基于水肥一體化條件下化肥減量對(duì)春小麥的影響

羅靜靜，李懷勝，王賀亞，艾海峰，王 斌，張 磊

(1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆塔城 834600；2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物之一[1-2]。在小麥生產(chǎn)中，合理化肥用量既能促成高產(chǎn)，又可以促進(jìn)小麥對(duì)干物質(zhì)和養(yǎng)分積累，也是影響小麥干物質(zhì)的積累及轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵因素[3]。肥料用量與產(chǎn)量之間呈二次函數(shù)關(guān)系，當(dāng)施肥量達(dá)到一定量時(shí)，再增加肥料用量，作物產(chǎn)量不增甚至降低。水肥一體化是利用管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中灌溉與施肥，適時(shí)、適量滿足農(nóng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的需求，以更加均勻、精確地為作物提供水分和養(yǎng)分，還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，對(duì)作物的產(chǎn)量有著顯著地影響。水肥一體化可以有效控制施肥量[4-5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】合理施氮量是影響小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。王小燕等[6-8]研究結(jié)果表明，過低或過高均不利于產(chǎn)量的形成，適量滴施氮肥明顯增加了冬小麥地上部干物質(zhì)積累，有助于增加產(chǎn)量。劉其等[9-10]研究結(jié)果表明，合理的施氮量和施氮時(shí)期是小麥實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效的重要舉措。研究化肥減施模式下，春小麥干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量形成的動(dòng)態(tài)及規(guī)律[9-10]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，對(duì)新疆塔額墾區(qū)春小麥研究較少，尤其是化肥中氮、磷減量與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系研究相對(duì)較少。需研究新疆塔額區(qū)域水肥一體化條件下化肥減量對(duì)春小麥的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】以春小麥品種寧春16號(hào)為材料，設(shè)置5個(gè)處理，研究不同化肥減量條件下，春小麥干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量形成的動(dòng)態(tài)及規(guī)律等，為新疆塔額墾區(qū)春小麥高產(chǎn)節(jié)肥栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2020年3～8月，試驗(yàn)及在在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師農(nóng)(畜)科所團(tuán)結(jié)農(nóng)場4連試驗(yàn)地(46"31'N,83"29'E)，屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候，春季冷暖波動(dòng)大，夏季熱而短促。供試土壤基本形狀為0～40 cm土層中含有有機(jī)質(zhì)29.34 g/kg，堿解氮101.5 mg，有效磷46.66 mg/kg，速效鉀371.97 mg/kg。供試品種為春小麥寧春16號(hào)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共計(jì)設(shè)置5個(gè)處理，其中1個(gè)空白對(duì)照A(N0P0K0)1個(gè)農(nóng)戶處理E(N240P105K37.5)和3個(gè)對(duì)氮肥、磷肥的減量處理B(N120P52.5K37.5)、C(N120P105K37.5)、D(N240P52.5K37.5)的田間試驗(yàn)，以空白(A)和農(nóng)戶(E)為對(duì)照，隨機(jī)排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積0.54 hm2，3月25播種，播量為360 kg/hm2，供試肥料為尿素(N 46.4%)、磷酸二銨(N 18%、P2O546 %)、硫酸鉀(K2O 52%)。所有肥料采用滴灌水肥一體化技術(shù)按照生育時(shí)期追施。表1

表1 滴灌春小麥水肥一體化技術(shù)灌水施肥模式

1.2.2 指標(biāo)測定1.2.2.1 農(nóng)藝性狀

每塊試驗(yàn)地在成熟期取20株考種，測量株高，穗長，小穗數(shù)，單穗重量。

1.2.2.2 葉面積指數(shù)

各點(diǎn)分別在分蘗期、拔節(jié)期、開花期、灌漿期、成熟取10株具有代表性的植株連根挖出，帶回實(shí)驗(yàn)室用測量葉片長、寬、10片葉重、葉片總重。并計(jì)算出葉面積及葉面積指數(shù)。

1.2.2.3 干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)特性

各點(diǎn)分別在各生育期取植株10株帶回實(shí)驗(yàn)室將小麥分成葉片、莖、莖鞘、穗4部分，分別裝入信封紙袋里，105℃殺青，75℃下烘干至恒重，冷卻稱重計(jì)算。

