氮•磷减施对滴灌春小麦干物质积累和产量的影响

摘要 针对北疆区域水肥一体化条件下氮、磷减施保量问题，调研了农户施肥情况，以滴灌春小麦为研究对象，设计了氮、磷2因素4水平9种不同施肥处理方式进行试验，通过对滴灌春小麦干物质积累、产量和经济效益的分析，结果表明，化肥减施处理的干物质积累量、籽粒产量和经济效益提高。为了预测滴灌春小麦氮肥（N）最佳用量、磷肥（P2O5）最佳用量以及氮磷肥适宜配施比例，构建了二元二次拟合曲线，建立施肥量和产量、经济效益的肥料模型。结果表明，水肥一体化条件下的氮、磷减施有利于滴灌春小麦干物质积累、籽粒产量和经济效益的增加。

关键词 滴灌春小麦;化肥减施;干物质积累;产量;肥料效应

中图分类号 S 512.1+2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）12-0141-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.10.036

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Reduced Application of Nitrogen and Phosphorus on Dry Matter Accumulation and Yield of Spring Wheat under Drip Irrigation

LI Huai-sheng1， ZHANG Lei2，3

（1.Institute of Agricultural Sciences，Ninth Division of Xinjiang Production and Construction Crops，Emin，Xinjiang 834300;2.College of Plant Sciences，Tarim University， Aral，Xinjiang  843300;3.Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Science， Shihezi， Xinjiang 832000）

Abstract To address the problem of nitrogen and phosphorus reduction and conservation under water and fertilizer integration in the northern Xinjiang region， the fertilizer application was investigated. The method that focused on 9 different fertilizer application treatments with 2 factors and 4 levels of nitrogen and phosphorus for the drip irrigated spring wheat was designed. Dry matter accumulation， yield and economic benefit were analyzed. The result showed that dry matter accumulation，grain yield and economic benefit of chemical fertilizer reduction treatment were improved. To predict the optimal amount of nitrogen （N）， phosphorus （P2O5） and fertilizer application rate for drip irrigated spring wheat， a binary quadratic fitting curve was constructed to establish a fertilizer model based on fertilizer application rate， yield and economic efficiency. The results showed that the reduced application of N and P under the conditions of water fertilization was beneficial to the dry matter accumulation， seed yield and economic benefits of drip irrigated spring wheat.

Key words Drip irrigated spring wheat;Fertilizer reduction;Dry matter accumulation;Yield;Fertilizer effect

小麦作为新疆主要粮食作物，常年种植面积为118万hm2，其中春麦36万hm2左右，确保春小麦健康生产，对保障区域粮食安全具有重要意义[1]。研究表明，化肥投入费用占新疆春小麦种植成本的24.17%[2]。目前，春小麦种植过程中化肥过施的现象普遍存在，化肥过施容易造成土壤污染、酸化、板结，显著改变耕作层土壤理化性质。从经济层面，降低小麦收益，在一定程度上影响了农户种植小麦的积极性。如何在稳定产量的基础上合理使用减量施肥技术，将成为小麦生产的研究热点。关于化肥减施前人已经做了大量研究，杨启航等[3]研究发现，水肥一体化模式下适当减少肥料用量，可以提高肥料利用率、降低土壤养分盈余。李彦旬等[4]研究表明，适当减量施氮可改善滴灌春小麦籽粒灌浆特性以及氮代谢酶活性。石元强等[5]研究表明，籽粒产量和氮肥农学利用率均随施氮量的增加有所提高，但当超过一定值时，产量和农学利用效率不再明显提升。研究表明减量施肥对提升作物产量、优化群体结构、提升肥料利用率等方面都有显著作用[6-8]。但有关水肥一体化条件下氮、磷减施对北疆区域春小麦产量、干物质积累和经济效益的综合研究较少。笔者研究了氮、磷减施对滴灌春小麦干物质积累、产量和效益的影响，以期为新疆北疆区域肥料减施成效研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

于2020年3—8月在新疆生产建设兵团第九师团结农场4连进行（83°29′E，46°31′N）。该试验区属典型的中温带大陆性干旱气候，四季分明，春季冷暖波动大，夏季热而短促，秋季降温迅速，冬季寒冷漫长，干燥，年均气温5.6 ℃，年均降水271 mm。前茬作物为酱用番茄。供试土壤有机质29.34 g/kg，碱解氮101.51 mg/kg，速效磷46.66 mg/kg，速效钾371.97 mg/kg，pH 8.10。

1.2 试验设计

为探究氮肥、磷肥减施对春小麦干物质积累和产量的影响，在对60户团场农工习惯施肥量调研基础上，采用“3414”不完全设计方案，设置氮、磷2因素4水平，其中0水平为不施肥;1水平为减量施肥，施肥量为常量施肥的50%，;2水平为常量施肥（通过土壤条件监测下的推荐施肥）;3水平为过量施肥（农户习惯施肥量）。共9个处理，分别为①N、P不施肥空白对照（N0P0）;②不施氮，磷肥常量（N0P2）;③氮肥减量，磷肥常量（N1P2）;④不施磷，氮肥常量（N2P0）;⑤磷肥减量，氮肥常量（N2P1）;⑥氮肥、磷肥均为常量（N2P2）;⑦氮肥常量，磷肥为过量（N2P3）;⑧氮肥过量，磷肥常量（N3P2）;⑨氮肥、磷肥均为过量（N3P3）。②～⑨各处理钾肥施用量均相同，各处理均 3 次重复，随机区组排列。具体设计方案见表1。N0、N1、N2、N3分别表示氮肥（N）用量为0、130、260、390 kg/hm2，P0、P1、P2、P3分别表示磷肥（P2O5）0、69、138、207 kg/hm2，钾肥（K2O）用量为37.5 kg/hm2。供试肥料为尿素（N 46.4%）、滴灌磷酸二铵（N 18%、P2O5 46%）、硫酸钾（K2O 52%）。针对不同生育期的施肥需求，均采取滴灌水肥一体化技术施肥。

