CN104186156B - 兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，包括以下步骤：（1）将夏玉米秸秆全部粉碎还田，以含N量计，基施氮肥76～125？kg/hm²，以含P₂O₅量计，基施磷肥90～180？kg/hm²，以含K₂O量计，基施钾肥80？Kg/hm²，翻耕深度15~18cm；（2）以机械条播小麦种，播种深度3～5cm，苗期植株密度为260~280万株/hm²；（3）以含N量计，在拔节期追施氮肥76～125？kg/hm²后，及时灌水。本发明将小麦-土壤-肥料系统作为研究对象，合理施肥，寻求小麦高产与环境友好的化肥投入量，科学防治面源污染，促进农业生产与环境保护协调发展。

Description

兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法

技术领域

本发明属于农作物栽培技术领域，具体涉及一种兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法。

背景技术

潮土是河流沉积物受地下水运动和耕作活动影响而形成的土壤，因有夜潮现象而得名，属半水成土，其主要特征是地势平坦、土层深厚，主要集中分布于河流冲积平原、三角洲泛滥地和低阶地。豫北地区位于华北平原的中部，是河南省的小麦主产区，其土壤主要是潮土，历来是我国重要的冬小麦生产基地，搞好其小麦生产对保障我国粮食安全有着重大意义。

目前，人们大多都是在肥料非常充裕的条件下挖掘小麦的增产潜力，在“高产、优质”农业生产目标实现的同时却忽视了农业生产效率的下降，致使小麦肥料施用量逐年增大，而产量并不相应增加，肥料利用效率明显下降，并对农业环境造成不良影响。对于氮肥来说，长期大量施用氮肥超出作物的吸收能力和土壤消纳、固持能力，不仅未能达到增产效果，还使得氮素大量残留在土壤中。盈余的氮素绝大部分以硝态氮的形式在土壤剖面中累积，在灌溉或集中降雨时很容易引起淋洗损失，进入地下水，威胁人类的健康。据统计，河南省地下水硝酸盐污染严重，超标率达到了31.4%，农业生产上氮肥的过量施用是污染的主要来源。而对于磷肥来说，由于磷肥的转化率较低，不施磷肥或少量施用不能满足小麦生长的需求，但过量施用将导致磷素在土壤中的大量累积，土壤中的残留有效磷在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏等形式进入水体而造成地表和地下水环境的污染。

而受土壤类型、土壤基础肥力及气候条件的影响，不同的土壤类型、不同的地区所适用的肥料投入量及施肥方法差别很大。因而研究在我国小麦主产区—豫北潮土区如何通过施肥协调小麦持续高产和生态环境保护之间的矛盾十分重要。但是现有的研究主要集中在施肥量对产量及品质的影响、肥料盈余对农业环境的影响上，而在保证产量稳定的前提下兼顾环境安全的施氮、磷量的研究鲜有报道。

发明内容

针对上述问题，本发明将小麦-土壤-肥料系统作为研究对象，合理施肥，寻求小麦高产与环境友好的化肥投入量，为科学防治农业面源污染，促进农业生产与环境保护协调发展，保障粮食安全和环境安全而提供一种兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法。

本发明通过以下技术方案实现：

设计一种兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，具体包括以下步骤：

（1）将夏玉米秸秆全部粉碎还田，以含N量计，基施氮肥76～125kg/hm²，以含P₂O₅量计，基施磷肥90～180kg/hm²，以含K₂O量计，基施钾肥75~85Kg/hm²，翻耕深度15~18cm；

（2）以机械条播小麦种，播种深度3～5cm，苗期植株密度为260~280万株/hm²；

（3）以含N量计，在拔节期追施氮肥76～125kg/hm²后，及时按常规方法灌水；其它田间管理措施同常规。

对于上述的栽培施肥方法，在步骤（1）中，基施氮肥76.35~125kg/hm²，基施磷肥90~180kg/hm²，基施钾肥80Kg/hm²；在步骤（3）中，追施氮肥76.35~125kg/hm²。

