不同施肥模式对河套灌区春小麦产量及肥料利用效率的影响

摘 要：为探索内蒙古自治区河套灌区春小麦氮肥最佳施用量和施用方式，设置0、100、200、300 kg/hm24个施氮水平，同时设置一次性施肥和分次施肥两种方式，研究不同施肥模式对春小麦株高、叶绿素含量（SPAD值）、产量、氮肥农学利用率和偏生产力的影响。结果表明：不施肥和不施氮肥会严重影响春小麦生长发育和产量，株高、穗长、结实穗数、穗粒数、穗粒质量等指标数值较低；相同化肥用量下，采用一次性化肥施用方式时，春小麦长势较差，减产显著，同时春小麦氮肥农学利用效率降低13.7%，偏生产力降低8.7%。在此次设置的肥料用量区间，小麦产量与氮肥用量呈正相关，但当氮肥用量达到一定水平时产量增加幅度减小；春小麦株高、SPAD值与氮肥的用量呈正相关，随氮肥施用量的增加而增加，但当氮肥用量超过200 kg/hm2时，株高和SPAD值趋于稳定。

关键词：春小麦；氮肥减施；产量；河套灌区

中图分类号：S512.11 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）03-72-3

0 引言

内蒙古自治区河套灌区光热资源丰富，具有种植春小麦的优势条件，当地生产的春小麦籽粒饱满、色泽美观、容重高、品质优良。河套灌区春小麦生产主要是灌溉黄河水，由于生产条件的限制和耕作习惯的影响，大水漫灌仍是当地的主要灌溉方式。这导致当地施入的化肥（特别是氮肥）淋溶损失严重，导致土壤板结、次生盐渍化及地表水富营养化，且进一步致使化学氮肥施用量逐年增加，施肥效益明显下降，形成了增肥不增产、肥料利用率低的恶性循环［1］。调研结果表明，氮肥施用量大、施肥方式不合理是当前河套灌区春小麦生产中存在的突出问题［2］。基于此，笔者通过设置不同施肥模式，验证在减肥、保产、增效的前提下氮肥的最佳施用量，为指导生产实践提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

2019年，笔者于巴彦淖尔市农牧业科学研究所园子渠试验基地（杭锦后旗陕坝镇）开展试验。试验区位于河套灌区，海拔1 035 m，年日照时间3 100～3 300 h，无霜期126 d，年平均降水量188 mm，年蒸发量2 030～3 180 mm，为典型的中温带大陆性季风气候区。试验地前茬作物为向日葵，于10月下旬秋翻后灌水保墒。试验地地势平坦，排灌方便，土壤为壤土，肥力中等，地力均匀，土壤全氮含量为0.91 g/kg，有效磷含量为28.9 mg/kg，速效钾含量为140.0 mg/kg，有机质含量为14.9 g/kg，碱解氮含量为77.0 mg/kg，pH值为8.7。

1.2 试验设计

试验所用春小麦品种为永良4号。分次施肥所用氮肥为尿素（N含量为46%），N2P2K2一炮轰处理氮肥用缓释尿素（N含量为44%），磷肥不施氮肥区用重过磷酸钙（P2O5含量为46%），其他小区用磷酸二铵（N含量为18%，P2O5含量为46%），钾肥用氯化钾（K2O含量为60%）。

在常规施氮基础上设置4个施氮水平，并设置一炮轰施肥方式（一次性施肥）处理，以空白处理作为对照，6个处理，3次重复，共18个小区。小区面积30 m2（7.5 m×4.0 m），采用完全随机区组排列。试验设4个施肥量水平：0水平是不施氮肥，2水平是当地推荐施氮量，1水平（施肥不足）是2水平×0.5，3水平是2水平×1.5。采用人工开沟施肥；小麦为条播，行距15 cm，播量为375 kg/hm2。施肥方式设两种，一种是分次施肥，另一种是“一炮轰”。在分次施肥方式中，30%的氮肥作为基肥，70%的氮肥在拔节期追施；磷肥全部作为基肥一次施用；50%的钾肥作为基肥，另外50%在拔节期追施（见表1）。在“一炮轰”施肥处理中，氮肥全部作为基肥施用。田间管理按当地习惯择优选用。试验前整地做畦，畦埂高50 cm、宽50 cm，保证灌水时不跑水。3月13日整地、划小区待播；3月15日播种，人工沟施基肥；3月31日出苗；全生育期共浇水4次；7月12日取样测产、收获。

1.3 调查测定项目与方法

详细记录春小麦播种期、出苗期、开花期、盛花期、收获期等重要生育时期。在收获前，每小区取样20株，测定株高、穗长、穗粒数，取平均值记录，风干后称千粒质量。收获时去除边行全区测产，计算小麦籽粒产量。在春小麦成熟期，用SPAD-502叶绿素仪测定其叶片叶绿素含量（SPAD值）。氮肥增产率（%）=（全肥区经济产量-缺素区经济产量）/缺素区经济产量×100%，氮肥农学利用效率=（全肥区经济产量-缺素区经济产量）/（全肥区施肥量-缺素区施肥量），氮肥偏生产力=特定肥料作物的产量/特定肥料纯养分投入量。全肥区指N2P2K2处理小区。

1.4 数据分析

用Excel 2007和DPS统计分析软件处理试验数据，采用新复极差法比较处理间差异。

2 试验结果与分析

2.1 不同处理对春小麦产量的影响

由表2可知，各处理春小麦产量从高到低依次为N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轰、N1P2K2、N0P0K0、N0P2K2，产量在2 446.5～7 102.5 kg/hm2。施氮肥处理（N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轰、N1P2K2）与不施氮肥处理（N0P0K0、N0P2K2）春小麦产量差异达显著水平，说明氮素的施用对于春小麦产量的增加是极其重要的，不施氮肥会导致春小麦严重减产。相同氮肥施用水平下（200 kg/hm2），一次施肥方式（N2P2K2一炮轰）较分次施肥方式（N2P2K2）春小麦产量减少618.0 kg/hm2。这两种施肥方式的春小麦产量差异达到显著水平，表明施肥方式对春小麦产量有较大影响。

