基于土壤肥力的小麦—玉米周年施肥模式研究

马利明

潮土是河南省长垣市的主要土壤类型。其小麦—玉米两熟制播种面积占总播种面积的70%以上，长期单施化肥造成明显的土壤板结和结构恶化现象。如何实现藏粮于地的目标，改善土壤结构和养分的平衡供给，关键是要调节化肥与有机物质的投入量。研究表明，长期平衡施肥尤其长期有机无机配施可显著提高农作物产量，提高肥料氮利用率、降低氮肥损失，提高土壤颗粒有机碳和氮含量，提高土壤有机质含量、改善土壤物理性质。借鉴先进科研成果，在秸秆还田的基础上，探讨氮肥减施技术及基于土壤肥力的小麦—玉米周年施肥模式，为长垣市绿色农业持续高效发展提供科学依据。

一、试验设计

试验地点为长垣市张三寨乡临河村，试验土壤为壤质潮土，土壤有机质为16.4g/kg、有效氮为102.5mg/kg、速效磷为16.3mg/kg、速效钾为108.6mg/kg、pH值为7.63。年降水量643.4mm，属于典型的暖温带大陆性气候。小麦—玉米周年养分调控试验设置：（1）对照（N0P0K0）；（2）缺氮处理（N0P90K90）；（3）缺磷处理（N240P0K90）；（4）缺钾处理（N240P90K0）；（5）氮磷钾配比 处 理（N240P90K90）；（6） 有 机无 机 处理（M750N240P90K90）；（7）高氮处理（N300P90K90，玉米为N450P90K90）。氮肥基追比为7：3，钾肥和磷肥一次性底肥施入，试验用肥料为尿素（含N为46%）、过磷酸钙（含P2O5为12%）和氯化钾（含K2O为50%）。试验小区面积30m2，重复3次，随机排列。灌水、病虫害防控等农田管理措施均一致。

二、试验结果分析

（一）对小麦生长发育及产量的影响

从表1 可以看出，不同养分配比对改善小麦生长发育具有积极影响。与对照区相比，小麦株高较对照提高0.46~2.01cm，以有机无机处理最佳；穗长增加0.13~0.36cm，以缺钾处理增加最长；穗粒数增加0.46~3.23粒，以缺钾处理增加最多；千粒质量增加0.70~1.40g，以缺磷处理增加最重；单位穗数增加92万~150.7万穗/hm2，以有机无机处理增加最多，从而影响了小麦籽粒产量。

表1 不同氮磷钾配比对小麦生长和产量的影响

小麦籽粒产量分别较对照区提高6.00%~32.38%，其中氮磷钾均衡配比与有机肥相结合处理增产幅度最大，增产32.38%。从增产幅度来看，有机无机结合处理>高氮处理>氮磷钾处理>缺钾处理>缺氮处理>缺璘处理，说明增施有机肥实可以增产增效；氮肥对经济产量的贡献无法代替，但高氮施入对增产的效果不明显。

（二）对玉米生长发育及产量的影响

从表2可以看出，不同养分配比对改善玉米生长发育特性具有积极影响。与对照区相比，除处理2外，穗长增加0.16~1.53cm，以有机无机处理增加最长；行粒数增加0.60~3.41粒，以有机无机处理增加最多；穗行数增加0.07~1.84行，以有机无机处理增加最多；玉米秃尖减少0.03~0.15cm，以有机无机处理、氮磷配施和高氮处理减少最多；穗粗增加0.07~0.73cm，以有机无机处理增加最多；千粒质量增加1.67~24.87g，以有机无机处理增加最重，从而影响了玉米籽粒产量和氮肥利用效率。

表2 不同氮磷钾配比对玉米生长和产量的影响

玉米籽粒产量分别较对照提高7.04%~30.59%，其中氮磷钾均衡配比与有机肥相结合处理增产幅度最大，增产30.59%。从增产幅度来看，有机无机结合处理>高氮处理>氮磷钾处理>缺钾处理>缺璘处理>缺氮处理，说明增施有机肥可以增产增效；同时，氮肥对经济产量的贡献无法代替，但高氮施入对增产的效果不明显。

（三）对小麦—玉米产量和养分利用的影响

从表3可以看出，不同施肥处理对小麦—玉米周年具有积极影响。与对照区相比，不同施肥处理增产9.38%~31.37%，并以有机无机处理最佳，增产31.37%；其次为高氮处理增产25.62%。增产幅度排序为有机无机处理>高氮处理>氮磷钾处理>缺钾处理>缺璘处理>缺氮处理，与玉米的增产趋势一致。说明增施有机肥有利于促进小麦、玉米增产，可以减少氮肥投入。

表3 不同施肥处理对小麦-玉米周年产量和氮肥利用率的影响

从氮肥的农学利用效率可以看出，小麦、玉米、小麦—玉米周年均表现为随着氮肥投入的氮肥农学利用效率先增加再降低的过程，并在有机无机相结合的情况下氮肥农学利用效率最高。每公斤氮肥增加的经济产量基本上均以玉米每公斤氮肥增加的经济产量最大、其次为小麦玉米、小麦增产量最小，但高氮处理的趋势正好相反；其排序为有机无机处理>氮磷钾处理>高氮处理>缺钾处理>缺璘处理。

增施有机肥有利于激发土壤活力，调控土壤水、肥、气、热的供应能力，实现增产增效；氮肥对经济产量的贡献无法代替，氮肥利用率得以提高，有机无机配施的各产量要素及最终产量均好于其他处理。

三、结果与讨论

（一）不同养分配比对改善作物生长发育具有积极影响。试验结果表明合理的养分配置对提高小麦千粒质量、穗粒数、穗长和玉米千粒质量、双行粒数及减少小麦不孕穗与玉米秃尖具有积极效果。

（二）合理的养分配置及有机无机相结合可以显著提高作物产量。试验结果表明，与对照相比小麦籽粒产量分别提高6.00%~32.38%，玉米籽粒产量分别提高7.04%~30.59%，小麦—玉米周年分别增产9.38%~31.37%，均以有机无机结合处理>高氮处理>氮磷钾处理>缺钾处理>缺氮处理>缺璘处理，说明增施有机肥有利于激发土壤活力，调控土壤水、肥、气、热的供应能力，实现增产增效。

（三）合理的养分配置与有机无机相结合可以显著提高养分利用效率。试验结果表明，小麦、玉米、小麦—玉米周年氮肥的农学利用效率均表现为随着氮肥投入增加而先增加再降低的过程，并在有机无机相结合的情况下氮肥农学利用效率最高，即有机无机处理>氮磷钾处理>高氮处理>缺钾处理>缺璘处理。

（四）基于长垣市壤质潮土的土壤肥力，小麦—玉米周年施肥模式建议采用有机无机相结合的施肥模式，从而实现氮肥减施、节本增效与培肥改土的多重目标。