滴灌條件下春小麥最佳施肥配比篩選試驗(yàn)

張敏 陳永偉 徐燦 靳韋 楊波 夏學(xué)智 楊桂麗 王昊 馬文禮

摘要：采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L16（45）方案，通過滴灌水肥一體化運(yùn)行模式，對春小麥氮磷鉀鋅肥的最優(yōu)水平組合進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：對穗粒數(shù)影響因素排序?yàn)榈?鉀肥>磷肥>鋅肥，對千粒質(zhì)量影響因素排序?yàn)榈?鋅肥>鉀肥>磷肥，而對產(chǎn)量影響排序則是氮肥>鉀肥>鋅肥>磷肥;較優(yōu)水平組合為A3B3C4D3，即氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）、鋅（ZnSO4·7H2O）肥的使用量分別為285、180、225、22.5 kg/hm2，其變化范圍分別為265.35～289.80、170.85～183.90、203.10～245.03、23.41～25.50 kg/hm2;施肥水平間差異顯著，變化趨勢遵從一元二次函數(shù)規(guī)律，符合植物生物學(xué)特性。

關(guān)鍵詞：滴灌;春小麥;氮磷鉀鋅肥;最佳施肥配比

中圖分類號： S512.106;S512.107? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）20-0108-05

收稿日期：2021-02-26

基金項(xiàng)目：寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（編號：2018BBF02018）。

作者簡介：張 敏（1994—），女，寧夏銀川人，碩士，助理農(nóng)藝師，研究方向?yàn)樽魑锔咝Ч?jié)水栽培。 E-mail：1102273125@qq.com。

通信作者：馬文禮，碩士，高級農(nóng)藝師，主要從事作物高效節(jié)水栽培與研究。E-mail：mwl7544@163.com。

春小麥?zhǔn)菍幭幕刈遄灾螀^(qū)引黃灌區(qū)主要糧食作物之一，對寧夏的糧食貢獻(xiàn)率超過30%，在保障寧夏糧食安全方面具有重大意義;肥料對糧食產(chǎn)量的平均貢獻(xiàn)份額為50%左右[1]，化肥的投入使用對提高小麥產(chǎn)量有著不可或缺的功勞。合理施肥可以增加小麥產(chǎn)量，促進(jìn)小麥的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高小麥品質(zhì)，協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分。然而，據(jù)趙營等調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2011—2013年期間寧夏引黃灌區(qū)春小麥N、P2O5、K2O平均用量分別為357.0、182.7、33.4 kg/hm2，氮肥和磷肥投入過量而鉀肥投入嚴(yán)重不足的農(nóng)戶分別占86.4%、44.6%和83.3%，重氮磷肥，輕鉀鋅肥成了寧夏地區(qū)春小麥肥料施用的普遍現(xiàn)象[2]。不合理施肥不僅會為春小麥生產(chǎn)帶來經(jīng)濟(jì)效益下降、產(chǎn)量不穩(wěn)、倒伏及病蟲害等一系列問題，而且還會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)的面源污染[3]。為了科學(xué)合理地施用氮磷鉀鋅肥，提高小麥產(chǎn)量，改善小麥品質(zhì)，特開展本試驗(yàn)，初步研究該地區(qū)春小麥氮磷鉀鋅肥的最佳施肥配比，以期為春小麥滴灌水肥一體化提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寧夏回族自治區(qū)銀川市西南14 km平吉堡六隊(duì)，地處38°24′N，106°01′E，海拔為 1 120 m;年均降水量為169 mm，無霜期約130 d，日照時(shí)數(shù)為 3 039.6 h，年平均氣溫為8.5 ℃，活動積溫為 3 298.1 ℃。試驗(yàn)地土壤類型為淡灰鈣土，土壤質(zhì)地為輕壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為11.21 g/kg，全氮含量為0.82 g/kg，堿解氮含量為59.00 mg/kg，有效磷含量為25.30 mg/kg，速效鉀含量為 108.00 mg/kg。前茬作物為復(fù)種蔬菜。

1.2 供試材料

小麥品種為寧春50號。

肥料：尿素（N含量為46%）、水溶性磷酸一銨（N含量為12%、P2O5含量為61%）、硫酸鉀（K2O含量為52%）、硫酸鋅（EDTA-ZnSO4·7H2O）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用L16（45）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1）。小區(qū)面積為28.8 m2，共16個(gè)處理，隨機(jī)排列，重復(fù)2次，小區(qū)間走道寬60 cm，四周保護(hù)區(qū)為3 m。

