中国农业科学 ›› 2020, Vol. 53 ›› Issue (23): 4891-4903.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.014
王西娜1,于金铭1,谭军利2(),张佳群1,魏照清1,王朝辉3
收稿日期:
2020-07-04
接受日期:
2020-09-21
出版日期:
2020-12-01
发布日期:
2020-12-09
通讯作者:
谭军利
作者简介:
王西娜,E-mail: 基金资助:
WANG XiNa1,YU JinMing1,TAN JunLi2(),ZHANG JiaQun1,WEI ZhaoQing1,WANG ZhaoHui3
Received:
2020-07-04
Accepted:
2020-09-21
Online:
2020-12-01
Published:
2020-12-09
Contact:
JunLi TAN
摘要:
【目的】明确宁夏引黄灌区春小麦氮、磷、钾肥的施用现状及需求情况,为合理施肥和科学减施化肥提供理论依据。【方法】通过农户调查和田间小区试验,分析宁夏引黄灌区春小麦产量水平及氮、磷、钾肥施用情况,阐明不同氮、磷、钾水平对春小麦产量构成及氮、磷、钾养分需求的影响。【结果】农户调查结果表明,宁夏引黄灌区春小麦产量平均为(6 985±867)kg·hm -2,偏高产及高产农户比例达82.7%;随着产量水平提高,氮、磷肥施用量和过量施肥量均呈降低趋势,钾肥施用量总体不足。平均来看,氮、磷、钾施用量分别为294、162和49 kg·hm -2;97.1%的农户氮肥投入过量,过量施氮量为69—114 kg·hm -2;20.5%的农户磷肥投入过量,过量施磷量为18—42 kg·hm -2;钾肥投入总体不足,比推荐施钾量少30—51 kg·hm -2。氮肥试验结果表明,当施氮量在120—240 kg·hm -2时,地上部生物量、籽粒产量、收获指数、穗粒数均显著增加,并在施氮量180 kg·hm -2时达到最高,此时籽粒吸氮量、吸磷量和吸钾量亦达到最大,分别为168.2、23.9和23.2 kg·hm -2;随施氮量增加,氮收获指数无显著变化,平均值为56.5%,磷收获指数呈增加趋势,钾收获指数表现为下降趋势。施氮180 kg·hm -2时,春小麦氮素需求量达45.8 kg·Mg -1,比对照增加19.6%;磷需求量从不施氮的6.0 kg·Mg -1显著降到高量施用氮肥(240 kg·hm -2)的5.3 kg·Mg -1,而钾需求量则从42.6 kg·Mg -1增加到49.7 kg·Mg -1。磷肥试验结果显示,施用磷肥时春小麦千粒重和收获指数明显增加,但地上部生物量和穗粒数均明显降低,因此籽粒产量无明显差异,平均为5 446 kg·hm -2。施用磷肥可显著提高籽粒吸氮量、氮素收获指数和氮素需求量,平均值分别为141.6 kg·hm -2、54.5%和25.9 kg·Mg -1,分别比不施磷肥提高28.6%、27.9%、26.2%;施用磷肥亦可促进磷素向籽粒转移并提高磷收获指数,籽粒吸磷量和磷收获指数分别比不施磷肥提高15.9%和15.2%,磷需求量呈增加趋势,但未达显著水平。 钾需求量随施磷量增加显著降低,从不施磷的68.1 kg·Mg -1降到施磷120 kg·hm -2的49.7 kg·Mg -1。钾肥试验结果发现,施钾量对生物量,籽粒产量,收获指数,每公顷穗数,籽粒氮、磷、钾含量均无显著影响,但高量施钾(75 kg·hm -2)可显著减少穗粒数,增加千粒重和氮、磷、钾收获指数,穗粒数比对照下降9.1%,千粒重比对照增加7.6%,氮、磷、钾收获指数分别可达57.2%、73.5%、7.3%。施钾60 kg·hm -2时,氮、磷、钾需求量均达最高,分别为55.3、5.5、57.6 kg·Mg -1,而高量施钾(75 kg·hm -2)时,氮和钾需求量显著降低20.6%和13.7%。可见适量施钾可提高氮、钾需求量,而高量施钾则降低氮、钾需求量。【结论】减少氮肥、调控磷肥、适当增加钾肥依然是宁夏引黄灌区春小麦化肥结构调整的主要方向。春小麦氮需求量为38.3—57.2 kg·Mg -1,在适量施用氮、磷、钾肥时可显著增加;磷需求量为5.1—6.0 kg·Mg -1,随氮肥用量增加而降低,对磷、钾肥无显著响应;钾需求量为42.6—68.1 kg·Mg -1,随施氮量增加呈升高趋势,随施磷量增加呈降低趋势,在高量施钾时显著降低。推荐氮肥适宜用量为120—180 kg·hm -2,比农户平均施氮量减少25%—60%;磷肥用量在48—96 kg·hm -2时,更有利于稳定春小麦产量并促进氮、磷向籽粒的转移,比农户平均用量减少40.7%—70.3%;钾肥用量在0—60 kg·hm -2时可稳产增质,在现有施肥水平上适量增加即可。
王西娜,于金铭,谭军利,张佳群,魏照清,王朝辉. 宁夏引黄灌区春小麦氮磷钾需求及化肥减施潜力[J]. 中国农业科学, 2020, 53(23): 4891-4903.