对于上述栽培施肥方法，在步骤（1）中，基施氮肥76.35kg/hm²，基施磷肥90kg/hm²，基施钾肥80Kg/hm²；在步骤（3）中，追施氮肥76.35kg/hm²。

对于上述栽培施肥方法，所述氮肥为二铵或尿素。

对于上述栽培施肥方法，所述钾肥为氯化钾或硫酸钾。

对于上述栽培施肥方法，所述磷肥为过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥中的至少一种。

对于上述栽培施肥方法，在步骤（2）中，播种前先以分子量为2000～5000的聚天冬氨酸对小麦种进行拌种，聚天冬氨酸用量2.25～3.00kg/hm²。

聚天冬氨酸对金属离子具有螯合作用，一定分子质量（2000～5000）的聚天冬氨酸可以富集氮、磷、钾及微量元素供给小麦植株，使其更有效地利用肥料，提高小麦的产量和品质，并能改善小麦植株的根际环境，进而改善土壤质量，提升土壤对于肥料养分的消纳量。

对于上述栽培施肥方法，在步骤（2）中，播种前可以用杀菌剂或/和杀虫剂对小麦种进行拌种，所述杀菌剂为种子重量0.03%的粉锈宁或种子重量0.12%的12.5wt%烯唑醇，所述杀虫剂为60wt%吡虫啉悬乳剂、50wt%辛硫磷乳剂或48wt%毒死蜱乳剂的至少一种，1重量份杀虫剂拌10重量份干种。

本发明研究表明，播种前以上述杀菌剂或/和杀虫剂对小麦种子进行拌种能够有效防治小麦锈病、白粉病、纹枯病、病毒病、地下害虫蚜虫等豫北潮土区常见的土传病虫害，对于健壮幼苗，提高植株的抗病能力，保证小麦丰产丰收。

本发明具有积极有益的技术效果：

（1）本发明以小麦-土壤-肥料系统作为研究对象，合理施肥兼顾小麦稳定高产与环境友好安全，能科学防治农业面源污染，促进农业生产与环境保护协调发展，为保障粮食安全和环境安全提供具体的实施方式和途径。

（2）本发明栽培施肥方法可健壮幼苗根系，并增加中、下层根系的比例，增强对土壤深层累积硝态氮的吸收，一方面减少当季氮肥投入量，另一方面减少上茬投入氮肥损失，对提高深层累积硝态氮的生物有效性，防止土壤硝态氮淋洗对地下水污染具有现实的经济意义和环境意义。

（3）本发明栽培施肥方法增加有针对性的拌种药剂，能够有效防治豫北潮土区常见的土传病虫害，壮硕幼苗，提高植株的抗病能力；增加特定的聚天冬氨酸拌种并能富集氮、磷、钾及微量元素及时有效供给小麦植株利用，使其更有效地利用肥料养分，提高小麦的产量和品质，并能改善土壤质量，提升土壤对于肥料养分的消纳量。

（4）本发明方法中，施肥用量经济，施肥时机得当，既能及时有效的供给小麦植株肥料养分，（分期施肥）又能避免分散集中一次施肥所带来的环境风险，最终达到保持较高的经济产量、提高小麦品质，并能维持或提高土壤肥力，进而保障潮土区农田生产力的可持续性和生态环境的安全性。

附图说明

图1为本发明施磷量与小麦产量及环境指标的拟合曲线图；

图2为本发明小麦收获期土壤剖面硝态氮和铵态氮分布情况图；

图3为本发明施氮量与小麦产量及土壤硝态氮残留量的拟合曲线图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一豫北潮土区小麦磷肥投入阈值试验

