長期定位施肥對不同專用型小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

馬紅勃， 劉東濤， 馬 寧， 張會云， 王 靜， 賈輝輝,2， 陳榮振， 張愛君， 馮國華*

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇徐州 221131；2.江蘇師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116)

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長期定位施肥對不同專用型小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

馬紅勃1， 劉東濤1， 馬 寧1， 張會云1， 王 靜1， 賈輝輝1,2， 陳榮振1， 張愛君1， 馮國華1*

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇徐州 221131；2.江蘇師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116)

[目的]研究長期定位施肥對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，為黃潮土地區(qū)合理施肥、優(yōu)化栽培措施、提高小麥產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。[方法]在33年定位施肥試驗基礎(chǔ)上，研究不同施肥條件下不同專用型小麥品種徐麥32和寧麥13的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量變化。[結(jié)果]有機肥、無機肥、品種以及兩兩互作對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著或極顯著影響。施肥對徐麥32和寧麥13的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量的影響基本一致。施有機肥處理的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量顯著高于不施有機肥處理(除單施有機肥處理M外)。在施有機肥基礎(chǔ)上配施化肥能顯著增加單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量，但對千粒重影響較小，且與N、 NP 或者NPK肥配合施用效果相當(dāng)。在不施有機肥的處理中，NPK和NP處理的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量顯著高于N和CK處理，長期單施N肥并不能增產(chǎn)，需配施P或PK肥才有效。相關(guān)性分析表明，在主處理施有機肥條件下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間相關(guān)性減弱說明有機肥的長期施用彌補了無機肥施用種類不足的影響。[結(jié)論]在黃潮土地區(qū)，小麥生產(chǎn)中應(yīng)注重有機肥和無機肥的配合施用，避免肥料長期單一施用對產(chǎn)量造成的損失。

小麥；長期定位施肥；產(chǎn)量；產(chǎn)量構(gòu)成因素

小麥?zhǔn)鞘澜缟蟽H次于玉米的第二大糧食作物，也是我國重要的糧食作物之一。目前，提高產(chǎn)量仍是我國小麥育種和栽培研究者追求的重要目標(biāo)。在小麥栽培措施中，肥料運籌是影響產(chǎn)量的重要因素之一。研究表明，氮肥能顯著增加小麥籽粒蛋白含量，改善面團品質(zhì)[1-2]，但對千粒重不利[3]；磷元素不僅在蛋白、核苷酸和酶合成過程中，還在光合作用和其他生理生化代謝過程中發(fā)揮重要作用，最適磷施用量可增加小麥產(chǎn)量，改善其品質(zhì)[4]；鉀肥對千粒重增加有積極作用，并能活化氮、磷等元素，增加小麥對氮、磷等元素的吸收[5]。此外，無機肥與生物肥配合施用能顯著提高小麥單產(chǎn)[6]，但上述研究多為短期試驗。

肥料長期定位試驗以長期固定的土壤管理模式使土壤性質(zhì)按不同的方向不斷改變，從而形成具有不同肥力性狀和生物活性的土壤類型，能夠解釋許多短期試驗不能解決的科學(xué)問題[7]。國外關(guān)于長期定位施肥對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的研究較少，國內(nèi)主要集中在長期定位施肥對土壤養(yǎng)分[7-8]、肥料利用率[9]、產(chǎn)量[10-11]、籽粒品質(zhì)[12-13]等方面。不同土壤類型上長期定位施肥對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響不同，如灰漠土[10]、紫色土[14]、無石灰性潮土[15]、黃土[16]等，而在黃潮土上的表現(xiàn)尚不清楚。筆者以1980年建立的砂壤質(zhì)潮土(黃潮土)土壤肥力與肥料效益長期監(jiān)測基地(徐州點)的長期肥料定位試驗為平臺，以不同專用型小麥品種徐麥32和寧麥13為材料，研究肥料長期定位試驗下有機肥與無機肥配施、單施無機肥、單施有機肥對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，以期為黃潮土地區(qū)合理施肥、優(yōu)化栽培措施、提高小麥產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試材料為強筋小麥品種徐麥32和弱筋小麥品種寧麥13。

