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摘要 [目的]分析黄河三角洲地区典型农田小麦NPK肥料的利用率。[方法] 以冬小麦为研究对象，设置了5个处理：NPK、NP、PK、NK和缓释肥料，比较NPK平衡施肥和施用缓释肥2种施肥方式的差异。[结果] 土壤中残存速效养分、小麦产量及生物产量存在显著差异（P<0.05）。NPK平衡施用有助于小麦增产，较NP、PK、NK处理分别提高了9.6%、11.3%、33.8%。同时NPK处理中N、P、K肥料利用率较缓释肥处理均有所增加。[结论]选择适宜的施肥模式是该地区提高肥料利用率的关键环节。
关键词 小麦;肥料利用率;NPK;缓释肥料
中图分类号 S-512.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）13-0163-02
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.040
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Study of Utilization Rates of NPK Fertilizers in the Typical Wheat Farmland of the Yellow River Delta
LIU Guo li1， YAO Hai yan2， ZHANG Yan peng3 et al
（1.Integrated Agricultural Service Centre of Xiaobotou Town， Wudi County， Binzhou City， Shandong Province，Binzhou， Shandong 251911;2.Agricultural & Rural Bureau of Wudi County， Binzhou City， Shandong Province，Binzhou， Shandong 251900;3.School of Biological & Environmental Engineering， Binzhou University， Binzhou， Shandong 256600）
Abstract [Objective] To analyze the utilization rates of NPK fertilizers in the wheat farmland of the Yellow River Delta. [Method] Five treatments were arranged in this study， i.e.， NPK， NP， PK， NK， and slow released fertilizer. The differences in NPK utilization between balanced NPK fertilization and slow released fertilizer fertilization were determined. [Result] The significant differences were observed in soil available nutrients contents， wheat biomass production and grain yield. Higher wheat grain yield were in the balanced NPK fertilization treatment， and the utilization rates of NPK fertilizers were greater than that in the slow released fertilizer treatment. [Conclusion] Selecting the suitable fertilization mode could be the key step to increase the fertilizer utilization rate in the study area.
Key words Wheat;Fertilizer utilization rate;NPK nutrients;Slow released fertilizer
化肥是粮食增产的基础，世界农业的发展证明，施用化肥是最快、最有效、最重要的作物增产措施[1]。随着社会对粮食需求的增加，化肥的需求量不断上升，但化肥在带来增产的同时，其正反两方面的作用已逐渐被人们所认识，即肥料既是作物高产优质的物质基础，又是潜在的环境污染因子，不合理施肥造成的污染问题已有较多报道[2-4]。当前，由于过量施肥引发了一系列的资源浪费和环境污染问题，同时，施肥的增产效率也逐渐下降。因此，如何通过施肥达到养分供应和作物需求的时空一致性，实现作物高产和环境保护相协调，提高化肥的养分利用率成为关乎资源、环境和粮食安全的重要问题[5-7]。
为分析黄河三角洲地区典型农田主要粮食作物的肥料利用率，促进农业生产高产高效，减轻化学肥料施用对生态环境造成的影响，笔者通过比较不同肥料施用方式下，小麦生长情况及土壤主要肥力指标的变化，探索集成科学施肥模式，为农业减施增效和可持续发展提供依据和支撑。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在无棣县信阳镇吴季李村一肥力均衡、排灌方便的农田进行。农田耕层土壤（0～20 cm）主要理化性质：
