云南旱地小麦养分丰缺指标建立及施肥推荐

陈 华，张勤斌，桂玉莲，陈检锋，付利波，王志远，王 伟，王应学，尹 梅

（1云南省农业科学院农业环境资源研究所，昆明 650205；2曲靖市麒麟区土壤肥料工作站，云南 麒麟 650000；3曲靖市麒麟区农业农村局，云南 麒麟 650000)

0 引言

小麦是重要的粮食作物之一，在全世界均广泛种植，是云南省重要的秋冬粮食作物。近10年来，每年在云南省的常规种植面积约40万hm2[1]。云南小麦主要种植在山区、半山区的旱地上，地势较高，主要分布在海拔1000～2400m，种植土壤类型多为红壤，肥力较差，质地粘重，酸性较强[2-3]。土壤养分含量是作物合理施肥的重要依据，也是作物优质高产的基础，在云南省独特的自然生态环境中，建立小麦种植土壤的养分丰缺指标并进行相应的施肥推荐，为评估该地区小麦种植土壤肥力状况和制定肥料配方提供依据具有重要意义。到目前为止，已有不少学者建立不同区域不同作物的养分丰缺指标，在推荐施肥方面也做了研究。陈新平等[4]通过“3414”试验建立测土配方施肥技术指标体系。孙洪仁等[5-7]建立了中国不同区域的玉米、马铃薯、水稻和小麦氮磷钾丰缺指标，并推荐适宜的氮磷钾用量。也有不少研究者针对特定区域建立了作物土壤养分丰缺指标和推荐施肥体系，如孙义祥等[8]建立了山东省冬小麦测土配方施肥指标体系。陈子学等[9]对天津冬小麦土壤养分丰缺指标进行了研究。程振勇等[10]对河南新乡小麦丰缺指标、产量、养分吸收量及利用效率等进行研究。付莹莹等[11-12]建立了陕西关中灌区夏玉米和冬小麦土壤养分丰缺指标体系。马志超等[13]建立了关中西部冬小麦氮磷钾养分丰缺指标。戢林等[14]构建了四川中部丘陵区水稻测土配方施肥指标体系。在云南省的作物丰缺指标中，仅见有尹梅等[15]、熊艳等[16]建立的玉米土壤养分丰缺指标和熊艳等[17]建立的水稻土壤养分丰缺指标，未有人建立过云南小麦的土壤养分丰缺指标。本研究以多年来在云南开展的小麦肥料试验为基础，建立了云南小麦种植土壤养分丰缺指标并针对不同土壤养分推荐施肥量，为指导云南旱地小麦的科学施肥提供重要理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在云南省旱地小麦主产区（文山州、红河州、曲靖市、临沧市、楚雄州、昆明市和大理州）布置和获取2006—2019年旱地小麦肥料试验共65组。试验前在各个试验点取多点耕作层的土壤样品进行混合，每个土样重2 kg，风干后分析测试。

供试的小麦品种均为当地主栽品种，如‘文麦14’、‘云麦53’、‘云麦42’、‘宜麦1号’、‘靖麦11’、‘靖麦17’、‘川麦104’、‘川麦107’等，小麦播种量为150～180kg/hm2。

试验用肥料：氮肥为普通尿素（46%纯N），磷肥用普钙(12%P2O5)，钾肥为氯化钾(60%K2O)或硫酸钾(50%K2O)。小麦种植时，氮磷钾肥均一次性底施。

1.2 试验设计

所有试验均为4个处理，即氮磷钾处理(NPK)、缺氮处理(PK)、缺磷处理(NK)和缺钾处理(NP)。试验施肥水平均为当地最佳施肥量近似值，施肥量见表1。小麦收获时，分区进行计产。

表1 各试验点施肥量 kg/hm2

1.3 土壤养分测定方法

土样分析的指标有：碱解N、有效P、速效K和有机质含量以及pH。土壤样品的碱解N含量用碱解扩散法测定，有效P含量用钼锑抗比色法（0.5 mol/L NaHCO3浸提）测定，速效K含量用火焰光度计法（乙酸铵溶液浸提）测定，有机质含量采用铬酸钾容量法分析，pH测定采用玻璃电位法[18-19]。

1.4 小麦土壤氮磷钾丰缺指标研究方法

根据试验中的缺素处理相比NPK处理获得的数值为相对产量，即可建立云南旱地小麦的土壤氮磷钾丰缺指标[4,7,20]。

缺N、P、K的计算见公式(1)～(3)。

以各个试验点试验前的土壤速效养分含量值为自变量，上述方法所算出的缺素相对产量(%)作为因变量，用EXCEL软件绘制出散点图，采用“对数”回归分析得到缺素相对产量与对应的基础土壤养分含量值之间的关系式，并绘制趋势线。按照农业部《测土配方施肥技术规范（2011年修订版）》，缺素相对产量>95%时对应的土壤养分含量定为极高，缺素相对产量在90%～95%为高，缺素相对产量在75%～90%定为中等，缺素相对产量在60%～75%为低，缺素相对产量<60%定为极低，把上面得到的临界值代入到回归方程中可以得的土壤NPK养分分级临界值，依据这些临界值划分土壤氮磷钾养分丰缺指标。

