農(nóng)家肥與化肥梯度減施對小麥農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

任孝忠，李惠吉，鄒俊超，楊文貴，李明菊，程加省

（1.彌勒市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南彌勒652399；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南昆明650200；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，云南昆明650200）

小麥（Triticum aestivumL.）是世界上重要的谷類作物之一。小麥產(chǎn)量易受到雜草、土壤、種子、收割和種植時(shí)間、施肥不平衡和灌溉用水短缺等因素影響而下降[1-2]，從而無法滿足人口快速增長的需求。在長期的生產(chǎn)活動中，化肥由于起效快、增產(chǎn)效果明顯，受到廣大農(nóng)戶的歡迎。但是長期單施化肥可使土壤酸化、板結(jié)、含水量降低及養(yǎng)分流失，造成環(huán)境污染[3]。2015年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出了“控制農(nóng)業(yè)用水總量，減少化肥、農(nóng)藥使用量，化肥、農(nóng)藥用量實(shí)現(xiàn)零增長”等目標(biāo)，特別是提出了化肥施用量到2020年實(shí)現(xiàn)“零增長”的目標(biāo)。因此，將肥料用量降至合理水平，提高氮肥施用效率，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，成為研究重點(diǎn)[4]。N、P、K配合施用，可促進(jìn)小麥分蘗，使植株抗寒性增強(qiáng)，抽穗期提前，單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量提高，顯著提高小麥產(chǎn)量和效益[5]。無機(jī)和有機(jī)肥料（農(nóng)家肥）均可改善土壤結(jié)構(gòu)，保持土壤水分和養(yǎng)分，增強(qiáng)根系對土壤的下扎能力，提高土壤微生物活性和養(yǎng)分交換能力，從而提高土壤肥力[6-7]。另有報(bào)告指出，在接受農(nóng)家糞肥和長期持續(xù)使用含氮、磷和鉀的無機(jī)肥料的地塊上，土壤有機(jī)質(zhì)水平顯著增加[6,8]。農(nóng)家肥與尿素聯(lián)合施用不僅提高了有機(jī)肥和無機(jī)肥的利用率，而且作為無機(jī)肥料，對用戶來說更加經(jīng)濟(jì)[9]。

彌勒市是云南省小麥主產(chǎn)區(qū)之一，種植面積常年穩(wěn)定在1.00萬～1.33萬hm2，產(chǎn)量2.40萬～2.98萬t。2020年，全市種植面積1萬hm2[10]，單位面積產(chǎn)量2 088 kg/hm2。生產(chǎn)中，農(nóng)戶一直沿用傳統(tǒng)的栽培方法，在施肥上，基本就是播種時(shí)按照種子質(zhì)量、化肥（一般是尿素）質(zhì)量比1∶1的比例，一次作底肥施下，不施磷、鉀肥，極少追肥，施肥水平極低，方式極不合理，導(dǎo)致單位面積產(chǎn)量一直上不去。為進(jìn)一步挖掘小麥的生產(chǎn)潛力，2020年彌勒市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心與云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院在彌勒市虹溪鎮(zhèn)進(jìn)行了小麥農(nóng)家肥與化肥梯度減施試驗(yàn)，以期篩選科學(xué)、合理的施肥方法，探索肥料利用的最佳模式，提高肥料利用效率，保護(hù)環(huán)境，并為大面積推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地安排在彌勒市虹溪鎮(zhèn)太和村委會新龍村民小組（103°19′41″E、24°08′47″N），海拔1 461 m。年平均氣溫17.40℃，年降水量920.00 mm。試驗(yàn)田前茬作物為玉米，土壤為赤紅壤，其基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)17.18 g/kg，堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)157.41 mg/kg，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.01 mg/kg，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)203.32 mg/kg，pH值6.67。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

