聚天冬氨酸增效复合肥在小麦上的应用效果

2016-07-25朱凌宇徐荣张家宏寇祥明王宏凯陈

江苏农业科学 2016年6期

朱凌宇+徐荣+张家宏+寇祥明+王宏凯+陈雷+王守红+王桂良+韩光明+毕建花+唐鹤军

摘要：对比研究了聚天冬氨酸增效复合肥和不同施用量普通复合肥在小麦上的应用效果，结果表明：施用聚天冬氨酸增效复合肥和普通复合肥都能通过增加有效穗数和每穗粒数，提高作物产量和经济效益，聚天冬氨酸增效复合肥增产增效作用更加明显。提高普通复合肥用量虽使产量和经济效益有所增加，但产投比与低施肥量持平，肥料利用效率甚至更低。适当降低施肥量可提高养分利用效率，减少肥料流失。聚天冬氨酸增效复合肥具有投入成本低、经济效益高的优势，在小麦生产上推广应用潜力巨大。

关键词：聚天冬氨酸；增效复合肥；小麦；产量；经济效益

中图分类号： S512.106文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）06-0132-03

收稿日期：2015-03-17

基金项目：江苏省科技支撑计划（社会发展）（编号：BE2014680）。

作者简介：朱凌宇（1988—），女，江苏宝应人，硕士研究生，主要从事农业资源利用研究。E-mail：lingyu.zhu@163.com。

通信作者：张家宏，研究员，主要从事生态农业技术和产品的研发、推广工作。E-mail：yzzhangjh@126.com。我国是农业大国，小麦是重要的粮食作物。近年来，化肥的施用对小麦增产起到了积极作用。但用量大、效率低是当前化肥施用中存在的普遍问题[1]，不仅造成资源浪费和经济效益损失，还导致耕地质量退化、水体富营养化、温室气体排放等一系列环境生态问题[2]。因此，合理施肥、提高肥料利用率、充分发挥肥效、减少养分流失对促进粮食生产和农业可持续发展具有重要意义。国内外研究证实，聚天冬氨酸（简称PASP）在农业生产上作为肥料增效剂，可增加作物对肥料的吸收，减少肥料用量，促进作物生长，提高作物产量[3]。本研究在普通复合肥（N、P2O5、K2O含量均为15%）基础上添加0.4% PASP制备出PASP增效复合肥（简称增效肥），对比研究增效肥与普通复合肥在不同施肥水平下对小麦产量和效益的影响，为合理制定施肥策略、优化施肥管理以及推广增效肥在生产上的应用提供一定依据。

1材料与方法

1.1试验概况

供试小麦品种为淮麦29；试验地点：江苏省阜宁县新沟镇新沟村9组，试验地块平整、肥力均匀。供试土壤为油泥土，质地黏壤，肥力中等，土壤肥力状况见表1。

1.2试验设计

根据小麦施用基肥品种及用量不同，试验设4个处理：①不施肥（对照）：不施任何肥料，为土壤基础肥力。②常量施复合肥：按当地施肥习惯，其中基肥施用普通复合肥（15-15-15）450 kg/hm2，尿素150 kg/hm2；追肥分分蘖肥、拔节肥和抽穗扬花肥3次施入，共施尿素300 kg/hm2。③减量施复合肥：基肥复合肥按常量的80%施入，即施用普通复合肥（15-15-15）360 kg/hm2，尿素及追肥用量同②。④减量施增效肥：基肥按常量80%施入PASP增效复合肥360 kg/hm2，尿素及追肥用量同②。每个处理设3次重复，小区面积 30 m2，采用随机区组排列。

1.3试验过程

播种方式为稻田套播、免耕，前茬直播水稻单产 9 207 kg/hm2。2013年11月2日收割后覆盖于田间晾至11月6日离田。现茬小麦10月11日播种，播种量为 225 kg/hm2，10月16日出苗，10月21日齐苗，10月29日达1叶1心。处理防病、治虫、除草、化调等栽培管理措施一致。成熟期空白对照组早5 d，减量施肥组早1 d，增效肥组与常规施肥组相当。收割日期为2014年6月4日（对照组）和6月9日。

1.4计算公式

产量及产量结构要素指标值与肥料各养分投入量的比值为该养分对该指标的养分效率，计算公式为：N（P/K）对产量的养分效率=产量/N（P/K）肥投入量；N（P/K）对单位面积穗数的养分效率=单位面积穗数/N（P/K）肥投入量；N（P/K）对每穗粒数的养分效率=每穗粒数/N（P/K）肥投入量。

经济效益计算公式为：实际效益=产值-肥料成本；净增效益=处理组实际效益-对照组实际效益；产投比=净增效益/肥料成本。

生产资料价格：普通复合肥（15-15-15）2.25元/kg，PASP增效复合肥2.29 元/kg，尿素3.00元/kg，小麦 2.23元/kg；其他农业生产费用相同，未纳入计算。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对小麦实际产量的影响

