不同专用肥对豫北小麦产量、经济效益和养分吸收的影响

胡 峰，张运红，毛家伟，刘小奇，钱 凯，张 杰

（1. 河南省农业科学院 农业经济与信息研究所/农业农村部黄淮海智慧农业技术重点实验室，河南 郑州 450002；2. 河南省农业科学院 植物营养与资源环境研究所/河南省农业生态与环境重点实验室，河南 郑州 450002；3. 郑州阿波罗肥业有限公司，河南 荥阳 450100）

小麦是世界三大粮食作物之一，也是我国重要的商品粮和战略性粮食储备品种，2020 年我国小麦播种面积2 373 万hm2，产量13 425 万t，约占粮食总产量的20.05%，小麦产业的持续健康发展，对确保我国口粮安全和国民经济社会平稳运行至关重要[1-2]。化肥施用是保障小麦高产稳产的重要措施，但过量施肥不仅造成资源浪费、养分利用率下降，还会给农业生态环境带来危害[3-5]。依据作物需肥规律、农田供肥特性研发的测土配方施肥技术及小麦专用肥，在增加作物产量、提高肥料利用率和减少环境污染方面效果良好，可促进小麦产业向高效绿色方向发展[6-7]。有研究显示，氮、磷、钾等多种营养元素配合施用，可使肥效提高10%～30%，并能节省劳动力、降低成本[8-9]。肥料复合（混）化也是国际化肥工业的发展趋势，目前我国小麦N、P2O5、K2O的复合化率分别为45.5%、89.5%、88.5%，但存在配方过多、高浓度通用型产品发展较快、针对性差等问题[10-11]。因此，研发适宜于区域化发展的作物专用型复合肥及配套施用技术意义重大，以缓效性、增效性及功能附加性为主要性能特征的作物配方肥是今后复合肥产品发展的主要方向[11-12]。鉴于不同种类作物专用肥在不同种植区施用效果存在差异，研究多集中在配方筛选及肥效比较上[13-16]。如张恒等[13]研究了8 种小麦专用肥在关中地区的施用效果，证实基施500 kg/hm2复合肥（N-P2O5-K2O：18-18-18）、返青期追施50 kg/hm2纯氮下小麦产量和养分利用效率最高。李宏杰等[14]比较了6种小麦配方肥在河南省临颍县的施用效果，证实该地区施用小配方（N-P2O5-K2O：20-15-10）可提高小麦经济效益和肥料利用率。庞庆阳等[15]研究发现，和同等养分常规复合肥相比，施用棉粕腐植酸复合肥可提高小麦有效穗数和千粒质量，使产量增加13.56%。缑培欣等[16]比较了同等养分条件下，普通复合肥、腐植酸肥、有机无机配方肥和控释肥在小麦上的施用效果，证实一次性基施900 kg/hm2控释肥（N-P2O5-K2O：20-20-5）效果最好。河南是我国小麦生产和调出大省，2018 年以来小麦种植面积均在566.7万hm2以上，每年向市场提供的小麦占全国的25%～30%，其中豫北平原是河南小麦的主产区和高产区[3-4]。鉴于此，拟针对当前市场上小麦专用肥多、乱、杂等问题，研究8 种常见小麦专用肥及其配套施肥技术对豫北小麦产量、经济效益和养分吸收的影响，以期为豫北小麦专用肥的选择及高效合理施用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2020 年10 月—2021 年6 月在河南省延津县司寨乡袁纸坊村（114.36°E、35.19°N）进行，试验区农作物以小麦—玉米轮作为主，属暖温带大陆性季风气候，年平均气温14 ℃，年平均降雨量约656.3 mm。试验地土壤类型为潮土，土壤基础养分指标为碱解氮53 mg/kg、有效磷13 mg/kg、速效钾112 mg/kg、pH值8.5、有机质13.4 g/kg。

