西北黃綿土區(qū)長期定位施肥對冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

摘要：為了探討西北黃綿土區(qū)長期定位施肥對冬小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以40年長期定位施肥試驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究了不同研究了不同有機(jī)肥和化肥配施對小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在西北黃綿土區(qū)施用有機(jī)肥有明顯的增產(chǎn)作用，氮肥和磷肥是限制小麥產(chǎn)量和生長的重要因素，鉀肥對小麥的增產(chǎn)作用不明顯。施用化肥能提高小麥籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋含量，單施氮肥、在有機(jī)肥和氮肥配施的基礎(chǔ)上配施磷肥和鉀肥都會降低蛋白質(zhì)和濕面筋含量；單施氮肥會提高小麥籽粒沉降值，磷肥、鉀肥、有機(jī)肥和無機(jī)肥配施均會降低小麥籽粒沉降值；單施氮肥、有機(jī)肥和氮肥配施能延長穩(wěn)定時間和形成時間，施用化肥會降低抗延伸阻力，有機(jī)肥對抗延伸阻力的提升作用不明顯。綜上，該試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥與氮肥配施為提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的有效措施，長期施用鉀肥會制約小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。

關(guān)鍵詞：長期定位施肥；小麥；產(chǎn)量；品質(zhì)；西北黃綿土

中圖分類號：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）06-0569-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.06.016

Effects of Long-term Located Fertilization on Yield and Quality Characters

of Winter Wheat in the Northwestern Loessial Soil Region

ZHANG Xiping， YANG Zhiqi， WANG Na， WEI Zhiping， ZHOU Xiwang

（Tianshui Institute of Agricultural Sciences， Tianshui Gansu 741000， China）

Abstract： In order to explore the effects of long-term located fertilization on grain yield and quality of winter wheat in the loessial soil region of northwest China， based on the 40-year long-term fertilization experiment， the effects of different organic fertilizers and chemical fertilizers on the yield and quality of wheat were studied. The results showed that the application of organic fertilizer in the loessial soil area of Northwest China had obvious effect on increasing yield. N fertilizer and P fertilizer were two important factors limiting the yield and growth of wheat， and K fertilizer had no obvious effect on increasing yield of wheat. The application of chemical fertilizer could increase the content of protein and wet gluten in wheat grains. Single application of N fertilizer， combined application of P fertilizer and K fertilizer on the basis of organic fertilizer and N fertilizer would reduce the content of protein and wet gluten. Single application of N fertilizer would increase the sedimentation value of wheat grains， and the combined application of P， K fertilizer， organic fertilizer and inorganic fertilizer would reduce the sedimentation value of wheat grains. Single application of N fertilizer， organic fertilizer and N fertilizer could prolong the stability time and formation time. The application of chemical fertilizer would reduce the resistance to extension， and the effect of organic fertilizer on the resistance to extension was not obvious. The above shows that under the experimental conditions， the combined application of organic fertilizer and N fertilizer is an effective measure to improve the yield and quality of wheat， and long-term application of K fertilizer will restrict the improvement of wheat yield and quality.

Key words： Long-term located fertilization; Wheat; Yield; Quality; Northwestern loessial soil