1.5 小麦施肥推荐体系研究方法

采用公式(4)计算旱地小麦的推荐施肥量。

其中F是小麦的推荐施肥量，A是所定小麦目标产量转移出的氮（磷或钾）量，R是缺氮、缺磷或是缺钾处理的相对产量，E是氮肥、磷肥或钾肥的肥料当季利用率[11]。

选各个丰缺指标等级缺氮（缺磷或缺钾）处理的相对产量下限为这个等级缺氮（缺磷或缺钾）处理的相对产量，分等级对应为>95%（极高）、90%～95%（高）、75%～90%（中等）、60%～75%（低）和<60%（极低）。小麦单位经济产量移出氮量变异范围较大，就云南旱地小麦而言，3.75～4.50 t/hm2为理想的旱地小麦经济产量，云南小麦每百千克籽粒分别吸收纯N、纯P和纯K为3.1、0.4、2.1 kg[21]。综合全国和云南试验统计数据，本研究设置氮肥、磷肥和钾肥的当季利用率分别为：30%、15%和40%[22-23]。

1.4 数据统计分析

采用EXCEL和DPS软件处理数据，进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 云南旱地小麦种植土壤养分分析

云南旱地小麦种植土壤的养分含量和pH见表2。云南旱地小麦65组试验的结果显示，旱地小麦种植土壤的碱解N、有效P、速效K平均值分别为145.3、26.6、143.0 mg/kg，变异系数分别为30.4%、48.3%、37.1%，说明云南旱地小麦种植土壤的速效养分变异比较大，特别是有效P。pH平均为6.4，变异系数小，为13.4%。有机质平均值为33.3 g/kg，变异系数为40.5%。

表2 云南旱地小麦土壤的养分状况

2.2 云南旱地小麦土壤氮磷钾的对数回归方程

以各组小麦试验的种植土壤速效养分含量为自变量，因变量是相对产量(%)，绘制出散点图（图1），可得到缺素相对产量和与之对应土壤养分含量的对数回归方程。分析表明，旱地小麦种植土壤碱解N、有效P和速效K含量与其对应的缺素区产量之间有较好的相关性。拟合的对数回归方程分别见(5)～(7)。

图1 云南旱地小麦土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量与相应的缺氮、缺磷、缺钾区相对产量的关系

2.3 云南旱地小麦土壤氮磷钾丰缺指标体系

相对产量高于95%时对应的土壤速效养分含量为极高等级，90%～95%之间为高等级，75%～90%之间为中等等级，60%～75%之间为低等级，低于60%为极低等级，把临界值作为y值代入到上述所得到的回归方程中，即可计算出氮磷钾养分分级（土壤有效氮磷钾养分）的丰缺指标值。云南旱地小麦种植土壤氮磷钾的丰缺指标体系如表3所示。

表3 云南旱地小麦土壤养分丰缺指标体系

旱地小麦缺N、缺P和缺K的处理相对产量最大值都有超过95%的实例。缺N、缺P和缺K处理的相对产量最小值分别是40.69%、70.27%和72.73%，所以，缺P和缺K处理相对产量小于70%所对应的丰缺指标没有实际意义。试验中，缺N处理有超过1/5的试验相对产量超过了95%，说明1/5旱地小麦种植土壤N养分含量达到了极高水平；缺P处理有23.08%的试验相对产量超过了95%，说明超过1/5的旱地小麦种植土壤P养分水平达到了极高含量；缺K处理40.00%试验相对产量超过了95%，说明2/5的旱地小麦种植土壤K养分水平达到了极高含量。分别有29.23%、32.31%和50.77%的旱地小麦种植土壤达到N、P和K养分水平高和极高水平。分别有44.61%、83.08%和80.00%的旱地小麦种植土壤达到N、P和K养分中等水平以上。分别有21.54%、16.92%和20.00%的旱地小麦种植土壤属于N、P和K养分低水平。33.85%的土壤N养分属于极低水平。

2.4 云南旱地小麦氮磷钾推荐施肥体系的建立

根据制定的云南旱地土壤有效氮磷钾的丰缺指标（表3），运用小麦推荐施肥体系研究方法，按照不同等级分别计算平均推荐施肥，建立推荐施肥体系。云南旱地小麦土壤有效氮磷钾的推荐施肥体系见表4，为了丰缺指标和推荐施肥量简单实用、容易记忆，将得到的推荐施肥量临界值和肥料推荐用量校正为“5”的倍数。