供试小麦品种为百农207，该品种属中熟半冬性多抗小麦新品种，为国家黄淮南片麦区的主导品种之一。

供试小麦专用肥料采用市场上常用品种，分别为沃尔田小麦专用肥（N-P2O5-K2O：25-15-5，安徽六国化工股份有限公司，2 400 元/t）、心连心小麦专用肥（N-P2O5-K2O：25-15-5，含腐植酸，河南心连心化肥有限公司，2 400 元/t）、化佗小麦专用肥（NP2O5-K2O：25-15-8，含腐植酸、枯草芽孢杆菌等，郑州阿波罗肥业有限公司，3 250 元/t）、多维宝小麦专用肥（N-P2O5-K2O：24-13-7，含腐植酸，郑州阿波罗肥业有限公司，2 400 元/t）、嘉施利小麦专用肥（NP2O5-K2O：17-20-5，新都化工公司，2 600 元/t）、科邦小麦专用肥（N-P2O5-K2O：18-22-5，含腐植酸，江苏科邦生态肥有限公司，2 600 元/t）、普通小麦专用肥（N-P2O5-K2O：17-21-6，郑州阿波罗肥业有限公司，2 400元/t）、豫北小麦专用肥（N-P2O5-K2O：17-20-5，含腐植酸，郑州阿波罗肥业有限公司，3 000 元/t）。追肥选用尿素（N 46%，河南心连心化肥有限公司，1 460元/t）。

1.2 试验设计

试验设置9 个处理，分别为T1：不施肥（CK）；T2：沃尔田小麦专用肥；T3：心连心小麦专用肥；T4：化佗小麦专用肥；T5：多维宝小麦专用肥；T6：嘉施利小麦专用肥；T7：科邦小麦专用肥；T8：普通小麦专用肥；T9：豫北小麦专用肥。每个处理3 次重复。小麦专用肥施肥量均为700 kg/hm2，均作基肥施入，其中低氮高磷肥（T6、T7、T8、T9）均于小麦拔节期追施纯N 57.5 kg/hm2，肥料品种选用尿素，不同处理养分施入量见表1。小区面积为30.1 m2（4.3 m×7.0 m），每个小区之间、区组之间均设保护行和走道（0.5 m）。试验田种植方式及田间管理均采用当地大田的常规方法，统一作业当日完成。

表1 小麦专用肥配方及不同处理养分施入量Tab.1 Composition of wheat specific fertilizers and nutrient input of different treatments

1.3 测定指标及方法

1.3.1 产量及经济效益 于小麦三叶期，在各小区选择2 个具有代表性、长势一致的1 m 样段进行标记，并于成熟期通过调查标记样段的茎蘖数计算单位面积穗数。各小区选取具有代表性、长势一致的单茎20 个，用直尺测量株高和穗长，并进行产量构

成因子调查。收获小区全部植株，晒干后称籽粒质量计产，并测定千粒质量。按以下公式计算经济效益：产值=产量×籽粒价格，2021 年小麦最低收购价为2.26元/kg；施肥后增加的产值=施肥处理的产值-不施肥处理的产值；施肥后增加的纯收入=施肥后增加的产值-增加的肥料投入；施肥产投比=施肥后增加的产值/增加的肥料投入。本研究只计算肥料投入成本，其他投入（机械、人工等）各施肥处理基本相同，不计算在内。

1.3.2 植株养分含量及利用效率 采集成熟期具有代表性的植株，将其分为秸秆和籽粒两部分，105 ℃杀青30 min，70 ℃烘干至恒质量，测定各器官干质量。取烘干样，粉碎后采用浓硫酸-H2O2消煮，流动注射分析仪测定植株各器官N、P 含量，火焰光度计测定K 含量。各器官养分积累量=养分含量×各器官干质量；养分总积累量=秸秆养分积累量+籽粒养分积累量；肥料偏生产力=施肥区产量/（施N量+施P2O5量+施K2O 量）；肥料农学利用效率=（施肥区产量-不施肥区产量）/（施N 量+施P2O5量+施K2O量）。

1.3.3 收获期土壤残留养分 小麦收获后，采集各处理耕层土壤，测定全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾含量。其中，全氮含量采用钠氏比色法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；全磷含量采用钼锑抗比色法测定；有效磷采用NaHCO3浸提、钼蓝比色法测定；全钾含量采用原子吸收分光光度计测定；速效钾采用NH4OAc浸提、火焰光度法测定。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2007 处理数据，利用SPSS 17.0 软件进行方差分析，并采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同小麦专用肥对小麦产量及其构成因子的影响