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表1
试验处理及其施肥量"
试验名称 Experiment | 处理名称 Treatment | 施肥量Fertilization amount (kg·hm-2) | ||
---|---|---|---|---|
N | P2O5 | K2O | ||
氮肥用量试验 N rate experiment | N0 | 0 | 120 | 75 |
N1 | 60 | 120 | 75 | |
N2 | 120 | 120 | 75 | |
N3 | 180 | 120 | 75 | |
N4 | 240 | 120 | 75 | |
磷肥用量试验 P2O5 rate experiment | P0 | 240 | 0 | 75 |
P1 | 240 | 48 | 75 | |
P2 | 240 | 96 | 75 | |
P3 | 240 | 120 | 75 | |
钾肥用量试验 K2O rate experiment | K0 | 240 | 120 | 0 |
K1 | 240 | 120 | 30 | |
K2 | 240 | 120 | 60 | |
K3 | 240 | 120 | 75 |
表3
农户春小麦产量水平及氮、磷、钾施用量(n=243)"
指标 Index | 产量等级Yield grade (kg·hm-2) | 平均值 Average value | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
低 Very low <4500 | 偏低 Low 4500-5250 | 中 Middle 5250-6000 | 偏高 High 6000-7500 | 高 Very high >7500 | |||
产量 Grain yield | 农户比例Farmers’ ratio (%) | 2.06 | 6.17 | 9.05 | 57.61 | 25.10 | / |
平均产量Average yield (kg·hm-2) | 4264±480 | 5156±184 | 5824±240 | 7116±382 | 7775±161 | 6985±867 | |
施肥量 Fertilization amount (kg·hm-2) | N | 392±84 | 281±79 | 342±86 | 291±43 | 277±31 | 294±54 |
P2O5 | 228±51 | 205±58 | 183±61 | 158±40 | 146±34 | 162±46 | |
K2O | 63±17 | 102±59 | 81±36 | 47±35 | 30±23 | 49±39 | |
过量施肥量 Over fertilization amount (kg·hm-2) | N | 212-167 | 101-56 | 162-117 | 111-66 | 97-52 | 114-69 |
P2O5 | 108-48 | 85-25 | 63-3 | 38--22 | 26--34 | 42--18 | |
K2O | -17--38 | 23-2 | 2--19 | -33--54 | -49--70 | -30--51 | |
过量施肥农户占总农户比例 Proportion of farmers with over fertilization in total farmers (%) | N | 100 | 73.3 | 95.5 | 99.4 | 98.4 | 97.1 |
P2O5 | 100 | 60.0 | 40.9 | 14.4 | 4.9 | 20.2 | |
K2O | 0 | 40.0 | 22.7 | 9.4 | 1.6 | 11.5 |
表4
不同施氮量下春小麦生物量、产量、产量构成因素、氮磷钾养分含量"
处理代码Treatment | 施氮量 N rate (kg·hm-2) | 生物量 Biomass (kg·hm-2) | 籽粒产量 Grain yield (kg·hm-2) | 收获指数 Harvest Index (%) | 公顷穗数 Ears per hectare (×104·hm-2) | 穗粒数 Number of grains per ear | 千粒重 1000 grains weight (g) | 籽粒含氮量 N concentration in grain (g·kg-1) | 籽粒含磷量 P concentration in grain (g·kg-1) | 籽粒含钾量 K concentration in grain (g·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N0 | 0 | 14803±3620b | 4375±1201b | 29.4±0.01b | 433±40a | 26.4±4.0b | 48.9±2.4a | 21.61±1.0a | 4.13±0.2a | 3.67±0.3a |
N1 | 60 | 15274±1661b | 4537±478b | 29.7±0.01b | 443±34a | 26.4±2.9b | 50.4±2.8a | 23.14±0.7a | 3.97±0.2a | 3.56±0.3a |
N2 | 120 | 18735±3986a | 5668±1055a | 30.4±0.02ab | 461±81a | 31.1±3.6a | 49.2±1.7a | 21.99±2.1a | 3.55±0.8a | 3.67±0.2a |