N1P2K2处理较N2P2K2处理春小麦减产775.5 kg/hm2，差异显著；N2P2K2处理较N3P2K2处理春小麦减产118.5 kg/hm2，差异不显著。此次试验表明，氮肥投入量在0～300 kg/hm2，春小麦产量与氮肥用量总体呈正相关，氮肥施用量越大，春小麦产量越高；但随着氮肥用量的增加，春小麦增产幅度下降。

不同施肥处理对春小麦结实穗、穗粒数、穗粒质量、千粒质量影响较大。其中，N0P2K2处理春小麦除千粒质量外均为最小，N0P0K0处理次之，与施氮处理达显著差异水平；N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2处理间产量构成要素（结实穗、穗粒数、穗粒质量、千粒质量）差异较小，均未达显著水平。相同氮肥用量时，分次施肥处理的春小麦除穗粒质量外，其余指标较一次施肥处理高，但差异不显著。

2.2 不同处理对春小麦生育性状的影响

由表3可知，不同处理间春小麦生育性状差异较大。不同处理春小麦株高由高到低依次为N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轰、N1P2K2、N0P2K2、N0P0K0，株高在62.9～88.6 cm。SPAD值是衡量植物叶绿素相对含量或代表植物绿色程度的一个参数。不同处理春小麦SPAD值由高到低依次为N3P2K2、N2P2K2、N2P2K2一炮轰、N1P2K2、N0P0K0、N0P2K2，SPAD值在31.0～55.5。此外，在N2P2K2一炮轰和N2P2K2处理下，春小麦株高和SPAD值无显著差异。此次试验表明，春小麦的株高和SPAD值与氮肥用量呈正相关，氮肥用量越大，植株的株高值越大，但随氮肥施用量的继续增加，增加幅度明显减小。

2.3 不同处理对春小麦肥料农学利用效率的影响

肥料农学利用效率是单位施肥量增加的经济产量，反映了施肥的增产效应。肥料偏生产力反映了土壤基础养分水平和化肥施用量的综合生产效应。由表4可知，一次性施肥方式比分次施肥方式的氮肥农学利用效率低；随着施肥量的增加，氮肥农学利用效率大幅下降。其中，氮肥用量由100 kg/hm2增加到200 kg/hm2时，氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力分别降低了14.8、27.1 kg/kg，降幅达39.6%和43.9%；氮肥用量由100 kg/hm2增加到300 kg/hm2时，氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力分别降低了21.9、38.1 kg/kg，降幅达58.6%和61.7%。

3 结论与讨论

不施肥和不施氮肥会严重影响春小麦生长发育，其株高、穗长、结实穗数、穗粒数、穗粒质量等指标数值较低。相同化肥用量下，采用一次性化肥施用方式时，春小麦长势较差，减产显著，同时春小麦氮肥农学利用效率降低13.7%、氮肥偏生产力降低8.7%。在此次试验设置的肥料用量区间，春小麦产量与氮肥用量呈正相关，但当氮肥用量达到一定水平时，春小麦产量增加幅度减小；春小麦株高、SPAD值与氮肥施用量呈正相关，但当氮肥施用量超过200 kg/hm2时，春小麦株高和SPAD值趋于稳定。

试验结果表明，在河套灌区春小麦栽培中，氮肥的施用是必不可少的，不施氮肥会大幅度降低春小麦产量，这与以往研究结果相同［3］。由于肥料之间的相互影响，不施氮肥处理的春小麦产量甚至会低于不施氮磷钾化肥处理的春小麦产量。因此，施肥结构对春小麦产量影响较大，氮肥和其他肥料合理配施才能进一步增加作物产量［4］。相同的化肥用量，采用“一炮轰”方式施肥的春小麦产量低于分次施肥方式的春小麦产量。这表明“一炮轰”施肥方式养分损耗大、流失多，到小麦生育后期供肥不足，严重影响春小麦产量［1］。此次试验地土壤全氮处于中等水平［5］，取得最高产量水平的施肥量却超过了董文娟等［3］、李晓娟等［4］、李文彪等［5］的推荐施肥量，这主要和氮肥基施与追施比例及追肥时期、次数不同有关。在该试验设计的最高氮肥施用水平（300 kg/hm2）下，氮肥对于小麦仍然具有增产作用，因而对于氮肥增产潜力的上限需要进一步研究。此外，分次施肥处理下的氮肥农学效率和偏生产力高于一次性施肥处理，但适宜的施肥次数及各次施肥量对春小麦的影响还需要进一步研究明确。

参考文献：

［1］郝雯悦，王西娜，王月梅，等.小麦过量施肥的危害及化肥减施途径［J］.现代农业科技，2022（24）：40-44.

［2］杨旸，王金龙，刘双禄，等.水氮耦合对河套灌区春小麦生长发育及产量的影响［J］.耕作与栽培，2020（4）：28-30.

［3］董文娟，张永平，谢岷，等.河套灌区春小麦高产栽培水氮高效利用研究［J］.干旱区资源与环境，2011（6）：127-131.

［4］李晓娟，关雯雯，董玉新，等.不同农艺措施对河套灌区节水春小麦氮素利用的影响［J］.安徽农业科学，2014（11）：3199-3202.

［5］李文彪，郑海春，郜翻身，等.内蒙古河套灌区春小麦推荐施肥指标体系研究［J］.植物营养与肥料学报，2011（6）：1327-1334.