pH 8.4，有機质15.3 g/kg，速效氮30.1 mg/kg，有效磷30.4 mg/kg，速效钾128 mg/kg。
1.2 试验材料
供试作物为冬小麦，小麦品种为临麦4号。 1.3 试验方法
试验自2017年10月开始，共设5个处理：NPK、NP、PK、NK、缓释肥，每处理重复3次，面积为80 m2。小麦生长季各处理施肥量：氮肥600 kg/hm2+磷肥750 kg/hm2+钾肥375 kg/hm2（NPK），氮肥600 kg/hm2+磷肥750 kg/hm2（NP），磷肥750 kg/hm2+钾肥375 kg/hm2（PK），氮肥600 kg/hm2+钾肥375 kg/hm2（NK），氮肥960 kg/hm2+磷肥390 kg/hm2+钾肥285 kg/hm2（缓释肥）。所用氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾，缓释肥中N、P2O5、K2O含量为28%、6%、6%，其施用量以N计，不足部分用磷钾肥补足。其中氮肥40%用作基肥，60%作追肥，磷钾肥料、缓释肥全部作基肥施用。各个处理除施肥外，其他管理措施相同。
1.4 小麦生物量及籽粒产量测定方法
小麦籽粒产量按实收产量计，小麦产量=籽粒重×（1-杂质含量（%））×（1-含水量（%））/（1-13%）×1 hm2穗数。
小麦茎叶生物量测定方法为在小区随机取1 m2样区3个，采收地上部风干后，脱出籽粒测定茎叶重量，小麦茎叶重量=单株茎叶平均茎叶重量×1 hm2株数。
1.5 样品采集
小麦采集方法为在小区内随机取3个1 m长的样段，整株拔出，剪去根部后风干，脱出籽粒，将3份样品混匀，取适量样品烘干粉碎，茎叶、籽粒样品各取200 g左右，密封保存，用于测定氮、磷、钾养分含量。
土壤样品于小麦收获后，及时采用“S”型采样方法取5点耕层土壤，均匀混合，经过筛等处理后测定其速效N、P、K及有机质含量等。
1.6 土壤及作物样品分析方法
土壤pH采用pH计测定;土壤速效氮采用氯化钾提取，流动注射分析仪测定;有效磷采用碳酸氢铵提取，钼锑抗比色法测定;速效钾采用醋酸铵提取，原子分光光度计测定;有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定。作物茎叶及籽粒全N含量采用元素分析仪测定，经H2SO4-H2O2消煮后，全P采用钼锑抗比色法测定，全K采用原子吸收分光光度计测定。
1.7 数据分析
试验数据均为3次重复平均值。小麦养分吸收总量为1 hm2籽粒吸收量与1 hm2茎叶吸收量之和，氮肥（磷肥/钾肥）利用率按照下式计算，肥料利用率=（不同处理作物吸收NPK养分总量—无NPK区作物吸收NPK总量）/所施肥料中NPK总量×100%。统计分析采用SPSS 10.0版在计算机上进行。
2 结果与分析
2.1 土壤主要理化性质
由于不同处理肥料施用种类及量不同，小麦收获后，耕层土壤主要理化性质存在差异（表1）。不同处理间耕层土壤pH、有机质含量差异不显著，但速效氮、有效磷、速效钾存在显著差异。施用氮肥、磷肥、钾肥后，耕层土壤速效氮、有效磷、速效钾含量显著高于无氮（磷/钾）处理土壤（P<0.05），其中NK处理速效氮、速效钾含量最高，NP处理有效磷含量最高。肥料施入土壤后，一部分被作物吸收利用，一部分会在土壤生态系统中发生迁移转化，养分含量及存在形态是评价土壤肥力和科学施肥的重要依据。
2.2 小麦产量与生物量
小麦生长期间，不同处理间籽粒产量、生物量存在显著差异（表2）。
小麦最高籽粒产量、生物量均为NPK、缓释肥处理，二者差异不显著。NPK处理小麦产量较NP、NK、PK处理分别增产9.6%、11.3%、33.8%。由于试验所在区域耕层土壤钾素含量较充足，因而NP与NPK、缓释肥相比，差异较小。缺氮处理比施氮处理小麦产量明显降低，差异均达显著水平（P<0.05）。缺磷处理较缺氮处理作物产量、生物量也有所下降。可见，氮、磷、钾平衡施肥有利于作物增产增收。
2.3 肥料利用率
由表3可知，2个处理氮、磷、钾利用率中钾肥利用率较低，这可能与试验所在区域土壤本身钾含量较高有關。NPK处理与缓释肥处理相比，氮、磷、钾肥料利用率较高，这可能与缓释肥的种类、缓释肥养分释放特征有关，缓释肥养分释放与作物需求规律一致时，才能发挥缓释肥的效能。但缓释肥减少了追肥环节，节省了劳动力成本，这是其优势所在[8-9]。肥料利用率计算中仅分析了施入肥料被当季作物的吸收量，未将施用的氮、磷、钾肥料残留在土壤中的部分包含在内，这部分养分以缓效态或有效态等形式在土壤中进行转化，能够被下茬作物吸收利用[10]，因而，该研究中肥料利用率可能存在低估的问题。同时，肥料的利用效率和土壤属性、作物品种及生产管理措施等密切相关，为提高肥料利用效率，应统筹考虑这些因素，设立不同化肥施用模式试验，确定最佳施用方式应是今后研究中关注的重点。
3 结论
该研究结果表明，氮、磷、钾平衡施肥有利于促进小麦增产增收，提高肥料利用效率。缓释化肥一次施用降低了劳动力成本，而提高其利用率，需调控其养分释放特征与作物养分需求规律相结合，进而实现高产高效。
参考文献
[1] 李健敏，赵庚星，李涛，等.山东省小麦施肥特征与评价[J].中国农业科学，2018，51（12）：2322-2335.