肥料能改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力水平，增加作物產(chǎn)量，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)基 礎(chǔ)［1 ］。20世紀(jì)80年代以來，隨著化肥工業(yè)的興起，人們大量使用化肥來提高糧食作物產(chǎn)量，雖然對產(chǎn)量提升做了巨大貢獻(xiàn)，但因長期不合理使用化肥，造成肥料貢獻(xiàn)率低，浪費(fèi)了財力物力，污染了環(huán)境，影響了產(chǎn)量的提高［2 ］。冬小麥?zhǔn)歉拭C省主要糧食作物之一，年種植面積80萬hm2左右［3 ］，是老百姓面食的主要來源之一。小麥產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)除受遺傳因素影響外，栽培措施等環(huán)境因素也有明顯的調(diào)控效應(yīng)，且肥料調(diào)控具有不可替代的作用［4 ］，是保證糧食安全的重要措施之一。有關(guān)施肥對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較多。郭丹丹等［5 ］研究表明，在黑土條件下氮磷鉀配合施用，有利于小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)；皇甫湘榮等［6 ］研究表明，長期有機(jī)無機(jī)肥配施，小麥籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量均較單施化肥高；曲環(huán)等［7 ］在新疆灰漠土上進(jìn)行的長期定位試驗(yàn)表明，不施氮肥處理小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量、面粉品質(zhì)和面團(tuán)品質(zhì)中的多數(shù)指標(biāo)明顯低于對照不施肥和長期施用氮肥的處理。但有關(guān)黃綿土長期定位施肥對冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較少。我們在40 a黃綿土長期定位施肥的基礎(chǔ)上，探討了有機(jī)肥和化肥配施對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為探明連續(xù)施用不同肥料對作物的增產(chǎn)效應(yīng)和合理施肥措施，為實(shí)現(xiàn)小麥持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于天水市秦州區(qū)中梁鎮(zhèn)三灣村的天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗(yàn)基地，當(dāng)?shù)睾０? 1 650 m，屬溫帶大陸性氣候；降水量550 mm，屬典型的雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，年均氣溫10.1 ℃，無霜期170 d。試驗(yàn)地土壤為黃綿土，試驗(yàn)前（1981年） 0～20 cm 耕層土壤含有機(jī)質(zhì)15.40 g/kg、全氮0.82 g/kg、全磷0.66 g/kg、全鉀16.60 g/kg、堿解氮73.0 mg/kg，速效磷9.3 mg/kg、速效鉀105.6 mg/kg，pH 8.54［8 ］；2023年 0～20 cm 耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀平均含量分別為45.15、3.00、1.40、12.80 g/kg ; 堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為280.0、210.0、668.0 mg/kg。自1981年開始設(shè)計(jì)安排了本試驗(yàn)，試驗(yàn)小區(qū)用磚和水泥做成固定的種植區(qū)，隔離墻高100 cm，其中地下埋深80 cm，以防小區(qū)間肥料滲透。

1.2 試驗(yàn)材料

指示冬小麥品種為中梁38號，由天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為施有機(jī)肥（M）和不施有機(jī)肥，副處理為不施化肥（CK）、單施氮肥（N）、氮磷肥配合施用（NP）和氮磷鉀肥配合施用（NPK）。試驗(yàn)共設(shè)8個處理，分別為：①CK，②N，③NP，④NPK，⑤M，⑥MN，⑦M(jìn)NP，⑧MNPK。各處理施肥模式不變，1981 — 1992 年每年施N 90 kg/hm2、P2O5 45 kg/hm2和K2O 45 kg/hm2。1993 — 2021 年每年施N 150 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2和K2O 75 kg/hm2。1981 — 2010 年有機(jī)肥為農(nóng)家土糞，2011年后有機(jī)肥改為精雞糞，2015年以后有機(jī)肥為腐熟雞糞，施用量為8 t/hm2。氮肥（N）為尿素，磷肥（P2O5）為普通過磷酸鈣，鉀肥（K2O）為硫酸鉀，有機(jī)肥（M）為腐熟雞糞。所有肥料播種前全部作為基肥一次性施入。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積33.32 m2（4.00 m×8.33 m），重復(fù)間走道寬0.40 m，處理間距0.33 m。人工撒播，每小區(qū)23行，行距16.7 cm，基本苗450萬株/hm2，試驗(yàn)四周設(shè)保護(hù)行1.00 m。2021年9月26日播種， 2022年6月30日收獲。其他管理同大田。

1.4 測試項(xiàng)目與方法

定期觀測麥苗生長動態(tài)，觀察記載各處理物候期、農(nóng)藝性狀等。成熟期每小區(qū)取20株完整植株帶回室內(nèi)考種，測定其產(chǎn)量性狀，成熟后分小區(qū)收割脫粒后測產(chǎn)，并取小麥籽粒樣做品質(zhì)分析。對所取樣品均采用瑞典Perten9200型近紅外谷物品質(zhì)分析儀進(jìn)行分析，測定蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、面團(tuán)形成時間、穩(wěn)定時間、抗延伸阻力等品質(zhì)指標(biāo)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

資料數(shù)據(jù)用Excel 2016和DPS 15.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對小麥物候期的影響

從表1可以看出，所有處理的出苗期完全相同。施肥可在不同程度上影響分蘗期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，能加快小麥生長進(jìn)程，延長生育期。增施有機(jī)肥處理較單施化肥處理分蘗期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期明顯提前，生育延長，但不明顯；不施有機(jī)肥處理中，增施磷肥對分蘗期、返青期、拔節(jié)期、成熟期、生育期有明顯影響，增施鉀肥較磷肥小麥物候期影響不明顯。有機(jī)肥處理中，增施磷肥、鉀肥對小麥各生育時期影響不明顯。

