中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (3): 539-554.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.009
王月梅1(), 田海梅1, 王西娜1(
), 郝雯悦1, 吕喆铭1, 于金铭1, 谭军利2, 王朝辉3
收稿日期:
2023-03-09
接受日期:
2023-05-05
出版日期:
2024-02-01
发布日期:
2024-02-05
通信作者:
联系方式:
王月梅,E-mail:2981151265@qq.com。
基金资助:
WANG YueMei1(), TIAN HaiMei1, WANG XiNa1(
), HAO WenYue1, LÜ ZheMing1, YU JinMing1, TAN JunLi2, WANG ZhaoHui3
Received:
2023-03-09
Accepted:
2023-05-05
Published:
2024-02-01
Online:
2024-02-05
摘要:
【目的】探索宁夏引黄灌区连续减施化肥对土壤氮、磷、钾养分供应及春小麦产量的影响,并分析影响产量稳定性的因素,为化肥合理减施、春小麦高产稳产提供理论依据。【方法】以宁春4号春小麦为供试作物,2019—2022年连续4年开展化肥减施田间定位试验,试验设置常规施肥(CF,N 270 kg·hm-2、P2O5 150 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2)、减量施肥下限(RF1,N 180 kg·hm-2、P2O5 45 kg·hm-2、K2O 30 kg·hm-2,与传统施肥相比减N 33.3%、减P2O5 70.0%、减K2O 60.0%)、减量施肥上限(RF2,N 225 kg·hm-2、P2O5 75 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2,与传统施肥相比减N 17.0%、减P2O5 50.0%、减K2O 40.0%)及不施肥(CK)处理,分析春小麦生育期间气候因素,播前土壤水分含量,播前和收获期土壤矿质态氮、速效磷、速效钾含量,收获期春小麦地上部干物质累积量、籽粒产量及产量构成因素的差异及相互关系。【结果】2019-2022年播前土壤水分含量存在年际差异,其中2022年的较低,平均值仅为19.5%;除2020年受施肥处理显著影响外,其余年份各施肥处理之间无显著差异。播前和收获期土壤矿质态氮、速效钾和速效磷含量均以常规施肥(CF)处理较高,RF2处理次之,且两者之间无显著差异,而RF1处理的趋于降低。2019年,地上部干物质累积量和产量均以CF处理最高,分别为23 261.7和9 449.0 kg·hm-2,较RF2处理增幅分别为2.8%—4.5%和3.2%—16.0%,而2020—2022年均以RF2处理较高,但与CF处理之间无显著差异,且4年籽粒产量表现最稳定;从年际变化来看,所有施肥处理的公顷穗数、千粒重、产量均呈逐年下降的趋势,因此施肥量并不是造成产量年际差异的主要原因,而是与播前土壤水分、降水量、气温、湿度和风速有密切关系,其中2022年产量的降低主要与较低的播前土壤水分、灌浆期的干热风现象及氮肥基追比的改变有关。【结论】宁夏引黄灌区连续适量减施化肥(N 225 kg·hm-2、P2O5 75 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2,相对常规施肥减N 17.0%,减P2O5 50.0%,减K2O 40.0%)不会显著降低土壤氮、磷、钾的供应能力,且一定程度上提高了春小麦公顷穗数、穗粒数和千粒重,促进地上部干物质量向籽粒的转移和积累,从而趋于提高春小麦的籽粒产量。但是,春小麦产量受降雨、风速、湿度等气候因素和土壤墒情、连作障碍、氮肥追施比等的影响而存在年际差异,其中,气温、相对湿度和风速是影响小麦产量差异的主要因素,其对施肥效果的影响需做进一步研究。
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表1
2019—2022年气候因素"
月份 Month | 年份 Year | 平均气温 Average temperature (℃) | 平均相对湿度 Average relative humidity (%) | 月降水量 Monthly precipitation (mm) | 平均风速 Average wind speed (m·s-1) |
---|---|---|---|---|---|
2月 February | 2019 | -1.69 | 41.13 | 0 | 1.73 |
2020 | 0.84 | 36.94 | 0 | 1.42 | |
2021 | 2.39 | 39.61 | 3.30 | 2.91 | |
2022 | 2.42 | 35.48 | 0 | 2.79 | |
平均值 Average | 0.99 | 38.29 | 0.83 | 2.21 | |
3月 March | 2019 | 6.21 | 31.81 | 0 | 1.77 |
2020 | 7.47 | 29.55 | 0 | 1.74 | |
2021 | 7.02 | 45.68 | 25.50 | 2.37 | |
2022 | 8.64 | 51.6 | 1.30 | 2.79 | |
平均值Average | 7.34 | 39.66 | 6.70 | 2.17 | |
4月 April | 2019 | 15.98 | 32.15 | 9.10 | 2.01 |
2020 | 13.17 | 21.85 | 0.60 | 1.77 | |
2021 | 11.76 | 51.3 | 13.60 | 2.64 | |