[2] 梁增芳，肖新成，倪九派.农业面源污染认知与调控意愿关系的实证分析：以三峡库区南沱镇为例[J].西南大学学报（自然科学版），2015，37（3）：125-131.
[3] 胡博，罗良国，武永锋，等.环竺山湾湖小流域种植业面源污染减排潜力研究[J].农业环境科学学报，2016，35（7）：1368-1375.
[4] 杨宝林，崔远来，赵树君，等.基于SWAT模型的莲塘口流域农业面源污染模拟[J].武汉大学学报（工学版），2016，49（3）：359-364，371.
[5] 张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径 [J].土壤学报，2008，45（5）：915-924.
[6] 姚杰，桑玉红，刘华君.山东省小麦栽培技术[J].现代农业科技，2020（6）：17，27.
[7] 卞纪兰，马祎明，路广鹏.我国种植户减施化肥存在问题与对策[J].安徽农业科学，2019，47（5）：252-253，276.
[8] 李菂萍，许秀成，王好斌.国内外缓释/控释肥料标准概况[J].磷肥与复肥，2005，20（6）：41-42.
[9] 奚振邦.缓释化肥再认识[J].植物营养与肥料学报，2006，12（4）：578-583.
[10] 孙传范，曹卫星，戴廷波.土壤—作物系统中氮肥利用率的研究进展[J].土壤，2001，33（2）：64-69，97.
关键词 小麦;肥料利用率;NPK;缓释肥料
中图分类号 S-512.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）13-0163-02
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.040
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Study of Utilization Rates of NPK Fertilizers in the Typical Wheat Farmland of the Yellow River Delta
LIU Guo li1， YAO Hai yan2， ZHANG Yan peng3 et al
（1.Integrated Agricultural Service Centre of Xiaobotou Town， Wudi County， Binzhou City， Shandong Province，Binzhou， Shandong 251911;2.Agricultural & Rural Bureau of Wudi County， Binzhou City， Shandong Province，Binzhou， Shandong 251900;3.School of Biological & Environmental Engineering， Binzhou University， Binzhou， Shandong 256600）
Abstract [Objective] To analyze the utilization rates of NPK fertilizers in the wheat farmland of the Yellow River Delta. [Method] Five treatments were arranged in this study， i.e.， NPK， NP， PK， NK， and slow released fertilizer. The differences in NPK utilization between balanced NPK fertilization and slow released fertilizer fertilization were determined. [Result] The significant differences were observed in soil available nutrients contents， wheat biomass production and grain yield. Higher wheat grain yield were in the balanced NPK fertilization treatment， and the utilization rates of NPK fertilizers were greater than that in the slow released fertilizer treatment. [Conclusion] Selecting the suitable fertilization mode could be the key step to increase the fertilizer utilization rate in the study area.
