小麥大豆輪作施氮肥效應(yīng)研究

小麥大豆輪作施氮肥效應(yīng)研究

小麥和豆類是河南省最重要的糧食和油料作物。近年來,河南省小麥播種面積約520萬hm2、大豆播種面積約50萬hm2。河南省小麥、大豆種植主要采取一年兩熟的輪作模式。以往對小麥、大豆單季施肥技術(shù)研究較多,而對小麥大豆輪作周年一體化合理施肥技術(shù)研究較少,這不僅不利于周年輪作施肥技術(shù)體系的制定,而且容易造成養(yǎng)分資源浪費。鑒于此,對小麥大豆一年兩熟周年氮肥用量及合理分配進(jìn)行了研究,以期為不同肥力土壤小麥大豆輪作科學(xué)施用氮肥提供依據(jù)。1試驗設(shè)計與施量試驗根據(jù)河南省葉縣小麥、大豆輪作種植情況和耕地肥力分級水平,分別在城關(guān)鄉(xiāng)溝王村(高肥力)和園藝場(中等肥力)進(jìn)行。供試土壤類型為黃褐土,基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分狀況見表1。供試小麥、大豆品種分別為豫麥49-198、平豆2號。試驗為小麥、大豆輪作下氮肥用量,共設(shè)5個施氮水平,即5個處理(kg/hm2):①不施氮(CK),即麥N0-豆N0,②麥N105-豆N45,③麥N210-豆N90,④麥N315-豆N135,⑤麥N420-豆N180;試驗在統(tǒng)一施磷、鉀基礎(chǔ)上進(jìn)行,小麥季磷鉀用量均為90kg/hm2,大豆季磷鉀肥用量均為75kg/hm2。試驗隨機排列,重復(fù)3次,小區(qū)面積30m2。供試肥料品種分別為尿素(含N46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、氯化鉀(K2O60%)。小麥季40%氮肥和全部磷、鉀肥基施,60%氮肥小麥拔節(jié)期追施;大豆季磷鉀肥和30%氮肥于定苗后施用,70%氮肥在出苗45d追施。小麥于2009年10月10日播種,大豆于2010年6月18日播種。其他生產(chǎn)管理措施均采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理方法。為了說明氮肥的效應(yīng),用以下參數(shù)表征氮肥的利用效率:氮肥偏生產(chǎn)力指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量,即氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量;氮肥農(nóng)學(xué)效率指單位施氮量所增加的作物籽粒產(chǎn)量,氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量;氮肥貢獻(xiàn)率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮區(qū)產(chǎn)量×100%。2結(jié)果與分析2.1高、中統(tǒng)一施氮對小麥、大豆產(chǎn)量的影響小麥、大豆測產(chǎn)結(jié)果(表2)表明,在5個施氮水平下,不論高肥力或中等肥力地塊,小麥、大豆產(chǎn)量均隨著施氮量的增加先增加后降低,均以處理4(麥N315kg/hm2-豆N135kg/hm2)單產(chǎn)最高。方差分析結(jié)果表明,施氮與不施氮處理相比,除處理2與不施氮處理小麥產(chǎn)量差異不顯著外,其他處理間差異均達(dá)顯著水平;施氮處理間相比,高肥力地塊處理3、4、5與處理2差異達(dá)顯著水平。中肥力地塊各施肥處理間差異不顯著。同一施氮水平,高肥力與中等肥力土壤地塊相比,施氮對小麥、大豆的增產(chǎn)效果均低于中等肥力地塊,尤其是小麥增產(chǎn)效果差異較大,經(jīng)檢驗,處理3、4、5與不施氮處理的差異達(dá)顯著水平;施氮與不施氮相比,高、中肥力地塊小麥平均增產(chǎn)分別為15.8%、41.9%,大豆平均增產(chǎn)分別為33.4%、46.8%。可見,同等施氮量在中等肥力地塊的增產(chǎn)效果優(yōu)于高肥力地塊的增產(chǎn)效果。