云南旱地小麥養(yǎng)分豐缺指標(biāo)建立及施肥推薦

陳 華，張勤斌，桂玉蓮，陳檢鋒，付利波，王志遠(yuǎn)，王 偉，王應(yīng)學(xué)，尹 梅

（1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，昆明 650205；2曲靖市麒麟?yún)^(qū)土壤肥料工作站，云南 麒麟 650000；3曲靖市麒麟?yún)^(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，云南 麒麟 650000)

0 引言

小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物之一，在全世界均廣泛種植，是云南省重要的秋冬糧食作物。近10年來，每年在云南省的常規(guī)種植面積約40萬hm2[1]。云南小麥主要種植在山區(qū)、半山區(qū)的旱地上，地勢較高，主要分布在海拔1000～2400m，種植土壤類型多為紅壤，肥力較差，質(zhì)地粘重，酸性較強(qiáng)[2-3]。土壤養(yǎng)分含量是作物合理施肥的重要依據(jù)，也是作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，在云南省獨(dú)特的自然生態(tài)環(huán)境中，建立小麥種植土壤的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)并進(jìn)行相應(yīng)的施肥推薦，為評估該地區(qū)小麥種植土壤肥力狀況和制定肥料配方提供依據(jù)具有重要意義。到目前為止，已有不少學(xué)者建立不同區(qū)域不同作物的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，在推薦施肥方面也做了研究。陳新平等[4]通過“3414”試驗(yàn)建立測土配方施肥技術(shù)指標(biāo)體系。孫洪仁等[5-7]建立了中國不同區(qū)域的玉米、馬鈴薯、水稻和小麥氮磷鉀豐缺指標(biāo)，并推薦適宜的氮磷鉀用量。也有不少研究者針對特定區(qū)域建立了作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和推薦施肥體系，如孫義祥等[8]建立了山東省冬小麥測土配方施肥指標(biāo)體系。陳子學(xué)等[9]對天津冬小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)進(jìn)行了研究。程振勇等[10]對河南新鄉(xiāng)小麥豐缺指標(biāo)、產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量及利用效率等進(jìn)行研究。付瑩瑩等[11-12]建立了陜西關(guān)中灌區(qū)夏玉米和冬小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系。馬志超等[13]建立了關(guān)中西部冬小麥氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。戢林等[14]構(gòu)建了四川中部丘陵區(qū)水稻測土配方施肥指標(biāo)體系。在云南省的作物豐缺指標(biāo)中，僅見有尹梅等[15]、熊艷等[16]建立的玉米土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和熊艷等[17]建立的水稻土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，未有人建立過云南小麥的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。本研究以多年來在云南開展的小麥肥料試驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立了云南小麥種植土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)并針對不同土壤養(yǎng)分推薦施肥量，為指導(dǎo)云南旱地小麥的科學(xué)施肥提供重要理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在云南省旱地小麥主產(chǎn)區(qū)（文山州、紅河州、曲靖市、臨滄市、楚雄州、昆明市和大理州）布置和獲取2006—2019年旱地小麥肥料試驗(yàn)共65組。試驗(yàn)前在各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)取多點(diǎn)耕作層的土壤樣品進(jìn)行混合，每個(gè)土樣重2 kg，風(fēng)干后分析測試。

供試的小麥品種均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，如‘文麥14’、‘云麥53’、‘云麥42’、‘宜麥1號’、‘靖麥11’、‘靖麥17’、‘川麥104’、‘川麥107’等，小麥播種量為150～180kg/hm2。

試驗(yàn)用肥料：氮肥為普通尿素（46%純N），磷肥用普鈣(12%P2O5)，鉀肥為氯化鉀(60%K2O)或硫酸鉀(50%K2O)。小麥種植時(shí)，氮磷鉀肥均一次性底施。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

所有試驗(yàn)均為4個(gè)處理，即氮磷鉀處理(NPK)、缺氮處理(PK)、缺磷處理(NK)和缺鉀處理(NP)。試驗(yàn)施肥水平均為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿拷浦?，施肥量見?。小麥?zhǔn)斋@時(shí)，分區(qū)進(jìn)行計(jì)產(chǎn)。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)施肥量 kg/hm2

1.3 土壤養(yǎng)分測定方法

土樣分析的指標(biāo)有：堿解N、有效P、速效K和有機(jī)質(zhì)含量以及pH。土壤樣品的堿解N含量用堿解擴(kuò)散法測定，有效P含量用鉬銻抗比色法（0.5 mol/L NaHCO3浸提）測定，速效K含量用火焰光度計(jì)法（乙酸銨溶液浸提）測定，有機(jī)質(zhì)含量采用鉻酸鉀容量法分析，pH測定采用玻璃電位法[18-19]。