Key words Wheat;Fertilizer utilization rate;NPK nutrients;Slow released fertilizer
化肥是粮食增产的基础，世界农业的发展证明，施用化肥是最快、最有效、最重要的作物增产措施[1]。随着社会对粮食需求的增加，化肥的需求量不断上升，但化肥在带来增产的同时，其正反两方面的作用已逐渐被人们所认识，即肥料既是作物高产优质的物质基础，又是潜在的环境污染因子，不合理施肥造成的污染问题已有较多报道[2-4]。当前，由于过量施肥引发了一系列的资源浪费和环境污染问题，同时，施肥的增产效率也逐渐下降。因此，如何通过施肥达到养分供应和作物需求的时空一致性，实现作物高产和环境保护相协调，提高化肥的养分利用率成为关乎资源、环境和粮食安全的重要问题[5-7]。
为分析黄河三角洲地区典型农田主要粮食作物的肥料利用率，促进农业生产高产高效，减轻化学肥料施用对生态环境造成的影响，笔者通过比较不同肥料施用方式下，小麦生长情况及土壤主要肥力指标的变化，探索集成科学施肥模式，为农业减施增效和可持续发展提供依据和支撑。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在无棣县信阳镇吴季李村一肥力均衡、排灌方便的农田进行。农田耕层土壤（0～20 cm）主要理化性质：
pH 8.4，有機质15.3 g/kg，速效氮30.1 mg/kg，有效磷30.4 mg/kg，速效钾128 mg/kg。
1.2 试验材料
供试作物为冬小麦，小麦品种为临麦4号。 1.3 试验方法
试验自2017年10月开始，共设5个处理：NPK、NP、PK、NK、缓释肥，每处理重复3次，面积为80 m2。小麦生长季各处理施肥量：氮肥600 kg/hm2+磷肥750 kg/hm2+钾肥375 kg/hm2（NPK），氮肥600 kg/hm2+磷肥750 kg/hm2（NP），磷肥750 kg/hm2+钾肥375 kg/hm2（PK），氮肥600 kg/hm2+钾肥375 kg/hm2（NK），氮肥960 kg/hm2+磷肥390 kg/hm2+钾肥285 kg/hm2（缓释肥）。所用氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾，缓释肥中N、P2O5、K2O含量为28%、6%、6%，其施用量以N计，不足部分用磷钾肥补足。其中氮肥40%用作基肥，60%作追肥，磷钾肥料、缓释肥全部作基肥施用。各个处理除施肥外，其他管理措施相同。
1.4 小麦生物量及籽粒产量测定方法
小麦籽粒产量按实收产量计，小麦产量=籽粒重×（1-杂质含量（%））×（1-含水量（%））/（1-13%）×1 hm2穗数。
小麦茎叶生物量测定方法为在小区随机取1 m2样区3个，采收地上部风干后，脱出籽粒测定茎叶重量，小麦茎叶重量=单株茎叶平均茎叶重量×1 hm2株数。
1.5 样品采集
小麦采集方法为在小区内随机取3个1 m长的样段，整株拔出，剪去根部后风干，脱出籽粒，将3份样品混匀，取适量样品烘干粉碎，茎叶、籽粒样品各取200 g左右，密封保存，用于测定氮、磷、钾养分含量。
土壤样品于小麦收获后，及时采用“S”型采样方法取5点耕层土壤，均匀混合，经过筛等处理后测定其速效N、P、K及有机质含量等。
1.6 土壤及作物样品分析方法
土壤pH采用pH计测定;土壤速效氮采用氯化钾提取，流动注射分析仪测定;有效磷采用碳酸氢铵提取，钼锑抗比色法测定;速效钾采用醋酸铵提取，原子分光光度计测定;有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定。作物茎叶及籽粒全N含量采用元素分析仪测定，经H2SO4-H2O2消煮后，全P采用钼锑抗比色法测定，全K采用原子吸收分光光度计测定。
1.7 数据分析