2.2施氮量、化肥處理及其貢獻(xiàn)率氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥貢獻(xiàn)率反映了氮肥對作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)和氮肥的利用效率,能夠較好地評價氮肥效應(yīng)。從表3可以看出,氮肥偏生產(chǎn)力隨著施氮量增加而降低;同等肥力土壤,大豆的氮肥偏生產(chǎn)力大于小麥的氮肥偏生產(chǎn)力;同一施氮水平相同季節(jié)高、中肥力土壤相比,除低氮(處理2)水平氮肥偏生產(chǎn)力差異較大外,其他處理幾乎沒有差異,說明投入相同的肥料氮所能生產(chǎn)的作物產(chǎn)量在高、中肥力土壤上表現(xiàn)基本一致。氮肥農(nóng)學(xué)效率不同處理相比,氮肥農(nóng)學(xué)效率均以處理3最高,處理4與處理3差異不顯著,但顯著高于處理2和處理5的農(nóng)學(xué)效率;同等肥力土壤,大豆的氮肥農(nóng)學(xué)效率大于小麥的氮肥農(nóng)學(xué)效率;同一處理,中等肥力地塊的氮肥農(nóng)學(xué)效率大于高肥力地塊的氮肥農(nóng)學(xué)效率,尤其小麥季差異明顯。不同處理氮肥貢獻(xiàn)率與小麥、大豆產(chǎn)量變化趨勢相同,均隨著施氮量的增加先增加后降低,以處理4(麥N315kg/hm2-豆N135kg/hm2)的最高;同一處理,高肥力地塊大豆季的氮肥貢獻(xiàn)率高于小麥季的氮肥貢獻(xiàn)率,而中等肥力地塊,兩季差異不大;中、高肥力土壤同季同一處理相比,中等肥力地塊的氮肥貢獻(xiàn)率高于高肥力地塊的氮肥貢獻(xiàn)率。2.3高施氮量對復(fù)配的影響由表4可知,不同肥力水平土壤施氮量對小麥、大豆產(chǎn)量的一元二次回歸方程的F檢測均達(dá)顯著水平,模型中的一次項、二次項系數(shù)及截距與實際數(shù)值的相關(guān)性較好,這說明模擬的回歸方程符合預(yù)期目的。高肥力條件下,小麥、大豆達(dá)到最佳產(chǎn)量時的施氮量分別為213.0kg/hm2和121.5kg/hm2;中等肥力條件下,小麥、大豆達(dá)到最佳產(chǎn)量時的施氮量分別為330.0kg/hm2和130.5kg/hm2。由此表明,高肥力與中肥力地塊達(dá)到最佳產(chǎn)量時,小麥季施氮量差異較大,土壤肥力越低,施氮量越大,而土壤肥力對大豆達(dá)到最佳產(chǎn)量的施氮量影響較小,中、高肥力大豆最佳施氮量接近。3高、中統(tǒng)一施氮量氮是對作物產(chǎn)量影響最大的營養(yǎng)元素。本試驗得出的不同施氮量對小麥、大豆產(chǎn)量影響的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果相似,即隨著施氮量增加產(chǎn)量先增加而后降低。結(jié)果還表明,不同施氮量的效應(yīng)、氮利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力隨著施氮量增加而降低,氮肥農(nóng)學(xué)效率以中等施氮水平處理最高,氮肥貢獻(xiàn)率與小麥、大豆產(chǎn)量變化趨勢相同,均隨著施氮量的增加先增加后降低;高、中肥力同等施氮水平對小麥、大豆效應(yīng)的影響研究得出,同等施氮量在中等肥力地塊的效應(yīng)高于高肥力地塊的效應(yīng),高肥力地塊大豆季氮肥貢獻(xiàn)率高于小麥季的氮肥貢獻(xiàn)率。河南省小麥、大豆輪作面積雖然沒有小麥、玉米輪作面積大,但大豆作為養(yǎng)地作物,改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤養(yǎng)分利用率的效果較好,對后茬小麥生長和產(chǎn)量提高影響明顯。本研究結(jié)果表明,高肥力條件下,小麥、大豆達(dá)到最佳產(chǎn)量時的施氮量分別為213.0kg/hm2和121.5kg/hm2;中等肥力條件下,小麥、大豆達(dá)到最佳產(chǎn)量時的施氮量分別為