成都平原小麦专用肥施用效果试验

汤云川,张 帆,凌俊英,沈 超,李 兰,徐小军,杨 进,宋小勤,梁 义

(1.成都市农林科学院作物研究所，成都 温江 611130；2.四川省大邑县农业农村局，成都 大邑 611330)

四川是粮食生产大省，小麦播种面积在众多粮食作物中占有较大比例。据统计，2017年全省小麦播种面积为65.3万hm2，成都市占全省总面积的11.16%，达7.29万hm2[1-2]。小麦作为重要的粮食作物，对养分需求旺盛，每形成100kg籽粒，需从土壤中吸收氮素2.5～3kg、磷素(P2O5)1～1.7kg、钾素(K2O)1.5～3.3kg。在大面积生产中，规模化经营主体以施用复合肥为主，但往往由于科学施肥意识不足，片面追求产量，肥料过量施用的情况普遍存在，氮素利用率仅为25%，显著低于世界平均水平(42%)和北美水平(65%)[3]，造成养分资源浪费，水体富营养化、土壤酸化板结的环境风险由此增大。

“化肥零增长行动”自2015年提出以来，已在多个作物体系得到践行。通过前期调研，发现成都平原小麦生产与其他许多地区一样，存在化肥品类选择不当、肥料投入过多、最佳养分需求量不明晰等问题。为此，笔者选用小麦专用复合肥，通过设置肥料梯度试验，建立回归模型，拟探究最佳施肥量，为成都平原小麦生产用肥提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点位于大邑县苏家镇永兴村，前茬作物为水稻，地势平缓，肥力均匀。小麦供试品种为川麦104，用种量10kg/667m2；小麦专用肥总养分含量为40%，氮磷钾养分配比为N-22、P2O5-8、K2O-10。

试验共设置5个处理(表1)，每个处理125m2，不设重复。土地深翻旋耕平整后，采用小麦播种机，将种子、肥料一次性播入小区。播种机具为农哈哈2BXF-9J，播种行数为9行，播种深度为20～50mm。小麦专用肥实物用量从15～60kg依次递增，设置4个梯度，对照为空白(施肥量为0)，所有处理采用底肥一次性施入的方式，与大面积实际生产相同。

表1 各处理试验设计

1.2 试验实施及田间管理

试验于2018年10月25日播种，播种前，结合犁地、旋耕，理好边沟、厢沟和围沟，沟做到能灌能排，平整田面，清洁田园，排除积水，播种前5～10d化学除草。播种后保持田土湿润，如果田间墒情差，可根据天气情况，适当淹水，保持土壤湿润。雨季来临前，必须进行清沟，做到沟沟相通，雨停水泄，田中无渍水。根据植保部门的预侧预报和病虫防治要求，做好条锈病、白粉病、赤霉病、蚜虫、红蜘蛛等病虫害的防治工作。适时收割，一般在蜡熟中期到末期，收割时要精收细打，颗粒归仓。本试验于2019年5月10日收获。

1.3 数据采集及指标测算

调查各处理株高、穗密度、有效穗数、穗长、穗粒数、百粒重等指标。

计算肥料农学效率(AE)

计算公式：AE=(Yf-Y0)/F (式1)

式中：AE是指肥料农学效率，单位为kg/kg；Yf为某一特定的化肥施用下作物的经济产量，单位为kg/667m2；Y0为对照(不施特定化肥条件下)作物的经济产量，单位为kg/667m2；F为肥料纯养分(是指N、P2O5和K2O)投入总量，单位为kg/667m2，F在此用氮磷钾纯养分之和计算。

计算复合肥PFP

计算公式：PFP=Y/F (式2)

式中：PFP为化肥偏生产力，单位为kg/kg，是指施用某一特定肥料下的作物产量与施肥量的比值，是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。Y是指作物产量，单位为kg/667m2；F在此用氮磷钾纯养分之和计算，单位为kg/667m2。