1.2 試驗設(shè)計 長期定位施肥試驗地設(shè)在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所第13耕作區(qū)，試驗地土壤為黃泛沖積母質(zhì)發(fā)育的黃潮土，質(zhì)地為砂壤。試驗始于1980年秋，1980—2001年為小麥-玉米輪作，2002年后改為小麥-甘薯輪作。采用復(fù)因子裂區(qū)設(shè)計，主處理為不施有機肥和施有機肥，裂區(qū)為施無機肥，設(shè)4個水平：① 對照(CK，不施肥)，②施氮磷鉀肥(NPK)，③ 施氮磷肥(NP)，④施氮肥(N)。每個處理設(shè)4個重復(fù)，小區(qū)面積33.3 m2。氮、磷、鉀肥每年施用量為純N 300 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，K2O 225 kg/hm2；有機肥300 kg/hm2，1981—1984年有機肥(M)為馬糞37.5 t/hm2，1985年后施牛糞18.75 t/hm2。小麥-甘薯輪作，肥料全部在小麥生長季施入(其中小麥氮肥基/追比例為1∶1)，人工翻地(20 cm)。

品種為再裂區(qū)，選取強筋小麥品種徐麥32和弱筋小麥品種寧麥13。于2013年和2014年10月17日播種，每個小區(qū)中2個品種各種植10行，行距20 cm，播種量為150 kg/hm2，除肥料因素外，其余田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進行，人工收獲，每個小區(qū)按品種統(tǒng)計產(chǎn)量。寧麥13在2年均未受到明顯凍害。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 單位面積穗數(shù)。抽穗后每個小區(qū)選3個點，每個樣點采用1 m雙行的方法測定有效穗數(shù)(單穗結(jié)粒5粒以上為有效穗)，計算1 m單行穗數(shù)，并換算為穗數(shù)/hm2。穗數(shù)/hm2=(10 000 m2/平均行距)×1 m單行有效穗數(shù)。

1.3.2 穗粒數(shù)。收獲前每個小區(qū)隨機連續(xù)選取25個有效穗，數(shù)25穗的總粒數(shù)，計算穗粒數(shù)。

1.3.3 千粒重。收獲曬干后隨機數(shù)1 000粒，稱重，2次重復(fù)誤差不超過0.5 g，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析 利用DPS統(tǒng)計軟件(Version 7.05)進行再裂區(qū)試驗方差分析、差異顯著性比較(LSD)，差異顯著水平均為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 長期定位施肥對單位面積穗數(shù)的影響 方差分析結(jié)果表明，有機肥主效應(yīng)、無機肥、品種以及兩兩互作均對單位面積穗數(shù)有極顯著影響。由表1可知，強筋小麥品種徐麥32，除M處理外，其他施有機肥處理的單位面積穗數(shù)顯著高于對應(yīng)不施有機肥處理；在施有機肥的4個處理中，單施有機肥M處理單位面積穗數(shù)最少，僅為439.5萬穗/hm2，增施化肥能顯著增加單位面積穗數(shù)，但NM、 NPM 和NPKM 3個處理間差異不顯著(673.5萬～706.5萬穗/hm2)；在不施有機肥的處理中，NPK和NP處理的單位面積穗數(shù)顯著高于N和CK處理，前二者間和后二者間均無顯著差異，即單施N肥并不能增加單位面積穗數(shù)，需配施P或PK肥。弱筋小麥品種寧麥13，不施有機肥的4個處理間均無顯著差異，其他趨勢與徐麥32一致?？傮w而言，與CK相比，單施M或N肥并不能增加單位面積穗數(shù)，有機肥和無機肥長期配合施用能顯著提高單位面積穗數(shù)，施用有機肥能在一定程度上彌補無機肥施用量或者種類不足帶來的單位面積穗數(shù)減少。

表1 不同施肥處理下徐麥32和寧麥13的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

注：同列不同小寫字母表示同一品種不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:The values followed by different letters in the same column are significantly different among the treatments at 0.05 level.

2.2 長期定位施肥對穗粒數(shù)的影響 方差分析結(jié)果表明，有機肥主效應(yīng)，無機肥、品種、有機肥與無機肥的互作以及無機肥與品種的互作均對穗粒數(shù)有極顯著影響。由表1可知，強筋小麥品種徐麥32，施有機肥的4個處理中，單施有機肥M處理穗粒數(shù)最少，為24.4，而增施化肥的3個處理穗粒數(shù)顯著增加，但三者差異不顯著(31.7～33.1)；在不施有機肥的處理中，NPK和NP處理的穗粒數(shù)(29.3和28.0)顯著高于N和CK處理(9.8和9.1)，前二者間及后二者間均無顯著差異。弱筋小麥品種寧麥13，不同施肥處理對穗粒數(shù)的影響趨勢與徐麥32一致。總體而言，與CK相比，單施N肥并不能增加穗粒數(shù)，繼續(xù)增施P或PK能顯著提高穗粒數(shù)，但二者效果無差異；單施M處理比CK顯著提高，繼續(xù)增施N、NP或NPK能顯著增加穗粒數(shù)，但三者作用相當(dāng)。因此，與單位面積穗數(shù)類似，有機肥和無機肥長期配合施用能顯著提高穗粒數(shù)，施用有機肥能在一定程度上彌補無機肥施用量或者種類不足帶來的穗粒數(shù)減少。

