冬小麦配方施肥最优组合初探

孟　凯　朱玉杰

冬小麦配方施肥最优组合初探

孟凯1朱玉杰2

（1.滨州职业学院山东滨州256603；2.滨州市滨城区市东办事处山东滨州256603）

试验采用正交优化设计，在中等产量水平的滨海盐化潮土上，针对影响冬小麦产量的有机肥、无机肥、氮磷钾配比、追氮时期4个因素进行研究，结果表明，影响冬小麦产量的最主要因素是有机肥，主要因素是无机肥及其氮磷钾配比，次要因素是追氮时期。并在此试验的基础上，探讨了适宜的冬小麦配方施肥方案。

正交优化设计；冬小麦；配方施肥；最优组合

近年来，农村地区普遍存在着有机肥施用量逐年减少，无机化肥施用量尤其是氮素化肥用量逐年增多，氮、磷、钾等元素配合施用比例不协调，以及氮肥追肥时期不当等方面的问题。这些问题不但不利于肥料发挥增产作用，还造成了地力消耗、土壤结构破坏和环境污染等负面影响，从而制约了冬小麦产量的进一步提高。对于冬小麦种植产业而言，有效解决生产中存在的上述问题，已成为当务之急。本试验在有机肥、无机肥、氮磷钾配比、追氮时期4个因素单因子试验的基础上，采用正交优化设计试验，分析影响冬小麦产量的因素，并探讨适宜的冬小麦高产配方施肥技术方案。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验于2017年和2018年在滨州市沾化区古城镇苏窦村进行，其中2017年进行各因素的单因子试验。试验地地势平坦，土壤肥力中等，供试土壤为滨海盐化潮土，有机质含量10.2 g/kg，全氮0.63 g/kg，碱解氮80 mg/kg，速效磷16.2 mg/kg，速效钾105 mg/kg，pH=7.2。

1.2 供试材料

试验小麦品种为鲁麦23号，使用肥料包括尿素（N 46％）、磷酸二铵（N 18％，P2O546％）、硫酸钾(K2O 50％)。

1.3 试验方案

本试验采用L9（34）正交表，取4个因素，分别为有机肥、无机肥、氮磷钾配比、追氮时期，每个因素分为3个水平，根据单因素试验结果，确定因素与水平表（见表1），试验共9个处理（见表2），重复3次，共计27个小区，小区面积35 m2。磷、钾肥作为基肥一次性施入，每一处理中60％氮肥基施，40％氮肥追施，肥料用磷酸二铵、尿素、硫酸钾现场配比，混匀后施用。收获时分区测产，计算产量，并根据试验结果进行统计分析[1]。

表1因素与水平表（单位：kg/亩）

水平因素有机肥无机肥N、P、K配比追氮时期 1Al 3 000B1 35C1 1∶0.6∶0.4D1拔节 2A2 2 000B2 40C2 1∶0.5∶0.5D2返青 3A3 1 000B3 60C3 1∶0.7∶0.3D3播前

2 结果与分析

表2试验方案及平均产量（单位：kg/亩）

处理因素有机肥无机肥N、P、K配比追氮时期平均产量 1A1 3 000B2 45C2 1∶0.5∶0.5D1拔节448.9 2A1 3 000B3 60C1 1∶0.6∶0.4D2返青459.4

续表2试验方案及平均产量（单位：kg/亩）

处理因素有机肥无机肥N、P、K配比追氮时期平均产量 3A1 3 000B1 30C3 1∶0.7∶0.3D3播前437.5 4A2 2 000B1 30C1 1∶0.6∶0.4D1拔节399.5 5A2 2 000B2 45C3 1∶0.7∶0.3D2返青424.6 6A2 2 000B3 60C2 1∶0.5∶0.5D3播前406.3 7A3 1 000B3 60C3 1∶0.7∶0.3D1拔节386.7 8A3 1 000B1 30C2 1∶0.5∶0.5D2返青330.0 9A3 1 000B2 45C1 1∶0.6∶0.4D3播前368.2

2.1 寻找冬小麦配方施肥的接近最优组合

从表2可以看出，在9个处理组合中，第2处理组合A1B3C1D2，即每亩施有机肥3 000 kg、无机肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.6∶0.4，返青期追氮肥，平均产量最高，达459.4 kg，为接近最优组合。

2.2 计算冬小麦配方施肥的可能最优组合

通过计算各水平平均产量之和（用1、2、3表示），可得出各水平的平均产量指标（用1、2、3表示，1=1/3，2=2/3，3=3/3），计算结果见表3。

表3　各因素不同水平的平均产量指标及极差（单位：kg/亩）

从表3中可以直观地看出各因素的平均产量指标最大值组合为“有机肥1+无机肥3+N、P、K配比3+追氮时期1”，对照表1因素与水平表，得出可能最优组合为A1B3C3D1，即每亩施有机肥3 000 kg、无机肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.7∶0.3，拔节期追氮肥。并且，从极差大小的排序也可以直观地看出各试验因素的重要性顺序：有机肥＞无机肥＞N、P、K配比＞追氮时期。另外，可能最优组合A1B3C3D1并未出现在9个试验处理组合中，所以还需要进一步对结果进行方差分析及用L.S.D法对各因素不同水平间进行多重比较。

2.3 冬小麦配方施肥实验结果分析

通过对结果的方差分析及用L.S.D法对各因素不同水平间的多重比较，找出影响冬小麦配方施肥效果的主次因素，并确定冬小麦配方施肥的实际应用最优组合。

2.3.1 试验结果的方差分析

根据表4方差分析的结果，有机肥=295.48＞F0.01(2,18)=6.01，无机肥=37.4l＞0.01(2,18)=6.01，N、P、K配比=18.12＞0.01(2,18)=6.01，可以看出以上三个因素各水平间差异均达到1％的极显著水准，是影响冬小麦配方施肥效果的主要因素。追氮时期=2.83＜0.05(2,18)=3.55，故其不是影响冬小麦配方施肥效果的主要因素。