由表2可见，不同施肥处理的小麦产量表现为减量施增效肥>全量施复合肥>减量施复合肥>不施肥。与对照（不施肥）相比，施肥显著提高小麦产量，各施肥处理的产量增幅在115.5%～126.7%，以增效肥处理最高。施用增效肥不仅比同量复合肥处理增产5.19%，还比施全量复合肥处理增产0.36%，可见施用增效肥增产效应明显。增效肥的施入量仅为全量施肥量的80%，却与全量施肥处理达到相当的产量水平，表明增效肥能够提高肥料利用率，可减少20%肥料用量达到相同产量，具有显著的节肥增效作用。

2.2不同施肥处理对小麦穗粒结构的影响

有效穗数、每穗粒数和千粒质量是产量结构三要素，对产量形成具有决定性作用。由表3可见，施肥对产量的提高作用主要体现在促进有效穗数和每穗粒数增加。其中单位面积有效穗数按次序为全量施复合肥>减量施增效肥>减量施复合肥>不施肥，每穗粒数按次序为减量施增效肥>全量施复合肥>减量施复合肥>不施肥。按全量80%等量施肥时，施用增效肥使有效穗数和每穗粒数较对照分别提高45.0%和535%，施用普通复合肥较对照分别提高42.56%和4856%，施用增效肥对有效穗数和每穗粒数的增幅比同等施肥量的复合肥高出1.73%和3.55%。全量施用普通复合肥，有效穗数和每穗粒数分别较对照提高46.78%和51.46%，这就说明提高20%肥料施用量，可促使有效穗数和每穗粒数提高2.95%和2.19%。以上表明通过施肥，可以显著提高小麦的有效穗数和每穗粒数，且随施肥量增加，有效穗数和每穗粒数有增加的趋势。同等施肥量下，增效肥对有效穗数和每穗粒数提高幅度更大，高于施用普通复合肥的处理，说明增效肥能促进穗粒的发育与形成，通过提高穗粒数量促进产量提高。但施用复合肥和增效肥对千粒质量均未有明显的促进作用，可能因为穗数增多和穗粒增质量是2个不相同步的生理过程，各自的需肥时期和对施肥的响应程度不同。追肥时，穗数发育对肥料作用较为敏感，肥料养分供给首先促进穗粒数目的增加，而使穗粒的质量增长受到限制。

2.3增效肥与普通复合肥的养分效率

设定产量及产量结构要素指标值与肥料各养分投入量的比值为该养分对该指标的养分效率，不同施肥处理养分效率如表4所示。由于本试验各处理中P、K的投入量一致，因此对P、K的养分投入效率不作单独讨论。施用增效肥处理的N、P、K养分效率均高于施用普通复合肥的处理，其中N对产量、单位面积穗数和每穗粒数的养分效率分别高出5.36%、300%和5.20%，P/K对产量、单位面积穗数和每穗粒数的养分效率分别高出15. 32%、12.52%和12.92%，表明PASP对N、P、K养分具有一定的增效作用，能够提高肥料利用效率，促进作物对养分的吸收。

施肥量对养分效率也有一定影响，降低普通复合肥施用量能提高养分利用效率。降低20%复合肥用量时，N对产量、单位面积穗数和每穗粒数的养分效率分别提高了034%、233%和2.76%，P/K对产量、单位面积穗数和每穗粒数的养分效率分别提高19.26%、21.48%和22.25%。由此可见，虽然施肥量与产量及其形成要素之间有一定正相关性，增加肥料投入对小麦增产有积极作用，但是大量施肥时，有较多养分留存在土壤中或流失于环境中，并未被作物充分利用，造成养分利用效率低，肥料资源浪费。

2.4不同施肥处理经济效益分析

施肥能增加小麦生产产值，对于提高经济效益作用明显。如表5所示，产值、实际效益和净效益均表现出一致的变化规律，即减量施增效肥>全量施复合肥>减量施肥。施用增效肥具有显著的增效作用，扣除肥料成本后，其实际效益比全量施复合肥和减量施复合肥处理分别高出1.80%和5.93%，净增效益分别比全量施复合肥和减量施复合肥处理高出374%和12.91%，产投比相应高出0.35和0.36。施用普通复合肥时，当施肥量提高20%可使净增效益提高8.85%，但产投比和减量施肥基本持平。可见，增加施肥量虽然在一定程度上提高小麦产量，使表观经济效益有所提高，但这种方式的肥料投入成本相应提高，相比之下施肥效益并非最佳；施用增效肥比普通复合肥获得更高的产投比，具有显著的节本增收作用。因此，从经济角度来看，施用增效复合肥和适当降低肥料施用量，可以有效提高肥料利用率，减少肥料的流失，最终达到投入和效益的有机统一。

