小麥定額施用緩釋肥料田間肥效試驗(yàn)

金一鳴，羅丙芳，毛連松，譚志新

(惠多利農(nóng)資有限公司，浙江 杭州 310052)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)僅次于水稻的第二大糧食作物[1]，也是浙江省主要的冬種糧食作物，在糧食生產(chǎn)中具有重要地位[2]。2015—2021年，浙江省小麥年播種面積在82.66～114.81 hm2，其中2021年在開(kāi)展“耕地非糧化”整治及加大種糧補(bǔ)助力度等政策的推動(dòng)下，播種面積達(dá)到歷年最高(118.14 hm2)，總產(chǎn)量48.34萬(wàn)t，平均單產(chǎn)4 210.5 kg·hm-2[3]。穩(wěn)定可持續(xù)的小麥產(chǎn)量，是人民生活的重要保障，對(duì)維護(hù)國(guó)家糧食安全具有重要意義[4]。然而為提高小麥產(chǎn)量，農(nóng)民往往會(huì)過(guò)量施用以氮、磷肥為主的化肥，忽視鉀肥以及有機(jī)肥、中微量元素、有益元素等養(yǎng)分的補(bǔ)充，同時(shí)不科學(xué)的施肥方式會(huì)降低當(dāng)季肥料利用效率，氮肥的利用效率僅有30%～40%，磷肥的利用效率僅有20%。這導(dǎo)致大量未被作物吸收的養(yǎng)分隨水體或空氣流失，影響生態(tài)環(huán)境[5]。從全國(guó)小麥種植分布面積來(lái)看，小麥適宜產(chǎn)區(qū)在華北平原[6]，而浙江省由于地形地勢(shì)和氣候的影響，春季往往降水時(shí)間長(zhǎng)，以陰雨天氣居多，同時(shí)溫度變化幅度大，極易導(dǎo)致田間小麥赤霉病的流行[7]，又或是春末夏初突發(fā)高溫、干熱風(fēng)等天氣影響，會(huì)導(dǎo)致小麥灌漿期縮短、粒重降低，這些都嚴(yán)重制約小麥產(chǎn)量和品質(zhì)提升；此外浙江位于東部沿海，屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，人口老齡化問(wèn)題也較為突出，這意味著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本持續(xù)上漲以及勞動(dòng)力短缺的社會(huì)問(wèn)題更加嚴(yán)峻。盡管小麥作為浙江省第二大糧食作物，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于小麥生育周期長(zhǎng)，需要進(jìn)行多次施肥，這增加了小麥種植過(guò)程的用工成本，同時(shí)降低了農(nóng)民的種植效益，使得農(nóng)戶對(duì)小麥的重視程度不如水稻高，在生產(chǎn)管理上普遍更加粗放，水肥管理上基于天氣因素或用工成本而隨意了事，這也導(dǎo)致小麥減產(chǎn)、品質(zhì)降低，損害農(nóng)民的種植效益。

