中国主要麦区农户小麦氮磷钾养分需求与产量的关系

黄倩楠，王朝辉,2，黄婷苗，侯赛宾，张翔，马清霞，张欣欣

（1西北农林科技大学资源环境学院/农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨凌712100；2西北农林科技大学/旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌712100）

0 引言

【研究意义】小麦是世界三大粮食作物之一，也是中国重要的商品粮和战略储备粮，在保障国家粮食安全方面有着举足轻重的作用。中国小麦产量占粮食总产的21%，单产达5 244 kg·hm-2[1]。化学肥料施用是保障小麦高产稳产的重要措施，但已有研究表明中国小麦主产区化肥投入已远远超出当前产量的养分需求[2-3]。过量施用化肥并不能带来持续增产，相反会造成资源浪费，养分利用效率降低，地下水污染等问题[4-7]。总的来看，中国小麦种植区域分布广且主要是小农户经营，养分管理不合理现象普遍存在[8-11]，有的过量，有的不足[12-15]。解决农户的科学施肥问题，是解决中国施肥过量问题的关键。因此，明确农户小麦的养分吸收利用和需求规律，对保证中国小麦高产稳产，实现化肥的科学合理减施有重大意义。【前人研究进展】氮磷钾是作物必需营养元素，也是肥料三要素。作物氮、磷、钾养分需求量一直是研究的热点，特别是对小麦的养分需求量与产量、施肥量、品种、区域环境的关系已有不少研究。文献数据分析发现，随小麦产量提高，需氮量从27.9 kg升高到30.5 kg[16]（文中需氮量均指生产1 000 kg小麦籽粒的需氮量，需磷或钾量同此），需磷量由4.1 kg升高到5.2 kg[17]。但与之相反，位于中国北方5个冬小麦主产区的田间试验研究表明，在推荐施肥条件下，随产量增加，需氮量反而从27.1 kg降低到24.5 kg[18]，需磷量从4.7 kg降低至4.2 kg[19]，需钾量从23.8 kg降低至20.2 kg[20]。可见，对于作物产量与养分需求量的关系，有不同结论。施肥量也是引起作物养分需求变化的重要因素，中国北方5个冬小麦主产区的田间试验结果表明，随氮肥用量增加，需氮量由20.8 kg升高到25.7 kg[18]。位于河北省曲周试验站的磷肥用量试验发现，随磷肥用量增加，需磷量由3.8 kg升高到4.2 kg[21]。在江苏、山东等地的钾肥用量试验发现，随施钾量增加，需钾量由18.9 kg升高到21.9 kg[20]。作物品种不同，养分需求特性也不同。位于墨西哥的10个不同小麦品种的田间试验表明需氮量变化介于 23.0—37.0 kg[22]。分别在英国和法国进行的16个冬小麦品种试验研究发现需氮量变化介于14.4—31.1 kg之间[23]。澳大利亚的9个冬小麦品种试验的需磷量介于1.9—5.3 kg之间[24]。不同区域的土壤、降雨等气候因子存在差异，因而作物生长与养分需求也存在差异。文献资料分析表明，黄淮海、长江中下游和西北春麦区的需氮量分别为29.8、26.0和28.4 kg[16]，需磷量分别为：5.0、4.4和4.1 kg[17]。【本研究切入点】以往对于小麦养分需求规律的研究多是基于一个地点的试验结果，或不同年份、不同地点田间试验的文献数据，但试验条件并不完全与农户实际生产状况一致，有关农户小麦的养分吸收利用与需求还缺乏研究。【拟解决的关键问题】因此，本文连续两年在中国主要麦区开展多点农户调研，结合对小麦植株的取样测定分析，研究中国春麦、旱作、麦玉和稻麦4个典型小麦种植区域农户小麦产量、生物量、产量构成要素，各器官的氮磷钾养分含量，养分吸收量和需求量，以期明确不同区域农户小麦产量形成与养分吸收利用和需求的关系，为解决农户过量施肥，实现中国小麦生产科学合理减肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 采样地点及分布