2 结果与分析

2.1 产量构成因素

经过室内考种，如表2所示，各处理间穗密度不尽相同，但施肥处理均比不施肥的对照有所增加；其中，T1和T3的穗密度最高，达到232.0穗/m2。穗长指标方面，随着施肥量的增加，各处理穗长呈现递增态势，T4的穗长在所有施肥处理中最高，达到8.75cm。各处理穗粒数、百粒重也随着施肥量的增加而缓慢递增，处理5的穗粒数达到44.1粒、百粒重达5.38g，说明施肥量的增加对于穗粒数的构成、百粒重有促进作用。

2.2 产量及肥料利用率

经过田间测产(表3)，将各处理实测产量换算成标准产量(标准含水量13.5%)，各处理产量均较T0(不施肥)产量有不同程度增加，且随着施肥量的增加，产量递增。但随着施肥量的进一步增加，产量递增效应逐渐减弱，单位质量肥料的增产贡献力度明显减小。T4的产量最高，达到378.64kg/667m2，较CK增产211.69kg，增幅126.80%，AE为8.82kg/kg，PFP为15.78kg/kg。与其余各施肥处理相比，T4的AE和PFP两项指标为最低，且试验整体上述两项指标呈现随施肥量递增而相应减小的趋势。该两项指标的变化趋势进一步印证，当施肥量达到一定数量时，再持续增加肥料投入量，增产效应弱化，将会增加生产成本和环境风险。T3的产量排名第2，达373.90kg/667m2，较CK增产206.95kg，增幅123.96%，AE为11.50kg/kg，PFP为20.77kg/kg。T1在所有施肥处理中的产量最低，达311.01kg/667m2，较CK增产144.06kg，增幅86.29%，AE为24.01kg/kg，PFP为51.84kg/kg。

表2 各处理产量构成因素

表3 各处理产量及肥料利用率

注：产量为含水量13.5%的标准值

2.3 肥料效应函数拟合

如图1，对试验结果进行肥料效应回归模型模拟，得到产量与肥料实物量之间的数学模型为：

y=-0.094x2+8.915x+176.7

式中：y为单位面积小麦产量；x为复合肥实物用量。从回归方程可以看出，二次项系数小于0，抛物线开口向下，符合生物学规律。复相关系数R=0.9863，决定系数R2=0.9729，F=0.0270，调整相关系数Ra=0.9459，回归方程达到显著性水平。表明参加试验的5个处理在产量上差异达到显著，施用小麦专用肥对于小麦有显著的增产效果。随着施肥量的增加，小麦产量先增加后下降。

图1 肥料效应函数模型

如表4所示，按照边际成本和边际效益的原理，小麦价格取2.5元/kg，肥料实物价格取4.2元/kg，计算最佳经济效益施肥量和最大产量施肥量。当边际成本和边际收益相等时，可计算最佳经济施肥量；当边际产量趋于零时，可计算出最高产量施肥量。因此，根据上述原则，该试验小麦最佳经济效益施肥量为38.26kg/667m2(实物用量)，产量达到379.39kg/667m2，较不施肥处理增产202.69kg，单位面积施肥利润此时最大，达到346.04元/667m2；当小麦专用肥实物用量为47.14kg/667m2时，小麦单位面积产量达到最大，为386.85kg/667m2，单位面积施肥利润为327.38元/667m2。

表4 最佳经济效益施肥量和最高产量施肥量

3 结论与讨论

该试验结果说明，施用小麦专用肥(22-8-10)对小麦增产有显著的促进作用，但当施肥量达到一定数量后，再持续增加肥料投入量，产量增长幅度减小，反而会增大肥料成本，压缩利润空间，增大环境风险。通过田间实测和回归分析，当试验选用的小麦专用肥实物用量为38.26kg/667m2时，小麦施肥经济利润最高，可达346.04元/667m2。