優(yōu)化施肥對隴東旱塬寬幅溝播冬小麥產(chǎn)量、氮肥及水分利用的影響

張平良，劉曉偉，李興茂，倪勝利，黃 勇

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.崇信縣種子管理站，甘肅 崇信 744200）

小麥?zhǔn)歉拭C省第二大糧食作物，也是最重要的口糧作物，在保障口糧安全中起著不可替代的作用［1］。近年來，由于種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，其種植面積不斷壓縮，已低于100 萬hm2［1-2］。隴東位于北部冬麥區(qū)西部黃土高原溝壑地區(qū)，是甘肅省冬小麥的主產(chǎn)區(qū)，常年播種面積約34 萬hm2，占全省冬小麥播種面積60%以上，歷史上素有“隴東糧倉”之美譽［3-4］。寬幅溝播技術(shù)是在冬小麥精量、半精量播種技術(shù)的基礎(chǔ)上，以擴播幅、增行距、促勻播為核心，改傳統(tǒng)密集條播、籽粒擁擠一條線為寬幅、分散式的栽培技術(shù)［5-7］。小麥寬幅溝播栽培技術(shù)較傳統(tǒng)條播播種行距增大，通風(fēng)透光，每行都有“邊行效應(yīng)”；溝內(nèi)播種使苗期保溫防凍、抗倒伏；播種精量，加之農(nóng)機和農(nóng)藝相結(jié)合，增產(chǎn)增效顯著，近年來被廣泛推廣［8-10］。我們于2019—2020 年選擇甘肅隴東旱塬冬小麥適宜種植區(qū)（崇信縣），研究了寬幅溝播栽培與優(yōu)化施肥對旱塬地冬小麥產(chǎn)量、氮肥及水分利用效率的影響，以探索隴東旱塬小麥高產(chǎn)高效綠色栽培新模式，對發(fā)展甘肅隴東區(qū)域小麥生產(chǎn)和保障糧食安全具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示冬小麥品種為隴鑒111，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所選育。供試肥料為尿素（含N 46%），由甘肅劉家峽化工集團有限責(zé)任公司生產(chǎn)并提供；磷酸二銨（含N 18%、P2O546%），由云南云天化國際化工股份有限公司生產(chǎn)并提供。

1.2 試驗方法

試驗設(shè)在平?jīng)鍪谐缧趴h黃寨鎮(zhèn)北溝村（35° 36′N，106° 93′ E），海拔1 508 m，年平均氣溫6.99℃，年均降水量為490 mm，年平均日照時數(shù)2 237 h，屬溫帶半干旱大陸性氣候。土壤類型為黑壚土，土壤肥力中等。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為寬幅溝播和平作條播2 個種植方式，每個種植方式下設(shè)推薦優(yōu)化施肥OPT（N 150 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2）和對照（CK）（N 0 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2）2個施肥水平。小區(qū)面積為36 m2，3 次重復(fù)。所用肥料中磷肥在播前作底肥一次施入，氮肥的60%在播前基施、40%在返青后拔節(jié)期追施。試驗于2019 年9 月24 日播種，2020 年6 月30 日收獲。播種量為300 kg/hm2，田間管理同當(dāng)?shù)卮筇?。采用寬幅溝播栽培?］，即在播種前整好地塊，采用小麥寬幅溝播機播種，溝寬25 cm、壟高15 cm、幅寬200 cm。

1.3 測定項目與方法

小麥成熟期每小區(qū)隨機選取20 株，測定株高、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、莖葉重、穗粒重等指標(biāo)。小麥成熟期每小區(qū)隨機選取20 株帶回室內(nèi)，分莖葉和籽粒兩部，105 ℃溫度下殺青30 min后，在70 ℃恒溫下烘至恒重，獲取地上部分（莖葉、籽粒）干物質(zhì)量，稱重后磨粉保存待測。植株和籽粒全氮含量采用濃H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮后，用BRAN+LUEBBE 公司的AA3 連續(xù)流動分析儀測定。土壤水分含量采用土鉆烘干法測定［11］，在每小區(qū)小麥播前、收獲期從行間0～100 cm 土層（每20 cm 為1 個層次）取樣測定。

1.4 相關(guān)參數(shù)計算［12-13］

氮肥農(nóng)學(xué)效率（AEN）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量－無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量

