江汉平原棉麦套种方式下小麦对养分的利用效率

2012-04-29胥顺发童军杨利丁亨虎吴家琼刘克芝符家安付勇白淑萍李生勇

湖北农业科学 2012年14期

胥顺发童军杨利丁亨虎吴家琼刘克芝符家安付勇白淑萍李生勇

摘要：利用“３４１４”肥料试验，研究了江汉平原棉麦套种方式下小麦对养分的利用效率。结果表明，江汉平原小麦ＮＰＫ配施增产效果最好，增产量和增产率分别为１８３８．７ｋｇ／ｈｍ２和７９．３％，每千克养分可增产小麦６．７ｋｇ；ＮＰ、ＮＫ、ＰＫ配施，以ＮＰ配施的产量最高，ＮＫ配施的产量次之，ＰＫ配施的产量最低，研究区域Ｎ是影响小麦产量的重要因子。

关键词：江汉平原；小麦；“３４１４”肥料试验；养分利用效率

中图分类号：S572.106.2文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）14－2938-05

Nutrient Use Efficiency of Wheat in Cotton-Wheat Interplanting System in

Jianghan Plain

ＸＵＳｈｕｎ－ｆａ１，ＴＯＮＧＪｕｎ２，ＹＡＮＧＬｉ３，ＤＩＮＧＨｅｎｇ-ｈｕ４，ＷＵＪｉａ－ｑｉｏｎｇ４，ＬＩＵＫｅ－ｚｈｉ４，ＦＵＪｉａ－ａｎ４，ＦＵＹｏｎｇ４，

ＢＡＩ Sｈｕ－ｐｉｎｇ４，ＬＩ Sｈｅｎｇ－ｙｏｎｇ１

（１．ＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＪｉｙｕｋｏｕＴｏｗｎｏｆＱｉａｎｊｉａｎｇＣｉｔｙ，Ｑｉａｎｊｉａｎｇ４３３１２８，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｗｏｒｋing ＳｔａｔｉｏｎｆｏｒＳｏｉｌａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｎＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ４３００70，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｌａｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＳｏｉｌＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ＨｕｂｅｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００６４，Ｃｈｉｎａ；４．ＱｉａｎｊｉａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＢｕｒｅａｕ，Ｑｉａｎｊｉａｎｇ４３３１００，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ．）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｕｔｒｉｅｎｔｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｗｈｅａｔｉｎｃｏｔｔｏｎ－ｗｈｅａｔｉｎｔｅｒｐｌａｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＪｉａｎｇｈａｎ pｌａｉｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇ ‘３４１４ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｔｅｓｔｓ．ＷｈｅｎＮ，Ｐ，ａｎｄＫｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｅｖｅｎｌｙ，ｗｈｅａｔｈａｄｂｅｓｔｙｉｅｌｄ－ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒａｔｅｗｅｒｅｕｐｔｏ１８３８．７ｋｇ／ｈｍ２ａｎｄ７９．３％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔs ｏｆＮａｎｄＰ，ＮａｎｄＫ，ＰａｎｄＫ，ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｗｈｅａｔｗａｓｈｉｇｈｅｓｔｉｎＮａｎｄＰｃｏｍｂｉｎｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｎＮａｎｄＫ，ｔｈｅｌｏｗｅｓｔｗａｓＰａｎｄＫ．ＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｗａｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｗｈｅａｔｙｉｅｌｄｉｎＪｉａｎｇｈａｎ pｌａｉｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｊｉａｎｇｈａｎ pｌａｉｎ；ｗｈｅａｔ； ‘３４１４ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

江汉平原是湖北省乃至长江中下游地区重要的粮棉油产区之一，小麦在粮食生产中占有重要地位，并对保证湖北省乃至全国粮食安全和社会经济稳定发展具有重要意义。近年来，湖北省小麦种植面积１００万ｈｍ２左右，总产稳定在３３０万ｔ左右，并有逐年增加的趋势［１，２］。江汉平原小麦种植主要有棉麦套种和稻麦轮作两种方式。科学合理施肥、提高养分利用效率已成为发展小麦生产、提高小麦产量的重要措施。“３４１４”肥料试验［３］是以肥料Ｎ、Ｐ、Ｋ３种养分为因子、每种养分设４个施用水平、共１４个处理的不完全的大田试验设计。通过田间试验，研究了江汉平原棉麦套种方式下小麦对养分的利用效率，以期为小麦科学施肥和提高肥料利用率提供科学依据。