基于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上勞動(dòng)力成本高、種植效益低下等嚴(yán)峻問(wèn)題，迫切需要推廣更新綠色高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。緩釋肥是一種根據(jù)作物養(yǎng)分需求緩慢釋放的新型肥料，有緩、控釋放養(yǎng)分的能力，能改變小麥傳統(tǒng)的多次施肥的習(xí)慣，簡(jiǎn)化施肥程序，從而降低農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；緩釋肥料還可減少肥料流失，提高肥料利用率，降低生產(chǎn)成本，提高種植效益[8]。緩釋肥具有肥效長(zhǎng)、省工節(jié)本、肥料利用率高等特點(diǎn)，是當(dāng)前稻麥生產(chǎn)提質(zhì)增效、實(shí)現(xiàn)節(jié)肥減藥的重要途徑之一[9]。與速效肥料相比，緩控釋肥可通過(guò)延長(zhǎng)或控制養(yǎng)分釋放期，使土壤養(yǎng)分供應(yīng)與作物營(yíng)養(yǎng)需求相一致，從而實(shí)現(xiàn)氮素長(zhǎng)效供應(yīng)管理[10]，減少養(yǎng)分流失和對(duì)環(huán)境的污染，可有效提高土壤養(yǎng)分含量。為貫徹農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出的“化肥零增長(zhǎng)”方針，2019年7月26日浙江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、財(cái)政廳聯(lián)合制定出臺(tái)了《關(guān)于試行農(nóng)業(yè)投入化肥定額制工作的意見(jiàn)》。為此，本試驗(yàn)是基于小麥化肥定額施用標(biāo)準(zhǔn)，即667 m2總養(yǎng)分(純量)≤18 kg、氮(純量)≤10 kg，選用2種不同作用機(jī)理類型的緩釋肥料，采用輕簡(jiǎn)化施肥模式，與常規(guī)化肥做肥效對(duì)比試驗(yàn)，以期在減少施肥次數(shù)，同時(shí)減少化肥投入量下達(dá)到減肥增效的目的，為小麥生產(chǎn)提供科學(xué)施肥指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年11月21日播種，2022年5月27日收割結(jié)束。試驗(yàn)在杭州市臨安區(qū)天目山鎮(zhèn)藻溪農(nóng)戶承包田進(jìn)行，試驗(yàn)田地勢(shì)平坦，土壤肥力較為均勻一致，排灌便利。試驗(yàn)地土壤類型屬砂壤性的洪積泥砂土，氣、熱條件較好，但耕作層淺薄，保水保肥性差。前茬水稻于2021年10月22日收割后，取耕層混合土樣測(cè)土壤基礎(chǔ)肥力，有機(jī)質(zhì)含量為22.4 g·kg-1，堿解氮含量為76.7 mg·kg-1，有效磷含量為41.6 mg·kg-1，速效鉀含量為106.3 mg·kg-1，pH值為5.5，土壤肥力水平中等略偏下。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為揚(yáng)麥27，麥種千粒重44.34 g。供試肥料為常規(guī)38%復(fù)合肥(N 18%，P2O515%，K2O 5%)、47%生態(tài)緩釋肥(N 21%，P2O58%，K2O 18%)、25%有機(jī)包裹緩釋肥(N 13%，P2O55%，K2O 7%)、46%尿素。其中常規(guī)38%復(fù)合肥由無(wú)錫保利化肥有限公司生產(chǎn)，46%尿素由農(nóng)戶自購(gòu)。47%生態(tài)緩釋肥添加硝化抑制劑(DMPP)和脲酶抑制劑(NBPT)，25%有機(jī)包裹緩釋肥添加DMPP生化抑制劑，由浙江惠多利肥料科技有限公司生產(chǎn)并提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，采用大區(qū)試驗(yàn)，不設(shè)重復(fù)，并在各處理內(nèi)隨機(jī)選定5點(diǎn)供后期調(diào)查取樣用。CK為農(nóng)戶習(xí)慣施肥，基肥每667 m2施用常規(guī)38%復(fù)合肥30 kg，返青肥每667 m2施尿素15 kg，全生育期每667 m2氮、磷、鉀養(yǎng)分(純量)投入分別為12.3、4.5、1.5 kg；處理1，基肥每667 m2施47%生態(tài)緩釋肥25 kg，返青肥每667 m2施尿素10 kg，全生育期每667 m2氮、磷、鉀養(yǎng)分(純量)投入分別為9.85、2.0、4.5 kg，較CK減氮20%，總養(yǎng)分減10%；處理2，基肥每667 m2施25%有機(jī)包裹緩釋肥50 kg，返青肥每667 m2施尿素7.3 kg，全生育期每667 m2氮、磷、鉀養(yǎng)分(純量)投入分別為9.85、2.5、3.5 kg，與處理1等氮，較CK減氮20%，總養(yǎng)分減13%。各處理均于2021年11月20日完成基肥施用后拖拉機(jī)翻耕耙平并起壟，11月21日采用人工撒播麥種，每667 m2播種11.5 kg；返青肥于2022年2月7日完成撒施；2021年12月29日調(diào)查基本苗數(shù)，2022年5月7日調(diào)查每667 m2有效穗數(shù)；2022年5月27日收割，進(jìn)行取樣考種并實(shí)割測(cè)產(chǎn)。各處理除肥料施用不同外，其他病蟲(chóng)草害防治、灌溉等田間管理均保持一致。

