施肥方法对黑土小麦的影响.doc

/ / / / 施肥方法对黑土小麦的影响N、P、K是作物生长发育的必需营养元素,施用氮、磷、钾肥可为作物补充N、P、K,是作物高产的重要保证。据FAO统计,发展中国家粮食增产中,55%来自化肥的作用。砂姜黑土是黄淮海平原三大低产土壤之一,其“旱、涝、瘦、僵”的不良属性不利于小麦播种,阻碍前期根系发育及后期地上部分生长,产量低且不稳,土地生产率低。同时我国沿淮砂姜黑土区盲目追求高产,化肥过量施用、施肥方式及肥料结构不合理等问题限制了小麦产量与施肥经济效益的提高。20世纪90年代以来,虽然前人针对砂姜黑土区推荐出一系列作物栽培施肥高产技术,对区域粮食生产发挥一定的指导意义,但目前该区粮食生产能力仍较低,施肥数量和方式与小麦生长及产量形成之间仍不能达到最佳状态,2003年粮食单产为2102kg?hm2,仅为全国水平的50%。 当前,寻找合理的施肥方式和肥料结构来改善小麦生长性状,进而提高砂姜黑土区小麦产量成为沿淮地区需要解决的现实问题。前人在砂姜黑土上的相关研究主要集中于肥料与小麦产量的关系,而有关施肥方式和肥料结构对小麦生长性状及植株N、P、K累积的影响研究报道较少。因此,开展合理施肥等方面的研究对于揭示砂姜黑土区小麦植株干物质与N、P、K的累积规律及与产量形成之间的规律等均具有理论和实践意义。另有前人研究表明,小麦的分蘖次生根、群体叶面积等生长性状与小麦产量关系密切。宋欣欣等发现小麦分蘖次生根通过影响单株成穗数和千粒重影响单株产量。凌励则指出通过形成适宜群体叶面积提高有效叶面积率、高效叶面积率和单位叶面积承载籽粒能力等可显着提高中低产麦田群体物质生产力。孔丽红等认为干物质生产是作物产量形成的基础,各种农艺措施对作物产量的影响多与干物质积累特点及其转化效率有关,其积累与合理分配是作物产量提高的关键。本研究通过田间试验,对不同施肥措施下小麦单株次生根数、单株分蘖数、叶面积指数、植株干物质及N、P、K的累积状况等进行探讨,以明确沿淮砂姜黑土区小麦玉米轮作下不同施肥措施对小麦生长性状和产量的影响,为该区小麦高产稳产的施肥技术提供理论依据。 1材料与方法 1.1试验地概况 试验于2009年10月22日2010年6月20日在安徽省新马桥原种场试验区进行,地处淮北平原南部,属暖温带半湿润季风气候。供试土壤为淮北地区典型砂姜黑土,pH7.18,有机质13.98g?kg1,全氮0.85g?kg1,碱解氮82.0mg?kg1,速效磷41.1mg?kg1,速效钾118.3mg?kg1。耕作制度为冬小麦夏玉米轮作。 1.2供试材料 尿素为安徽三星化工有限公司生产,含N460g?kg1;磷酸二铵为安徽六国化工股份有限公司生产,含N170g?kg1,P2O5440g?kg1;氯化钾为加拿大生产,含K2O600g?kg1;控失肥由中国科学院合肥研究院研制,河南心连心化肥有限公司生产,NP2O5K2O为23175;缓释肥由合肥四方磷复肥有限责任公司生产,NP2O5K2O为24126。小麦品种为“皖麦52”,条播,播量187.5kg?hm2,行距23cm。 1.3试验设计 试验共设5个处理(表1),CG处理肥料全部随翻耕基施;TJ、KS和HS处理N、P2O5、K2O的施用量相同,KS和HS处理以等P2O5量为标准,不足的N、K2O采用常规化肥补足。氮肥施用方式:TJ处理按基肥返青肥拔节肥=622分别施入,KS和HS处理均做基肥施入;P2O5、K2O肥全部随翻耕基施。