花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=花期地上部干物質(zhì)重量-成熟期地上部營養(yǎng)器官干物質(zhì)重量；

花前營養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)貢獻(xiàn)率(%)=(營養(yǎng)器官花前干物質(zhì)重量-營養(yǎng)器官成熟期干物質(zhì)重量)/成熟期粒重×100%；

花后干物質(zhì)積累量=植株成熟期干物質(zhì)重量-植株開花期干物質(zhì)重量；

花后干物質(zhì)的貢獻(xiàn)率=(植株成熟期干物質(zhì)重量-植株開花期干物質(zhì)重量)/產(chǎn)量×100%。

1.2.2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

成熟期取1 m2人工收割，曬干稱重計(jì)算出自理產(chǎn)量，測定1 m2的穗數(shù)，再取20個(gè)單莖，測定穗粒數(shù)和千粒重。

1.2.2.5 農(nóng)學(xué)效率

氮肥農(nóng)學(xué)效率%(kg/kg)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥產(chǎn)量)/氮肥施用量；

磷肥農(nóng)學(xué)效率%(kg/kg)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥產(chǎn)量)/磷肥施用量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2017和SPSS19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量對(duì)滴灌春小麥農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，不同處理下的春小麥各農(nóng)藝性狀指標(biāo)表現(xiàn)不同。成熟期的穗長、小穗數(shù)和單穗重3個(gè)方面C處理(N120P105K37.5)表現(xiàn)最佳，為7.68 cm、14.91個(gè)、1.85 g。與對(duì)照A(N0P0K0)、E(N240P105K37.5)處理相比，C處理的穗長、小穗數(shù)、單穗重均呈現(xiàn)差異性顯著，3種減肥處理之間相比，C處理在穗長、小穗數(shù)、單穗重均顯著高于其他減肥處理，C處理在株高與D處理(N240P52.5K37.5)差異性不顯著。合理的化肥減施在穗長、小穗數(shù)、單穗重有增加趨勢。表2

表2 不同化肥減量下滴灌春小麥農(nóng)藝性狀變化

2.2 化肥減量下春小麥葉面積指數(shù)(LAI)變化

研究表明，隨生育進(jìn)程推進(jìn)，各處理葉面積指數(shù)總體變化均表現(xiàn)為先增后降趨勢，其中在孕穗達(dá)到高峰。與對(duì)照施肥相比，C處理(N120P105K37.5)均顯著高于對(duì)照A(N0P0K0)、E(N240P105K37.5)處理，不同施肥處理之間相比，孕穗期C處理葉面積指數(shù)數(shù)值最高為7.14，比其他處理提高了7.58%～ 16.82%。合理的化肥減施，對(duì)小麥葉面積指數(shù)的提高有促進(jìn)作用。圖1

圖1 不同化肥減量下滴灌春小麥LAI變化

2.3 化肥減量下春小麥的干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)特性變化

研究表明，不同施肥處理下花后干物質(zhì)積累連同對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，化肥用量由低到高呈現(xiàn)先增長后減少趨勢。C處理(N240P105K37.5)干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)特性的變化變現(xiàn)最優(yōu)，C處理與對(duì)照相比顯著高于對(duì)照A(N0P0K0)、E(N240P105K37.5)處理，與其他減量處理之間相比，C處理花后干物質(zhì)積累量顯著增高(P<0.05)，花后對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率C處理顯著高于對(duì)照A處理，且C處理與對(duì)照E處理之間無顯著性差異，不同處理直接相比C處理與B、D處理呈顯著性差異?；ㄇ盃I養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率C處理與其他處理相比提高了7.14%～41.07%?；ê蟾晌镔|(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，C處理與其他處理相比提高了4.2%～ 8.7%。適宜的化肥施用量能夠促進(jìn)小麥花后干物質(zhì)累積。表3

表3 不同化肥減量下春小麥的干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)特性變化

2.4 化肥減量下春小麥的產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成

研究表明，在不同施肥處理下產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素隨著施肥量的增加均呈現(xiàn)先增長后降低的變化趨勢。以C、D、對(duì)照E處理之間差異性不顯著，C處理與對(duì)照A處理之間呈顯著性提高，A、B處理顯著低于其他處理；不同處理千粒重表現(xiàn)為處理C與處理對(duì)照E之間差異性不顯著，與A、B、D處理之間差異性顯著；不同處理每穗粒數(shù)表現(xiàn)為處理C、D、E之間差異不顯著，處理C與處理A、B之間差異顯著(P<0.05)；產(chǎn)量方面以C處理下產(chǎn)量最高為6 269.20 kg/hm2，比其他處理提高了4.52%～24.09%，C與D處理之間差異不顯著，C(N120P105K37.5)與A(N0P0K0)、B(N120P52.5K37.5)、E(N240P105K37.5)處理之間差異顯著(P<0.05)。表4

