长期定位施肥对不同专用型小麦产量及其构成因素的影响

马红勃， 刘东涛， 马 宁， 张会云， 王 静， 贾辉辉,2， 陈荣振， 张爱君， 冯国华*

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州 221131；2.江苏师范大学生命科学学院，江苏徐州 221116)



长期定位施肥对不同专用型小麦产量及其构成因素的影响

马红勃1， 刘东涛1， 马 宁1， 张会云1， 王 静1， 贾辉辉1,2， 陈荣振1， 张爱君1， 冯国华1*

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州 221131；2.江苏师范大学生命科学学院，江苏徐州 221116)

[目的]研究长期定位施肥对小麦产量及其构成因素的影响，为黄潮土地区合理施肥、优化栽培措施、提高小麦产量提供科学依据。[方法]在33年定位施肥试验基础上，研究不同施肥条件下不同专用型小麦品种徐麦32和宁麦13的单位面积穗数、穗粒数、千粒重以及产量变化。[结果]有机肥、无机肥、品种以及两两互作对产量及其构成因素有显著或极显著影响。施肥对徐麦32和宁麦13的单位面积穗数、穗粒数、千粒重以及产量的影响基本一致。施有机肥处理的单位面积穗数、穗粒数及产量显著高于不施有机肥处理(除单施有机肥处理M外)。在施有机肥基础上配施化肥能显著增加单位面积穗数、穗粒数及产量，但对千粒重影响较小，且与N、 NP 或者NPK肥配合施用效果相当。在不施有机肥的处理中，NPK和NP处理的单位面积穗数、穗粒数、千粒重及产量显著高于N和CK处理，长期单施N肥并不能增产，需配施P或PK肥才有效。相关性分析表明，在主处理施有机肥条件下产量及其构成因素间相关性减弱说明有机肥的长期施用弥补了无机肥施用种类不足的影响。[结论]在黄潮土地区，小麦生产中应注重有机肥和无机肥的配合施用，避免肥料长期单一施用对产量造成的损失。

小麦；长期定位施肥；产量；产量构成因素

小麦是世界上仅次于玉米的第二大粮食作物，也是我国重要的粮食作物之一。目前，提高产量仍是我国小麦育种和栽培研究者追求的重要目标。在小麦栽培措施中，肥料运筹是影响产量的重要因素之一。研究表明，氮肥能显著增加小麦籽粒蛋白含量，改善面团品质[1-2]，但对千粒重不利[3]；磷元素不仅在蛋白、核苷酸和酶合成过程中，还在光合作用和其他生理生化代谢过程中发挥重要作用，最适磷施用量可增加小麦产量，改善其品质[4]；钾肥对千粒重增加有积极作用，并能活化氮、磷等元素，增加小麦对氮、磷等元素的吸收[5]。此外，无机肥与生物肥配合施用能显著提高小麦单产[6]，但上述研究多为短期试验。

肥料长期定位试验以长期固定的土壤管理模式使土壤性质按不同的方向不断改变，从而形成具有不同肥力性状和生物活性的土壤类型，能够解释许多短期试验不能解决的科学问题[7]。国外关于长期定位施肥对小麦产量及其构成因素影响的研究较少，国内主要集中在长期定位施肥对土壤养分[7-8]、肥料利用率[9]、产量[10-11]、籽粒品质[12-13]等方面。不同土壤类型上长期定位施肥对小麦产量及其构成因素影响不同，如灰漠土[10]、紫色土[14]、无石灰性潮土[15]、黄土[16]等，而在黄潮土上的表现尚不清楚。笔者以1980年建立的砂壤质潮土(黄潮土)土壤肥力与肥料效益长期监测基地(徐州点)的长期肥料定位试验为平台，以不同专用型小麦品种徐麦32和宁麦13为材料，研究肥料长期定位试验下有机肥与无机肥配施、单施无机肥、单施有机肥对小麦产量及其构成因素的影响，以期为黄潮土地区合理施肥、优化栽培措施、提高小麦产量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试材料为强筋小麦品种徐麦32和弱筋小麦品种宁麦13。

1.2 试验设计 长期定位施肥试验地设在江苏徐淮地区徐州农业科学研究所第13耕作区，试验地土壤为黄泛冲积母质发育的黄潮土，质地为砂壤。试验始于1980年秋，1980—2001年为小麦-玉米轮作，2002年后改为小麦-甘薯轮作。采用复因子裂区设计，主处理为不施有机肥和施有机肥，裂区为施无机肥，设4个水平：① 对照(CK，不施肥)，②施氮磷钾肥(NPK)，③ 施氮磷肥(NP)，④施氮肥(N)。每个处理设4个重复，小区面积33.3 m2。氮、磷、钾肥每年施用量为纯N 300 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，K2O 225 kg/hm2；有机肥300 kg/hm2，1981—1984年有机肥(M)为马粪37.5 t/hm2，1985年后施牛粪18.75 t/hm2。小麦-甘薯轮作，肥料全部在小麦生长季施入(其中小麦氮肥基/追比例为1∶1)，人工翻地(20 cm)。