每个处理3次重复,随机区组排列,小区面积60m2,埂宽20cm,小区间设立20cm保护行。 1.4样品采集与测定 分别在小麦越冬期、拔节期、抽穗期、成熟期采集典型植株样品,每个处理选取叶龄基本一致,代表小区生长状况的10株植株进行叶面积测量(叶面积=长宽0.83),同时记录各生育期单株次生根数、单株分蘖数及株高,然后将植株按茎叶和籽粒分开,于烘箱105杀青30min,75烘干8h后测定各器官干物重。烘干样品粉碎过筛后,用H2SO4-HClO4消煮,凯氏定氮法测定全氮,钼锑抗比色法测定全磷,火焰光度计法测定全钾。在各小区能代表植株典型生长状况的地段选取1m0.23m面积,用于小麦群体密度的测定。本试验所考察的生物量、秸秆产量、干物质和作物N、P、K素吸收、累积及利用效率等均仅考虑植株地上部分,地下部分未包含在内,其中生物量、秸秆产量、籽粒产量均为烘干重。 1.5数据处理及计算方法 叶面积指数(LAI)=总叶面积/土地面积(1)收获指数=经济产量/生物量(2)肥料利用率(%)=(施肥区植株地上部营养元素吸收量不施肥区植株地上部营养元素吸收量)/当季营养元素施用量100(3)肥料农学效率=(施肥区产量不施肥区产量)/肥料施用量(4)肥料生理效率=(施肥区产量不施肥区产量)/(施肥区植株地上部营养元素吸收量不施肥区植株地上部营养元素吸收量)(5)试验数据均采用EXCEL及SPSS13.0软件进行处理和统计分析。 2结果与分析 2.1不同施肥措施对砂姜黑土小麦生长性状的影响 2.1.1单株次生根数、单株分蘖数及株高的动态变化 表2显示,在越冬期,小麦单株次生根数、单株分蘖数、株高不同处理间均无显着差异(P0.05,余同)。进入拔节期后,HS处理小麦单株次生根数、单株分蘖数均极显着高于CK处理和CG处理(PKSHSCGCK,P素表现为TJCGKSCKHS,K素表现为TJKSHSCGCK。TJ处理N、K累积量均极显着高于CK和CG处理,比CK处理分别增加84.2%、68.5%,比CG处理分别增加47.6%、32.4%;P素累积量显着高于CK处理,与CG处理间差异不显着。KS处理N素累积量分别与CK和CG处理间差异极显着,分别提高73.3%和38.8%;P素累积量均与CK和CG处理间差异不显着。HS处理N、K素累积量均与CK处理间差异显着,而与CG处理间差异不显着,P素累积量虽与CK和CG处理间差异不显着,但有明显降低趋势。抽穗期,HS处理N、P素累积量均分别显着高于CK、CG、KS处理。成熟期,HS处理籽粒N、P、K素累积量与CK和CG处理间差异均显着,与TJ和KS处理间差异均不显着,HS处理籽粒N、P、K素分配率高于其他处理,分别为82.0%、81.6%、16.5%。HS处理秸秆N、P素累积量显着低于CG处理。 2.2.2小麦氮、磷、钾肥利用效率 由表5可知,HS处理的氮肥、磷肥(P2O5)利用率最高,分别为43.35%、19.92%,均极显着高于CG处理,分别提高13.66%和8.15%;KS、HS处理钾肥(K2O)利用率显着高于CG处理,分别提高18.82%和12.01%。氮肥、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)农学效率均以HS处理最高,较CG处理分别提高5.0%、114.3%、11.4%,较TJ处理分别提高11.5%、11.4%、5.6%,较KS处理分别提高13.6%、13.5%、7.6%。