N3 | 180 | 20411±1879a | 6331±955a | 30.9±0.02a | 483±37a | 31.8±3.9a | 48.9±1.8a | 25.65±9.0a | 3.78±0.1a | 3.67±0.1a |
N4 | 240 | 17712±3650ab | 5474±957a | 31.0±0.01a | 469±87a | 30.0±2.9a | 50.9±3.3a | 25.35±3.1a | 3.93±0.3a | 3.61±0.2a |
表5
不同施氮量下春小麦籽粒氮磷钾吸收量、需求量及收获指数"
处理代码Treatment | 施氮量 N rates (kg·hm-2) | 籽粒吸氮量 N uptake by grain (kg·hm-2) | 氮收获指数 N harvest index (%) | 氮需求量 N demand (kg·Mg-1) | 籽粒吸磷量 P uptake by grain (kg·hm-2) | 磷收获指数 P harvest index (%) | 磷需求量 P demand (kg·Mg-1) | 籽粒吸钾量 K uptake by grain (kg·hm-2) | 钾收获指数 K harvest index (%) | 钾需求量 K demand (kg·Mg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N0 | 0 | 95.3±29.6b | 56.8±4.0a | 38.3±2.6b | 17.9±4.3b | 68.2±3.6ab | 6.0±0.6a | 16.0±4.0b | 8.6±1.4a | 42.6±7.6d |
N1 | 60 | 105.1±13.3ab | 55.2±7.8a | 42.0±7.5ab | 18.1±2.6b | 68.3±1.7ab | 5.8±0.2ab | 16.3±3.0b | 8.1±0.5ab | 44.0±5.6cd |
N2 | 120 | 126.1±33.7ab | 55.2±7.8a | 40.3±8.3ab | 20.7±7.7ab | 67.1±10.3b | 5.4±0.7b | 20.9±4.3a | 7.8±1.1ab | 47.2±6.2ab |
N3 | 180 | 168.2±86.7a | 57.9±9.0a | 45.8±8.4a | 23.9±3.7a | 71.2±1.8ab | 5.3±0.2b | 23.2±3.7a | 8.1±1.3ab | 45.4±7.9bc |
N4 | 240 | 137.6±18.0ab | 57.2±10.4a | 43.9±2.7ab | 21.3±2.3ab | 73.5±3.6a | 5.3±0.6b | 19.8±4.4ab | 7.3±0.7b | 49.7±7.2a |
表6
不同施磷量下春小麦产量、生物量、产量构成因素及养分含量"
处理代码Treatment | 施磷量 P2O5 rate (kg·hm-2) | 生物量 Biomass (kg·hm-2) | 籽粒产量 Grain yield (kg·hm-2) | 收获指数 Harvest index (%) | 公顷穗数Ears per hectare (×104·hm-2) | 穗粒数 Number of grains per ear | 千粒重 1000 grains weight (g) | 籽粒含氮 N concentration in grain (g·kg-1) | 籽粒含磷量 P concentration in grain (g·kg-1) | 籽粒含钾量 K concentration in grain (g·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P0 | 0 | 21452±3126a | 5361±894a | 25.2±0.04b | 472±17a | 32.4±1.0ab | 47.4±2.5b | 20.82±2.6b | 3.46±0.9a | 4.09±0.4a |
P1 | 48 | 18870±2608ab | 5746±967a | 30.4±0.01a | 456±31a | 34.8±5.4a | 45.8±1.0b | 25.22±3.9a | 3.84±0.1a | 3.84±0.1ab |
P2 | 96 | 18550±403ab | 5203±498a | 28.1±0.03ab | 424±25a | 35.0±0.9a | 49.6±1.9a | 27.40±6.1a | 3.71±0.1a | 3.65±0.1b |
P3 | 120 | 17712±3650b | 5474±957a | 31.0±0.01a | 469±87a | 30.0±2.8b | 50.9±3.3a | 25.35±3.1a | 3.93±0.3a | 3.61±0.2b |
表7
不同施磷量下春小麦籽粒氮磷钾吸收量、需求量及收获指数"
处理代码Treatment | 施磷量 P2O5 rate (kg·hm-2) | 籽粒吸氮量 N uptake by grain (kg·hm-2) | 氮收获指数 N harvest index (%) | 氮需求量 N demand (kg·Mg-1) | 籽粒吸磷量 P uptake by grain ( kg·hm-2) | 磷收获指数 P harvest index (%) | 磷需求量 P demand (kg·Mg-1) | 籽粒吸钾量 K uptake by grain ( kg·hm-2) | 钾收获指数 K harvest index (%) | 钾需求量 K demand (kg·Mg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P0 | 0 | 110.1±4.1b | 42.6±8.1b | 48.2±10.3a | 18.0±2.3b | 62.9±2.9b | 5.3±1.3a | 22.2±6.2a | 6.1±2.2a | 68.1±22.4a |