表4 不同化肥減量下春小麥的產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成

2.5 不同氮肥處理下農(nóng)學(xué)效率變化

研究表明，在不同施肥處理下氮肥、磷肥農(nóng)學(xué)效率隨著施肥量的增加均呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢，不同處理氮肥農(nóng)學(xué)效率在1.86～16.00 kg/kg，C>D>E>B,磷肥農(nóng)學(xué)效率在2.13～18.27 kg/kg，C>D>E>B，C、D處理氮、磷肥農(nóng)學(xué)效率顯著高于對(duì)照E處理，適宜的化肥減量并不影響滴灌春小麥的增產(chǎn)，在磷鉀肥投入相同的情況下，氮肥農(nóng)學(xué)效率D(N240P52.5K37.5)>B(N120P52.5K37.5)、C(N120P105K37.5)>E(N240P105K37.5)，磷肥農(nóng)學(xué)效率D(N240P52.5K37.5)>B(N120P52.5K37.5)、C(N120P105K37.5)>E(N240P105K37.5)，在磷肥投入處于同水平下適量氮量的農(nóng)學(xué)效率較高，并且在適宜的氮肥投入下增加磷肥對(duì)增產(chǎn)有促進(jìn)作用。表5

表5 不同氮肥處理下農(nóng)學(xué)效率變化

3 討 論

小穗數(shù)和單穗干物質(zhì)是農(nóng)藝性狀的重要指標(biāo)，鄭春風(fēng)等[11]研究表明，小穗數(shù)和單穗干物質(zhì)量隨著化肥施用量增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，可為小麥高產(chǎn)奠定良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。研究表明，寧春16號(hào)在穗長、單穗干物質(zhì)重量上C處理(N120P105K37.5)均顯著性高于其他處理，合理的化肥減施在小穗數(shù)、單穗重有增加趨勢，與王志勇等研究一致[12]。

小麥高產(chǎn)的主要標(biāo)志之一是合適的LAI，其是用于作物源庫是不是協(xié)調(diào)的重要指標(biāo)[13-14]，祁靜玉等[15]研究表明，合理的氮肥減施使小麥成熟期小麥葉長、葉寬葉面積顯著增加。適宜的施肥量，對(duì)葉面積指數(shù)的提高具有促進(jìn)作用，與房琴的研究結(jié)果一致[16]。

一般認(rèn)為籽粒產(chǎn)量70%左右來源于花后干物質(zhì)積累[17-18]。李友軍等[19]認(rèn)為，在拔節(jié)期增加施氮量，可以明顯增加籽粒干物質(zhì)積累。研究表明，寧春16號(hào)花后干物質(zhì)隨著化肥用量的增加，呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。花后植株干物質(zhì)積累量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在C處理達(dá)到最高，為75.29%，與史力超等[20]研究一致。適宜的化肥施用量能夠促進(jìn)小麥花后干物質(zhì)累積。施肥量的大小對(duì)于小麥?zhǔn)欠窀弋a(chǎn)起著關(guān)鍵作用，適宜的施肥量促進(jìn)產(chǎn)量增加，氮施肥量過低或者過高時(shí)產(chǎn)量降低[21，22]。

4 結(jié) 論

不同化肥施用量處理春小麥的產(chǎn)量及產(chǎn)量組成因子，隨著化肥施用量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在磷肥不變、氮肥減量條件下，在處理C模式下可有效提高花期葉面積指數(shù)，葉面積指數(shù)達(dá)到最高，農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)秀，促進(jìn)花后干物質(zhì)積累，干物質(zhì)積累量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)達(dá)到最大，增產(chǎn)效果最好，產(chǎn)量達(dá)到最高。處理C(N120P105K37.5)的化肥減量模式具有較高推廣價(jià)值，更適合新疆種植春小麥。

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