2.3 長期定位施肥對千粒重的影響 方差分析結(jié)果表明，有機肥主效應(yīng)、無機肥以及有機肥與無機肥的互作均對千粒重有極顯著影響，有機肥與品種的互作對千粒重有顯著影響。由表1可知，強筋小麥品種徐麥32，施有機肥的4個處理中，NPKM處理的千粒重顯著高于其他3個處理，達47.2 g，其他3個處理間差異不顯著(43.0～45.6 g)；在不施有機肥的處理中，NPK和NP處理的千粒重(45.7和45.4 g)顯著高于CK處理(35.5 g)，而N處理顯著低于CK，僅29.8 g。弱筋小麥品種寧麥13，施有機肥的4個處理千粒重?zé)o顯著差異，不施有機肥處理對千粒重的影響趨勢與徐麥32一致。整體而言，與CK相比，除單施N肥處理外，其他6種施肥處理均能顯著增加千粒重，但增加幅度差異不顯著(除徐麥32的NPKM處理外)。

2.4 長期定位施肥對產(chǎn)量的影響 方差分析結(jié)果表明，有機肥主效應(yīng)，無機肥、品種以及有機肥與無機肥互作效應(yīng)對小麥產(chǎn)量有極顯著影響，而有機肥、無機肥與品種三者的互作對產(chǎn)量有顯著影響。由表1可知，強筋小麥品種徐麥32，施有機肥處理的產(chǎn)量顯著高于不施有機肥處理；在施有機肥的4個處理中，單施有機肥M處理產(chǎn)量最低，僅為3 184 kg/hm2，其他3個處理間差異不顯著(6 707～6 896 kg/hm2)；在不施有機肥的處理中，NPK處理的產(chǎn)量最高，為5 680 kg/hm2，NP處理次之，N和CK處理間無顯著差異，其產(chǎn)量分別為574和759 kg/hm2，僅接近NPK處理的10%，N和CK處理的超低產(chǎn)量是由單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重共同決定的，其中，穗粒數(shù)影響最大，僅9粒左右，是正常水平的20%，而單位面積穗數(shù)和千粒重僅為正常的67%左右。弱筋小麥品種寧麥13，各處理間產(chǎn)量的變化趨勢與徐麥32基本一致。由此可知，與CK相比，單施N肥并不能提高小麥產(chǎn)量，反而略有降低，有機肥和無機肥配合施用能顯著提高小麥產(chǎn)量，施用有機肥在一定程度上能彌補無機肥施用量或者種類不足帶來的產(chǎn)量損失。長期不均衡施肥易造成土壤肥力減弱，最終使產(chǎn)量降低。因此，應(yīng)注重有機肥和無機肥配合施用。

2.5 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的相關(guān)性分析 由表2可知，在主處理不施有機肥條件下，產(chǎn)量與單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重呈極顯著正相關(guān)，即產(chǎn)量隨單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重的增加而提高；千粒重與單位面積穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)。在主處理施有機肥條件下，產(chǎn)量僅與單位面積穗數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，其他參數(shù)間無顯著相關(guān)性。在主處理施有機肥條件下參數(shù)間相關(guān)性減弱說明有機肥的長期施用彌補了無機肥施用不足對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。

表2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的相關(guān)系數(shù)

注：*和**分別代表在0.05和0.01水平上差異顯著。

Note:* and ** . significant atP=0.05 andP=0.01，respectively.

3 結(jié)論與討論

土壤肥力是反映土壤肥沃性的一個重要指標(biāo)，可衡量土壤能夠提供作物生長所需各種養(yǎng)分的能力[14]。長期定位肥料試驗后，同種類型土壤形成了不同的土壤肥力，為研究土壤肥力與肥料運籌對小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響提供了有利條件[15]。該研究結(jié)果表明，有機肥主效應(yīng)、無機肥主效應(yīng)以及兩兩互作對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有顯著或極顯著影響，即長期有機肥無機肥配合施用能顯著影響單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，最終影響產(chǎn)量。相關(guān)性分析表明，在主處理施有機肥條件下參數(shù)間相關(guān)性減弱說明有機肥的長期施用能彌補無機肥施用不足對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。