2022 | 15.25 | 52.38 | 3.20 | 2.55 | |
平均值Average | 14.04 | 39.42 | 6.63 | 2.24 | |
5月 May | 2019 | 17.76 | 39.1 | 11.40 | 1.78 |
2020 | 17.36 | 33.79 | 8.60 | 1.88 | |
2021 | 18.47 | 37.94 | 22.40 | 2.65 | |
2022 | 19.49 | 36.96 | 5.50 | 2.25 | |
平均值Average | 18.27 | 36.95 | 11.98 | 2.14 | |
6月 June | 2019 | 22.61 | 54.63 | 100.60 | 1.76 |
2020 | 23.91 | 52.15 | 42.10 | 1.62 | |
2021 | 22.86 | 50.23 | 12.10 | 2.08 | |
2022 | 24.74 | 45.73 | 22.40 | 1.88 | |
平均值Average | 23.53 | 50.69 | 44.30 | 1.84 | |
7月 July | 2019 | 24.66 | 51.62 | 5.30 | 1.61 |
2020 | 25.30 | 50.87 | 17.6 | 1.69 | |
2021 | 25.93 | 55.19 | 0.90 | 1.85 | |
2022 | 26.34 | 61.78 | 37.70 | 1.77 | |
平均值Average | 18.97 | 54.87 | 15.38 | 1.73 |
表2
试验处理及肥料用量表"
年份 Year | 施肥方式 Fertilization method | 处理 Treatment | 施肥量Fertilization amount (kg·hm-2) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
N | P2O5 | K2O | |||||||||
2019-2022 | CK | 0 | 0 | 0 | |||||||
CF | 270 | 150 | 75 | ||||||||
RF1 | 180 | 45 | 30 | ||||||||
RF2 | 225 | 75 | 45 | ||||||||
2019-2021 | 基施 Base application (60%) | CK | 0 | 0 | 0 | ||||||
CF | 162 | 150 | 75 | ||||||||
RF1 | 108 | 45 | 30 | ||||||||
RF2 | 135 | 75 | 45 | ||||||||
追施 Top-dressing (40%) | CK | 0 | 0 | 0 | |||||||
CF | 108 | 0 | 0 | ||||||||
RF1 | 62 | 0 | 0 | ||||||||
RF2 | 90 | 0 | 0 | ||||||||
2022 | 基施 Base application (40%) | CK | 0 | 0 | 0 | ||||||
CF | 108 | 105 | 45.6 | ||||||||
RF1 | 72 | 31.5 | 21.15 | ||||||||
RF2 | 90 | 52.5 | 30.3 | ||||||||
追施 Top dressing (60%) | CK | 0 | 0 | 0 | |||||||
CF | 162 | 45 | 29.4 | ||||||||
RF1 | 108 | 13.5 | 8.85 | ||||||||
RF2 | 135 | 22.5 | 14.7 |
表3
2019—2022年施肥时间与方式"
年份 Year | 施肥方式 Fertilization treatment | 施肥时间 Fertilization time |
---|---|---|
2019 | 基施Base application (60%) | 3月2日March 2 |
第1次追施First top-dressing (24%) | 4月25日April 25 | |
第2次追施Second top-dressing (16%) | 5月15日May 15 | |
2020 | 基施Base application(60%) | 2月26日February 26 |
第1次追施First top-dressing (24%) | 4月27日 April 27 | |
第2次追施Second top-dressing (16%) | 5月15日May 15 | |
2021 | 基施Base application (60%) | 3月2日March 2 |
第1次追施First top-dressing (24%) | 4月26日May 26 | |
第2次追施Second top-dressing (16%) | 5月14日May 14 | |
2022 | 基施Base application (40%) | 3月5日March 5 |
第1次追施First top dressing (30%) | 4月15日April 15 | |
第2次追施Second top-dressing (18%) | 4月30日April 30 | |
第3次追施Third top-dressing (12%) | 5月15日May 15 |
表4
春小麦2019—2022年田间管理"