１材料与方法

１．１试验地概况

试验地设在江汉平原腹地的潜江市，该市的小麦产区主要分布在积玉口、浩口、杨市等乡（镇）。各试验田块即选择在这些乡镇，试验前取耕层土壤分析速效养分含量［４］，具体情况见表１。

１．２试验设计

各试验均统一采用“３４１４”试验方案设计，即设Ｎ、Ｐ、Ｋ３个因子、每个因子设４个水平，共组合成1４个处理。下标“０、１、２、３”表示施肥的水平，其中，“０水平”表示不施肥，“２水平”表示推荐施肥量，“１水平”为“２水平”的１／２，“３水平”为“２水平”的１．５倍。试验各处理肥料养分用量见表２。

各试验田块Ｎ、Ｐ、Ｋ化肥养分推荐施用量，即“２水平”的确定参考区域内土壤养分丰缺指标和作物肥料养分施用指标而进行，各指标的确定还依据了试验田块的养分状况、区域内农户调查、历年施肥情况和有关文献报道等参考资料。

各试验小区面积均为２０ｍ２，小区随机区组排列，四周设保护行。Ｐ、Ｋ养分分别用１２％的过磷酸钙和６０％的氯化钾于移栽时一次性基施，N养分用４６％的尿素，其中７０％基施，３０％分蘖期追施。供试品种为郑麦９０２３，于２００８年１１月上旬播种，２００９年５月下旬收获。播种量２１０ｋｇ／ｈｍ２，条播。各试验处理除施肥量与施肥种类不同外，其他田间操作管理如整地、栽培、灌溉、有害生物防治等均按当地习惯进行。在试验栽培过程中，收获前期雨水偏多，小麦赤霉病发生较重，于收获前用灭病威防治赤霉病２次。收获时分小区实收，以风干重计产。

１．３养分利用效率的计算

单因子增产效率（ｋｇ／ｋｇ）＝（全因子施用小区产量－缺本因子小区产量））／单因子施用量

协同因子增产效率（ｋｇ／ｋｇ）＝（协同因子施肥小区产量－空白小区产量））／协同因子施肥量

土壤养分当季表观利用率＝［（施肥后植株吸收养分量－空白区植株吸收养分量）／土壤养分供应量］×１００％

肥料养分当季表观利用率＝［（施肥后植株吸收养分量－空白区植株吸收养分量）／施用养分量］×１００％

试验数据采用Ｅｘｃｅ１２００３进行处理。

２结果与分析

在小麦成熟后实收计产（风干重），产量见表３。从表３可以看出，试验１以Ｎ３Ｐ２Ｋ２处理产量最高，达３８２５．８ｋｇ／ｈｍ２；试验２、试验３、试验４均以Ｎ２Ｐ２Ｋ２处理产量最高，分别达４６４５．４、３９５６．１、４２４５．８ｋｇ／ｈｍ２。

２．１各“３４１４”试验常规五处理结果分析

各“３４１４”试验处理１、２、４、６、８为试验常规五处理，分别是ＮＰＫ全不施、只不施Ｎ、只不施Ｐ、ＮＰＫ全施和只不施Ｋ处理，各处理所施养分的用量均为推荐施用量（即“２水平”用量）。从各“３４１４”试验中抽取这５个处理的试验结果，可考查试验田块Ｎ、Ｐ、Ｋ各养分施用的增产效应、土壤和肥料养分当季表观利用率等。抽取的五处理产量结果见表４。比较各试验常规五处理对小麦产量的影响，发现各处理对产量的影响各不相同，结果见表５。从表４、表５可以看出，４个“３４１４”试验常规五处理均为ＮＰＫ三要素配施（处理６）的小麦产量最高，不施肥处理１的产量最低，二者相比，平均增产量和增产率分别为１８３８．７ｋｇ／ｈｍ２和７９．３％；各试验ＮＰＫ三要素配施（处理６）的产量，均比ＮＰＫ任何二要素配施（处理２、４、８）的产量要高，相对ＰＫ、ＮＫ、ＮＰ配施的平均增产率分别为３４．０％、２８．２％和２５．０％。分别比较各试验中的处理２（ＰＫ配施）、处理４（ＮＫ配施）、处理８（ＮＰ配施）３个处理的产量，４个试验的结果各不相同，Ｅ１和Ｅ２试验均以ＮＰ配施的产量最高，Ｅ１试验中ＰＫ配施的产量最低，而Ｅ２试验中ＰＫ配施的产量高于ＮＫ配施的产量；Ｅ３和Ｅ４试验中３个不完全施肥处理的产量则具有相同趋势，即ＮＫ配施的产量最高，其次是ＮＰ配施的产量，ＰＫ配施的产量最低。就总体而言，小麦产量为ＮＰ配施处理＞ＮＫ配施处理＞ＰＫ配施处理，ＮＰ配施处理分别比ＮＫ配施处理和ＰＫ配施处理增产８３．７ｋｇ／ｈｍ２和２２２．４ｋｇ／ｈｍ２，说明Ｎ、Ｐ、Ｋ三要素中，Ｎ对小麦产量的贡献非常重要［５－７］。