表4试验结果的方差分析

变异原因自由度平方和方差F值F0.05F0.01 有机肥234 186.7817 093.39295.48**3.556.01 无机肥24 328.082 164.0437.41** N、P、K配比22 096.641 048.3218.12** 追氮时期2327.34163.672.83 机误181 041.2357.85 总和2641 983.80

2.3.2 L.S.D法对四个因素各水平进行多重比较

由表5可以看出，有机肥各水平间平均产量差异均极显著，说明有机肥是本试验的最主要影响因素，并且亩施有机肥3 000 kg的平均产量最高，故应取该水平。无机肥各水平中，60 kg/亩与45 kg/亩的平均产量差异不显著，但两者均与30 kg/亩水平的平均产量差异极显著，说明无机肥是本试验的主要影响因素，该因素可取45 kg/亩～60 kg/亩的水平。N、P、K配比各水平中，1∶0.6∶0.4与1∶0.7∶0.3的平均产量差异不显著，但两者与1∶0.5∶0.5水平的平均产量均差异极显著，说明N、P、K配比是本试验的又一主要因素。考虑到冬小麦品种、土壤供肥能力等因素的影响，N、P、K配比可取1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4）的范围。追氮时期各水平中，拔节期追40％氮肥与播前氮肥全部基施的平均产量差异显著，其他各时期间平均产量差异不显著，说明追氮时期不是本试验的主要影响因素，而是次要因素，但40％氮肥于拔节期追施符合冬小麦的吸氮规律，其增产作用还是比较明显的。因此，40％氮肥于拔节期追施应作为冬小麦配方施肥的主要辅助措施。综上所述，可以得出实际应用最优组合为亩施有机肥3 000 kg、无机肥45 kg～60 kg，N∶P∶K=1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4），拔节期追施40％氮肥。

表5各因素各水平多重比较表（单位：kg/亩）

因素水平平均产量差异 有机肥A1 3 000448.6 A2 2 000410.138.5** A3 1 000361.687.0**48.5** 无机肥B3 60417.5 B2 45413.83.6 B1 30389.028.5**24.8** N、P、K配比C3 1∶0.7∶0.3416.3 C1 1∶0.6∶0.4409.07.3 C2 1∶0.5∶0.5395.121.2**13.9** 追氮时期D1拔节411.7 D2返青404.67.1 D3播前404.07.7*0.6

3 讨论与小结

（1）通过对正交优化设计试验结果的综合分析，确定了影响冬小麦配方施肥效果的最主要因素是有机肥，所有最优组合中，都以亩施有机肥3 000 kg平均产量最高，与生产上增施有机肥，改良土壤结构，培肥地力，从而达到增产的目的相一致，是冬小麦配方施肥中最主要、最关键的措施，在生产上应大力推广。有机肥肥源缺乏地区，可用腐植酸铵肥料代替，每亩深施75 kg左右为宜[2-3]。

（2）通过对正交优化设计试验结果的综合分析，确立了影响冬小麦配方施肥效果的另两个主要因素为无机肥及其N、P、K配比，符合配方施肥的理论；追氮时期虽不是本试验的主要影响因素，但于拔节期追氮肥符合小麦的吸氮规律，其增产作用还是比较明显的。因此，40％氮肥于拔节期追施应作为冬小麦配方施肥的主要辅助措施[4]。

（3）通过对正交优化设计试验结果的直观分析，找出冬小麦配方施肥的接近最优组合为A1B3C1D2，即每亩施有机肥3 000 kg、无机肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.6∶0.4，返青期追氮肥。进而通过计算得出可能最优组合为A1B3C3D1，即每亩施有机肥3 000 kg、无机肥60 kg，N∶P∶K=1∶0.7∶0.3，拔节期追氮肥。

（4）通过对正交优化设计试验结果的方差分析及L.S.D法检验，得出冬小麦配方施肥的实际应用最优组合为每亩施有机肥3 000 kg、无机肥45 kg～60 kg，N∶P∶K=1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4），拔节期追氮肥。折合磷酸二铵、尿素、硫酸钾平均用量分别为每亩施磷酸二铵20 kg、尿素23 kg、硫酸钾10 kg，其中12 kg的尿素于拔节期追施。

4 结语

本试验条件下，滨海盐化潮土上冬小麦高产配方施肥方案为：在每亩施3 000 kg以上有机肥，或75 kg左右腐植酸铵肥料，培肥地力的基础上，应保证适宜用量的无机肥供应，以每亩施60 kg左右为宜；同时，考虑到冬小麦品种、土壤供肥能力的差异，N、P、K配比取1∶（0.6～0.7）∶（0.3～0.4）的范围，再辅以拔节期追施40％氮肥，增产效果比较明显。

[1]张里千.正交优化法和三次设计的巨大作用[J].质量管理,1995(2):37-38.

[2]农牧渔业部农业局.全国配方施肥技术经验交流会议资料选编[G].北京:农牧渔业部农业局,1986.

[3]彭克明,裴保义.农业化学(总论)[M].北京:中国农业出版社,1986.

[4]余松烈.作物栽培学(北方本)[M].北京:中国农业出版社,1980.

10.3969/j.issn.2095-1205.2022.02.05

S512.11

A

2095-1205(2022)02-16-03

孟凯（1974- ），男，汉族，山东邹平人，本科，讲师，研究方向为土壤与农业化学。