于2015、2016年在中国主要麦区进行调研与取样，包括河北、山西、内蒙古、黑龙江、江苏、安徽、山东、河南、湖北、四川、重庆、云南、陕西、甘肃、宁夏、新疆等16个省区，调研并采集512个农户及代表性田块的小麦样品，品种为当地主栽品种，小麦种植为当地常规模式。各地样点数量根据其小麦种植面积大小确定，在春麦、旱作、麦玉、稻麦4个典型小麦种植区域样点数分别为47、86、264、115个。春麦区主要包括内蒙古、黑龙江、宁夏、新疆，一年一熟，通常在3—4月份播种小麦，当年的7—8月份收获；旱作区包括山西、陕西、甘肃南部，一年一熟、二熟或二年三熟，小麦于每年的9月下旬至10上旬播种，来年6月末与7月初收获；麦玉区包括山东、河南、河北、江苏和安徽北部，一年二熟，一般在10月上旬到中旬播种小麦，次年的5月末至6月初收获；稻麦区主要包括湖北、重庆、云南、四川、江苏、浙江和安徽南部，一年二熟或三熟，小麦于每年的 10月下旬至 11月上旬播种，次年的 4月末至5月初收获，各麦区降水和0—20 cm土层土壤理化性状见表1。

表1 各麦区降雨量及0—20 cm土层土壤理化性状Table 1 Precipitation and 0-20 cm soil layer nutrient status of different main wheat production regions

1.2 样品采集与测定

1.2.1 样品采集 由国家小麦产业技术体系分布在全国主产区的综合试验站随机选取当地主产县有代表性的种植户，采用问卷形式走访调研农户小麦播种、产量、施肥和管理，并采集农户代表性田块的小麦植株和0—100 cm土层的土壤样品。

于小麦收获前5 d左右采样，在选定的田块中间选择长10 m、宽5 m，小麦长势均匀的区域作为样区。首先，在采样区内均匀选取3个位置，测定田块的小麦穗数。然后，采用“盲抽法”在样区内随机采集100穗小麦全株[25]，在根茎结合处将根剪除，地上部装入网袋，作为分析样品。接着在采样区内小麦行间均匀选取3个点，20 cm为一层，采集0—100 cm土层的土壤样品，同一层次、3个点的土壤捏碎、混匀后取500 g装入样品袋，作为1个分析样品。

1.2.2 样品的处理与测定 植株样品风干后分为茎叶、穗，分别称重，手工脱粒后称量风干籽粒重。分别取50 g籽粒和剪碎混匀的茎叶、30 g颖壳，用自来水和蒸馏水分别快速漂洗3次，装入标记好的信封，65℃烘干至恒重，测定风干茎叶、颖壳、籽粒的含水量。烘干的籽粒、茎叶、颖壳用组织混合研磨仪（MM400，德国莱驰，氧化锆研磨罐和研磨球）磨细，用于化学分析。准确称取粉碎样品 0.20—0.25 g，浓H2SO4-H2O2法红外消解植物样品，连续流动分析仪（AA3，德国）测定消解液中的氮和磷含量，火焰光度计（M410， 英国Sherwood）测定消解液中的钾含量。千粒重采用数粒板法测定。千粒重和氮磷钾含量均以烘干重表示。

土壤样品风干后分别过1 mm和0.15 mm筛子。1 mm的土样用来测定pH、硝铵态氮、速效磷、速效钾，0.15 mm的土样用来测定有机质、全氮。土壤pH用pH计测定，水土比为1∶2.5。硝铵态氮用 1 mol·L-1的KCl浸提, 速效磷用 0.5 mol·L-1的 NaHCO3浸提，均用连续流动分析仪（AA3，德国）测定。速效钾用 1mol·L-1的NH4OAc浸提，火焰光度计测定[26]。有机质用重铬酸钾外加热法测定。全氮用浓硫酸加混合催化剂（K2SO4∶CuSO4=10∶1）消煮、续流动分析仪（AA3，德国）测定。