２．２各“３４１４”试验常规五处理单位养分增产效率

分别计算各单因子和协同因子的增产效率（表６、表７），可以看出，各试验田块ＮＰＫ配施处理（处理６），相对其中任何二要素配施处理（处理２、４、８），N、P、K三因子中各因子单位养分的增产量，Ｅ１、Ｅ３和Ｅ４试验均为P因子最高，而对于N因子和K因子，Ｅ１试验中N要略高于K，Ｅ３和Ｅ４试验中则K明显高于N，但Ｅ２试验结果则不同，表现为K高于P，并明显高于N。各试验结果平均，各因子单位养分增产效率以P因子最高，平均为１６．８ｋｇ／ｋｇ；K因子次之，平均为１４．７ｋｇ／ｋｇ，N因子最低，平均为６．７ｋｇ／ｋｇ。单位养分增产效率上，K因子的变幅较大，与张会民等的研究结果一致［８－１０］。

协同因子增产效率方面，４个试验各施肥处理的协同因子增产效率表现并不一致。４个试验中，ＮＰＫ配施的协同因子增产效率为５．１～７．７ｋｇ／ｋｇ，ＰＫ配施的协同因子增产效率为５．０～７．９ｋｇ／ｋｇ，ＮＫ配施的协同因子增产效率为３．０～５．４ｋｇ／ｋｇ，ＮＰ配施的协同因子增产效率为３．７～５．７ｋｇ／ｋｇ，且均以Ｅ４试验最高。平均来看，ＮＰＫ配施和ＰＫ配施的协同因子增产效率最高，ＮP配施的次之，而ＮＫ配施的最低，ＮＰＫ及ＰＫ、ＮＰ、ＮＫ配施每千克养分可分别增产小麦６．７、６．７、４．８和４．１ｋｇ。

２．３各“３４１４”试验常规不施肥处理的相对产量

由表８结果可见，４个试验不施肥处理的相对产量均远低于任意两种养分配施的相对产量。比较不施N（仅ＰＫ配施）、不施P（仅ＮＫ配施）和不施K（仅ＮＰ配施）处理的相对产量，４个试验结果各不相同，其中，Ｅ１试验以不施N处理的相对产量最低，不施P处理居中，不施K处理最高；Ｅ２试验不施P的相对产量要低于不施N和不施K处理，Ｅ３和Ｅ４试验也以不施N处理的相对产量最低，但其不施P处理的相对产量则略高于不施K处理。就４个试验平均而言，不施N处理的相对产量最低，不施K处理的相对产量最高，说明土壤中氮素的利用能力较P、K要弱。

比较各因子在４个试验中的相对产量，对于不施氮（仅ＰＫ配施）处理而言，Ｅ１试验不施氮处理的相对产量较高，其余３个试验则相差不大。说明Ｅ１试验田块提供氮素的能力较强，氮素利用率较高。这与土壤速效养分的测试结果并不相符，即按初步制定的丰缺指标来说，Ｅ１、Ｅ２和Ｅ４试验田块的土壤碱解氮含量均为８０～１００ｍｇ／ｋｇ，属氮养分中等缺乏水平，且Ｅ１、Ｅ２试验田块的土壤碱解氮含量相当，但Ｅ１试验不施氮处理的相对产量却比Ｅ２试验高８．４个百分点，而Ｅ３试验田块的土壤碱解氮含量仅为４２．５ｍｇ／ｋｇ，氮养分严重缺乏，但其不施氮处理的相对产量却与Ｅ２试验相当，甚至比Ｅ４试验还略高。

不施磷（仅ＮＫ配施）处理的相对产量也以Ｅ１试验最高，其余依次为Ｅ４、Ｅ３、Ｅ２试验。这与土壤有效磷养分测试结果也不一致，Ｅ１和Ｅ２试验田块均为磷养分严重缺乏水平，但Ｅ１试验田块不施磷的相对产量比Ｅ２试验高出１６．３个百分点；Ｅ３和Ｅ４试验田块均属磷养分中等缺乏的土壤，磷养分相差１．８ｍｇ／ｋｇ，相对产量却相当，均低于Ｅ１试验却高于Ｅ２试验。