年份 Year | 播种时间 Sowing time | 收获时间 Harvest time | 灌水日期 Irrigation date | 除草时间 Weeding time | 除虫时间Disinfestation time | 冬灌时间 Winter irrigation time | 土壤采样时间 Soil sampling time | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
第一次First | 第二次Second | 第三次Third | 第四次 Fourth | 播前 Before sowing | 收获期 Harvest stage | ||||||
2019 | March 3 | July 10 | April 26 | May 16 | June 25 | - | April 20 | June 10 | Early November 2018 | March 4 | July 12 |
2020 | February 27 | July 10 | April 27 | May 16 | June 25 | - | April 20 | June 10 | Early November 2019 | February 25 | July 14 |
2021 | March 3 | July 8 | April 27 | May 15 | May 30 | June 24 | April 21 | June 10 | Early November 2020 | March 1 | July 11 |
2022 | March 6 | July 5 | April 27 | May 14 | May 30 | June 24 | April 10 and May 10 | June 11 | Early November 2021 | March 4 | July 10 |
表5
2019—2022年播前土壤含水量"
试验处理 Test treatment | 年份 Year | |||
---|---|---|---|---|
2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
CK | 24.08±2.95aAB | 25.07±1.57abA | 25.07±2.24aA | 19.51±0.30aB |
CF | 24.08±2.95aAB | 26.28±0.84aA | 22.69±0.74aB | 21.10±1.92aB |
RF1 | 24.08±2.95aA | 24.57±0.941abA | 23.83±0.75aA | 18.81±0.50aB |
RF2 | 24.08±2.95aA | 23.32±0.98bA | 21.21±0.16aB | 18.48±0.54aB |
平均值Average | 24.08A | 24.81A | 23.20A | 19.48B |
表6
连续减施化肥对春小麦产量构成的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 公顷穗数 Ears per hectare(×104·hm-2) | 千粒重 1 000 grain weight (g) | 穗粒数 Number of grains per spike |
---|---|---|---|---|
2019 | CK | 616.28±8.45b | 43.52±2.50a | 29.97±1.47b |
CF | 861.28±10.98a | 42.96±1.23a | 32.22±0.10ab | |
RF1 | 713.34±11.01ab | 41.57±0.14a | 32.94±0.42a | |
RF2 | 848.90±12.10a | 42.21±0.51a | 34.62±2.59a | |
平均值 Average | 714.95±116.89A | 42.57±0.85 B | 32.24±1.93A | |
2020 | CK | 604.12±9.27b | 47.93±1.63a | 19.03±3.06b |
CF | 798.43±16.92a | 47.64±2.52a | 28.64±2.89ab | |
RF1 | 709.62±12.82a | 46.72±1.24a | 33.83±3.18a | |
RF2 | 813.74±8.76a | 48.81±0.89a | 35.62±3.21a | |
平均值 Average | 731.48±96.52A | 47.77±0.86 A | 29.28±7.45A | |
2021 | CK | 507.03±1.81b | 45.01±3.51a | 19.13±2.03b |
CF | 671.70±13.51a | 40.01±2.03a | 35.50±0.89a | |
RF1 | 669.48±28.37a | 40.92±2.00a | 32.82±1.73a | |
RF2 | 674.14±21.22a | 42.58±2.55a | 37.10±1.86a | |
平均值 Average | 630.59±82.39B | 42.13±2.19B | 31.14±8.20A | |
2022 | CK | 489.67±8.91b | 32.67±1.65b | 20.19±0.68c |
CF | 643.37±13.21a | 33.81±1.40ab | 36.67±2.10ab | |
RF1 | 627.18±9.81a | 31.20±0.91b | 32.38±0.56b | |
RF2 | 658.91±10.71a | 38.00±1.51a | 39.77±1.29a | |
平均值 Average | 604.78±77.83B | 33.92±2.29C | 32.25±8.59A |
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