表2 显示，T2 处理的小麦千粒质量最高，T8 处理的最低，但均和对照无显著性差异。T2、T3、T4、T6、T8 处理的小麦株高显著高于对照，分别较之增加7.9%、6.4%、5.8%、5.5%、5.3%。小麦穗长以T2处理最高，T7 处理最低，但均和对照无显著性差异。施用小麦专用肥的小麦穗粒数和穗质量较对照无显著变化，但是穗数和产量分别较对照增加18.9%～41.8%和17.6%～32.4%，以T4 和T5 处理较高，且均与对照达到显著性差异。综上，本研究条件下，施用不同小麦专用肥均可不同程度提高小麦产量，以T4 和T5 处理增产效果较好，主要归因于穗数的增加。

表2 不同小麦专用肥对小麦产量及其构成因子的影响Tab.2 Effects of different wheat special fertilizers on yield and its components of wheat

2.2 不同小麦专用肥对小麦经济效益的影响

表3 显示，施用小麦专用肥的小麦产值高于对照17.6%～32.4%，其中T4 和T5 处理与对照达到显著性差异，分别为23 872.85、24 626.72 元/hm2。8 种小麦专用肥中，施肥后增加的产值以T5 处理最高，为6 031.03 元/hm2，T2 和T8 处理较低，均为3 266.83元/hm2。肥料投入费用以T9 和T4 处理较高，分别为2 282.61、2 275.00 元/hm2，T2、T3 和T5 处理较低，均为1 680.00 元/hm2。施肥后增加的纯收入及其产投比均以T5 处理最高，分别为4 351.03 元/hm2、3.59，T8、T2、T9、T6 处理相对较低。综上，本研究条件下，8 种小麦专用肥中，T5 处理的小麦产值、施肥后增加的产值、纯收入和产投比均最高。

表3 不同小麦专用肥对小麦经济效益的影响Tab.3 Effects of different wheat special fertilizers on economic benefits of wheat

2.3 不同小麦专用肥对小麦养分吸收的影响

表4 显示，T2、T3、T4、T8、T9 处理的成熟期小麦秸秆氮含量均显著高于对照，增幅分别为59.6%、82.7%、24.6%、61.4%、42.6%，其他处理和对照无显著性差异。除T6处理外，其余施用小麦专用肥的成熟期小麦秸秆磷含量均显著高于对照，增幅为28.6%～114.3%，以T3 和T2 处理较高。T8 处理的成熟期小麦秸秆钾含量高于对照11.0%，T5 处理较之降低7.7%，均与对照达到显著性差异，其余处理与对照相比无显著变化。小麦籽粒氮含量以T3 处理最高，T7 处理最低，但均和对照无显著性差异。除T6处理外，其余施用小麦专用肥的小麦籽粒磷含量均显著高于对照，较之增加6.3%～16.5%，以T9 处理最高。T7处理的小麦籽粒钾含量显著高于对照，增幅为4.7%，其余处理和对照无显著性差异。综上，本研究条件下，整体而言，T3、T2、T8处理的小麦氮、磷、钾含量较高。

表4 不同小麦专用肥对小麦养分含量的影响Tab.4 Effects of different wheat special fertilizers on nutrient content of wheat g/kg

