聚天冬氨酸增效復(fù)合肥在小麥上的應(yīng)用效果

朱凌宇+徐榮+張家宏+寇祥明+王宏凱+陳雷+王守紅+王桂良+韓光明+畢建花+唐鶴軍

摘要：對(duì)比研究了聚天冬氨酸增效復(fù)合肥和不同施用量普通復(fù)合肥在小麥上的應(yīng)用效果，結(jié)果表明：施用聚天冬氨酸增效復(fù)合肥和普通復(fù)合肥都能通過(guò)增加有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，聚天冬氨酸增效復(fù)合肥增產(chǎn)增效作用更加明顯。提高普通復(fù)合肥用量雖使產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益有所增加，但產(chǎn)投比與低施肥量持平，肥料利用效率甚至更低。適當(dāng)降低施肥量可提高養(yǎng)分利用效率，減少肥料流失。聚天冬氨酸增效復(fù)合肥具有投入成本低、經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)勢(shì)，在小麥生產(chǎn)上推廣應(yīng)用潛力巨大。

關(guān)鍵詞：聚天冬氨酸；增效復(fù)合肥；小麥；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)： S512.106文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）06-0132-03

收稿日期：2015-03-17

基金項(xiàng)目：江蘇省科技支撐計(jì)劃（社會(huì)發(fā)展）（編號(hào)：BE2014680）。

作者簡(jiǎn)介：朱凌宇（1988—），女，江蘇寶應(yīng)人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)資源利用研究。E-mail：lingyu.zhu@163.com。

通信作者：張家宏，研究員，主要從事生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)、推廣工作。E-mail：yzzhangjh@126.com。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物。近年來(lái)，化肥的施用對(duì)小麥增產(chǎn)起到了積極作用。但用量大、效率低是當(dāng)前化肥施用中存在的普遍問(wèn)題[1]，不僅造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)效益損失，還導(dǎo)致耕地質(zhì)量退化、水體富營(yíng)養(yǎng)化、溫室氣體排放等一系列環(huán)境生態(tài)問(wèn)題[2]。因此，合理施肥、提高肥料利用率、充分發(fā)揮肥效、減少養(yǎng)分流失對(duì)促進(jìn)糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)，聚天冬氨酸（簡(jiǎn)稱PASP）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上作為肥料增效劑，可增加作物對(duì)肥料的吸收，減少肥料用量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量[3]。本研究在普通復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）基礎(chǔ)上添加0.4% PASP制備出PASP增效復(fù)合肥（簡(jiǎn)稱增效肥），對(duì)比研究增效肥與普通復(fù)合肥在不同施肥水平下對(duì)小麥產(chǎn)量和效益的影響，為合理制定施肥策略、優(yōu)化施肥管理以及推廣增效肥在生產(chǎn)上的應(yīng)用提供一定依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)概況

供試小麥品種為淮麥29；試驗(yàn)地點(diǎn)：江蘇省阜寧縣新溝鎮(zhèn)新溝村9組，試驗(yàn)地塊平整、肥力均勻。供試土壤為油泥土，質(zhì)地黏壤，肥力中等，土壤肥力狀況見(jiàn)表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)小麥?zhǔn)┯没势贩N及用量不同，試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：①不施肥（對(duì)照）：不施任何肥料，為土壤基礎(chǔ)肥力。②常量施復(fù)合肥：按當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，其中基肥施用普通復(fù)合肥（15-15-15）450 kg/hm2，尿素150 kg/hm2；追肥分分蘗肥、拔節(jié)肥和抽穗揚(yáng)花肥3次施入，共施尿素300 kg/hm2。③減量施復(fù)合肥：基肥復(fù)合肥按常量的80%施入，即施用普通復(fù)合肥（15-15-15）360 kg/hm2，尿素及追肥用量同②。④減量施增效肥：基肥按常量80%施入PASP增效復(fù)合肥360 kg/hm2，尿素及追肥用量同②。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積 30 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3試驗(yàn)過(guò)程