1.4 試驗(yàn)方法

于2020年3月1日播種，播種量為367.5 kg/hm2，行距為15 cm，播深為3～5 cm。滴灌帶入土1～2 cm，播種、 鋪管、淺埋滴灌帶、鎮(zhèn)壓等一次性完成。

施肥采用滴灌水肥一體化方式進(jìn)行，內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，滴頭流量為3.0 L/h，滴頭間距為30 cm，滴灌帶鋪設(shè)間距為60 cm。7月14日收獲。各處理施肥時(shí)間、灌溉條件以及其他管理措施同大田。

試驗(yàn)前采集基礎(chǔ)土樣，分析化驗(yàn)土壤的常規(guī)6項(xiàng)。在灌漿期和收獲期分別測定葉綠素含量、旗葉葉面積、節(jié)間長度等農(nóng)藝性狀指標(biāo)。收獲前各處理選取具有代表性樣點(diǎn)1.0 m2樣方，全部從地上部分收割，計(jì)數(shù)有效收獲穗，從而計(jì)算單位面積收獲穗，再從中選取有代表性植株20株，分別測定株高、穗長、節(jié)間長、莖粗以及穗粒數(shù)等。以便攜式谷物水分測定儀法得出籽粒水分含量，折算出標(biāo)準(zhǔn)水分下的產(chǎn)量與千粒質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013及DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果及差異顯著性

通過對主要指標(biāo)的測定與差異顯著性分析，處理間各指標(biāo)除葉綠素含量以外，其他處理在0.05水平上差異顯著（表2）。產(chǎn)量超過9 000 kg/hm2的是處理9和處理10，而處理1的產(chǎn)量最低，僅為 8 046 kg/hm2;千粒質(zhì)量較高的仍為處理9和處理10;穗粒數(shù)低于33粒/穗的處理均為氮肥投入較低的4個(gè)處理;同樣，葉綠素含量各處理間差異雖未達(dá)顯著水平，但氮肥投入較低的處理葉綠素含量相對較低。說明施肥量尤其是氮肥的缺乏對植株長勢及產(chǎn)量具有較大影響。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素最優(yōu)水平組合選擇

從正交試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析來看，4種肥料的各施肥水平對穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均有不同程度的影響，且差異顯著。其中：氮肥和磷肥的2水平、3水平和4水平對穗粒數(shù)和產(chǎn)量影響不大，差異不顯著，與1水平差異顯著;鉀肥的3水平和4水平對產(chǎn)量的影響無顯著差異，與1水平和2水平差異顯著;鋅肥使用量在1水平上穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量最低，與其他施肥水平差異顯著;氮肥和鋅肥對千粒質(zhì)量的影響較大。

極差分析的主次順序（表3）表明，對穗粒數(shù)影響的因素排序?yàn)榈?鉀肥>磷肥>鋅肥，對千粒質(zhì)量影響大小排序?yàn)榈?鋅肥>鉀肥>磷肥，而對產(chǎn)量影響較大的則是氮肥>鉀肥>鋅肥>磷肥。即3個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)水平組合不盡相同，其數(shù)值越大越有利，均屬正向指標(biāo)，可進(jìn)一步通過產(chǎn)生影響的主次順序和綜合平衡的方法確定最優(yōu)水平組合。其中：對于因素A（氮肥）而言，從主次順序看，對穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的影響力均排在首位，為主要因素，且均表現(xiàn)為3水平最優(yōu)，所以因素A選擇3水平（A3）;因素B（磷肥）對穗粒數(shù)的影響排在第3位，最優(yōu)水平為B3，而對千粒質(zhì)量、產(chǎn)量的影響均排在最末位，屬次要因素，所以B因素選擇3水平為宜（B3）;因素C（鉀肥）對千粒質(zhì)量的影響排在第3位，屬次要因素，對穗粒數(shù)和產(chǎn)量的影響均排在第2位，為主要因素，應(yīng)當(dāng)在3水平和4水平中選擇，但究竟選擇哪個(gè)水平，須通過定量分析權(quán)衡利弊，綜合考慮其他條件進(jìn)行水平選取。由表4可以看出，對“有利”部分，C4>C3，對“不利”部分，C4

因此，基于小麥產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等3項(xiàng)指標(biāo)的綜合分析，肥料較優(yōu)水平組合為A3B3C4D3，由因素水平可知，此時(shí)N為285 kg/hm2，P2O5為180 kg/hm2，K2O為225 kg/hm2，鋅（ZnSO4·7H2O）為22.5 kg/hm2。