1.试验条件：试验地位于河南省浚县，气候类型为暖温带大陆性季风气候，平均日照时数2258.1小时，年平均气温13.8℃，无霜期206天，年均降水量663.5mm，≥10℃积温4605.5℃。土壤类型为潮土，土壤有机质(SOM)12.6g/kg，土壤全氮0.85g/kg，土壤碱解氮(Alkali-hydrolysableNitrogen)50.2mg/kg，有效磷13.1mg/kg，有效钾110mg/kg，土壤容重(0~20cm)1.410g/cm³、(20~40cm)1.52g/cm³、(40~60cm)1.46g/cm³、(60~80cm)1.41g/cm³、(80~100cm)1.37g/cm³。

2.试验设计：试验共设置4个处理，三次重复，小区面积：6×9=54平米，随机区组排列：

（1）P₀：不施磷0%；

（2）P₉₀：施磷量90kg/hm²；

（3）P₁₈₀：施磷量180kg/hm²；

（4）P₃₆₀：施磷量360kg/hm²；

试验选用的小麦品种为豫北种植较普遍的矮抗58，翻耕深度为15cm。播种方式为机械条播，上茬为玉米，玉米秸秆100%还田。播种前，先以分子量为2000～5000的聚天冬氨酸、杀菌剂对小麦种进行拌种，聚天冬氨酸用量2.5kg/hm²，粉锈宁有效成分用量为种子重量的0.03%，2011年10月17日播种，播种深度控制在4～5cm，苗期植株密度为260~280万株/hm²；4个处理，氮、钾肥施用量都一致，即氮肥（N）200kg/hm²、钾(K₂O)80kg/hm²。所用肥料为：尿素、氯化钾、过磷酸钙。其中氮肥1/2基施，1/2在拔节期追施，磷钾肥全部基施。于2012年6月5日收获，各个小区实收测产、考种；小麦生育期内各个小区田间管理一致。

3.样品采集及测定：

（1）收获期每个小区按S型布点采集5钻0~20cm土壤样品制备混合样，测定Olsen-P、CaCl₂-P,水溶解性总磷。同时每个小区测产后，分籽粒、秸秆二部分制备植株样品，测定植株全磷含量；

（2）测试及计算方法

①Olsen-P的测定：0.5mol/LNaHCO₃溶液浸提，钼锑抗比色法测定；

CaCl₂-P的测定：0.01mol/LCaC1₂溶液浸提，钼锑抗比色法测定；

水溶性总磷的测定：去离子水浸提，钼锑抗比色法测定；

植株全磷测定：样品粉碎后，经硫酸-双氧水消煮，钒钼黄比色法测定；

②磷肥利用率:

PUE=(A-B)/C×100%，式中，PUE-磷肥利用率；A-供磷处理作物吸收磷素养分量；B-空白处理作物吸收磷素养分量；C-磷素供应量。

4.数据处理：实验数据统计分析采用Excel-2007，SPSS19.0等软件。

5.结果与分析

（1）施磷量对小麦产量及产量构成因素的影响

由表1可以看出，随施磷量增加，籽粒产量快速增加，当施磷量超过90kg/hm²时，产量开始下降。同P₀处理相比，P₉₀、P₁₈₀、P₃₆₀处理增产率为：31.2%、29.9%、23.5%，这表明施磷能促进籽粒产量提高，过量对籽粒产量起抑制作用。秸秆产量随施磷量增加而增加，当施磷量超过180kg/hm²时，产量开始下降，增产率在31.8%～39.5%，可见施磷能促进秸秆产量增加，施用过量对秸秆产量起抑制作用，比籽粒产量的影响滞后。施磷处理籽粒产量和秸秆产量与不施磷处理差异显著，施磷处理间差异不显著。