播種方式為稻田套播、免耕，前茬直播水稻單產(chǎn) 9 207 kg/hm2。2013年11月2日收割后覆蓋于田間晾至11月6日離田?，F(xiàn)茬小麥10月11日播種，播種量為 225 kg/hm2，10月16日出苗，10月21日齊苗，10月29日達(dá)1葉1心。處理防病、治蟲(chóng)、除草、化調(diào)等栽培管理措施一致。成熟期空白對(duì)照組早5 d，減量施肥組早1 d，增效肥組與常規(guī)施肥組相當(dāng)。收割日期為2014年6月4日（對(duì)照組）和6月9日。

1.4計(jì)算公式

產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)要素指標(biāo)值與肥料各養(yǎng)分投入量的比值為該養(yǎng)分對(duì)該指標(biāo)的養(yǎng)分效率，計(jì)算公式為：N（P/K）對(duì)產(chǎn)量的養(yǎng)分效率=產(chǎn)量/N（P/K）肥投入量；N（P/K）對(duì)單位面積穗數(shù)的養(yǎng)分效率=單位面積穗數(shù)/N（P/K）肥投入量；N（P/K）對(duì)每穗粒數(shù)的養(yǎng)分效率=每穗粒數(shù)/N（P/K）肥投入量。

經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算公式為：實(shí)際效益=產(chǎn)值-肥料成本；凈增效益=處理組實(shí)際效益-對(duì)照組實(shí)際效益；產(chǎn)投比=凈增效益/肥料成本。

生產(chǎn)資料價(jià)格：普通復(fù)合肥（15-15-15）2.25元/kg，PASP增效復(fù)合肥2.29 元/kg，尿素3.00元/kg，小麥 2.23元/kg；其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)費(fèi)用相同，未納入計(jì)算。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)小麥實(shí)際產(chǎn)量的影響

由表2可見(jiàn)，不同施肥處理的小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為減量施增效肥>全量施復(fù)合肥>減量施復(fù)合肥>不施肥。與對(duì)照（不施肥）相比，施肥顯著提高小麥產(chǎn)量，各施肥處理的產(chǎn)量增幅在115.5%～126.7%，以增效肥處理最高。施用增效肥不僅比同量復(fù)合肥處理增產(chǎn)5.19%，還比施全量復(fù)合肥處理增產(chǎn)0.36%，可見(jiàn)施用增效肥增產(chǎn)效應(yīng)明顯。增效肥的施入量?jī)H為全量施肥量的80%，卻與全量施肥處理達(dá)到相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量水平，表明增效肥能夠提高肥料利用率，可減少20%肥料用量達(dá)到相同產(chǎn)量，具有顯著的節(jié)肥增效作用。

2.2不同施肥處理對(duì)小麥穗粒結(jié)構(gòu)的影響

有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量是產(chǎn)量結(jié)構(gòu)三要素，對(duì)產(chǎn)量形成具有決定性作用。由表3可見(jiàn)，施肥對(duì)產(chǎn)量的提高作用主要體現(xiàn)在促進(jìn)有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)增加。其中單位面積有效穗數(shù)按次序?yàn)槿渴?fù)合肥>減量施增效肥>減量施復(fù)合肥>不施肥，每穗粒數(shù)按次序?yàn)闇p量施增效肥>全量施復(fù)合肥>減量施復(fù)合肥>不施肥。按全量80%等量施肥時(shí)，施用增效肥使有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)較對(duì)照分別提高45.0%和535%，施用普通復(fù)合肥較對(duì)照分別提高42.56%和4856%，施用增效肥對(duì)有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的增幅比同等施肥量的復(fù)合肥高出1.73%和3.55%。全量施用普通復(fù)合肥，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)分別較對(duì)照提高46.78%和51.46%，這就說(shuō)明提高20%肥料施用量，可促使有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)提高2.95%和2.19%。以上表明通過(guò)施肥，可以顯著提高小麥的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，且隨施肥量增加，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)有增加的趨勢(shì)。同等施肥量下，增效肥對(duì)有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)提高幅度更大，高于施用普通復(fù)合肥的處理，說(shuō)明增效肥能促進(jìn)穗粒的發(fā)育與形成，通過(guò)提高穗粒數(shù)量促進(jìn)產(chǎn)量提高。但施用復(fù)合肥和增效肥對(duì)千粒質(zhì)量均未有明顯的促進(jìn)作用，可能因?yàn)樗霐?shù)增多和穗粒增質(zhì)量是2個(gè)不相同步的生理過(guò)程，各自的需肥時(shí)期和對(duì)施肥的響應(yīng)程度不同。追肥時(shí)，穗數(shù)發(fā)育對(duì)肥料作用較為敏感，肥料養(yǎng)分供給首先促進(jìn)穗粒數(shù)目的增加，而使穗粒的質(zhì)量增長(zhǎng)受到限制。