氮肥利用率（NUE）=［（施氮區(qū)氮素吸收量－無氮區(qū)氮素吸收量）/施氮量］×100 %

氮肥偏生產(chǎn)力（NPFP）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

作物水分利用效率（WUE）=（小麥籽粒產(chǎn)量/耗水量）×100 %

植株N素吸收量=成熟期植株干物質(zhì)量積量×植株含N 量

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用DPS15.10 和Microsoft Excel 2003 進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子

由表1 可知，與傳統(tǒng)平作條播相比，寬幅溝播栽培可使冬小麥單株穗粒數(shù)、籽粒千粒重分別平均增加6.0%、4.5%，單株莖葉重、穎殼重、穗粒重分別顯著增加19.1%～22.1%、13.4%～18.2%、12.8%～25.4%，對小麥株高、穗長有一定影響，但差異不明顯。在相同種植模式下，OPT（推薦優(yōu)化施肥）處理的小麥穗粒數(shù)、千粒重、莖葉重均顯著高于CK，其中在寬幅溝播方式下OPT 較CK 處理的小麥千粒重、莖葉重分別顯著增加了8.9%、33.9%，穗粒重增加了31.1%。表明寬幅溝播顯著影響冬小麥籽粒穗粒數(shù)、千粒重、穗粒重等產(chǎn)量構(gòu)成，有利于莖葉、籽粒干物質(zhì)量積累，促進冬小麥生長。

表1 寬幅溝播與優(yōu)化施肥的冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子

2.2 冬小麥氮肥利用率及其水分利用效率

由表2 可知，與平作條播相比，寬幅溝播模式下小麥植株吸N 量提高了16.7%～21.7%。在OPT 推薦施肥條件下，寬幅溝播較平作條播的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率增加6.81、4.30 kg/kg，分別明顯提高了24.3%、118.1%，氮肥利用率明顯提高了9.6 百分點。相同施肥條件下，與平作條播相比，寬幅溝播的水分利用效率提高了9.5%～19.6%；在相同種植模式下，OPT 較CK 處理WUE平均提高了8.45%，其中在寬幅溝播模式下顯著提高了13.22%。表明在隴東旱塬雨養(yǎng)條件下，寬幅溝播栽培有利于冬小麥植株氮素養(yǎng)分吸收，促進冬小麥生長，較傳統(tǒng)平作條播方式顯著提高了氮肥利用率和水分利用效率。

表2 寬幅溝播與優(yōu)化施肥的冬小麥氮肥利用率和水分利用效率

2.3 冬小麥籽粒產(chǎn)量及經(jīng)濟效益

由表3 可知，在2020 年隴東地區(qū)春季低溫凍害和連續(xù)干旱情況下，寬幅溝播較傳統(tǒng)平作條播方式冬小麥籽粒產(chǎn)量平均增加了10.3%～24.3%，經(jīng)濟效益顯著增加了17.4%～42.1%。在寬幅溝播種植方式下，OPT 較CK 處理小麥產(chǎn)量顯著增加29.5%，經(jīng)濟效益增加了30.7%；在平作條播方式下，OPT 較CK 處理小麥產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分別增加了14.9%、12.3%。表明在隴東旱塬區(qū)春季持續(xù)干旱和低溫凍害條件下，小麥寬幅溝播抗逆增產(chǎn)效應(yīng)表現(xiàn)明顯，實現(xiàn)了增產(chǎn)增收，且以推薦施肥/OPT 處理效果明顯。

表3 寬幅溝播與優(yōu)化施肥的冬小麥產(chǎn)量和經(jīng)濟效益①

3 小結(jié)

在隴東旱塬區(qū)春季低溫凍害和連續(xù)干旱情況下，與傳統(tǒng)平作條播相比，寬幅溝播種植顯著影響旱地冬小麥籽粒穗粒數(shù)、千粒重、穗粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子，有利于冬小麥莖葉、籽粒干物質(zhì)量積累。

與傳統(tǒng)平作條播相比，寬幅溝播栽培可促進冬小麥植株氮素養(yǎng)分吸收，提高植株吸N 量，可顯著提高氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率，小麥氮肥利用率顯著提高了9.6 百分點，水分利用效率提高了9.5%～19.6%。與傳統(tǒng)平作條播相比，寬幅溝播方式下冬小麥產(chǎn)量平均增加10.3%～24.3%，經(jīng)濟效益提高17.4%～42.1%，且在推薦優(yōu)化施肥（N 150 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2）水平下增產(chǎn)增收效果顯著。綜合考慮小麥產(chǎn)量、氮肥利用和水分利用效率等因素，在本試驗條件下，寬幅溝播技術(shù)為隴東旱塬區(qū)冬小麥高產(chǎn)增效的適宜種植模式。