生产实践表明，施用磷肥能提高潮土区小麦成穗数、千粒重、穗粒数，但施用过量会起抑制作用（参见表1）。土壤中磷的缺乏与过量，均会造成小麦因生理失调而减产；过多的磷素营养会促使小麦呼吸作用过于旺盛，消耗的干物质大于积累的干物质，造成生殖器官提前发育，引起小麦早熟，籽粒小，产量低，还容易导致缺锌、缺钼症状。可见，豫北潮土区磷肥施用量在一定范围内可以促进小麦增产，超过一定范围会则起抑制作用，因而有减产风险。

表1不同磷肥处理对小麦产量及构成因素的影响

注：表中同一列中不同字母表示显著差异（P＜0.05）。

（2）施磷量与小麦吸磷量、磷肥利用率的关系

从表2可以看出，随着施磷量的增加，豫北潮土区小麦籽粒和秸秆吸磷量先增加后趋于平稳，各施磷处理籽粒吸磷量无显著差异；秸秆吸磷量P₁₈₀、P₃₆₀处理间差异不显著，其他处理间差异显著。地上部吸磷量先快速增加，后趋于平稳，P₉₀、P₁₈₀、P₃₆₀处理间无显著差异，这表明，小麦地上部吸磷能力是有限的，当施磷量达到一定量后，随施磷量增加小麦地上部吸磷量趋于稳定，增加的吸磷量相对应施肥量而言不大，而大量的磷肥会积累在土壤中，造成浪费，进而对农业环境构成威胁。

磷肥利用率反映作物对施入土壤中的磷肥的利用程度。由表2可以看出潮土区磷肥利用率随着施磷量的增加呈下降趋势，P₉₀处理的磷肥利用率最高，为25.1%，其次P₁₈₀为15.7%，P₃₆₀处理最低，仅为8.2%。当磷肥用量超过90kg/hm²后，磷肥利用率降低，而且产量开始下降（表1），说明磷肥施用过多不仅降低了利用率，而且有减产的风险，同时大量磷积累在土壤中，影响土壤中其它营养元素的平衡，影响小麦的生长发育。

表2施磷对小麦磷素吸收及磷肥利用率的影响

注：表中同一列中不同字母表示显著差异（P＜0.05）。

(3)施磷量与土壤无机磷残留量的影响

磷肥施入土壤以后，大部分积累在土壤中，由表3看出，随着施磷量的增加，土壤中Olsen-P、水溶性磷、CaCl₂-P等有效磷含量明显增加，同一施磷处理，土壤中Olsen-P的含量最高，其次是水溶性磷，CaCl₂-P的含量最低。

施磷能显著提高土壤Olsen-P的含量，同P₀处理相比，P₉₀、P₁₈₀、P₃₆₀处理土壤中Olsen-P的含量分别提高了2.5倍、4.4倍、8.0倍，其中P₀与P₉₀处理差异不显著，P₉₀处理与P₁₈₀处理差异不显著，其它处理间差异显著。CaCl₂-P在土壤中含量比较低，除P₀处理与施磷处理差异显著外，施磷处理间无显著差异。水溶性磷随施磷量的增加而增加，但各处理间差异均不显著。

表3施磷对土壤无机磷残留量的影响

注：表中同一列中不同字母表示显著差异（P＜0.05）。

(4)土壤磷平衡

磷素投入高于作物吸收，就出现盈余。而磷素的盈余可导致土壤磷素的积累，从而增加农田土壤磷的流失潜力。土壤磷的表观平衡可以反映土壤磷的盈余与亏损情况，由表4可以看出，进入潮土土壤中的磷主要包括种子带入及磷肥的施入，移除土壤的磷主要是籽粒带出的磷。P₉₀处理磷盈余7.54kg/hm²，P₁₈₀处理磷盈余45.54kg/hm²，P₃₆₀处理磷盈余124.37kg/hm²，远远超过作物需要的磷量。杨学云等的研究表明，随磷素盈余的增加，土壤全磷和Olsen-P会因之升高，其含量或其增加量与土壤磷素盈余有极显著直线正相关。