經(jīng)過30多年的定位施肥后，不同施肥處理使土壤形成了不同的固定肥力，該研究2年試驗結(jié)果均表現(xiàn)出相同的趨勢，不同處理間小麥籽粒產(chǎn)量差異顯著。從最終產(chǎn)量看，長期施有機肥處理的產(chǎn)量顯著高于不施有機肥處理，但僅施有機肥的產(chǎn)量很低，即長期不均衡施肥造成土壤肥力的減弱，最終使產(chǎn)量降低，其低產(chǎn)量是由于單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的顯著降低造成的，說明在有機肥基礎(chǔ)上補充無機肥能顯著提高單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)，最終提高產(chǎn)量；在不施有機肥的處理中，長期單施N肥和不施肥處理CK間無顯著差異，隨著肥料種類的增加，產(chǎn)量也隨之增加，這與Herndl等[17]和蔣仁成等[18]的研究結(jié)果一致。該研究還發(fā)現(xiàn)，NPK肥長期配合施用與NP肥配合施用相比產(chǎn)量顯著提高，這與古巧珍等[16]和張水清等[19]的研究結(jié)果不一致。K元素能活化N、P等元素，增加小麥對N、P等元素的吸收[5]，單獨施用K肥可能不會對產(chǎn)量有較大影響，但配合NP肥能顯著提高小麥產(chǎn)量。

目前，我國仍存在盲目、過度施肥的問題，長期N、P、K比例失調(diào)，導(dǎo)致土壤板結(jié)和耕地貧化等問題，肥料增產(chǎn)效應(yīng)下降，影響小麥的持續(xù)增產(chǎn)效益；過度施用N肥，造成環(huán)境污染。因此，在種植小麥過程中，應(yīng)根據(jù)不同專用型小麥對肥料的需求，合理施肥，注重產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高，在不影響產(chǎn)量的前提下，合理安排各種有機無機肥料的比例，減少肥料污染，確保小麥持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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Effects of Long-term Fertilization on Yield and its Components of Wheat with Different End Uses

MA Hong-bo，LIU Dong-tao，MA Ning，F(xiàn)ENG Guo-hua*et al

(Xuzhou Institute of Agricultural Sciences of Xu-huai Region of Jiangsu，Xuzhou Jiangsu 221131)

[Objective] In order to understand the effects of long-term fertilization on yield and its components of wheat,provde scientific basis for reasonable fertilization,optimizatim of cultivation measure.and improving wheat yield in yellow fluvo-aquic soils. [Method] Xumai 32and Ningmai 13 with different end uses were used to study the characteristics of wheat yield and its components based on the 33-year fertilization experiment. [Result] The results showed that organic fertilizer，inorganic fertilizer，varieties and interactions between them had significant or very significant effect on yield and its components. In Xumai32 and Ningmai13 background，the effects on ear number per unit，grain number per ear，1 000-grain weight and yield were consistent. Ear number per unit，grain number per ear and yield of organic fertilizer were significantly higher than that of the corresponding inorganic fertilizer treatments，except for M treatment. The inorganic fertilizer could significantly increase Ear number per unit，grain number per ear and yield on the basis of organic fertilizer，but not for 1 000-grain weight，and the effect was equivalent to that of N，NP or NPK fertilizer. In all inorganic fertilizer treatments，ear number per unit，grain number per ear，1 000-grain weight and yield of NPK and NP treatment was significantly higher than that of N and CK treatment，the yield could not be increased by long term application of N fertilizer，it needs to be cooperated with the use of P or PK fertilizer. Correlation analysis showed that the correlation between yield and its components under the main treatment of organic fertilizer was weakened，which suggested that the long-term use of organic fertilizer made up the effect of the deficiency of inorganic fertilizer. [Conclusion] It’s needed for us to use inorganic fertilizer with the use of organic fertilizer for wheat production in the yellow fluvo-aquic soils，and avoid the yield loss caused by the long-term single fertilizer application.

Wheat; Long-term fertilization; Yield; Yield component factors

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-3-2-10)；江蘇省重點研發(fā)計劃項目(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))(BE2015312)；江蘇省重點研發(fā)計劃項目(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))(BE2015352-5)；江蘇省重點研發(fā)計劃項目(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))(BE2016312)；徐州市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計劃項目(KC14N0067)；江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心項目。江蘇省第十三批“六大人才高峰”高層次人才培養(yǎng)項目(NY-156)

馬紅勃(1983- )，男，河北邢臺人，助理研究員，從事小麥育種和栽培研究。*通訊作者，研究員，從事小麥栽培和育種研究。

2016-09-21

TP 753

A

0517-6611(2016)32-0017-03