1.3 数据计算与统计分析

1.3.1 产量计算及等级划分 农户小麦的穗粒数由采集的100株小麦籽粒重量和穗数、千粒重计算得到，收获指数由其籽粒和地上部生物量计算求得。农户小麦的产量（取样测定产量）由公顷穗数、穗粒数和千粒重求得，测定产量除以收获指数计算出农户小麦生物量。产量、生物量均以烘干重表示。

对调研获得的农户小麦产量和取样所得的测定产量按麦区进行方差分析（ SPSS 17，P＜0.05），若两者差异不显著，文中产量数据采用取样测定产量，否则，以各地调研所得产量为基准矫正取样测定的产量（式1），并用矫正后产量进行相关计算分析。式中，产量单位均为t·hm-2。

图1 农户小麦产量分级标准与等级划分Fig. 1 Grading standard and grade divisions for wheat yield of farms in major wheat production regions

为了分析不同麦区农户小麦的养分吸收利用和需求与产量的关系，将小麦产量从高到低分为：高产、偏高、中产、偏低、低产5级。由于麦区间产量差异较大，对各麦区产量等级的划分也因地而异，划分标准为：以该麦区的平均产量为中心，分别上下浮动10%、30%，形成5个等级（图1）。

1.3.2 相关指标及计算

以上各式中器官养分含量单位为 g·kg-1；养分吸收量单位为 kg·hm-2；养分需求量单位为 kg·Mg-1；生物量、产量单位为t·hm-2。

数据处理方法：用 Microsoft Excel 2013 整理数据，Arcgis 10.2作图，SPSS Statistics 17.0 统计分析。

2 结果

2.1 中国不同麦区农户的小麦产量、生物量与产量构成

对512个农户调研发现（表2），中国各麦区的小麦籽粒产量存在显著差异，以麦玉区最高，其次为春麦、稻麦区，旱作区最低，各区平均介于 4.0—7.7 t·hm-2，全国平均 6.4 t·hm-2。麦区间茎叶、地上部生物量也存在显著差异，产量越高茎叶与地上部生物量越大，由低产到高产，春麦、旱作、麦玉、稻麦区产量分别增加225%、191%、151%和165%，茎叶生物量增加179.5%、94.6%、80.0%、75.0%，地上部生物量增加 198.5%、129.3%、110.4%、113.3%。收获指数也因麦区而异，且随产量增加而增加，均值介于42.1%—47.7%，从低产到高产，4个麦区收获指数分别增加11.6%、26.0%、16.7%和24.2%。不同麦区公顷穗数存在较大差异，产量较高的麦玉和春麦区显著高于稻麦和旱作区，当产量由低产增至高产时，各麦区穗数分别增加143.8%、68.1%、61.3%和53.4%。麦区内穗粒数随产量增加而递增，各麦区平均介于27.7—33.8粒，麦玉、稻麦区穗粒数显著高于春麦和旱作区，由低产到高产，4个麦区分别增加 32.0%、49.3%、13.8%和104.8%，但春麦区差异未达显著水平；各麦区小麦籽粒千粒重平均介于39.5—41.6 g，变幅较小，但麦玉区显著高于其他麦区，由低产到高产春麦、麦玉、稻麦区分别增加18.4%、15.2%、15.6%，旱作区却降低7.3%。

可见，中国不同麦区农户小麦籽粒产量、生物量存在显著差异，生物量越大、公顷穗数越多产量越高，同时随产量增加收获指数逐渐增加。分析各麦区产量构成发现，公顷穗数是造成这种差异的关键农学指标，其次是穗粒数。

表2 中国各麦区农户小麦产量、生物量与产量构成Table 2 Wheat grain yield, biomass and yield components of farmers in major wheat production regions of China