肥料試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理（表1），3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，隨機(jī)排列。機(jī)械旋耕后人工開溝，溝深5～7 cm，行距30 cm，肥料人工施入溝里，所有肥料一次性作底肥施用。肥料均從市場上購買，其中：尿素（N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.7%）為云南省云天化股份公司生產(chǎn)（金沙江牌）；復(fù)合肥（N、P2O5、K2O質(zhì)量比為15∶15∶15）為云南云天化股份公司生產(chǎn)（云峰牌）；硫酸鉀（K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%）原產(chǎn)地為俄羅斯。各處理肥料配施設(shè)計(jì)詳見表1。

表1 各處理肥料配施情況

2 田間播種及管理

2.1 試驗(yàn)播種

試驗(yàn)于2019年10月29日播種，品種為云麥53。該品種是云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所1996年用雜交高代材料雜交而成的小麥新品種，其組合是953-3763//96B-6，采用穿梭選擇方法經(jīng)過11年選育而成。2007年通過省級田間鑒評和云南省農(nóng)作物品種審定委員會審定，并定名為云麥53（審定編號：滇審小麥200703號）；2009年通過國家農(nóng)作物品種審定委員會審定（審定編號：國審麥2009002）。該品種幼苗直立，株型緊湊，分蘗力強(qiáng)，葉片寬，有少量蠟粉。株高90 cm，植株整齊，莖稈堅(jiān)實(shí)，耐肥抗倒。全生育期164 d，長方型穗，長芒，白殼，白粒，籽粒角質(zhì)，高抗條銹病、葉銹病、稈銹病、白粉病。粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)（干基）12.34%，濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)22.9%，穩(wěn)定時(shí)間1.6 min，拉伸面積10.4 cm2[12]。試驗(yàn)小區(qū)面積約20 m2（3.0 m×6.7 m），每小區(qū)10行，播種量以目標(biāo)產(chǎn)量4 500 kg/hm2計(jì)算，不計(jì)種子發(fā)芽率和田間發(fā)芽率，每小區(qū)播種量為360 g。采用人工開溝條播的方式，行距30 cm、播深5 cm，種子均勻撒施于播種溝內(nèi)，肥料嚴(yán)格按試驗(yàn)方案折算，稱量到小區(qū)，條施于播種溝。播后覆土、鎮(zhèn)壓。

2.2 田間管理

2.2.1 灌溉。播種后無降水，試驗(yàn)分別于2019年10月30日、11月4日、11月22日人工抽取地下水澆施出苗水和分蘗水，確保出苗和足額分蘗，后期不再人工澆水。

2.2.2 病蟲草害防治。2019年12月31日，用農(nóng)藥苯磺隆防治田間雜草，用吡蟲啉防治蚜蟲。整個(gè)生育進(jìn)程未見銹病發(fā)生。有白粉病發(fā)生，分別于2020年2月25日、3月6日和3月13日用20%三唑酮水劑對水噴霧，防治白粉病。

2.3 田間調(diào)查及觀察記載

按照《小麥試驗(yàn)的記載項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)要求》[13]進(jìn)行田間調(diào)查及觀察記載。

2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用DPS 9.05軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

小麥?zhǔn)袌鰞r(jià)以2020年國家最低保護(hù)價(jià)2.24元/kg計(jì)[14]。

增加效益（元/hm2）=比對照增加產(chǎn)量（kg/hm2）×小麥?zhǔn)袌鰞r(jià)格（元/kg）；

增加純收入（元/hm2）=增加效益（元/hm2）－化肥花費(fèi)（元/hm2）。

3 結(jié)果與分析

3.1 減施肥料對小麥生育期和病蟲害的影響

從表2可以看出，各肥料處理間生育期無差異。出苗期、抽穗期、成熟期均為同一天。條銹病發(fā)生程度一致，均無可見侵染。白粉病在不施任何肥料的T1處理時(shí)無發(fā)生；其次是T3處理，白粉病在植株基部葉片有一些病斑；其他處理植株中上部葉片有較多病斑。蚜蟲在苗期均有零星發(fā)生，各施肥處理間無差異。自然災(zāi)害中的倒伏、凍害級別一致。各處理倒伏一致，全小區(qū)植株倒伏率均小于10%；凍害發(fā)生等級均為1級，抗寒性極強(qiáng)。