表4土壤磷素平衡情况

。

（5）不同磷肥投入对小麦产量及环境指标的影响

从图1施磷量与小麦产量及环境指标的拟合曲线可以看出，随施磷量的增加，小麦籽粒的产量呈现先增加后降低的趋势，二次曲线模拟方差y=0.00005x²+0.021x+7.321，R²=0.874；方差分析结果表明施磷处理籽粒产量差异不显著；土壤中Olsen-P的变化受施磷影响最大，土壤中Olsen-P含量呈明显增加趋势，与施磷量呈直线相关，相关系数R²=0.999，但P₉₀、P₁₈₀处理间差异不显著(见表3)，其它处理间差异显著；磷肥的利用率呈明显下降趋势，在8.2～25.1%；综合考虑小麦的产量、土壤中无机磷的残留量及磷肥的利用率等因素，本发明认为小麦的磷肥施用阈值应在90kg/hm²～180kg/hm²，在这个施肥区间内，既能保证小麦获得高产，又能减少磷肥过多对环境造成的不良影响。

本试验及大量生产实践结果表明（参见图1），当豫北潮土区小麦田的施磷量在90kg/hm²时（P₉₀处理），小麦籽粒产量最高，土壤中有效磷残留量少，与P₀处理无显著差异，磷肥利用率最高，所以此施磷量是小麦生产最佳施磷量；当施磷量达到180kg/hm²（P₁₈₀处理）时，小麦产量、土壤中Olsen-P残留量与P₉₀处理无显著差异，低于土壤发生磷素淋溶的阈值23mg/kg[长期不同施肥土壤中磷淋溶"阈值"研究.西北农林科技大学学报2003,31(3):123-127]，磷肥利用率在15.7%；施磷量超过180kg/hm²后，小麦产量降低，土壤中Olsen-P残留量明显高于土壤发生磷素淋溶的阈值，所以根据长期的生产实践和本次试验研究确定90～180kg/hm²为豫北潮土区小麦磷肥的施用阈值，长期的生产实践表明该阈值内的施磷量既能保证小麦高产，又能减少磷素在土壤中残留，从而提高磷肥利用率，达到施肥经济且高产、高效、环境友好型的生产目标。

实施例二豫北潮土区小麦氮肥投入阈值试验

1.试验条件：

试验地位于河南省浚县，气候类型为暖温带大陆性季风气候，平均日照时数2258.1小时，年平均气温13.8℃，无霜期206天，年均降水量663.5mm，≥10℃积温4605.5℃。土壤类型为潮土，土壤有机质(SOM)12.6g/kg，土壤全氮0.85g/kg，土壤碱解氮(Alkali-hydrolysableNitrogen)50.2mg/kg，有效磷13.1mg/kg，有效钾110mg/kg，土壤容重(0~20cm)1.410g/cm³、(20~40cm)1.52g/cm³、(40~60cm)1.46g/cm³、(60~80cm)1.41g/cm³、(80~100cm)1.37g/cm³。

2.试验设计

试验处理六个，三次重复，小区面积：6×9=54m²，随机区组排列：

(1)N₀：对照，不施氮肥；

(2)N₁₅₀：施氮量150kg/hm²；

(3)N₂₀₀：施氮量200kg/hm²；

(4)N₂₅₀：施氮量250kg/hm²；

(5)N₃₀₀：施氮量300kg/hm²；

(6)N₄₀₀：施氮量400kg/hm²；

六个处理施磷量（P₂O₅）、钾量(K₂O)分别为：90Kg/hm²、80Kg/hm²，所用肥料为二铵、尿素、氯化钾、过磷酸钙，其中氮肥1/2基施，1/2在拔节期追施，磷、钾肥全部基施。种植小麦品种：豫北种植较普遍的矮抗58，翻耕深度为15cm。播种方式为机械条播，上茬为玉米，玉米秸秆100%还田。播种前，先以分子量为2000～5000的聚天冬氨酸、杀菌剂对小麦种进行拌种，聚天冬氨酸用量2.25kg/hm²，粉锈宁有效成分用量为种子重量的0.03%，于2011年10月17日种植，播种深度3～4cm，苗期植株密度为260~280万株/hm²，2012年6月5日收获。