对于不施钾（仅ＮＰ配施）处理，Ｅ１试验的相对产量也为最高，其次是Ｅ４试验，再次是Ｅ３试验，Ｅ２试验最低。４个试验的土壤速效钾含量均为中等缺乏水平，但Ｅ１试验田块的速效钾含量最低，其不施钾处理的相对产量却最高，而Ｅ２试验田块的速效钾含量最高，不施钾处理的相对产量却最低。

各试验土壤不施某养分的相对产量与其土壤速效养分含量相关性不强，另外测试土壤速效养分含量所表现的差异对田块基础产量没有很大影响。这是与当地农民习惯、气候、地下水位以及养分协同效应等方面因素有关，还是与所设定的丰缺指标不适宜有关，或者其他原因尚需进一步研究。

２．４各“３４１４”试验常规五处理土壤养分和肥料养分当季表观利用率

应用各“３４１４”试验常规五处理的试验结果和植株样养分测试结果，按差减法分别计算它们的土壤养分和肥料养分当季表观利用率，结果见表９和表１０。

表９结果表明，各试验土壤速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）的当季表观利用率各不相同，对于基础地力（即N、P、K均不施）而言，平均分别为２０．８％、３４．１％和１５．２％，而二元配施（ＰＫ，ＮＫ，ＮＰ）时，平均分别为２４．９％、５９．９％和３６．４％。可见在PK、NK、NP配施的情况下，可分别促进土壤N、P、K养分的供应，而导致它们的当季表观利用率提高。比较各试验的土壤速效养分含量和其当季表观利用率可以看出，试验田块的速效养分含量较高，该土壤养分的当季表观利用率却较低，说明低地力田块中土壤速效养分的利用更有效。

对应的肥料养分当季表观利用率，随产量不同、试验田块土壤养分含量不同而不同；即使各处理施肥量相同，其肥料养分当季表观利用率也有差异。一般而言，低地力田块，平衡施肥能更有效提高肥料养分当季表观利用率及作物产量。

比较各试验的P、K肥料养分当季表观利用率和各田块土壤速效养分含量，发现各试验P、K肥料养分的当季表观利用率有随土壤有效磷、速效钾含量增加而增加的趋势，但也并非土壤有效磷、速效钾含量越低，其肥料养分当季表观利用率也越低，这可能与各因子的协同作用有关。

各试验田块ＮＰＫ三要素配施相对于空白和二元配施而言，肥料养分当季表观养分利用率均表现为最高。即使在土壤中某养分较为丰富的情况下，适量施用该养分，仍能表现出较高的当季表观利用率，充分发挥ＮＰＫ三要素配合施用的协同增产作用。ＮＰＫ三要素配施时各试验肥料Ｎ、Ｐ、Ｋ养分当季表观利用率平均分别为３４．１％、４９．９％和１２８．８％。

３结论

１）配方施肥有利于提高小麦产量，Ｎ、Ｐ、Ｋ三元配施效果最好，二元配施时小麦产量ＮＰ配施处理＞ＮＫ配施处理＞ＰＫ配施处理，江汉平原区域Ｎ、Ｐ、Ｋ三要素中，Ｎ对小麦产量的贡献很大。

２）各养分单因子增产效率，以P因子最高，N因子最低，但K因子的变幅较大。在协同因子增产效率方面，就平均水平而言，ＮＰＫ配施和ＰＫ配施的协同因子增产效率最高，ＮP配施次之，ＮＫ配施最低，ＮＰＫ及ＰＫ、ＮＰ、ＮＫ配施，每千克养分可分别増产小麦６．７、６．７、４．８和４．１ｋｇ。

３）小麦的相对产量，以不施N处理的相对产量最低，而不施K处理的相对产量最高，说明土壤中N的利用能力较P、K要弱。

４）Ｎ、Ｐ、Ｋ中的二元配施时，可促进土壤速效养分的供应，而导致它们的利用率提高。土壤的速效养分含量较高，该养分的土壤当季表观利用率较低，即低地力田块中土壤速效养分的利用更有效。合理平衡施肥能更有效提高肥料养分当季表观利用率及作物产量。肥料养分利用率方面，ＮＰＫ三要素配施比空白对照和二元配施都高。

参考文献：

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［３］陈新平，张福锁．通过“３４１４”试验建立测土配方施肥技术指标体系［Ｊ］．中国农技推广，２００６（４）：３６－３９．

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［６］倪蓉．小麦测土配方施肥试验初报［Ｊ］．安徽农学通报，２００８，１４（１８）：６４－６６．