1.3 测定项目与方法

（1）干物质积累量。于成熟期收获前，在各小区分别取50个单茎，按照茎秆（叶鞘）、叶片、穗、籽粒分成4个部分，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重并称量，按照公式计算单位面积干物质积累（kg/hm2）：单位面积干物质积累=单株各器官干物质积累量×单位面积株数。

（2）籽粒产量。于收获期利用小型收割机对试验小区分别实收测产。

（3）经济效益的计算。以籽粒2.36元/kg、N 1.6元/kg、P2O5 5.5元/kg、K2O 4.5元/kg的价格计算（因田间管理一致，故不计入），按照以下公式计算单位面积经济效益（元/hm2）。

E=Z×P1-N×P2-P×P3-K×P4（1）

式中，E为单位面积经济效益;Z为单位面积产量;P1为作物单价;N为单位面积氮肥施用量;P2为氮肥单价;P为单位面积磷肥施用量;P3为磷肥单价;K为单位面积钾肥施用量;P4为钾肥单价。

（4）农学利用率。计算公式：

氮肥农学利用率（kg/kg）=（施氮区产量-无氮区产量）/施氮量

磷肥农学利用率（kg/kg）=（施磷区产量-无磷区产量）/施磷量

1.4 数据处理

分别采用Microsoft Office Excel 2007 和SPSS 17进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对滴灌春小麦干物质积累、籽粒产量和经济效益的影响

由表2可知，常量施肥（N2P2）处理的干物质积累量、籽粒产量和经济效益的平均值分别为20 493.62 kg/hm2、7 857.06 kg/hm2和17 198.91元/hm2，较不施肥处理（N0P0）分别提高41.25%、50.13%、39.25%。减量施肥（N2P1、N1P2）处理的干物质积累量、籽粒产量和经济效益的平均值分别为18 804.07 kg/hm2、7 232.03 kg/hm2和16 017.59元/hm2，较不施肥处理（N0P0）分别提高29.60%、38.18%、29.68%，较常量施肥分别降低8.24%、7.96%、6.87%。过量施肥（N2P3、N3P2、N3P3）的干物质积累量、籽粒产量和经济效益的平均值分别为18 701.89 kg/hm2、7 121.47 kg/hm2 和14 517.93元/hm2，较不施肥处理（N0P0）分别提高28.90%、36.07%、17.54%，较常量施肥分别降低8.74%、9.36%、15.59%。缺素处理（N0P2、N2P0）的干物质积累量、籽粒产量和经济效益的平均值分别16 257.54、6 308.65 kg/hm2 和14 962.14元/hm2。较不施肥处理（N0P0）分别提高12.05%、20.54%、21.14%，较常量施肥分别降低20.67%、19.71%和13.00%。由此可见，在钾肥相同的基础上，合理施用氮、磷肥有利于滴灌春小麦干物质积累、籽粒产量和经济效益的增加;过量施肥和缺素施肥降低干物质积累与籽粒产量，同时降低作物经济效益。

2.2 氮、磷减施对滴灌小麦肥料利用及经济效益的影响

2.2.1 氮肥减施对滴灌春小麦干物质、籽粒产量、肥料利用及经济效益的影响。

以不施氮肥（N0P2）、氮肥减量（N1P2）、氮肥常量（N2P2）和氮肥过量（N3P2）4个处理分析施用氮肥的效应。由表3、图1和图2可知，干物质积累量氮肥效应表现为氮肥过量>氮肥常量>氮肥减量>不施氮肥;氮肥常量、氮肥减量和氮肥过量处理较不施氮肥干物质积累量分别增加 41.25%、39.20%和51.03%，3种施肥方式差异不显著，减量施肥在节约投入成本的基础上保证作物质量。籽粒产量的氮肥效应表现为氮肥常量>氮肥过量>氮肥减量>不施氮肥，氮肥常量、氮肥减量、氮肥过量处理的籽粒产量较不施氮肥分别增加24.97%、11.51%、14.21%，且氮肥减量与氮肥过量无显著差异，氮肥常量显著大于其他处理，表明施氮有利于产量提高，其中常量施氮对籽粒产量的增加更加有利;从不同施氮处理的氮肥农学利用率看，减量施氮表现为1 kg 氮肥（N）可使春小麦增产5.56 kg。而经济效益的施氮效应表现与籽粒产量表现一致，与不施氮相比，氮肥常量、氮肥减量和氮肥过量分别增加23.65%、10.78%、10.67%，氮肥减量增幅高于氮肥过量，低于氮肥常量，由此可知，氮肥减量有利于经济效益的提高，过量增施抑制作物各项指标。