2.2 中国不同麦区农户小麦氮吸收、利用、需求与产量的关系

各麦区农户的小麦氮素吸收利用均随产量而变化（表3）。麦区间籽粒、茎叶含氮量有显著差异，春麦、旱作、麦玉、稻麦区小麦籽粒含氮量均值分别为22.6、21.4、23.0和20.1 g·kg-1，茎叶含氮量均值分别为4.6、4.7、5.4和4.2 g·kg-1，仅麦玉区籽粒含氮量随产量增加而显著降低，其他麦区内，随产量增加茎叶氮含量均无显著变化。4个麦区地上部吸氮量平均分别为 172.2、110.5、223.2和 135.2 kg·hm-2，麦区间与同一麦区内地上部吸氮量均随产量增加显著增加，由低产到高产，4个麦区分别显著增加 210.3%、143.5%、115.5%和 145.6%。氮收获指数也因区域而异，4个麦区平均分别为79.8%、76.5%、79.2%和80.7%， 由低产到高产，旱作、麦玉、稻麦区分别显著增加11.8%、8.4%和9.1%，春麦区无显著变化。可见，随产量增加，仅麦玉区的籽粒含氮量降低，各麦区茎叶含氮量无显著变化；4个麦区地上部吸氮量均显著增加；旱作、麦玉、稻麦区氮收获指数显著增加。

本研究发现，全国范围内农户小麦需氮量平均为28.1 kg·Mg-1，春麦、旱作、麦玉和稻麦区均值分别为28.6、28.3、29.3、和25.0 kg·Mg-1（表3），稻麦区显著低于其他3个麦区。产量由低产增至高产，旱作区和麦玉区小麦需氮量显著降低，分别为 16.9%和14.6%，春麦和稻麦区有降低的趋势，但差异未达显著水平。可见，在中国农户小麦籽粒产量形成的需氮量及其与产量的关系因区域而异。

表3 中国不同麦区农户小麦氮吸收、利用与需求Table 3 N uptake, utilization and requirement of wheat in major wheat production regions of China

2.3 中国不同麦区农户小麦磷吸收、利用、需求与产量的关系

各麦区农户小麦磷素吸收利用存在差异，与产量的关系因麦区而异（表 4）。麦区间籽粒磷含量存在较大差异，春麦、旱作、麦玉、稻麦区小麦籽粒含磷量均值分别为3.7、2.7、3.4和3.4 g·kg-1，春麦区显著高于其他3个麦区，旱作区最低。由低产到高产，春麦区籽粒磷含量显著增加 19.4%，而其他麦区籽粒磷含量无显著变化。4个麦区茎叶磷含量平均分别为0.6、0.3、0.5和0.5 g·kg-1，亦是旱作区最低，其他麦区无显著差异，产量由低产增至高产时，春麦区茎叶磷含量增加50%，但差异未达显著水平，旱作和麦玉无显著变化，而稻麦区显著降低 33.3%。4个麦区地上部吸磷量分别为27.4、12.7、31.0和21.6 kg·hm-2，麦区间差异显著，随产量增加地上部吸磷量显著增加，由低产到高产，4个麦区分别增加 297.2%、168.1%、123.5%和 125%。麦区间磷收获指数无显著差异，4个麦区平均分别为84.7%、84.9%、85.5%和85.8%，同一麦区内，产量由低产增至高产时，旱作、麦玉和稻麦区磷收获指数分别显著增加 10.4%、6.1%和11.5%，春麦区无显著变化。可见，随产量增加，春麦区籽粒磷含量显著增加，而其他麦区无显著变化；春麦区茎叶磷含量有增加趋势，稻麦区显著降低，旱作和麦玉区无显著变化；各麦区地上部吸磷量均显著增加；旱作、麦玉和稻麦区磷收获指数均显著增加，春麦区无显著变化。