结合表4和表5,缓释肥处理使小麦生长前期(拔节期抽穗期)积累了较多的N、P、K,后期秸秆N、P、K分配率明显低于其他处理,籽粒N、P、K分配率较其他处理则明显提高,减少了N、P、K在茎秆中的残留,提高了氮、磷、钾肥的有效利用。 2.3不同施肥措施对砂姜黑土小麦产量构成因素的影响 不同施肥措施对小麦产量构成因素的影响见表6。穗数表现为各施肥处理极显着高于CK处理,增幅在15.6%21.8%之间,其中KS、HS处理与CK、CG处理间差异均达到显着水平;泰安车库门HS处理增幅最大,较CK、CG、TJ处理分别增加21.8%、5.3%和4.1%。穗粒数表现为除KS处理外,CG、TJ、HS处理穗粒数分别与CK间差异达极显着水平,分别增加13.3%、12.0%、11.6%,而HS处理略低于CG处理,但二者之间没有显着差异。就千粒重而言,不同施肥处理之间没有显着差异,大小表现为:HSKSTJCGCK。这与于淑芳等、汪强等的研究结果一致。不同施肥措施对小麦地上部分生物量、秸秆产量和籽粒产量的影响也不同。地上部分生物量表现为,与CK处理相比,CG、KS、HS处理地上部分生物量分别增加22.9%、25.9%、21.3%,达到极显着水平;TJ处理与CK处理间差异显着。KS处理秸秆产量与TJ处理间差异达到极显着水平,而显着高于CK处理和HS处理;CG、TJ、KS、HS处理籽粒产量极显着高于CK处理,具体表现HSTJKSCGCK。可见,在砂姜黑土区,缓释肥处理虽然穗粒数较常规施肥处理和推荐施肥处理有所减少,但单位面积成穗数显着增加,矿用声光报警器千粒重也有提高,导致小麦产量增加;另一方面,缓释肥处理使小麦收获指数提高,干物质向籽粒的转移和分配增加,而常规施肥和控失肥虽然小麦生物量提高,但收获指数降低,抑制了干物质向籽粒的运移,秸秆产量增加,籽粒产量减少。这与满建国等在黄淮海地区棕壤上的研究结果一致。 党建友等在石灰性褐土上研究发现缓释肥使小麦生长发育后期保持较高的叶片净光合速率,利于干物质积累;满建国等在黄淮海棕壤地区研究表明硫加树脂包膜尿素显着提高了小麦开花期和成熟期干物质积累量。本研究中,缓释肥使砂姜黑土地区小麦成熟期地上部植株干物质积累量较其他处理增加18.0%27.7%,对中后期干物质积累有明显促进作用。小麦单株次生根数、单株分蘖数、叶面积指数在抽穗期达到最高,与不施肥、常规施肥、推荐施肥、控失肥处理相比,缓释肥处理小麦单株次生根数分别增加24.7%、19.7%、7.2%、22.1%,单株分蘖数分别增加25.0%、11.1%、11.1%、20.0%,叶面积指数分别增加39.1%、23.1%、10.3%、8.5%。 张树清等在黑垆土上研究表明,缓释肥可以提高春小麦N、P、K携出吸收量及其养分利用率。本研究结果与此基本一致。缓释肥可显着提高砂姜黑土小麦收获指数,减少了N、P、K在秸秆中的残留,提高了氮肥、磷肥、钾肥的有效利用,氮肥、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)利用率分别为43.35%、19.92%、37.63%。缓释肥可显着改善小麦产量及构成因子。党建友等在石灰性褐土上的研究认为,缓释肥可通过提高灌浆速率和延长灌浆持续时间增加粒重;于淑芳等研究发现缓释肥养分释放逐步进行,后劲足,利于灌浆过程,籽粒饱满,粒重增加。太阳能代理汪强等在河南潮土上的研究发现缓释肥可明显提高小麦穗粒数、单位面积有效穗数,进而提高产量。本研究发现缓释肥处理使沿淮砂姜黑土小麦单产(烘干重)达到6424kg?hm2,与不施肥处理间差异显着,较不施肥、常规施肥