3结论与讨论

3.1不同施肥处理的小麦实际产量

作物高产与土壤的养分状况有密切关系[4]。施肥对作物产量提升有显著作用，主要通过作用于有效穗数和每穗粒数提高产量。产量与施肥量表现出一定的正相关性，但增加幅度并非随着施肥量同步变化。本研究中，当提高20%施肥量时，小麦产量仅增加了4.59%，如果施肥量持续增加，产量将呈现下降趋势[5]。通常农民习惯于通过大量施用化肥获得粮食增产，但是当施肥量达到一定限度时，增产效果并不显著；超过某个阈值时，产量反而大幅降低。因此在生产上不应盲目加大肥料的投入量以追求高产，还需兼顾效益。施用增效肥可比普通复合肥更有效地促进小麦增产，同等施肥水平时施用增效肥比普通复合肥增产5.19%；在低20%施肥水平时，产量甚至比全量施用普通复合肥还略高一筹，与丁志强等的研究结果[6]相吻合。一般而言，在相同施肥量情况下，加入PASP 0.015～3.600 g/m2，能增加谷物产量5%～30%，在得到相同谷物产量情况下，可减少1/3～1/2的肥料用量[7]。束维正的研究结果显示，PASP可使小麦增产995%[8]，比本研究结果稍高。增效肥对产量的提升幅度可能与肥料中增效剂的添加比例有关，本试验中PASP添加量为肥料用量的04%，仅为其50%。因此，改变增效剂与肥料的配施比例对产量的影响程度有待进一步研究。PASP增效剂在其他作物上的应用研究表明：PASP增效剂可使水稻增产5.1%～63%[9]、茄子增产8.0%、甘蓝增产4.1%[10]、玉米增产134%[11]。可见PASP的增产效果因作物品种不同而具有一定差异，这与作物对养分吸收利用特性有关，但是其对于小麦增产作用达显著水平，可以在小麦生产上进一步推广应用。

3.2不同施肥处理的肥料利用效率

合理施肥不仅关系到作物产量的提高，还关系地力的维持，因此不应只注意到肥料施用对产量绝对值的增加效应，更应关注肥料的利用效率。本研究中全量施用复合肥虽然获得最高产量，但其N、P、K养分利用效率却是最低，说明一部分投入的养分并未能被有效利用，造成肥料损失浪费，肥料的流失将给水体和大气带来环境风险。从肥料利用率和养分平衡方面看，适当降低施肥量不仅有利于养分的高效利用，提高施肥的作用效果，而且对养分收支平衡有一定促进作用。施用增效肥对促进养分吸收、提高肥料利用效率作用明显，N和P/K的养分效率分别比施用普通复合肥高出678%和1359%。这是由于PASP具有螯合作用使养分富集、活化，增强作物对N、K等矿质元素的吸收，提高土壤营养元素的有效性[7]。在养分较为充足条件下，增效更加明显[12]。本研究中仅研究了1种施肥量下增效肥的应用效果，在不同施肥梯度下PASP的增效效果如何，还需通过进一步的试验进行验证。P/K养分效率显著高于N的养分效率，这是由于后期追施尿素增加了N肥投入，但P和K肥并未得到相应追施，此时 P、K可能成为小麦生长的限制因子，影响了产量的最终形成。因此，在今后生产中可考虑追肥时除增施N肥外，还应适当补充P肥和K肥，以达到养分配比均衡、提高养分效率、提高产量的目的。

3.3不同施肥处理的经济效益

从经济效益来看，施用PASP增效复合肥与普通复合肥相比效益显著。在同等肥料用量时，每投入1元的肥料成本，增效肥比普通复合肥多产生0.34元的收益；每667 m2土地的肥料成本仅比普通复合肥多0.96元，但增加效益高达519元，净效益提高12.91%，可见施用PASP增效肥对于提高小麦生产效益具有重要的现实意义。合理施肥的关键在于协调质和量的统一，同时兼顾肥料投入量、肥料利用效率和产量效益的平衡，最终获得更高的经济和生态效益。虽然增施肥料从绝对值上提高了经济效益，但综合考虑肥料成本、人工等因素，增加肥料施入量并非获得最佳经济效益的有效途径，提高肥料利用率、提高肥料作用效率才是提升效益的根本出路。

综上所述，增效和减施依然是平衡施肥的发展方向。本研究中PASP增效复合肥对小麦产量具有明显提升作用，同时兼具投入成本低、经济效益高的优势，在小麦生产上推广应用潜力巨大。PASP增效复合肥的使用有利于改善当前复合肥用量高、效率低的现状，是未来复合肥的发展趋势。在此增效肥基础上，以提高效益为目标，探究适宜的肥料投入量，同时结合现代平衡施肥技术，构建适合小麦生产的科学施肥体系将是未来研究的重点问题。

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