1.4 小麥土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)研究方法

根據(jù)試驗(yàn)中的缺素處理相比NPK處理獲得的數(shù)值為相對產(chǎn)量，即可建立云南旱地小麥的土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)[4,7,20]。

缺N、P、K的計(jì)算見公式(1)～(3)。

以各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)前的土壤速效養(yǎng)分含量值為自變量，上述方法所算出的缺素相對產(chǎn)量(%)作為因變量，用EXCEL軟件繪制出散點(diǎn)圖，采用“對數(shù)”回歸分析得到缺素相對產(chǎn)量與對應(yīng)的基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量值之間的關(guān)系式，并繪制趨勢線。按照農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（2011年修訂版）》，缺素相對產(chǎn)量>95%時(shí)對應(yīng)的土壤養(yǎng)分含量定為極高，缺素相對產(chǎn)量在90%～95%為高，缺素相對產(chǎn)量在75%～90%定為中等，缺素相對產(chǎn)量在60%～75%為低，缺素相對產(chǎn)量<60%定為極低，把上面得到的臨界值代入到回歸方程中可以得的土壤NPK養(yǎng)分分級臨界值，依據(jù)這些臨界值劃分土壤氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。

1.5 小麥?zhǔn)┓释扑]體系研究方法

采用公式(4)計(jì)算旱地小麥的推薦施肥量。

其中F是小麥的推薦施肥量，A是所定小麥目標(biāo)產(chǎn)量轉(zhuǎn)移出的氮（磷或鉀）量，R是缺氮、缺磷或是缺鉀處理的相對產(chǎn)量，E是氮肥、磷肥或鉀肥的肥料當(dāng)季利用率[11]。

選各個(gè)豐缺指標(biāo)等級缺氮（缺磷或缺鉀）處理的相對產(chǎn)量下限為這個(gè)等級缺氮（缺磷或缺鉀）處理的相對產(chǎn)量，分等級對應(yīng)為>95%（極高）、90%～95%（高）、75%～90%（中等）、60%～75%（低）和<60%（極低）。小麥單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量移出氮量變異范圍較大，就云南旱地小麥而言，3.75～4.50 t/hm2為理想的旱地小麥經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，云南小麥每百千克籽粒分別吸收純N、純P和純K為3.1、0.4、2.1 kg[21]。綜合全國和云南試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本研究設(shè)置氮肥、磷肥和鉀肥的當(dāng)季利用率分別為：30%、15%和40%[22-23]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用EXCEL和DPS軟件處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南旱地小麥種植土壤養(yǎng)分分析

云南旱地小麥種植土壤的養(yǎng)分含量和pH見表2。云南旱地小麥65組試驗(yàn)的結(jié)果顯示，旱地小麥種植土壤的堿解N、有效P、速效K平均值分別為145.3、26.6、143.0 mg/kg，變異系數(shù)分別為30.4%、48.3%、37.1%，說明云南旱地小麥種植土壤的速效養(yǎng)分變異比較大，特別是有效P。pH平均為6.4，變異系數(shù)小，為13.4%。有機(jī)質(zhì)平均值為33.3 g/kg，變異系數(shù)為40.5%。

表2 云南旱地小麥土壤的養(yǎng)分狀況

2.2 云南旱地小麥土壤氮磷鉀的對數(shù)回歸方程

以各組小麥試驗(yàn)的種植土壤速效養(yǎng)分含量為自變量，因變量是相對產(chǎn)量(%)，繪制出散點(diǎn)圖（圖1），可得到缺素相對產(chǎn)量和與之對應(yīng)土壤養(yǎng)分含量的對數(shù)回歸方程。分析表明，旱地小麥種植土壤堿解N、有效P和速效K含量與其對應(yīng)的缺素區(qū)產(chǎn)量之間有較好的相關(guān)性。擬合的對數(shù)回歸方程分別見(5)～(7)。

圖1 云南旱地小麥土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量與相應(yīng)的缺氮、缺磷、缺鉀區(qū)相對產(chǎn)量的關(guān)系

2.3 云南旱地小麥土壤氮磷鉀豐缺指標(biāo)體系

相對產(chǎn)量高于95%時(shí)對應(yīng)的土壤速效養(yǎng)分含量為極高等級，90%～95%之間為高等級，75%～90%之間為中等等級，60%～75%之間為低等級，低于60%為極低等級，把臨界值作為y值代入到上述所得到的回歸方程中，即可計(jì)算出氮磷鉀養(yǎng)分分級（土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分）的豐缺指標(biāo)值。云南旱地小麥種植土壤氮磷鉀的豐缺指標(biāo)體系如表3所示。