2 結(jié)果與分析

2.1 定額施用不同類型緩釋肥料對(duì)小麥出苗率和基本苗數(shù)的影響

小麥出苗率直接關(guān)系到單位面積基本苗數(shù)，單位面積基本苗數(shù)是小麥群體發(fā)展的起點(diǎn)，是調(diào)節(jié)合理群體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也是群體生物量形成的重要指標(biāo)，是奠定小麥豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。從表1可知，基肥施用不同類型的緩釋肥料時(shí)，小麥出苗率表現(xiàn)出顯著差異，其中以施用緩釋肥的處理1和處理2最好，小麥出苗率分別達(dá)到92.6%和92.3%，與施用常規(guī)復(fù)合肥的CK達(dá)到顯著差異，分別較常規(guī)施肥CK高出6.1和5.8百分點(diǎn)；而施用不同類型緩釋肥的處理1和處理2之間，田間出苗率差異不顯著。緩釋肥料對(duì)小麥單位面積基本苗數(shù)的影響與其出苗率一致，施用緩釋肥的處理1和處理2的單位面積基本苗數(shù)分別達(dá)到57.6和57.4株，較施用常規(guī)復(fù)合肥的CK達(dá)到顯著差異，分別較常規(guī)施肥處理高出3.8和3.6株；而施用不同類型緩釋肥的處理1和處理2之間，單位面積基本苗數(shù)差異不顯著。

表1 不同處理的基本苗數(shù)及出苗率Table 1 The basic number of seedlings and the emergence rate of different treatments

2.2 定額施用不同類型緩釋肥料對(duì)小麥有效穗數(shù)的影響

從表2可見(jiàn)，基肥施用不同類型肥料以及不同基肥、追肥養(yǎng)分運(yùn)籌，對(duì)小麥有效穗形成均有一定的影響。其中，以處理1有效穗數(shù)最高，667 m2達(dá)258 463穗，有效穗數(shù)分別較CK和處理2增加13.6%和17.0%，并達(dá)顯著差異，處理1和處理2之間有效穗數(shù)的顯著差異，也表明處理1的緩釋肥相比于處理2的緩釋肥更能促進(jìn)小麥有效穗的形成。而處理2有效穗數(shù)最低，667 m2僅220 944穗，略低于CK的有效穗數(shù)，但與CK處理相比達(dá)顯著差異。

表2 不同處理的有效穗數(shù)Table 2 The number of effective spikes of different treatments

2.3 定額施用不同類型緩釋肥料對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表3可知，基肥施用不同類型的緩釋肥料對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素是有一定影響。處理1和處理2的667 m2實(shí)割產(chǎn)量分別為254.82和238.48 kg，分別較CK增產(chǎn)37.08和20.74 kg，增幅為17.0%和9.5%。從產(chǎn)量構(gòu)成要素來(lái)看，處理1和處理2每穗實(shí)粒數(shù)分別為28.8、29.5粒，分別較CK的增加了1.0和1.7粒；而千粒重以處理2最高，達(dá)41.31 g，CK次之，最低的是處理1。相比于CK，基肥施用緩釋肥的處理1，通過(guò)增加了每穗實(shí)粒數(shù)、有效穗數(shù)，來(lái)提高小麥的實(shí)割產(chǎn)量，而基肥施用另一種緩釋肥的處理2，通過(guò)增加每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重，來(lái)提高小麥的產(chǎn)量，將處理1和處理2之間進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)處理2相比于處理1增加了每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重，而降低了有效穗數(shù)。通過(guò)以上結(jié)果表明，作為產(chǎn)量構(gòu)成因素的每穗實(shí)粒數(shù)是較為關(guān)鍵的一項(xiàng)，這同時(shí)也說(shuō)明了，作物的產(chǎn)量構(gòu)成因素之間是相互制約的，無(wú)法同時(shí)提高每一個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素。