结果表明，全国农户小麦需磷量平均为4.0 kg·Mg-1，春麦、旱作、麦玉和稻麦区均值分别为4.5、3.2、4.1和4.1 kg·Mg-1（表4），春麦区显著高于其他麦区，麦玉和稻麦区无显著差异，旱作区最低。产量从低产增至高产时，麦玉和稻麦区分别显著降低 11.4%、17.8%，旱作区需磷量降低了 8.6%，差异亦未达显著水平，春麦区虽然低产时需磷量最低3.7 kg·Mg-1，但产量从偏低水平提高到高产时，需磷量也显著降低了21.4%。可见，中国农户小麦的需磷量波动范围较大，区域差异明显，但总体来看随产量增加而降低。

表4 中国不同麦区农户小麦磷吸收、利用与需求Table 4 P uptake, utilization and requirement of wheat in major wheat production regions of China

2.4 中国不同麦区农户小麦钾吸收、利用、需求与产量的关系

小麦钾素吸收利用对产量的响应也因麦区而异（表5）。春麦、旱作、麦玉和稻麦区籽粒含钾量平均分别为4.1、3.5、4.2和4.2 g·kg-1，旱作区显著低于其他麦区。4个麦区茎叶钾含量平均分别为17.5、9.7、16.9和12.4 g·kg-1，春麦和麦玉区显著高于其他麦区，旱作区最低，由低产到高产，旱作和麦玉区茎叶含钾量分别显著增加36.9%和18.7%，春麦和稻麦区无显著变化。4个麦区地上部吸钾量平均分别为160.2、68.3、178.6和 98.8 kg·hm-2，亦是春麦和麦玉区显著高于其他麦区，旱作区最低，产量由低产增到高产时，各麦区地上部吸钾量分别增加 210.4%、185.5%、121.0%和120.6%。钾收获指数在麦区间差异显著，4个麦区平均分别为 16.7%、22%、19%和24.5%，同一麦区内随产量增加，钾收获指数无显著变化。可见，各麦区高低产间籽粒钾含量差异不显著；旱作和麦玉区茎叶钾含量随产量增加显著提高；各麦区吸钾量随产量增加显著增加；钾收获指数不随产量而变化。

表5 中国不同麦区农户小麦钾吸收、利用与需求Table 5 K uptake, utilization and requirement of wheat in major wheat production regions of China

本研究表明，中国农户小麦需钾量平均为 21.5 kg·Mg-1，各麦区存在较大差异，春麦、旱作、麦玉和稻麦区均值分别为26.5、17.1、23.3和18.8 kg·Mg-1（表5），当产量由低产增至高产时，4个麦区需钾量分别降低4.0%、4.4%、12.7%和19.9%，仅稻麦区差异达显著水平。可见，中国主要麦区农户小麦需钾量区域差异明显，对产量的响应因麦区而异，但总体呈降低趋势。

3 讨论

3.1 中国不同麦区农户小麦需氮量与产量的关系

农户田块的实际取样表明，中国小麦平均产量为 6.4 t·hm-2，需氮量为 28.1 kg·Mg-1，4 个麦区的需氮量平均分别为28.6、28.3、29.3和25.0 kg·Mg-1，其中稻麦区的需氮量显著低于其他3个麦区。大量文献数据分析发现，中国小麦平均产量为6.2 t·hm-2，需氮量为28.7 kg·Mg-1，其中西北冬春兼播麦区、麦玉和稻麦区需氮量均值分别为 28.4、29.8、26.0 kg·Mg-1[16]，也是稻麦区较低。本文农户调研结果与此接近且区域间变化趋势一致。但位于中国 5个省的田间试验发现，最佳施氮量条件下，小麦平均产量为7.2 t·hm-2，需氮量为24.3 kg·Mg-1[18]，产量结果比本研究偏高，而需氮量偏低，可能是由于田间试验中优化了施氮量，提高了作物利用单位氮素养分形成籽粒产量的能力，也说明农户田块的小麦氮素生产力还有提高的潜力。