2.3 農(nóng)藝性狀最優(yōu)水平組合選擇

各處理小麥農(nóng)藝性狀及極差分析見表5。因素B（磷肥）盡管對葉綠素含量的影響排在末位，對旗葉葉面積及穗下節(jié)長度的影響排在了第3位，但最優(yōu)水平均為3水平，故因素B選擇3水平（B3）;因素C（鉀肥）對葉綠素含量及穗下節(jié)長度的影響排在第2位，屬主要因素，最優(yōu)水平均為4水平，而對旗葉葉面積的影響排在末位，故C因素選擇排序靠前的4水平（C4）;因素D（鋅肥）對旗葉葉面積的影響排在第2位，對葉綠素含量和穗下節(jié)長度的影響分別排在第3位和第4位，屬次要因素，故D因素選擇排序第2位的3水平（D3）;因素A（氮肥）的排序均在第1位，屬主要因素，且最優(yōu)水平在3水平和4水平上，需要進(jìn)一步作定量分析判斷利弊大小來確定A因素究竟是取3水平還是4水平，由表6看出，選擇3水平各指標(biāo)的綜合表現(xiàn)為利大于弊， 故A因素選擇3水平（A3）。所以，基于小麥農(nóng)藝性狀的肥料較優(yōu)水平組合為A3B3C4D3，與產(chǎn)量構(gòu)成因素的優(yōu)選結(jié)果一致。

2.4 不同施肥水平擬合趨勢

由于本研究采用了4水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，通過對因素水平和試驗(yàn)指標(biāo)平均值的統(tǒng)計(jì)分析，產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等指標(biāo)的平均值與施肥水平間存在較好的相關(guān)性，其擬合趨勢符合一元二次函數(shù)，且二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，符合植物生物學(xué)特性。由表7可知，對此3個(gè)指標(biāo)而言，肥料最大使用量范圍：氮肥用量為265.35～289.80 kg/hm2，平均值為278.84 kg/hm2;磷肥用量為170.85～18390 kg/hm2，平均值為177.45 kg/hm2;鉀肥用量為203.10～245.03 kg/hm2，平均值為227.43 kg/hm2;鋅肥用量為23.41～25.50 kg/hm2，平均為 245 kg/hm2。與極差分析結(jié)果吻合。

3 討論與結(jié)論

氮磷鉀元素是小麥生長發(fā)育所必需的三大營養(yǎng)元素，對提高小麥的光合能力和產(chǎn)量具有重要作用[4-7]。氮在小麥植株內(nèi)具有多方面的營養(yǎng)作用，磷對養(yǎng)分的協(xié)調(diào)有重要的作用，鉀對小麥的影響主要表現(xiàn)在小麥的品質(zhì)上，保持一定的氮磷鉀配比，才能獲得小麥的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)[8-12]。鋅是小麥生長發(fā)育所必需的微量元素之一，雖然用量很少，但缺少了會直接影響到氮磷鉀的利用率。根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果顯示，氮、磷、鉀、鋅肥對春小麥的增產(chǎn)率表現(xiàn)為氮肥>鉀肥>鋅肥>磷肥，這與黃興法等的研究結(jié)果[13]基本一致。大量研究結(jié)果表明，肥料用量對春小麥的影響符合報(bào)酬遞減律，即適量施肥可提高產(chǎn)量，過量施肥則導(dǎo)致產(chǎn)量降低[4，14-17]。從本研究得到的小麥最優(yōu)氮磷鉀施用量比《寧夏測土配方施肥技術(shù)》[18]提出的寧夏地區(qū)小麥平均施氮量和施鉀量要高，和寧夏地區(qū)小麥平均最佳施磷量大致相當(dāng)。而土壤分析和上述研究結(jié)果表明，供試土壤氮素及鉀元素肥力較低，得到的小麥優(yōu)化氮磷鉀鋅施用量是比較適宜的。

在本試驗(yàn)條件下，春小麥氮磷鉀鋅肥的最優(yōu)水平組合范圍分別為氮肥（N）265.35～289.80 kg/hm2，磷肥（P2O5）170.85～183.90 kg/hm2，鉀肥（K2O）20310～245.03 kg/hm2，鋅肥（ZnSO4·7H2O）2341～25.5 kg/hm2 。農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的較優(yōu)水平組合結(jié)果均為A3B3C4D3，并與田間生產(chǎn)情況相符。施肥水平變化趨勢遵從一元二次函數(shù)規(guī)律，符合植物生物學(xué)特性。對穗粒數(shù)的影響因素順序是氮肥>鉀肥>磷肥>鋅肥，對千粒質(zhì)量的影響為氮肥>鋅肥>鉀肥>磷肥，對產(chǎn)量的影響因素順序則是氮肥>鉀肥>鋅肥>磷肥。

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