2.3增效肥與普通復(fù)合肥的養(yǎng)分效率

設(shè)定產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)要素指標(biāo)值與肥料各養(yǎng)分投入量的比值為該養(yǎng)分對(duì)該指標(biāo)的養(yǎng)分效率，不同施肥處理養(yǎng)分效率如表4所示。由于本試驗(yàn)各處理中P、K的投入量一致，因此對(duì)P、K的養(yǎng)分投入效率不作單獨(dú)討論。施用增效肥處理的N、P、K養(yǎng)分效率均高于施用普通復(fù)合肥的處理，其中N對(duì)產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)的養(yǎng)分效率分別高出5.36%、300%和5.20%，P/K對(duì)產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)的養(yǎng)分效率分別高出15. 32%、12.52%和12.92%，表明PASP對(duì)N、P、K養(yǎng)分具有一定的增效作用，能夠提高肥料利用效率，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。

施肥量對(duì)養(yǎng)分效率也有一定影響，降低普通復(fù)合肥施用量能提高養(yǎng)分利用效率。降低20%復(fù)合肥用量時(shí)，N對(duì)產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)的養(yǎng)分效率分別提高了034%、233%和2.76%，P/K對(duì)產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)的養(yǎng)分效率分別提高19.26%、21.48%和22.25%。由此可見(jiàn)，雖然施肥量與產(chǎn)量及其形成要素之間有一定正相關(guān)性，增加肥料投入對(duì)小麥增產(chǎn)有積極作用，但是大量施肥時(shí)，有較多養(yǎng)分留存在土壤中或流失于環(huán)境中，并未被作物充分利用，造成養(yǎng)分利用效率低，肥料資源浪費(fèi)。

2.4不同施肥處理經(jīng)濟(jì)效益分析

施肥能增加小麥生產(chǎn)產(chǎn)值，對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益作用明顯。如表5所示，產(chǎn)值、實(shí)際效益和凈效益均表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律，即減量施增效肥>全量施復(fù)合肥>減量施肥。施用增效肥具有顯著的增效作用，扣除肥料成本后，其實(shí)際效益比全量施復(fù)合肥和減量施復(fù)合肥處理分別高出1.80%和5.93%，凈增效益分別比全量施復(fù)合肥和減量施復(fù)合肥處理高出374%和12.91%，產(chǎn)投比相應(yīng)高出0.35和0.36。施用普通復(fù)合肥時(shí)，當(dāng)施肥量提高20%可使凈增效益提高8.85%，但產(chǎn)投比和減量施肥基本持平?？梢?jiàn)，增加施肥量雖然在一定程度上提高小麥產(chǎn)量，使表觀經(jīng)濟(jì)效益有所提高，但這種方式的肥料投入成本相應(yīng)提高，相比之下施肥效益并非最佳；施用增效肥比普通復(fù)合肥獲得更高的產(chǎn)投比，具有顯著的節(jié)本增收作用。因此，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，施用增效復(fù)合肥和適當(dāng)降低肥料施用量，可以有效提高肥料利用率，減少肥料的流失，最終達(dá)到投入和效益的有機(jī)統(tǒng)一。