P1 | 48 | 145.1±31.8a | 54.2±7.4a | 46.6±4.3a | 22.0±2.9a | 75.1±2.3a | 5.1±0.3a | 22.1±3.6a | 7.6±0.9a | 50.7±4.9b |
P2 | 96 | 142.2±32.0ab | 52.0±6.3a | 52.5±11.0a | 19.3±2.3ab | 68.8±4.1ab | 5.4±0.2a | 19.0±2.4a | 6.2±1.1a | 58.9±9.6ab |
P3 | 120 | 137.6±18.0ab | 57.2±10.4a | 43.9±2.7a | 21.3±2.3a | 73.5±3.6a | 5.3±0.6a | 19.8±4.4a | 7.3±0.7a | 49.7±7.2b |
表8
不同施钾量下春小麦产量、生物量、产量构成因素及养分含量"
处理代码Treatment | 施钾量 K2O rate (kg·hm-2) | 生物量 Biomass (kg·hm-2) | 籽粒产量 Grain yield (kg·hm-2) | 收获指数 Harvest index (%) | 公顷穗数Ears per hectare (×104·hm-2) | 穗粒数 Number of grains per ear | 千粒重 1000 grains weight (g) | 籽粒含氮量 N concentration in grain (g·kg-1) | 籽粒含磷量P concentration in grain (g·kg-1) | 籽粒含钾量 K concentration in grain (g·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
K0 | 0 | 19820±145a | 5900±253a | 29.8±0.01a | 465±74a | 33.0±3.1a | 47.3±1.2ab | 23.73±1.7a | 3.86±0.3a | 3.80±0.0a |
K1 | 30 | 19241±2220a | 5600±753a | 29.1±0.01a | 465±70a | 31.5±1.2ab | 47.0±0.3ab | 23.99±5.0a | 3.84±0.2a | 3.67±0.1a |
K2 | 60 | 18416±5133a | 5435±1425a | 29.6±0.01a | 451±81a | 31.6±3.7ab | 46.4±4.1b | 24.37±1.5a | 3.81±0.2a | 3.69±0.2a |
K3 | 75 | 17712±3650a | 5474±957a | 31.0±0.01a | 469±87a | 30.0±2.8b | 50.9±3.3a | 25.35±3.1a | 3.93±0.3a | 3.61±0.2a |
表9
不同施钾量下春小麦籽粒氮、磷、钾吸收量,需求量及收获指数"
处理代码Treatment | 施钾量 K2O rate (kg·hm-2) | 籽粒吸氮量 N uptake by grain (kg·hm-2) | 氮收获指数 N harvest index (%) | 氮需求量 N demand (kg·Mg-1) | 籽粒吸磷量 P uptake by grain (kg·hm-2) | 磷收获指数 P harvest index (%) | 磷需求量 P demand (kg·Mg-1) | 籽粒吸钾量 K uptake by grain (kg·hm-2) | 钾收获指数 K harvest index (%) | 钾需求量 K demand (kg·Mg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
K0 | 0 | 139.8±5.9a | 50.2±4.4ab | 47.2±6.9ab | 22.8±2.3a | 72.1±2.9a | 5.4±0.4a | 22.4±1.1a | 6.8±0.5ab | 56.0±4.1a |
K1 | 30 | 132.8±20.5a | 49.0±9.4ab | 48.4±3.3ab | 21.4±1.8a | 72.2±1.9a | 5.3±0.2a | 20.5±2.0a | 6.6±0.4ab | 55.7±4.3a |
K2 | 60 | 131.6±31.4a | 43.8±11.5b | 55.3±13.3a | 20.7±5.3a | 69.5±3.4b | 5.5±0.1a | 20.1±5.5a | 6.4±0.1b | 57.6±3.6a |
K3 | 75 | 137.6±18.0a | 57.2±10.4a | 43.9±2.7b | 21.3±2.8a | 73.5±3.6a | 5.3±0.6a | 19.8±4.4a | 7.3±0.7a | 49.7±7.2b |
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