品种为再裂区，选取强筋小麦品种徐麦32和弱筋小麦品种宁麦13。于2013年和2014年10月17日播种，每个小区中2个品种各种植10行，行距20 cm，播种量为150 kg/hm2，除肥料因素外，其余田间管理按当地常规方法进行，人工收获，每个小区按品种统计产量。宁麦13在2年均未受到明显冻害。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 单位面积穗数。抽穗后每个小区选3个点，每个样点采用1 m双行的方法测定有效穗数(单穗结粒5粒以上为有效穗)，计算1 m单行穗数，并换算为穗数/hm2。穗数/hm2=(10 000 m2/平均行距)×1 m单行有效穗数。

1.3.2 穗粒数。收获前每个小区随机连续选取25个有效穗，数25穗的总粒数，计算穗粒数。

1.3.3 千粒重。收获晒干后随机数1 000粒，称重，2次重复误差不超过0.5 g，取平均值。

1.4 数据分析 利用DPS统计软件(Version 7.05)进行再裂区试验方差分析、差异显著性比较(LSD)，差异显著水平均为0.05。

2 结果与分析

2.1 长期定位施肥对单位面积穗数的影响 方差分析结果表明，有机肥主效应、无机肥、品种以及两两互作均对单位面积穗数有极显著影响。由表1可知，强筋小麦品种徐麦32，除M处理外，其他施有机肥处理的单位面积穗数显著高于对应不施有机肥处理；在施有机肥的4个处理中，单施有机肥M处理单位面积穗数最少，仅为439.5万穗/hm2，增施化肥能显著增加单位面积穗数，但NM、 NPM 和NPKM 3个处理间差异不显著(673.5万～706.5万穗/hm2)；在不施有机肥的处理中，NPK和NP处理的单位面积穗数显著高于N和CK处理，前二者间和后二者间均无显著差异，即单施N肥并不能增加单位面积穗数，需配施P或PK肥。弱筋小麦品种宁麦13，不施有机肥的4个处理间均无显著差异，其他趋势与徐麦32一致。总体而言，与CK相比，单施M或N肥并不能增加单位面积穗数，有机肥和无机肥长期配合施用能显著提高单位面积穗数，施用有机肥能在一定程度上弥补无机肥施用量或者种类不足带来的单位面积穗数减少。

表1 不同施肥处理下徐麦32和宁麦13的产量及其构成因素

注：同列不同小写字母表示同一品种不同处理间差异显著(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 长期定位施肥对穗粒数的影响 方差分析结果表明，有机肥主效应，无机肥、品种、有机肥与无机肥的互作以及无机肥与品种的互作均对穗粒数有极显著影响。由表1可知，强筋小麦品种徐麦32，施有机肥的4个处理中，单施有机肥M处理穗粒数最少，为24.4，而增施化肥的3个处理穗粒数显著增加，但三者差异不显著(31.7～33.1)；在不施有机肥的处理中，NPK和NP处理的穗粒数(29.3和28.0)显著高于N和CK处理(9.8和9.1)，前二者间及后二者间均无显著差异。弱筋小麦品种宁麦13，不同施肥处理对穗粒数的影响趋势与徐麦32一致。总体而言，与CK相比，单施N肥并不能增加穗粒数，继续增施P或PK能显著提高穗粒数，但二者效果无差异；单施M处理比CK显著提高，继续增施N、NP或NPK能显著增加穗粒数，但三者作用相当。因此，与单位面积穗数类似，有机肥和无机肥长期配合施用能显著提高穗粒数，施用有机肥能在一定程度上弥补无机肥施用量或者种类不足带来的穗粒数减少。

2.3 长期定位施肥对千粒重的影响 方差分析结果表明，有机肥主效应、无机肥以及有机肥与无机肥的互作均对千粒重有极显著影响，有机肥与品种的互作对千粒重有显著影响。由表1可知，强筋小麦品种徐麦32，施有机肥的4个处理中，NPKM处理的千粒重显著高于其他3个处理，达47.2 g，其他3个处理间差异不显著(43.0～45.6 g)；在不施有机肥的处理中，NPK和NP处理的千粒重(45.7和45.4 g)显著高于CK处理(35.5 g)，而N处理显著低于CK，仅29.8 g。弱筋小麦品种宁麦13，施有机肥的4个处理千粒重无显著差异，不施有机肥处理对千粒重的影响趋势与徐麦32一致。整体而言，与CK相比，除单施N肥处理外，其他6种施肥处理均能显著增加千粒重，但增加幅度差异不显著(除徐麦32的NPKM处理外)。