表5 显示，T2、T3、T4、T8、T9 处理的小麦秸秆氮积累量显著高于对照，分别较之增加94.8%、148.6%、75.4%、76.4%、55.9%。除T6 和T9 处理外，其余施用小麦专用肥的小麦秸秆磷和钾积累量均显著高于对照，分别较之增加75.4%～196.3%和19.1%～45.8%，且均以T3 处理最高。施用小麦专用肥的小麦籽粒氮、磷、钾积累量均显著高于对照，增幅分别为11.7%～34.5%、25.0%～44.9% 和14.4%～36.5%，其中籽粒氮积累量以T3 和T5 处理较高，籽粒磷积累量以T5 和T9 处理较高，籽粒钾积累量以T5 和T4 处理较高。除T6 和T7 处理外，其余施用小麦专用肥的小麦总氮积累量均显著高于对照，较之增加27.9%～49.8%，以T3 处理增幅最大；施用小麦专用肥的小麦总磷、钾积累量分别较对照增加25.5%～46.8%和12.5%～43.1%，差异均显著，其中总磷积累量以T5、T3、T9、T4 处理较高，总钾积累量以T3 和T4 处理较高。施用小麦专用肥的小麦氮、磷、钾总积累量均显著高于对照，增幅为19.5%～46.5%，且4种高氮低磷肥（T2、T3、T4、T5）处理的小麦氮、磷、钾总积累量（517.02～590.46 kg/hm2）高于4 种低氮高磷肥（T6、T7、T8、T9）处理的小麦氮、磷、钾总积累量（481.76～502.77 kg/hm2），并且也以T3 处理最高。综上，本研究条件下，8种小麦专用肥中，T3处理的小麦养分积累量最高，其次是T4、T2和T5处理。

表5 不同小麦专用肥对小麦养分积累量的影响Tab.5 Effects of different wheat special fertilizers on nutrient accumulation of wheat kg/hm2

2.4 不同小麦专用肥对肥料农学利用效率和偏生产力的影响

图1 显示，8 种小麦专用肥中，T5 处理的肥料农学利用效率最高，为8.66 kg/kg，其次是T4 和T3 处理，分别为6.95、6.35 kg/kg，T8、T2 和T6 处理较低，分别为3.95、4.59、5.06 kg/kg。肥料偏生产力，也以T5 处理最高，为35.38 kg/kg，其次是T3、T4、T2 处理，分别为32.48、31.44、30.71 kg/kg，再次是T9 处理，为28.47 kg/kg，以T8、T7、T6 处理的偏生产力较低，分别为26.47、27.46、28.15 kg/kg。以上说明，8种小麦专用肥中，T5处理的肥料农学利用效率和偏生产力最高。

图1 不同小麦专用肥对肥料农学利用效率（A）和肥料偏生产力（B）的影响Fig.1 Effects of different wheat special fertilizers on fertilizer agronomy efficiency（A）and fertilizer partial productivity（B）

2.5 不同小麦专用肥对小麦收获后土壤残留养分的影响

表6 显示，各处理小麦收获后耕层土壤全氮含量无显著性差异。除T2 和T3 处理外，其余施用小麦专用肥的土壤全磷含量均显著高于对照，以T8、T7 和T5 处理较高，分别较对照增加91.2%、87.2%、82.1%。T6 处理的土壤全钾含量最高，T7 处理最低，但均和对照无显著性差异。除T3 和T6 处理外，其余施用小麦专用肥的土壤碱解氮含量均显著高于对照，增幅为57.1%～150.0%，以T8 处理最高，T5次之（114.3%）。除T4 处理外，其余施用小麦专用肥的土壤有效磷含量也均显著高于对照，以T7 和T8 处理较高，分别较对照增加72.5%、71.6%；其次是T5 和T6 处理，较对照增加54.9%、45.1%。T6 和T9处理的土壤速效钾含量显著低于对照，分别较之降低21.9%和18.1%，其余处理和对照无显著性差异。综上，施用小麦专用肥对小麦收获后土壤全氮、全钾和速效钾含量影响相对较小，但可提高土壤碱解氮、全磷和有效磷含量，其中T7、T8、T5 处理的全磷和有效磷含量较高，T8、T5 处理的碱解氮含量较高。

表6 不同小麦专用肥对小麦收获后土壤残留养分的影响Tab.6 Effects of different wheat special fertilizers on residual soil nutrient status after wheat harvest