本文调研结果表明，中国农户的小麦需氮量与产量的关系因区域而异。随产量增加，旱作区和麦玉区小麦需氮量分别显著降低 16.9%和 14.6%，春麦和稻麦区有降低的趋势，但差异未达显著水平。原因在于，在旱作和麦玉区，随籽粒产量增加，地上部吸氮量虽显著增加，但两者的增幅却不一样，由低产到高产，地上部吸氮量分别增加 143.5%和 115.5%，产量却分别增加 190.5%和 151.1%，产量增幅较大，因而两者相比使得需氮量降低。同时，尽管这两个麦区的氮收获指数随产量增加而分别增加 26.0%和 16.7%，但也小于产量的增幅，结果是旱作区的籽粒、茎叶氮含量未能随产量增加而提高，麦玉区籽粒氮含量甚至显著降低。与本研究结果相似，位于中国5个省的田间试验结果表明，产量由小于 4.5 t·hm-2增加至7.5 t·hm-2时，需氮量从 27.1 kg·Mg-1降低到 24.5 kg·Mg-1[18]。洛桑试验站39个小麦品种的试验结果表明，当产量由 2.1 t·hm-2增至 11.8 t·hm-2时，需氮量由 37 kg·Mg-1降至13 kg·Mg-1[28]。多点田间试验结果表明，在最佳施氮条件下，随小麦产量增加，产量增加的幅度大于生物量增加幅度，且籽粒氮含量随产量增加而降低，茎叶氮含量不变，结果使地上部吸氮量的增速小于产量增速，最终需氮量降低[18]。也有研究发现，随产量增加需氮量增加[16,29]，原因在于随产量增加籽粒、茎叶氮含量均增加，导致地上部吸氮量与产量呈极显著的幂函数关系，且地上部吸氮量增幅大于产量增幅[16]，导致地上部吸收单位养分所能产生籽粒产量降低，结果使作物形成单位产量所需的氮素随产量增加而增加[29]。然而，也有人认为，需氮量变化跟氮肥用量多少有关，位于中国5个省的氮肥用量试验发现，随施氮量增加，小麦产量与籽粒氮含量并未持续增加，而秸秆中的含量却逐渐增加，最终导致了需氮量递增[18,30]。位于黄土高原南部的长期定位试验也表明，由不施氮增至施氮320 kg N·hm-2时，需氮量由 19.5 kg·Mg-1增加至 29.2 kg·Mg-1[31]。因此，优化小麦氮肥用量，不仅要考虑所在区域，还需考虑小麦的氮素需求与产量及施氮量之间的关系，针对区域和不同农户田块的产量水平，确定实现这一产量的适宜需氮量，才能合理、有效地减少氮肥投入，缓解中国小麦生产氮肥施用过量所带来经济成本和生态环境压力。

3.2 中国不同麦区农户小麦需磷量与产量的关系

本研究表明，中国农户小麦籽粒产量形成的需磷量平均为4.0 kg·Mg-1，4个麦区平均分别为4.5、3.2、4.1和4.1 kg·Mg-1，春麦区显著高于其他麦区。综合大量试验数据的分析表明，中国小麦需磷量平均为4.6 kg·Mg-1，西北冬春兼播麦区、麦玉和稻麦区均值分别为 4.1、5.0、4.4 kg·Mg-1，麦玉区高于其他麦区[17]，数值较本研究偏高。中国小麦主产区2000—2008年的田间试验综合分析表明，最佳施肥条件下，小麦需磷量平均为 4.8 kg·Mg-1，西北冬春兼播麦区、麦玉和稻麦区平均分别为4.8、4.8和5.2 kg·Mg-1，稻麦区最高[32]，也较本文偏高。这两篇文献的全国小麦平均产量分别是6.2和6.4 t·hm-2，却与本文相近。可见，相同的产量水平下，试验条件下的小麦需磷量与农户实际情况存在差异。农户的需磷量偏低说明实际生产中小麦可以较低的磷吸收量生产较高的产量，因此基于试验结果向农户推荐施磷量时，可能会造成施肥偏高。