表2 減施肥料對生育期和病蟲害的影響

3.2 肥料梯度對產(chǎn)量及效益的影響

從表3可以看出，試驗(yàn)處理間產(chǎn)量有較大差異，各處理產(chǎn)量表現(xiàn)如下：T5處理＞T3處理＞T6處理＞T4處理＞T2處理＞T1處理，分別為7 210.05、7 035.00、7 005.00、6 885.00、6 340.05、5 625.00 kg/hm2。其中施肥的5個(gè)處理產(chǎn)量與不施肥的對照差異具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但T5、T4、T3處理與T6處理間差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；T2處理相比T6處理減產(chǎn)，且差異具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。說明采用常規(guī)施肥量的40%、60%、80%（減施20%、40%、60%）對小麥產(chǎn)量影響不大，在生產(chǎn)上可以進(jìn)行減施處理，且具有較大減施空間。其次，減施肥料對株高、最高莖蘗數(shù)、有效穗、成穗率、實(shí)粒數(shù)、千粒質(zhì)量均有一定影響。對T3、T4、T5這3個(gè)減施處理的增加效益進(jìn)行分析，可以看出T5處理增加效益最高，為3 550.51元/hm2；但T3處理增加純收入最高，為1 988.40元/hm2。說明采用常規(guī)施肥量的40%（減量60%），即尿素180 kg/hm2+復(fù)合肥90 kg/hm2+硫酸鉀60 kg/hm2+豬糞6 000 kg/hm2進(jìn)行施肥效果最好，在保證產(chǎn)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了純收入的增加。

表3 減施肥料對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響及效益分析

4 討論

肥料是小麥生長發(fā)育的關(guān)鍵，充足的肥料供應(yīng)能有效促進(jìn)小麥的生長發(fā)育。在本研究中，不施肥的小麥生育前期不受影響，但由于后期肥料供應(yīng)不足，有效穗、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量均受到顯著影響，導(dǎo)致產(chǎn)量較低。有效穗和成穗率隨著施肥量的增加而增加，當(dāng)施肥量達(dá)常規(guī)施肥的60%時(shí)二者達(dá)最高，后隨著施肥量的增加而減少。過分施肥易導(dǎo)致小麥徒長，后期受到自然災(zāi)害和肥料供應(yīng)的影響，有效穗和成穗率降低。相對于其他施肥處理，常規(guī)施肥的有效穗、成穗率、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等較低，產(chǎn)量也不是最高，這與Meena等施用過量氮磷鉀卻不能提高產(chǎn)量的結(jié)果[16]一致。因此，過量施肥對小麥產(chǎn)量形成有負(fù)面作用。

拔節(jié)期灌水施肥可以有效促進(jìn)小麥的生長發(fā)育，提高群體莖蘗數(shù)量、干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量及水肥利用效率[17]。本試驗(yàn)受極端天氣的影響，播種時(shí)無有效降水，出苗靠人工澆灌，造成極少部分小麥缺苗斷壟，導(dǎo)致基本苗差異較大。生長后期所需水分全部靠自然降水，但云南冬春干旱，導(dǎo)致小麥生長發(fā)育所需水分缺失，肥效體現(xiàn)不出來。乳熟期氣溫較高，小麥出現(xiàn)輕度的高溫逼熟現(xiàn)象，生育期一致，使得肥料對生育期的影響體現(xiàn)不出來，同時(shí)高溫逼熟導(dǎo)致小麥千粒質(zhì)量普遍低于品種正常表現(xiàn)[18-20]。