表3 不同處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成要素Table 3 Yields and their constituent elements for different treatments

3 討論與結(jié)論

緩釋肥不僅僅能夠省工節(jié)本、提高肥料利用效率，還對(duì)土壤環(huán)境有益，能夠改良土壤環(huán)境。緩釋肥自身的包膜材料能夠降低土壤的體積質(zhì)量、改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、優(yōu)化土壤環(huán)境，同時(shí)還有提高土壤肥力的作用[11]。研究[12]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)緩釋肥殘膜在土壤中維持在一定含量范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)使得土壤的透水性降低，從而能夠使土壤的田間持水量以及土壤保水性得到有效提高。此外，還發(fā)現(xiàn)土壤中存在適量硫膜還能夠改善土壤中Ca、Mg的活化程度，提高氮肥利用率，從而能夠增加作物產(chǎn)量[13]。緩釋肥對(duì)于pH值的調(diào)控也具有一定的效果，丁濟(jì)娜等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，施用緩釋肥可以有效減緩?fù)寥纏H的下降趨勢(shì)，隨著緩釋肥料施用于紅壤等酸性土壤中，包膜材料的降解能夠提高酸性土壤中的pH值，有效緩解紅壤酸化的狀況[14]。同時(shí)，在土壤中施用緩釋肥還可以有效地提高土壤的保水保肥性，增加土壤中銨態(tài)氮的含量[15]。

通過(guò)改善作物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，才能夠有利于作物的生長(zhǎng)。小麥產(chǎn)量通常分解為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重3個(gè)因素，只有當(dāng)這3個(gè)產(chǎn)量因素都能協(xié)調(diào)發(fā)展，而乘積最大時(shí)，才能獲得高產(chǎn)。分蘗期是有效穗數(shù)的決定時(shí)期，緩釋配方肥養(yǎng)分供應(yīng)契合小麥生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，從而促進(jìn)分蘗早發(fā)，保證有效穗的數(shù)量。每穗粒數(shù)是由小花分化數(shù)和小花退化數(shù)決定的，通過(guò)施用穗肥可以促進(jìn)穎花分化，減少穎花退化，從而形成大穗，來(lái)達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的效果。緩釋肥料具有養(yǎng)分緩慢釋放的特點(diǎn)，既能滿足小麥整個(gè)生育期內(nèi)對(duì)養(yǎng)分的需求，又能在減少肥料施用量[14]的同時(shí)保證小麥增產(chǎn)增收，還能減少養(yǎng)分流失及其帶來(lái)的面源污染。因緩釋肥養(yǎng)分釋放較常規(guī)肥料慢，前期田間養(yǎng)分濃度低于常規(guī)肥料，因此更有利于小麥種子萌發(fā)，表現(xiàn)為施用緩釋肥的地塊出苗率分別達(dá)92.6%和92.3%，與CK達(dá)到顯著差異，這為小麥增產(chǎn)奠定較好的生物量基礎(chǔ)。在中后期，因養(yǎng)分能持續(xù)供應(yīng)，使得處理1和處理2的每穗實(shí)粒數(shù)分別增加1.0和1.7粒，同時(shí)處理2增加了千粒重，處理1增加了單位面積有效穗數(shù)，實(shí)現(xiàn)小麥單位面積產(chǎn)量分別較CK增產(chǎn)17.0%和9.5%。

本次試驗(yàn)，試驗(yàn)地塊的前茬水稻收割后，秸稈經(jīng)收割機(jī)粉碎后直接還田，還田的秸稈在微生物作用下發(fā)酵產(chǎn)生生物奪氮效應(yīng)，而處理2在基肥時(shí)氮(純量)投入6.5 kg，為各處理最高，因此，生物奪氮損失的量也較多，表現(xiàn)為單位面積有效穗數(shù)最低可能就與此有關(guān)，需經(jīng)進(jìn)一步開(kāi)展試驗(yàn)研究。