2.2 不同施肥處理對小麥籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素及植株性狀的影響

2.2.1 對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響 從表2可以看出，長期的不同施肥處理對穗粒數(shù)、千粒重和穗數(shù)的影響較為明顯。施用有機(jī)肥和化肥的MNP處理穗粒數(shù)、穗數(shù)最高，其中穗粒數(shù)較CK增加15.20粒，穗數(shù)較CK增加66.05萬穗/hm2；而NPK處理的千粒重最高，較CK增加25.39 g。這說明有機(jī)肥對小麥穗粒數(shù)、穗數(shù)的影響較大，化肥對千粒重的影響較大。長期定位施肥處理下小麥籽粒產(chǎn)量從高到低依次為MNP、MNPK、MN、NP、NPK、N、M、CK，其中，MNP處理產(chǎn)量最高，較CK高3 783.0 kg/hm2，與MNPK處理差異不顯著，與MN、NP差異顯著，與其余處理差異達(dá)極顯著水平；其次是MNPK處理，產(chǎn)量較CK高3 486.0 kg/hm2，與MN、NP處理差異不顯著，與NPK處理差異顯著，與N、M、CK處理差異達(dá)極顯著水平。施用有機(jī)肥處理產(chǎn)量高于施用化肥處理，但施用鉀肥處理產(chǎn)量低于施用磷肥的處理（MNPK<MNP、NPK<NP），說明西北黃綿土區(qū)長期定位施用鉀肥會影響小麥產(chǎn)量的提高［9 - 10 ］。

2.2.2 對小麥部分植株性狀的影響 由表2可以看出，不同施肥處理下株高、穗長和小穗數(shù)均高于CK。有機(jī)肥與化肥配合施用的處理（MNPK、MNP、MN）株高均高于單施化肥和單施有機(jī)肥處理，其中以MNPK最高，較CK高21.9 cm；其次是MNP，較CK高19.5 cm。有機(jī)肥與化肥配施處理和施用化肥處理的穗長高于單施有機(jī)肥和不施肥處理，其中以MN處理最長，較CK長2.9 cm；其次是NP，較CK長2.8 cm。MN、NP、MNPK處理均與MNP、NPK處理差異不顯著，與N差異顯著，與其余處理差異極顯著。有機(jī)肥與化肥配施處理、單施化肥處理小穗數(shù)均高于單施有機(jī)肥和不施肥處理，其中以NP處理最多，較CK多6.04穗；MNP、MN處理較多，分別較CK多5.38、5.37 cm。NP、MN、MNP、MNPK處理均與NPK、N處理間差異不顯著，與M處理差異顯著，與CK差異達(dá)極顯著水平。分蘗數(shù)以MNP處理最多，較CK多0.60個；其次是NP處理，較CK多0.41個。MNP處理與M處理、CK差異顯著，與其余處理差異均不顯著，不同施肥處理對分蘗數(shù)影響較小。

2.3 不同施肥處理對小麥品質(zhì)的影響

2.3.1 對籽粒蛋白質(zhì)含量的影響 由表3看出，長期單施氮肥及有機(jī)肥配施氮肥N、MN處理的小麥蛋白質(zhì)含量比CK分別增加39.4、19.0 g/kg，N處理與其余處理差異均達(dá)極顯著水平；MN處理與M處理和CK 差異達(dá)極顯著水平，與其余處理差異不顯著。M處理的蛋白質(zhì)含量最低，比CK降低4.8 g/kg。施用化肥處理的蛋白含量表現(xiàn)為N>NP>NPK>CK，有機(jī)肥與化肥配合施用處理的蛋白質(zhì)含量為MN>MNP>MNPK>M；各處理蛋白含量為N>MN>MNP>NP>MNPK>NPK>CK>M?？梢娫谑┑实幕A(chǔ)上配合施用磷肥和鉀肥會降低小麥籽粒蛋質(zhì)含量，在化肥施量相同的情況下，配施有機(jī)肥料會提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量。