3.样品采集及分析方法

小麦收获期每个小区采集0～100cm鲜土壤样品，每20cm一层，重复三次，测定硝态氮、铵态氮及土壤含水量。同时每个小区测产，分籽粒、秸秆制备植株样品，测定植株全氮含量。土壤硝态氮、铵态氮，流动分析仪测定；植株全氮，凯氏定氮法。

4.计算及数据处理

地上部吸氮量=籽粒吸氮量+秸秆吸氮量

氮肥利用率（%）=（施氮区植株氮素积累量-空白区植株氮素积累量）/施氮量×100

硝态氮残留量(kg/hm²)=土壤硝态氮含量（mg/kg）×土壤容重(g/cm³)×土层厚度（cm）/10

试验数据统计分析采用Excel-2007，SPSS19.0等软件。

5.结果与分析

（1）施氮量对小麦产量的影响

表5可以看出，从N₀处理到N₂₅₀处理，小麦籽粒产量随施氮量的增加而增加，当施氮量达到250kg/hm²时，小麦籽粒产量最高，达到9413kg/hm²，之后随施氮量增加，产量有下降趋势。与不施氮处理相比，N₁₅₀、N₂₀₀、N₂₅₀、N₃₀₀、N₄₀₀籽粒产量分别提高了18.9%、24.2%、26.8%、23.0%、19.7%。施氮处理与不施氮处理之间在0.05水平上差异显著，N₂₀₀、N₂₅₀、N₃₀₀处理之间差异不显著,N₁₅₀N₃₀₀、N₄₀₀处理之间差异不显著，其他处理差异显著。不同处理间秸秆产量随施氮量的增加而增加，当施氮量达到300kg/hm²时，秸秆产量最高，达到9470kg/hm²，之后降低。与不施氮相比，N₁₅₀、N₂₀₀、N₂₅₀、N₃₀₀、N₄₀₀处理秸秆产量分别提高了16.4%、11.8%、25.3%、26.3%、18.7%。施氮处理与不施氮处理秸秆产量差异显著，N₂₅₀、N₃₀₀秸秆产量差异不显著，但与其它几个处理间差异显著。可见，氮肥对小麦有明显的增产效果，但是增产能力是有限的，当氮肥施用达到一定量时，小麦的产量不再增加，过量起抑制作用。

表5不同施氮处理对小麦产量的影响

注:同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平(LSD)。

（2）施氮量对小麦吸氮量及氮肥利用率的影响

从表6可以看出，小麦当季秸秆吸氮量明显小于籽粒吸氮量，籽粒和秸秆吸氮量随施氮量增加先增加后趋于平稳降低。籽粒吸氮量在施氮处理与不施氮处理之间在0.05水平上差异显著，N₂₀₀、N₂₅₀、N₃₀₀、N₄₀₀处理间无显著差异，N₁₅₀、N₂₀₀、N₄₀₀处理间无显著差异，其它处理间有显著差异。秸秆吸氮量N₀、N₁₅₀、N₂₀₀处理间差异不显著，N₂₅₀、N₃₀₀、N₄₀₀处理间差异不显著。地上部吸氮量先增加后趋于平稳，N₄₀₀处理略有降低，各施氮处理间差异与籽粒吸氮量各处理间差异一致。这说明，小麦地上部吸氮能力是有限的，当施氮量达到一定量后，随施氮量增加小麦植株地上部吸氮量趋于平稳，小麦对氮肥存在奢侈吸收现象，过量的氮素积累在土壤中，会随降雨和灌溉，往土壤深处淋溶。