本研究結(jié)果表明：T5（減施20%）、T3（減施60%）較T6（常規(guī)施肥）增產(chǎn)，但差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；T4（減施40%）較T6（常規(guī)施肥）減產(chǎn)，差異也不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；T2（減施80%）相較T6（常規(guī)施肥）減產(chǎn)，且差異具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果說明采用常規(guī)施肥量的40%、60%、80%（減施20%、40%、60%）對小麥產(chǎn)量影響不大，在生產(chǎn)上可以進(jìn)行肥料減施處理，且具有較大減施空間。T5（減施20%）與T3（減施60%）處理小麥產(chǎn)量基本持平，且較符合小麥目標(biāo)產(chǎn)量7 500 kg/hm2要求，即每生產(chǎn)100 kg小麥籽粒需純N 3 kg左右的高產(chǎn)栽培模式[21]。T5（減施20%）產(chǎn)量達(dá)到了7 210.05 kg/hm2，比T6（常規(guī)施肥）的產(chǎn)量7 005.00 kg/hm2增產(chǎn)205.05 kg，增幅2.93%，按市場價(jià)2.24元/kg計(jì)，可增收460.32元/hm2；同時(shí)，減少尿素90 kg、復(fù)合肥45 kg、硫酸鉀30 kg，按市場價(jià)尿素2.50元/kg、硫酸鉀4.80元/kg、復(fù)合肥4.80元/kg計(jì)算，可節(jié)本585.00元/hm2。T3（減施60%）的產(chǎn)量達(dá)到了7 035 kg/hm2，比T6（常規(guī)施肥）的產(chǎn)量（7 005 kg/hm2）增產(chǎn)30 kg/hm2，按市場價(jià)2.24元/kg計(jì)，可增收67.20元/hm2；同時(shí)減少尿素270 kg/hm2、復(fù)合肥135 kg/hm2、硫酸鉀90 kg/hm2，可節(jié)本1 755.00元/hm2。采用常規(guī)施肥量80%的T5（減施20%），比常規(guī)施肥量共計(jì)節(jié)本增效1 045.32元/hm2（增收460.32元/hm2+節(jié)本585.00元/hm2），達(dá)到了減肥增效的目的；而采用常規(guī)施肥量40%的T3（減施60%）比常規(guī)施肥量共計(jì)節(jié)本增效1 822.20元/hm2（增收67.20元/hm2+節(jié)本1 755.00元/hm2），減肥增效極為明顯。本結(jié)果與曹子庫等的研究結(jié)果[5]基本一致，但本試驗(yàn)施肥量更低，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益更突出。

另外，由于試驗(yàn)是所有肥料作底肥一次施下，試驗(yàn)未施分蘗肥和穗肥，而根據(jù)小麥的需肥規(guī)律，分蘗和拔節(jié)2個(gè)生育時(shí)期是需氮高峰期，故試驗(yàn)后期表現(xiàn)有一定的脫肥。這從各處理小麥的千粒質(zhì)量可以看出，所有處理的小麥千粒質(zhì)量都沒有超過50 g，與云麥53正常的千粒質(zhì)量52 g相比，還有一定的差距。如果調(diào)整施肥方式，把一定量的氮肥適當(dāng)后移做分蘗肥和穗肥施用，T3（減施60%）和T5（減施20%）這2個(gè)施肥水平還有一定的產(chǎn)量潛力可挖。

5 結(jié)論

不同梯度農(nóng)家肥（豬糞）與化肥減施對小麥云麥53的生育期影響較小，對小麥前期生長發(fā)育無影響，對自然災(zāi)害抗性及條銹病無影響。不施肥料情況下小麥各產(chǎn)量性狀均表現(xiàn)較差，產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益均較低。常規(guī)栽培施肥量減施20%時(shí)，小麥的產(chǎn)量最高，增產(chǎn)效益明顯；常規(guī)栽培施肥量減施60%時(shí)，除去化肥投入，農(nóng)戶純收入最高?？傊?，常規(guī)施肥量減施20%、40%、60%，對小麥產(chǎn)量影響不大。