调研表明，中国各麦区小麦的需磷量与产量的关系因麦区而异，但总体上随产量增加，需磷量降低，其中麦玉和稻麦区从低产到高产，分别显著降低11.4%和17.8%。本研究中，以麦玉和稻麦区的农户实际调研为例，随小麦产量增加，地上部吸磷量也显著增加，但二者增加幅度不同，由低产到高产，地上部吸磷量分别增加123.5%和125%，产量分别增加151%和 165%，产量增幅较大，因而二者相比得到的需磷量降低。另外，由低产到高产时，麦玉和稻麦区的磷收获指数分别增加6.1%和11.5%，也小于产量增幅，结果是两个麦区的籽粒磷含量未能随产量增加而提高，稻麦区茎叶磷含量甚至显著降低。但是，对2000—2011年国内文献和相关数据库的分析发现，小麦产量由小于 4.0 t·hm-2增至 10—12 t·hm-2时，需磷量从 6.5 kg·Mg-1增至 7.6 kg·Mg-1[29]，2000 年后文献数据的另一类似分析也发现，产量由小于4.5 t·hm-2增至大于 8.5 t·hm-2时，需磷量从 4.1 增至 5.2 kg·Mg-1，随产量增加需磷量增加[17]。2000—2013年位于黄淮海多点的田间试验却发现，在最佳施磷条件下，产量由小于4.5 t·hm-2增至大于 9 t·hm-2时，需磷量却从 4.5 kg·Mg-1降至4.2 kg·Mg-1[19]，随产量增加需磷量降低。可见，区域范围、试验点数或文献来源不同，结果会存在差异。ZHAN等[19]认为，在施磷量适宜的条件下，籽粒磷、茎叶磷含量不随产量而增加是需磷量降低的原因。也有研究发现，随产量增加茎叶磷含量增加，导致地上部吸磷量与产量呈极显著的幂函数关系，地上部吸磷量增幅大于产量增幅[17]，从而使作物形成单位产量所需的磷素数量增加[29]。同时，施磷量也是影响需磷量的一个重要原因，ZHAN等[19]研究发现，随着施磷量的增加，籽粒磷含量并未持续增加，而作物吸收的磷累积在秸秆中，最终导致了需磷量逐渐增加。位于河北省曲周的磷肥用量试验发现，随磷肥用量增加，籽粒和秸秆磷含量均逐渐增加，结果使需磷量由 3.8 kg·Mg-1升高到 4.2 kg·Mg-1[21]，因此，考虑区域差异，针对不同农户田块的实际产量，结合土壤的磷素供应能力差异，确定适宜的小麦磷需求量，推荐磷肥用量，才能有效调控磷肥投入，避免磷肥过量施用。

3.3 中国不同麦区农户小麦需钾量与产量的关系

研究表明，中国农户小麦需钾量平均为 21.5 kg·Mg-1，4个麦区均值分别为 26.5、17.1、23.3和18.8 kg·Mg-1，春麦区显著高于其他麦区，旱作和稻麦区相近，显著低于其他麦区。中国2000—2008年的田间试验表明，最佳施肥条件下，全国小麦需钾量平均为20.0 kg·Mg-1，其中西北春冬兼播麦区、麦玉和稻麦区分别为28.7、18.1和20.7 kg·Mg-1，也是春麦区最高[32]。但同期的另一多点长期定位试验却表明，不同氮磷钾肥配比条件下，中国小麦平均需钾量为25 kg·Mg-1[33]，高于本文结果。印度多点试验的小麦平均需钾量为28.5 kg·Mg-1[34]，也明显偏高。可见，区域、试验条件不同，小麦需钾量会有较大差异。春麦区需钾量显著高于其他麦区，可能与春麦区土壤速效钾含量（表1）高于其他麦区有关，而土壤供钾能力增加会引起小麦需钾量提高[20]。另外，春麦区小麦茎叶含钾量偏高，收获指数低于其他麦区，大量钾素在茎叶累积，也应是其需钾量提高的一个重要原因。

