结构、增加有机质、均衡养分和全面提高土壤肥力的目的。
(3)减少化肥的使用
化肥的合理使用能够一定程度上实现改善土壤理化特性和肥力的作用,但过量使用或使用方法不当则会加剧土壤退化、土壤污染、土壤板结等问题的产生。针对该问题,现阶段在小麦栽培中应该减少化肥的使用,以有机肥、农家腐熟肥、绿肥、生物肥等替代化肥。
(4)辅助现代化仪器、技术及设施设备的应用
小麦产区想要进一步提高小麦栽培的产量,还需要根据小麦品种、土壤条件等进行生产模式的创新,引入现代化仪器、设施设备等先进的技术实施土肥管理,推广机械化生产。如土壤测肥仪、土壤检测传感器、植物养分测定仪、全自动精量施肥机等。应用这些仪器有利于用户更加全面准确的了解麦田土肥状况及麦苗生长状态,并根据麦苗的长势及时调整水、肥、土等管理,来保证麦苗养分吸收的全面、均衡,促进小麦产量的提升。
综上所述,粮食是国民经济发展和国家安定的基础,改善土壤条件、提高土壤肥力是促进作物长势和提高产量的现实基础,因此强化土肥管理、促进粮食增产增收是保证国家粮食安全和国民经济稳定的发展的保障。因此,建议小麦栽培管理中加强土肥管理,重视土壤改良和施肥技术的运用,为小麦增产创建良好的生长环境,提高小麦栽培产量。
(作者单位:265300山东省栖霞市农业技术推广中心)