表3 云南旱地小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系

旱地小麥缺N、缺P和缺K的處理相對產(chǎn)量最大值都有超過95%的實(shí)例。缺N、缺P和缺K處理的相對產(chǎn)量最小值分別是40.69%、70.27%和72.73%，所以，缺P和缺K處理相對產(chǎn)量小于70%所對應(yīng)的豐缺指標(biāo)沒有實(shí)際意義。試驗(yàn)中，缺N處理有超過1/5的試驗(yàn)相對產(chǎn)量超過了95%，說明1/5旱地小麥種植土壤N養(yǎng)分含量達(dá)到了極高水平；缺P處理有23.08%的試驗(yàn)相對產(chǎn)量超過了95%，說明超過1/5的旱地小麥種植土壤P養(yǎng)分水平達(dá)到了極高含量；缺K處理40.00%試驗(yàn)相對產(chǎn)量超過了95%，說明2/5的旱地小麥種植土壤K養(yǎng)分水平達(dá)到了極高含量。分別有29.23%、32.31%和50.77%的旱地小麥種植土壤達(dá)到N、P和K養(yǎng)分水平高和極高水平。分別有44.61%、83.08%和80.00%的旱地小麥種植土壤達(dá)到N、P和K養(yǎng)分中等水平以上。分別有21.54%、16.92%和20.00%的旱地小麥種植土壤屬于N、P和K養(yǎng)分低水平。33.85%的土壤N養(yǎng)分屬于極低水平。

2.4 云南旱地小麥氮磷鉀推薦施肥體系的建立

根據(jù)制定的云南旱地土壤有效氮磷鉀的豐缺指標(biāo)（表3），運(yùn)用小麥推薦施肥體系研究方法，按照不同等級分別計(jì)算平均推薦施肥，建立推薦施肥體系。云南旱地小麥土壤有效氮磷鉀的推薦施肥體系見表4，為了豐缺指標(biāo)和推薦施肥量簡單實(shí)用、容易記憶，將得到的推薦施肥量臨界值和肥料推薦用量校正為“5”的倍數(shù)。

表4 云南旱地小麥土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和推薦施肥體系

3 討論

3.1 云南旱地小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)

前人研究的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)劃分，有氮磷鉀養(yǎng)分豐缺劃定采用等級對應(yīng)的不同百分比，如熊艷等[17]劃分云南省旱地玉米土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)時(shí)，氮以60%、70%、80%和90%為標(biāo)準(zhǔn)，磷和鉀以85%、90%、95%、100%為標(biāo)準(zhǔn)；但多數(shù)研究是采用相同的百分比數(shù)來劃分氮磷鉀的豐缺等級[7,12]，劃分等級的百分比各有所異。孫洪仁等[7]在研究馬鈴薯和小麥的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)時(shí)用相對產(chǎn)量≥100%、90%～100%、80%～90%、70%～80%、60%～70%、50%～60%和＜50%將氮磷鉀養(yǎng)分等級劃分為1～7級。付瑩瑩等[11-12]在研究關(guān)中夏玉米冬小麥和尹梅等[15]在滇東玉米種植土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究中按土壤缺氮磷鉀區(qū)相對產(chǎn)量≥95%、90%～95%、75%～90%和50%～75%將養(yǎng)分等級分別劃分為極高、高、中等和低等級。任亮等[24]研究西北半干旱地區(qū)玉米時(shí)將≥95%、90%～95%、75%～90%、60%～75%和＜60%的相對產(chǎn)量養(yǎng)分等級分別劃分為高、較高、中等、較低和低等級等。本研究以農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（2011年修訂版）》為依據(jù)劃分云南旱地小麥養(yǎng)分豐缺指標(biāo)等級，研究65組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在土壤氮磷鉀養(yǎng)分極高、高、中等和低級均有分布，只是在極低水平下，僅有33.85%的土壤氮養(yǎng)分屬于極低水平，而土壤的磷鉀水平?jīng)]有低到極低水平，前人在其他區(qū)域研究也有類似結(jié)果[7,12]。對比其他研究區(qū)域的小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)[8,12]，云南旱地小麥的氮養(yǎng)分豐缺指標(biāo)均高于其他研究區(qū)域，磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和其他研究區(qū)域數(shù)值相差不大。結(jié)果顯示不同區(qū)域由于生態(tài)環(huán)境的不同，土壤養(yǎng)分豐缺對小麥產(chǎn)量高低的影響是有差異的，小麥的種植土壤中氮養(yǎng)分對小麥產(chǎn)量的影響大于磷鉀。