中国主要麦区小麦需钾量不仅区域差异明显，对产量的响应因麦区而异，但总体来看随产量增加而降低，其中稻麦区，从低产到高产，需钾量显著降低了20%。原因也在于随产量增加，小麦地上部吸钾量虽显著增加，但二者增加的幅度不同，由低产到高产，地上部吸钾量增加 120.6%，产量却增加了 164.5%。由于产量增幅较大，因而二者相比得到的需钾量降低。同时，从低产到高产，稻麦区小麦的钾收获指数也未显著增加，因此籽粒和茎叶钾含量均未显著变化。中国小麦主产区的田间试验也表明，推荐施钾条件下，产量由小于 4.5 t·hm-2增加至大于 7.5 t·hm-2，需钾量由23.8 kg·Mg-1降低至 20.2 kg·Mg-1，需钾量随产量增加而降低[20]，与本文结果一致。1990—2008年的多点的长期定位试验发现，在麦玉轮作体系中，因施肥处理不同，产量由 4.0 t·hm-2增至 4.4 t·hm-2时，小麦需钾量由18.2 kg·Mg-1增至27.5 kg·Mg-1[33]。基于2000—2011年的文献数据分析也发现，冬小麦产量由小于4 t·hm-2增至 10—12 t·hm-2时，需钾量由 15.2 kg·Mg-1增至 36.3kg·Mg-1[29]，也与本文结果不同。ZHAN等[19]认为，在推荐施钾量条件下，随产量增加，籽粒钾含量降低是造成需钾量随产量增加而降低的原因。也有研究发现，施钾量是引起需钾量变化的一个重要因素。在江苏、山东等地的钾肥用量试验发现，随施钾量增加，需钾量由18.9 kg升高到21.9 kg[20]。其原因是随施钾量增加，小麦地上部吸钾量增加，然而被吸收的钾大量在茎叶中累积，降低了作物利用钾素形成产量的效率，导致需钾量增加[27,29]。因此，在推荐小麦的钾肥用量时，不仅要考虑特定区域的农户小麦产量水平，还需考虑土壤中的速效钾含量，因地制宜，在土壤供钾丰富的地区，应避免作物需钾量高而导致的过量施钾问题，在土壤供钾缺乏的地区，应避免作物需钾量低而导致的施钾不足对作物产量的影响。

4 结论

4.1 连续两年的调研发现，中国农户小麦产量平均为6.4 t·hm-2，春麦、旱作、麦玉和稻麦区平均分别为6.0、4.0、7.7和5.5 t·hm-2，区域差异显著；农户小麦氮、磷、钾需求量平均分别为28.1、4.0和21.5 kg·Mg-1，春麦、旱作、麦玉和稻麦区氮需求量平均分别为28.6、28.3、29.3和 25.0 kg·Mg-1，磷需求量分别为 4.5、3.2、4.1和4.1 kg·Mg-1，钾需求量分别为26.5、17.1、23.3和 18.8 kg·Mg-1。

4.2 养分需求量与产量的关系因麦区而异，但总的来看，随产量增加，小麦氮、磷、钾养分需求量呈降低趋势。可见，在小麦生产中，需针对不同区域及农户田块产量水平，依据作物养分需求与产量和施肥量的关系，结合土壤养分供应能力，确定合理的养分需求量和施肥量，避免肥料施用过量或不足。

致谢：感谢国家现代农业产业技术体系小麦体系各试验站的科研人员对调研信息收集及样品采集给予的大力支持与帮助。