试验数据均为3次重复平均值。小麦养分吸收总量为1 hm2籽粒吸收量与1 hm2茎叶吸收量之和，氮肥（磷肥/钾肥）利用率按照下式计算，肥料利用率=（不同处理作物吸收NPK养分总量—无NPK区作物吸收NPK总量）/所施肥料中NPK总量×100%。统计分析采用SPSS 10.0版在计算机上进行。
2 结果与分析
2.1 土壤主要理化性质
由于不同处理肥料施用种类及量不同，小麦收获后，耕层土壤主要理化性质存在差异（表1）。不同处理间耕层土壤pH、有机质含量差异不显著，但速效氮、有效磷、速效钾存在显著差异。施用氮肥、磷肥、钾肥后，耕层土壤速效氮、有效磷、速效钾含量显著高于无氮（磷/钾）处理土壤（P<0.05），其中NK处理速效氮、速效钾含量最高，NP处理有效磷含量最高。肥料施入土壤后，一部分被作物吸收利用，一部分会在土壤生态系统中发生迁移转化，养分含量及存在形态是评价土壤肥力和科学施肥的重要依据。
2.2 小麦产量与生物量
小麦生长期间，不同处理间籽粒产量、生物量存在显著差异（表2）。
小麦最高籽粒产量、生物量均为NPK、缓释肥处理，二者差异不显著。NPK处理小麦产量较NP、NK、PK处理分别增产9.6%、11.3%、33.8%。由于试验所在区域耕层土壤钾素含量较充足，因而NP与NPK、缓释肥相比，差异较小。缺氮处理比施氮处理小麦产量明显降低，差异均达显著水平（P<0.05）。缺磷处理较缺氮处理作物产量、生物量也有所下降。可见，氮、磷、钾平衡施肥有利于作物增产增收。
2.3 肥料利用率
由表3可知，2个处理氮、磷、钾利用率中钾肥利用率较低，这可能与试验所在区域土壤本身钾含量较高有關。NPK处理与缓释肥处理相比，氮、磷、钾肥料利用率较高，这可能与缓释肥的种类、缓释肥养分释放特征有关，缓释肥养分释放与作物需求规律一致时，才能发挥缓释肥的效能。但缓释肥减少了追肥环节，节省了劳动力成本，这是其优势所在[8-9]。肥料利用率计算中仅分析了施入肥料被当季作物的吸收量，未将施用的氮、磷、钾肥料残留在土壤中的部分包含在内，这部分养分以缓效态或有效态等形式在土壤中进行转化，能够被下茬作物吸收利用[10]，因而，该研究中肥料利用率可能存在低估的问题。同时，肥料的利用效率和土壤属性、作物品种及生产管理措施等密切相关，为提高肥料利用效率，应统筹考虑这些因素，设立不同化肥施用模式试验，确定最佳施用方式应是今后研究中关注的重点。
3 结论
该研究结果表明，氮、磷、钾平衡施肥有利于促进小麦增产增收，提高肥料利用效率。缓释化肥一次施用降低了劳动力成本，而提高其利用率，需调控其养分释放特征与作物养分需求规律相结合，进而实现高产高效。
参考文献
[1] 李健敏，赵庚星，李涛，等.山东省小麦施肥特征与评价[J].中国农业科学，2018，51（12）：2322-2335.
[2] 梁增芳，肖新成，倪九派.农业面源污染认知与调控意愿关系的实证分析：以三峡库区南沱镇为例[J].西南大学学报（自然科学版），2015，37（3）：125-131.
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[4] 杨宝林，崔远来，赵树君，等.基于SWAT模型的莲塘口流域农业面源污染模拟[J].武汉大学学报（工学版），2016，49（3）：359-364，371.
[5] 张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径 [J].土壤学报，2008，45（5）：915-924.
[6] 姚杰，桑玉红，刘华君.山东省小麦栽培技术[J].现代农业科技，2020（6）：17，27.
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[8] 李菂萍，许秀成，王好斌.国内外缓释/控释肥料标准概况[J].磷肥与复肥，2005，20（6）：41-42.
[9] 奚振邦.缓释化肥再认识[J].植物营养与肥料学报，2006，12（4）：578-583.
[10] 孙传范，曹卫星，戴廷波.土壤—作物系统中氮肥利用率的研究进展[J].土壤，2001，33（2）：64-69，97.