2.3.2 對小麥籽粒濕面筋含量和沉降值的影響 由表3看出，不同施肥處理對小麥面粉濕面筋含量和沉降值有顯著的影響。不同施肥處理濕面筋含量為N>MN>MNP>NP>MNPK>NPK>CK>M，施肥能顯著提高小麥籽粒濕面筋含量。長期施用化肥的處理濕面筋含量為N>NP>NPK>CK，長期施用有機(jī)肥處理濕面筋含量為MN>MNP>MNPK>M，可見在施N的基礎(chǔ)上配合施用P和K會降低小麥籽粒濕面筋含量，這與是否施有機(jī)肥無關(guān)；在不施肥和只施N的情況下，配施有機(jī)肥會降低濕面筋含量，NP、NPK與有機(jī)肥配施會提高濕面筋含量。小麥籽粒沉降值為N>CK>M>MN>MNPK>NP>NPK>MNP，對沉降值進(jìn)行方差表明，單施氮肥處理與CK差異不顯著，與M、MN處理差異顯著，與其余處理差異極顯著，說明有機(jī)肥與化肥配施會降低小麥籽粒沉降值。

2.3.3 對小麥面團(tuán)流變學(xué)參數(shù)的影響 由表3看出，不同施肥處理抗延伸阻力表現(xiàn)為CK>M>N>MNPK>MN>NPK>NP>MNP，各施肥處理抗延伸阻力均低于CK，長期定位有機(jī)肥化肥配施會影響抗延伸阻力提高，CK、M處理與N、MNPK、MN處理差異不顯著，與其余處理差異顯著。穩(wěn)定時間和形成時間均以N處理和MN處理較高，CK最低，施用化肥處理與化肥有機(jī)肥配施處理相比，其穩(wěn)定時間變化不顯著。穩(wěn)定時間N、MN處理與M處理差異顯著，與其余處理差異極顯著。形成時間N處理與其余處理差異極顯著，MN處理與M處理和CK差異極顯著，與其余處理差異不顯著。表明氮肥是影響穩(wěn)定時間和形成時間的主要因素，施用化肥會影響抗延伸阻力的提升。

3 討論與結(jié)論

土壤肥力是反映土壤肥沃性的重要指標(biāo)，可衡量土壤能夠提供作物生長所需各種養(yǎng)分的能 力［11 ］。長期定位肥料可使同種類型的土壤形成不同的肥力，這為研究施肥對土壤結(jié)構(gòu)的影響以及肥料對小麥籽粒產(chǎn)量的形成提供了可靠的條件［12 ］。有機(jī)肥和化肥的合理施用促進(jìn)小麥籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量的同步提高是我國小麥栽培研究的重要目標(biāo)之一。本研究表明，施肥可以在不同程度上影響分蘗期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，能加快小麥生長進(jìn)程，延長生育期，這與王巖［13 ］的研究基本一致。有機(jī)肥和化肥配施能夠增加穗粒數(shù)和穗數(shù)，化肥對千粒重的增加有重要作用。本試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)高于化肥，有機(jī)肥、氮肥和磷肥配施能顯著提高小麥產(chǎn)量，但施用鉀肥會降低小麥產(chǎn)量。

合理施肥能提高小麥的品質(zhì)。已有的研究表明，氮肥能明顯提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量，適量施用磷肥可改善小麥加工品質(zhì)，有機(jī)肥對小麥籽粒品質(zhì)的提升有重要作用［6， 14 ］。本試驗(yàn)表明，施用化肥能提高小麥籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋含量，無論是在單施氮肥、氮肥和有機(jī)肥配施的基礎(chǔ)上，配施磷肥和鉀肥都會降低蛋白質(zhì)和濕面筋含量；單施氮肥會提高小麥籽粒沉降值，無論是單施磷肥和鉀肥，還是有機(jī)肥、無機(jī)肥配施均會影響小麥籽粒沉降值的提高；這與劉樹堂等［12 ］、賈輝輝等［15 ］的研究存在出入，本試驗(yàn)未考慮有機(jī)肥與化肥的互作，有待進(jìn)一步研究分析。無論是在單施氮肥、氮肥和有機(jī)肥配施均會使穩(wěn)定時間和形成時間延長，氮肥是主要因素，施用化肥會影響抗延伸阻力的提升，有機(jī)肥對抗延伸阻力的提升作用不明顯。有機(jī)肥的施入對穩(wěn)定時間、形成時間和抗延伸阻力的提高效果不明顯。綜上所述，在西北黃綿土區(qū)，有機(jī)肥與氮肥長期配合施用是提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的有效措施，長期施用鉀肥會制約小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。

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