以缺素區(qū)相對產(chǎn)量≥90%、75%～90%和＜75%來看土壤養(yǎng)分的高、中、低，結(jié)果顯示，65組試驗(yàn)中分別有29.23%、32.31%和50.77%的土壤氮磷鉀養(yǎng)分屬于高水平等級，分別有15.39%、50.77%和29.23%的土壤氮磷鉀養(yǎng)分屬于中等水平等級，分別有55.38%、16.92%和20.00%的土壤氮磷鉀養(yǎng)分屬于低水平等級。這樣的分布狀況也可以找到在云南旱地小麥長期的種植中，農(nóng)戶重施氮肥，輕施或不施磷鉀肥的原因：不施氮肥，有一大半地塊的小麥產(chǎn)量不能達(dá)到施用氮肥后的中等產(chǎn)量；不施磷肥，僅有16.92%比例的地塊小麥產(chǎn)量不能達(dá)到施用磷肥后的中等產(chǎn)量；不施鉀肥，有50.77%地塊的小麥產(chǎn)量能達(dá)到施用鉀肥后的高等產(chǎn)量，有80.00%地塊的小麥產(chǎn)量能達(dá)到施用鉀肥后的中等產(chǎn)量以上。

由于研究結(jié)果是通過65組旱地小麥試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算出來的，試驗(yàn)數(shù)據(jù)中沒有磷鉀指標(biāo)為極低的等級，所以還可用更多的旱地小麥試驗(yàn)來完善和修正該小麥土壤氮磷鉀的豐缺指標(biāo)體系。

3.2 云南旱地小麥推薦施肥體系的建立

建立了養(yǎng)分豐缺指標(biāo)后，為了推薦適宜的施肥量，進(jìn)而需要建立推薦施肥體系。在眾多研究中，很多區(qū)域的適宜施肥量是通過“3414”試驗(yàn)肥料效應(yīng)方程分析或計(jì)算出來的[8,11]，也有通過“養(yǎng)分平衡—地力差減法”確定適宜施肥量[7]，65組試驗(yàn)中，僅有一部分為“3414”試驗(yàn)，其余為其他的肥料試驗(yàn)，故采用“養(yǎng)分平衡—地力差減法”來確定不同養(yǎng)分等級下的適宜施肥量。

對比本研究所得到的適宜施肥量與其他研究的結(jié)果，幾乎其他所有區(qū)域的小麥適宜推薦施肥量均高于或略高于本研究，這樣的結(jié)果是因?yàn)椴煌膮^(qū)域生態(tài)條件不一樣，小麥對肥料的利用率有差異，以及云南旱地小麥屬于產(chǎn)量不高、化肥投入效率較低的作物[7-8,12]。

4 結(jié)論

通過對云南省旱地小麥的65組肥料試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究得知，云南旱地小麥種植土壤的堿解N、有效P和速效K平均值為145.3、26.6、143.0mg/kg，3者的變異都比較大。以缺素區(qū)比氮磷鉀區(qū)的相對產(chǎn)量高過95%時(shí)對應(yīng)的土壤速效養(yǎng)分含量為極高等級，90%～95%為高等級，75%～90%為中等等級，60%～75%為低等級，小于60%為極低等級，分析計(jì)算出小麥種植土壤堿解N的豐缺指標(biāo)：＞185mg/kg（極高）、175～185mg/kg（高）、155～175mg/kg（中等）、125～155mg/kg（低）和＜125mg/kg（極低）；有效P 豐缺指標(biāo)：＞35mg/kg（極高）、30～35mg/kg（高）、15～30mg/kg（中等）和＜15mg/kg（低）；速效K豐缺指標(biāo)：＞165mg/kg（極高）、145～165mg/kg（高）、85～145mg/kg（中等）和＜85mg/kg（低）。并以此推薦了相應(yīng)的施肥量，小麥種植土壤堿解N高、中等、低和極低時(shí)推薦施肥量分別為：25～45、45～115、115～185、185～210 kg/hm2；土壤有效P高、中等和低時(shí)推薦施肥量分別為：15～30、30～75、75～110 kg/hm2；土壤速效K高、中等和低時(shí)推薦施肥量分別為：15～30、30～75、75～110 kg/hm2。