表4 云南旱地小麦土壤有效氮磷钾养分丰缺指标和推荐施肥体系

3 讨论

3.1 云南旱地小麦土壤养分丰缺指标

前人研究的土壤养分丰缺指标划分，有氮磷钾养分丰缺划定采用等级对应的不同百分比，如熊艳等[17]划分云南省旱地玉米土壤养分丰缺指标时，氮以60%、70%、80%和90%为标准，磷和钾以85%、90%、95%、100%为标准；但多数研究是采用相同的百分比数来划分氮磷钾的丰缺等级[7,12]，划分等级的百分比各有所异。孙洪仁等[7]在研究马铃薯和小麦的土壤养分丰缺指标时用相对产量≥100%、90%～100%、80%～90%、70%～80%、60%～70%、50%～60%和＜50%将氮磷钾养分等级划分为1～7级。付莹莹等[11-12]在研究关中夏玉米冬小麦和尹梅等[15]在滇东玉米种植土壤养分丰缺指标研究中按土壤缺氮磷钾区相对产量≥95%、90%～95%、75%～90%和50%～75%将养分等级分别划分为极高、高、中等和低等级。任亮等[24]研究西北半干旱地区玉米时将≥95%、90%～95%、75%～90%、60%～75%和＜60%的相对产量养分等级分别划分为高、较高、中等、较低和低等级等。本研究以农业部《测土配方施肥技术规范（2011年修订版）》为依据划分云南旱地小麦养分丰缺指标等级，研究65组试验数据，在土壤氮磷钾养分极高、高、中等和低级均有分布，只是在极低水平下，仅有33.85%的土壤氮养分属于极低水平，而土壤的磷钾水平没有低到极低水平，前人在其他区域研究也有类似结果[7,12]。对比其他研究区域的小麦土壤养分丰缺指标[8,12]，云南旱地小麦的氮养分丰缺指标均高于其他研究区域，磷钾养分丰缺指标和其他研究区域数值相差不大。结果显示不同区域由于生态环境的不同，土壤养分丰缺对小麦产量高低的影响是有差异的，小麦的种植土壤中氮养分对小麦产量的影响大于磷钾。

以缺素区相对产量≥90%、75%～90%和＜75%来看土壤养分的高、中、低，结果显示，65组试验中分别有29.23%、32.31%和50.77%的土壤氮磷钾养分属于高水平等级，分别有15.39%、50.77%和29.23%的土壤氮磷钾养分属于中等水平等级，分别有55.38%、16.92%和20.00%的土壤氮磷钾养分属于低水平等级。这样的分布状况也可以找到在云南旱地小麦长期的种植中，农户重施氮肥，轻施或不施磷钾肥的原因：不施氮肥，有一大半地块的小麦产量不能达到施用氮肥后的中等产量；不施磷肥，仅有16.92%比例的地块小麦产量不能达到施用磷肥后的中等产量；不施钾肥，有50.77%地块的小麦产量能达到施用钾肥后的高等产量，有80.00%地块的小麦产量能达到施用钾肥后的中等产量以上。

由于研究结果是通过65组旱地小麦试验数据分析计算出来的，试验数据中没有磷钾指标为极低的等级，所以还可用更多的旱地小麦试验来完善和修正该小麦土壤氮磷钾的丰缺指标体系。

3.2 云南旱地小麦推荐施肥体系的建立

建立了养分丰缺指标后，为了推荐适宜的施肥量，进而需要建立推荐施肥体系。在众多研究中，很多区域的适宜施肥量是通过“3414”试验肥料效应方程分析或计算出来的[8,11]，也有通过“养分平衡—地力差减法”确定适宜施肥量[7]，65组试验中，仅有一部分为“3414”试验，其余为其他的肥料试验，故采用“养分平衡—地力差减法”来确定不同养分等级下的适宜施肥量。

对比本研究所得到的适宜施肥量与其他研究的结果，几乎其他所有区域的小麦适宜推荐施肥量均高于或略高于本研究，这样的结果是因为不同的区域生态条件不一样，小麦对肥料的利用率有差异，以及云南旱地小麦属于产量不高、化肥投入效率较低的作物[7-8,12]。

4 结论

通过对云南省旱地小麦的65组肥料试验结果进行分析研究得知，云南旱地小麦种植土壤的碱解N、有效P和速效K平均值为145.3、26.6、143.0mg/kg，3者的变异都比较大。以缺素区比氮磷钾区的相对产量高过95%时对应的土壤速效养分含量为极高等级，90%～95%为高等级，75%～90%为中等等级，60%～75%为低等级，小于60%为极低等级，分析计算出小麦种植土壤碱解N的丰缺指标：＞185mg/kg（极高）、175～185mg/kg（高）、155～175mg/kg（中等）、125～155mg/kg（低）和＜125mg/kg（极低）；有效P 丰缺指标：＞35mg/kg（极高）、30～35mg/kg（高）、15～30mg/kg（中等）和＜15mg/kg（低）；速效K丰缺指标：＞165mg/kg（极高）、145～165mg/kg（高）、85～145mg/kg（中等）和＜85mg/kg（低）。并以此推荐了相应的施肥量，小麦种植土壤碱解N高、中等、低和极低时推荐施肥量分别为：25～45、45～115、115～185、185～210 kg/hm2；土壤有效P高、中等和低时推荐施肥量分别为：15～30、30～75、75～110 kg/hm2；土壤速效K高、中等和低时推荐施肥量分别为：15～30、30～75、75～110 kg/hm2。