2.4 长期定位施肥对产量的影响 方差分析结果表明，有机肥主效应，无机肥、品种以及有机肥与无机肥互作效应对小麦产量有极显著影响，而有机肥、无机肥与品种三者的互作对产量有显著影响。由表1可知，强筋小麦品种徐麦32，施有机肥处理的产量显著高于不施有机肥处理；在施有机肥的4个处理中，单施有机肥M处理产量最低，仅为3 184 kg/hm2，其他3个处理间差异不显著(6 707～6 896 kg/hm2)；在不施有机肥的处理中，NPK处理的产量最高，为5 680 kg/hm2，NP处理次之，N和CK处理间无显著差异，其产量分别为574和759 kg/hm2，仅接近NPK处理的10%，N和CK处理的超低产量是由单位面积穗数、穗粒数以及千粒重共同决定的，其中，穗粒数影响最大，仅9粒左右，是正常水平的20%，而单位面积穗数和千粒重仅为正常的67%左右。弱筋小麦品种宁麦13，各处理间产量的变化趋势与徐麦32基本一致。由此可知，与CK相比，单施N肥并不能提高小麦产量，反而略有降低，有机肥和无机肥配合施用能显著提高小麦产量，施用有机肥在一定程度上能弥补无机肥施用量或者种类不足带来的产量损失。长期不均衡施肥易造成土壤肥力减弱，最终使产量降低。因此，应注重有机肥和无机肥配合施用。

2.5 产量及其构成因素间的相关性分析 由表2可知，在主处理不施有机肥条件下，产量与单位面积穗数、穗粒数以及千粒重呈极显著正相关，即产量随单位面积穗数、穗粒数以及千粒重的增加而提高；千粒重与单位面积穗数呈显著正相关，与穗粒数呈极显著正相关。在主处理施有机肥条件下，产量仅与单位面积穗数呈显著正相关，与穗粒数呈极显著正相关，其他参数间无显著相关性。在主处理施有机肥条件下参数间相关性减弱说明有机肥的长期施用弥补了无机肥施用不足对产量及其构成因素的影响。

表2 产量及其构成因素间的相关系数

注：*和**分别代表在0.05和0.01水平上差异显著。

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

3 结论与讨论

土壤肥力是反映土壤肥沃性的一个重要指标，可衡量土壤能够提供作物生长所需各种养分的能力[14]。长期定位肥料试验后，同种类型土壤形成了不同的土壤肥力，为研究土壤肥力与肥料运筹对小麦籽粒产量及其构成因素的影响提供了有利条件[15]。该研究结果表明，有机肥主效应、无机肥主效应以及两两互作对产量及其构成因素均有显著或极显著影响，即长期有机肥无机肥配合施用能显著影响单位面积穗数、穗粒数和千粒重，最终影响产量。相关性分析表明，在主处理施有机肥条件下参数间相关性减弱说明有机肥的长期施用能弥补无机肥施用不足对产量及其构成因素的影响。

经过30多年的定位施肥后，不同施肥处理使土壤形成了不同的固定肥力，该研究2年试验结果均表现出相同的趋势，不同处理间小麦籽粒产量差异显著。从最终产量看，长期施有机肥处理的产量显著高于不施有机肥处理，但仅施有机肥的产量很低，即长期不均衡施肥造成土壤肥力的减弱，最终使产量降低，其低产量是由于单位面积穗数和穗粒数的显著降低造成的，说明在有机肥基础上补充无机肥能显著提高单位面积穗数和穗粒数，最终提高产量；在不施有机肥的处理中，长期单施N肥和不施肥处理CK间无显著差异，随着肥料种类的增加，产量也随之增加，这与Herndl等[17]和蒋仁成等[18]的研究结果一致。该研究还发现，NPK肥长期配合施用与NP肥配合施用相比产量显著提高，这与古巧珍等[16]和张水清等[19]的研究结果不一致。K元素能活化N、P等元素，增加小麦对N、P等元素的吸收[5]，单独施用K肥可能不会对产量有较大影响，但配合NP肥能显著提高小麦产量。

目前，我国仍存在盲目、过度施肥的问题，长期N、P、K比例失调，导致土壤板结和耕地贫化等问题，肥料增产效应下降，影响小麦的持续增产效益；过度施用N肥，造成环境污染。因此，在种植小麦过程中，应根据不同专用型小麦对肥料的需求，合理施肥，注重产量和品质的协同提高，在不影响产量的前提下，合理安排各种有机无机肥料的比例，减少肥料污染，确保小麦持续高产、稳产和优质，维持农业可持续发展。

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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，FENG 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

现代农业产业技术体系项目(CARS-3-2-10)；江苏省重点研发计划项目(现代农业)(BE2015312)；江苏省重点研发计划项目(现代农业)(BE2015352-5)；江苏省重点研发计划项目(现代农业)(BE2016312)；徐州市农业科技创新计划项目(KC14N0067)；江苏省现代作物生产协同创新中心项目。江苏省第十三批“六大人才高峰”高层次人才培养项目(NY-156)

马红勃(1983- )，男，河北邢台人，助理研究员，从事小麦育种和栽培研究。*通讯作者，研究员，从事小麦栽培和育种研究。

2016-09-21

TP 753

A

0517-6611(2016)32-0017-03