氮肥的利用率直接反映小麦对施入土壤中氮肥的利用程度。本试验各处理水平下的氮肥利用率在10.1%～22.1%，N₁₅₀处理的氮肥利用率最高，其次是N₂₅₀、N₂₀₀、N₃₀₀，N₄₀₀处理氮肥利用率最低，仅为10.1%。当氮肥用量超过250kg/hm²时，氮肥利用率降低，小麦产量开始下降，说明氮肥施用过量不仅降低了氮肥利用率，而且有减产风险，同时对地下水硝酸盐污染也构成严重威胁。

表6施氮对小麦氮素吸收及氮肥利用率的影响

注:同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平（LSD）。

（3）施氮量对土壤无机氮残留量的影响

总的来看，潮土区小麦收获后，各施肥处理水平下的土壤中硝态氮含量在2.4～26.6mg/kg，各处理间变化趋势明显，氮肥用量越高，硝态氮在土壤中积累越多（参见图2）。随着土壤深度的增加，各处理土壤硝态氮残留量呈下降趋势，0～40cm土壤中硝态氮含量相对较高，含量在7.49～26.61mg/kg，60～100cm土壤中，含量在2.49～21.84mg/kg。当潮土区农田土层中存在大量硝态氮累积，在大水漫灌或强降雨时，硝态氮会向土壤深层大量淋洗，易造成地下水硝酸盐污染。潮土区小麦收获期的土壤中铵态氮含量相对较低，一般在0.11～0.56mg/kg范围内，除对照与施氮处理间差异比较明显，其它施氮处理间变化不是太明显，0～40cm土层高于60～100cm土层。所以在旱地潮土土壤中无机氮的残留主要以硝态氮为主，对农业环境构成威胁主要是根层外硝态氮的淋洗易对地下水造成的硝酸盐污染。

土壤剖面中硝态氮含量与施肥量直接相关，过量施用氮肥使硝态氮在土壤中大量积累并向下层快速移动。0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~80cm、80~100cm土壤硝态氮残留量之和可以得到1米土体硝态氮残留量。从表7可以看出，小麦收获后，1米土体硝态氮残留量在95.2～309.2kg/hm²之间，随施氮量的增加，1米土体硝态氮的残留量明显增加，除N₂₀₀与N₂₅₀、N₂₅₀和N₃₀₀处理差异不显著外，其它处理间差异显著。1米土体中铵态氮残留量相对较低，各施氮处理间无显著差异，矿质氮除N₂₀₀与N₂₅₀、N₂₅₀和N₃₀₀处理差异不显著外，其他处理差异显著。

表71米土体中无机氮残留情况

注:同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平(LSD)。

（4）施氮量与产量及土壤硝态氮残留的曲线分析

通过对小麦产量、土壤硝态氮残留量的分析发现，施氮量与小麦产量的关系呈二次曲线的关系（参见图3），y=-0.025x²+13.85x+7410（R²=0.980）。通过计算，当小麦籽粒产量最高为9328.2kg/hm²,此时施肥量为276.4kg/hm²，而实际在施肥量达到250kg/hm²时，小麦的产量已达到了9413kg/hm²，比曲线模拟的施肥量低。本试验小麦最高产量95%是8942.3kg/hm²，通过二次曲线求得为施氮量为152.7kg/hm²和401.2kg/hm²（舍去），152.7kg/hm²为环境友好的推荐施氮量。当土壤中残留的硝态氮在达到最大产量前后急剧上升，有时会在最高产量施氮量和氮素损失显著增加的施氮量的拐点出现一个缓冲区，发明人将拐点称之为该体系对环境的承受力，即施氮量超过这一数值，氮素损失显著增加，对环境特别是水体环境的威胁加大。对1米土体中硝态氮残留量分析可知，施氮量与硝态氮残留量呈直线关系，y=0.528x+91.12（R²=0.990）。方差分析结果N₁₅₀与N₂₀₀硝态氮残留量差异显著，N₂₀₀与N₂₅₀残留量差异不显著(表7)。综合考虑小麦产量、硝态氮残留量及氮肥利用率，并结合多年的实践经验，产量在8942.35～9413kg/hm²，1米土体硝态氮残留量在171.82～214.9kg/hm²之间小麦的氮肥施用量在152.7～250kg/hm²，是保证小麦高产，兼顾环境安全的施氮量。