3結(jié)論與討論

3.1不同施肥處理的小麥實(shí)際產(chǎn)量

作物高產(chǎn)與土壤的養(yǎng)分狀況有密切關(guān)系[4]。施肥對(duì)作物產(chǎn)量提升有顯著作用，主要通過(guò)作用于有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)提高產(chǎn)量。產(chǎn)量與施肥量表現(xiàn)出一定的正相關(guān)性，但增加幅度并非隨著施肥量同步變化。本研究中，當(dāng)提高20%施肥量時(shí)，小麥產(chǎn)量?jī)H增加了4.59%，如果施肥量持續(xù)增加，產(chǎn)量將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[5]。通常農(nóng)民習(xí)慣于通過(guò)大量施用化肥獲得糧食增產(chǎn)，但是當(dāng)施肥量達(dá)到一定限度時(shí)，增產(chǎn)效果并不顯著；超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，產(chǎn)量反而大幅降低。因此在生產(chǎn)上不應(yīng)盲目加大肥料的投入量以追求高產(chǎn)，還需兼顧效益。施用增效肥可比普通復(fù)合肥更有效地促進(jìn)小麥增產(chǎn)，同等施肥水平時(shí)施用增效肥比普通復(fù)合肥增產(chǎn)5.19%；在低20%施肥水平時(shí)，產(chǎn)量甚至比全量施用普通復(fù)合肥還略高一籌，與丁志強(qiáng)等的研究結(jié)果[6]相吻合。一般而言，在相同施肥量情況下，加入PASP 0.015～3.600 g/m2，能增加谷物產(chǎn)量5%～30%，在得到相同谷物產(chǎn)量情況下，可減少1/3～1/2的肥料用量[7]。束維正的研究結(jié)果顯示，PASP可使小麥增產(chǎn)995%[8]，比本研究結(jié)果稍高。增效肥對(duì)產(chǎn)量的提升幅度可能與肥料中增效劑的添加比例有關(guān)，本試驗(yàn)中PASP添加量為肥料用量的04%，僅為其50%。因此，改變?cè)鲂┡c肥料的配施比例對(duì)產(chǎn)量的影響程度有待進(jìn)一步研究。PASP增效劑在其他作物上的應(yīng)用研究表明：PASP增效劑可使水稻增產(chǎn)5.1%～63%[9]、茄子增產(chǎn)8.0%、甘藍(lán)增產(chǎn)4.1%[10]、玉米增產(chǎn)134%[11]?？梢?jiàn)PASP的增產(chǎn)效果因作物品種不同而具有一定差異，這與作物對(duì)養(yǎng)分吸收利用特性有關(guān)，但是其對(duì)于小麥增產(chǎn)作用達(dá)顯著水平，可以在小麥生產(chǎn)上進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

3.2不同施肥處理的肥料利用效率

合理施肥不僅關(guān)系到作物產(chǎn)量的提高，還關(guān)系地力的維持，因此不應(yīng)只注意到肥料施用對(duì)產(chǎn)量絕對(duì)值的增加效應(yīng)，更應(yīng)關(guān)注肥料的利用效率。本研究中全量施用復(fù)合肥雖然獲得最高產(chǎn)量，但其N、P、K養(yǎng)分利用效率卻是最低，說(shuō)明一部分投入的養(yǎng)分并未能被有效利用，造成肥料損失浪費(fèi)，肥料的流失將給水體和大氣帶來(lái)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。從肥料利用率和養(yǎng)分平衡方面看，適當(dāng)降低施肥量不僅有利于養(yǎng)分的高效利用，提高施肥的作用效果，而且對(duì)養(yǎng)分收支平衡有一定促進(jìn)作用。施用增效肥對(duì)促進(jìn)養(yǎng)分吸收、提高肥料利用效率作用明顯，N和P/K的養(yǎng)分效率分別比施用普通復(fù)合肥高出678%和1359%。這是由于PASP具有螯合作用使養(yǎng)分富集、活化，增強(qiáng)作物對(duì)N、K等礦質(zhì)元素的吸收，提高土壤營(yíng)養(yǎng)元素的有效性[7]。在養(yǎng)分較為充足條件下，增效更加明顯[12]。本研究中僅研究了1種施肥量下增效肥的應(yīng)用效果，在不同施肥梯度下PASP的增效效果如何，還需通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。P/K養(yǎng)分效率顯著高于N的養(yǎng)分效率，這是由于后期追施尿素增加了N肥投入，但P和K肥并未得到相應(yīng)追施，此時(shí) P、K可能成為小麥生長(zhǎng)的限制因子，影響了產(chǎn)量的最終形成。因此，在今后生產(chǎn)中可考慮追肥時(shí)除增施N肥外，還應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充P肥和K肥，以達(dá)到養(yǎng)分配比均衡、提高養(yǎng)分效率、提高產(chǎn)量的目的。