3 结论与讨论

肥料产品优化升级是实现作物养分科学管理的重要途径[5]。大量试验表明，我国依据土壤养分供应特征、作物需求规律和肥效反应研制的区域作物专用肥，在提高作物产量和肥料利用率方面效果显著，有利于科学施肥和降低农业环境风险[14，17-18]，然而目前我国推广应用的多是区域作物大配方，未充分考虑区域内养分差异[19]。近年来，缓控释作物专用肥、增效复合肥等新型作物专用肥也受到广泛关注[15-16，20-23]。本研究对比了市场上8种小麦专用肥的施用效果，证实施用不同小麦专用肥均可不同程度提高小麦产量，以含腐植酸的化佗和多维宝小麦专用肥处理产量较高，主要归因于穗数的增加；后者小麦产值、施肥后增加的产值及纯收入、产投比最高。前人研究发现，腐植酸可刺激作物生长、改善土壤结构、使肥料增效、改善作物品质、提高作物抗病性[24]。刘红恩等[25]在小麦上的研究显示，和普通尿素相比，河南潮土区施用腐植酸尿素可增加小麦产量、提高氮肥利用效率。毕军等[26]认为，小麦上施用腐植酸生物活性肥料较无机复混肥和习惯施肥分别增产9.0%、15.2%。故本研究中，施用化佗小麦专用肥和多维宝小麦专用肥小麦产量较高可能与添加腐植酸有关。此外，赵亚南等[10]的研究认为，河南省土壤速效钾在＜80、80～105、105～140、140～180、＞180 mg/kg 时，钾肥（K2O）推荐量分别为73、64、58、48、43 kg/hm2。本研究供试土壤速效钾含量为112 mg/kg，属于中等水平，化佗小麦专用肥和多维宝小麦专用肥的钾肥投入量高于沃尔田小麦专用肥和心连心小麦专用肥，也有利于小麦穗数和产量的提高。有报道认为，肥料配施枯草芽孢杆菌可增加作物干物质积累量和产量，促进肥料吸收利用[27]。本研究中，华佗小麦专用肥中添加有枯草芽孢杆菌，可能也是其促进小麦增产的原因之一。

本研究中，4 种高氮低磷肥（沃尔田小麦专用肥、心连心小麦专用肥、化佗小麦专用肥和多维宝小麦专用肥）的总养分投入量（308.0～336.0 kg/hm2）少于低氮高磷肥（351.5～372.5 kg/hm2）（嘉施利小麦专用肥、科邦小麦专用肥、普通小麦专用肥和豫北小麦专用肥），但小麦穗数、产量及氮、磷、钾总积累量均较高，说明高氮低磷肥一次性施入更适合该区域小麦种植。赵亚南等[10]研究认为，河南省小麦平均经济施氮量为166 kg/hm2，其中平原适宜区为170 kg/hm2。王宜伦等[28]基于养分专家系统，推荐新郑及鹤壁小麦氮肥施用量为167～182 kg/hm2。本研究中，不同小麦专用肥处理的总氮施入量相差不大，为168.0～183.5 kg/hm2，均能满足该地区小麦生长需要。有报道认为，氮肥后移可改善小麦生长后期光合性能，延缓植株衰老，增加穗粒数和粒质量，实现增产[29-30]。但也有研究表明，氮肥追施比例过高会因穗数不足导致成穗率下降，达不到增产的效果[31-32]。本研究土壤碱解氮含量为53 mg/kg，属于较低水平，施用低氮高磷肥的小麦穗数、产量及总养分吸收量整体低于高氮低磷肥，可能为前期投入氮素不足所致。近年来，随着复合肥的大量施用，我国土壤速效磷含量已大幅上升[33-34]。赵亚南等[10]依据目前河南省土壤有效磷含量，将其分为5个级别，分别为＞37、24～37、15～24、10～15、＜10 mg/kg，对应小麦磷肥推荐施用量分别为63、75、81、95、105 kg/hm2。本研究中，供试土壤有效磷含量为13 mg/kg，高氮低磷肥的总磷肥施入量为91～105 kg/hm2，满足小麦生产需要；低氮高磷肥中过多的磷肥输入没有必要，还会造成肥料利用效率的降低。

总之，本研究中，高氮低磷肥一次性施入在该种植区小麦高产和养分高效利用方面应用效果良好，还可解决劳动力不足的难题，适宜推广应用，且以多维宝小麦专用肥施用效果最优。