本试验及长期的生产实践表明：潮土区小麦田施氮肥在一定范围内能显著提高小麦的产量和吸氮量，但是过量有抑制作用。本试验种植的小麦品种是矮抗58，在豫北潮土区种植广泛，当施氮量大于N200kg/hm²时，增施的氮肥增产效果不明显，当施氮量大于250kg/hm²，增施氮肥有减产风险。且随施氮量增加，土壤硝态氮的残留量呈直线上升，潮土区农田的土壤-作物体系对施入的氮肥环境承受力很低。通过本试验的产量与施氮量二次曲线分析并结合长期的生产实践可知，152.7kg/hm²左右的施氮量是豫北潮土区兼顾产量、经济效益和生态效益的施氮量；施氮量为250kg/hm²时，小麦产量达到最高9413kg/hm²。施氮量在N₂₀₀和N₂₅₀时，土壤硝态氮残留量差异不显著，说明在施氮量在200～250kg/hm²时，小麦产量随施氮量增加而提高，土壤硝态氮残留增加缓慢，表明其有一定缓冲能力；当施氮量超过250kg/hm²时，土壤硝态氮积累量明显上升，小麦产量开始降低。综上所述，在豫北潮土区，推荐小麦施氮量在152.7～250kg/hm²范围内，小麦产量在8826～9413kg/hm²，小麦收获期1米土体硝态氮残留量在164.4～214.9kg/hm²，是保证小麦稳定高产又兼顾环境安全的较经济的施氮量。

Claims (6)

1.一种兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将夏玉米秸秆全部粉碎还田，以含N量计，基施氮肥76～125kg/hm²，以含P₂O₅量计，基施磷肥90～180kg/hm²，以含K₂O量计，基施钾肥75~85Kg/hm²，翻耕深度15~18cm；

（2）播种前先以分子量为2000～5000的聚天冬氨酸对小麦种进行拌种，聚天冬氨酸用量2.25～3.00kg/hm²，同时还用杀菌剂或/和杀虫剂对小麦种进行拌种，所述杀菌剂为种子重量0.03%的粉锈宁或种子重量0.12%的12.5wt%烯唑醇，所述杀虫剂为60wt%吡虫啉悬乳剂、50wt%辛硫磷乳剂或48wt%毒死蜱乳剂的至少一种，1重量份杀虫剂拌10重量份干种；以机械条播小麦种，播种深度3～5cm，苗期植株密度为260~280万株/hm²；

（3）以含N量计，在拔节期追施氮肥76～125kg/hm²后，及时灌水。

2.根据权利要求1所述的兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，其特征在于：在步骤（1）中，基施氮肥76.35~125kg/hm²，基施磷肥90~180kg/hm²，基施钾肥80Kg/hm²；在步骤（3）中，追施氮肥76.35~125kg/hm²。

3.根据权利要求2所述的兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，其特征在于：在步骤（1）中，基施氮肥76.35kg/hm²，基施磷肥90kg/hm²，基施钾肥80Kg/hm²；在步骤（3）中，追施氮肥76.35kg/hm²。

4.根据权利要求1所述的兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，其特征在于：所述氮肥为二铵或尿素。

5.根据权利要求1所述的兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，其特征在于：所述钾肥为氯化钾或硫酸钾。

6.根据权利要求1所述的兼顾环境容量的豫北潮土区冬小麦高产栽培施肥方法，其特征在于：所述磷肥为过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥中的至少一种。