3.3不同施肥處理的經(jīng)濟(jì)效益

從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，施用PASP增效復(fù)合肥與普通復(fù)合肥相比效益顯著。在同等肥料用量時(shí)，每投入1元的肥料成本，增效肥比普通復(fù)合肥多產(chǎn)生0.34元的收益；每667 m2土地的肥料成本僅比普通復(fù)合肥多0.96元，但增加效益高達(dá)519元，凈效益提高12.91%，可見(jiàn)施用PASP增效肥對(duì)于提高小麥生產(chǎn)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。合理施肥的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)質(zhì)和量的統(tǒng)一，同時(shí)兼顧肥料投入量、肥料利用效率和產(chǎn)量效益的平衡，最終獲得更高的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。雖然增施肥料從絕對(duì)值上提高了經(jīng)濟(jì)效益，但綜合考慮肥料成本、人工等因素，增加肥料施入量并非獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，提高肥料利用率、提高肥料作用效率才是提升效益的根本出路。

綜上所述，增效和減施依然是平衡施肥的發(fā)展方向。本研究中PASP增效復(fù)合肥對(duì)小麥產(chǎn)量具有明顯提升作用，同時(shí)兼具投入成本低、經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)勢(shì)，在小麥生產(chǎn)上推廣應(yīng)用潛力巨大。PASP增效復(fù)合肥的使用有利于改善當(dāng)前復(fù)合肥用量高、效率低的現(xiàn)狀，是未來(lái)復(fù)合肥的發(fā)展趨勢(shì)。在此增效肥基礎(chǔ)上，以提高效益為目標(biāo)，探究適宜的肥料投入量，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代平衡施肥技術(shù)，構(gòu)建適合小麥生產(chǎn)的科學(xué)施肥體系將是未來(lái)研究的重點(diǎn)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]李峰，張國(guó)印. 肥料增效劑——聚天冬氨酸概述[C]//第十四屆全國(guó)化肥市場(chǎng)：“鹽橋”鉀肥研討會(huì)論文集，西寧：中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)，2009：63-67.

[2]石元亮，王玲莉，劉世彬，等. 中國(guó)化學(xué)肥料發(fā)展及其對(duì)農(nóng)業(yè)的作用[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：852-864.

[3]方莉，譚天偉. 聚天門(mén)冬氨酸的合成及其應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展，2001，20（3）：24-28.

[4]張萌，王寅，任濤，等. 施肥對(duì)貴州直播油菜產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響[J]. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2014，36（3）：369-373.

[5]薛峰，顏廷梅，喬俊，等. 太湖地區(qū)稻田減量施肥的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益分析[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，25（4）：26-31，51.

[6]丁志強(qiáng)，李俊紅，呂軍杰，等. 肥料增效劑金回報(bào)在冬小麥上的應(yīng)用效果研究[J]. 耕作與栽培，2008（5）：39-40.

[7]劉紅衛(wèi). 聚天冬氨酸和多肽肥料應(yīng)用展望[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（7）：162-164.

[8]束維正. 小麥?zhǔn)┯梅柿显鲂┑膽?yīng)用效果[J]. 安徽化工，2008，34（增刊1）：75-76.

[9]張曉建. 聚天冬氨酸在水稻上應(yīng)用初探[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技，2012（6）：112-112，136.

[10]曾路生，石元亮，盧宗云，等. 新型聚氨酸增效劑對(duì)蔬菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（31）：168-173.

[11]冷一欣，芮新生，何佩華.施用聚天冬氨酸增加玉米產(chǎn)量的研究[J]. 玉米科學(xué)，2005，13（3）：100-102.

[12]姜雯，周登博，張洪生，等. 不同施肥水平下聚天冬氨酸對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 玉米科學(xué)，2007，15（5）：121-124