全 文 ：收稿日期:2007-09-08
基金项目:国家“十一五”科技支撑计划(2006BAD10B03;2006BAD10B08);国家自然科学基金项目(30700478)
作者简介:崔振岭(1978-),男 ,山东东营人 ,副教授 ,主要从事养分资源管理研究。
通讯作者:陈新平(1968-),男 ,安徽宣城人 ,博士 ,教授 ,主要从事植物营养研究。
华北平原小麦施肥现状及影响小麦产量的因素分析
崔振岭1 ,陈新平1 ,张福锁1 ,徐久飞2 ,石立委2 ,李俊良2
(1.中国农业大学 资源与环境学院 ,北京　100094;2.青岛农业大学 植物科技学院 ,山东青岛　266109)
　　摘要:针对近年来华北平原水肥投入不断增加而小麦单产徘徊不前的局面 , 本研究对山东省惠民县小麦的施肥
现状和影响小麦产量的主要因素进行了调查。结果表明 ,研究地区小麦季农民习惯的氮磷钾肥投入量在不同农户间
差异较大 ,平均为 424 kg/ hm2N , 226 kg/ hm2 P2O5 , 88 kg/ hm2 K2O , 其中氮磷肥用量已远超过同期作物养分消耗量。在现
有的小麦产量水平和施肥水平条件下 ,土壤有机质含量和亩穗数对小麦产量的贡献最大 , 其次为土壤速效磷含量和
穗粒数 ,土壤速效钾和千粒重与小麦籽粒产量没有明显相关性。由于过量氮磷肥施用和高的土壤速效钾含量 , 不同
农户间施肥量的差异对小麦产量影响较小。
关键词:肥料用量;土壤肥力;产量结构;有机质;亩穗数
中图分类号:S14　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2008)增刊-0224-06
Analysis on Fertilizer Applied and the Central Factors Influencing
Grain Yield of Wheat in the Northern China Plain
CUI Zhen-ling1 , CHEN Xin-ping1 , ZHANG Fu-suo1 ,XU Jiu-fei2 , SHI Li-wei2 , LI Jun-liang2
(1.College of Resource and Environmental Sciences ,China Agricultural University ,Beijing　100094 ,China;
2.College of Plant Science and Technology ,Qingdao Agricultural University ,Qingdao　266109 ,China)
Abstract:Aiming to the status which grain yield of wheat wasn′t increase by increasing fertilizer and water quantity ,
a farmer′s fertilization inquiry coupled with soil and grain yield analysis was conducted to analyze the central factors influ-
encing grain yield of wheat in Huimin county , Shandong province.The results showed that , the farmer applied about 424
kg/ha N , 226 kg/ha P2O5 and 88 kg/ha K2O included organic fertilizer to wheat in investigated sites , and the amount of
N and P fertilizer applied was more than crop N and P uptake.Significant farmer-to-farmer differences in fertilizer rate
were found.Under farmer s fertilization and soil fertility condition , grain yield of wheat had close relation with soil or-
ganic matter and spike number per acreage , weak relation with soil Olsen-P and seed number per spike and no relation
with soil exchanged K and weight per thousand seeds.Added increment of fertilizer didn′t increase grain yield of wheat
with the farmer′s fertilization practice because of high N and P fertilizer applied and high soil exchanged K content.
Key words:Fertilizer quantity;Soil fertility;Yield components;Organic matter;Spike number per acreage
　　对建国以来我国小麦生产发展历史分析可以看
出 ,小麦单产的提高在总产的提高中发挥了重要的
作用。1961-1997年 ,我国小麦总产从 0.14亿 t增
加到 1.23亿 t ,其中单产增加了 6.3倍 ,而收获面积
仅增加了 18%。肖世和[ 1]研究认为 ,解决中国粮食
生产问题的瓶颈是努力提高小麦产量。然而近几年
我国小麦单产出现徘徊不前甚至略有降低的趋势 ,
2003年全国小麦平均单产仅为 3.91 t/hm2 ,比 1997
年不仅没有增加 ,反而降低了 5%[ 2] 。
小麦单产的提高主要归功于栽培环境的改善和
新品种的推广利用 ,其中栽培环境的改善主要包括
土壤肥力的提高 、水肥投入的加大和栽培技术的进
步等[ 3] 。调查研究表明 ,作为小麦 、玉米主产区的华
北平原水肥的投入已远远超过达到当前作物产量的
水肥需求量[ 4-6] ,而且生产上大面积应用的小麦品
种均为丰产性好 、抗逆性强的品种 ,产量潜力均在
7.5 ～ 9 t/hm2 以上[ 7] 。没有实现均衡增产是限制该
地区小麦产量进一步提升的主要原因 ,以 1995年山
华北农学报·2008 , 23(增刊):224-229
东省为例 ,小麦单产超过 400 kg 的县市 39个 ,其中
诸城市 、寿光市和 桓台县 已连 续 2 年突破
6 750 kg/hm2 ,并出现了安丘千儒林连续多年超过
8 250 kg/hm2的村 ,然而当年山东省的小麦平均产
量仅为4 500 kg/hm2[ 8] ,说明高产或超高产典型固然
重要 ,但均衡增产是实现小麦总产再次突破的关键 。
如何准确寻找并突破现有农业生产中的主要限制因
子 ,实现小麦的均衡增产成为当前小麦生产中亟待
研究解决的重要问题 。本研究从受人为因素影响最
大的麦田养分投入 、土壤肥力和产量构成因素入手 ,
对影响小麦籽粒产量的主因素进行了分析 ,以期发
现问题 , 找出规律 ,为小麦单产的再次突破打下
基础 。
1　材料和方法
2004年8月 ,利用地理信息系统和GPS 定位将
山东惠民县分成 53个均匀的 5 km×5 km 网格 ,在
每个网格中心附近选取有代表性村庄作为调查点 ,
每个村庄随机选取 5 ～ 10户农民进行调查。调查的
主要内容包括小麦主栽品种 ,种植面积 ,常年平均产
量 ,施肥时期 、肥料品种 、肥料用量 ,灌水时间 、灌水
量和其他田间管理等 , 本研究共调查小麦农户
370户。
选取惠民县具有代表性的中高产麦田 101户进
行田间试验研究 ,其中 2002年 39户 , 2003年 62户 。
在小麦播种前按“S”型用土钻取 5 ～ 10点 0 ～ 30 cm
混合土样 ,土壤混匀风干后 ,用铬酸氧还滴定的外热
源法测定土壤有机质;0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼
锑抗吸光光度法测定土壤速效磷;1 mol/L NH4Ac浸
提-火焰光度法测定土壤交换性钾 。在农民每次施
肥后调查农民施入化肥和有机肥的用量 ,化肥养分
含量按肥料包装袋的养分计算;有机肥养分含量参
照《中国有机肥料养分数据集》的参数进行估算[ 9] 。
在小麦灌浆后期每块田块选取有代表性的长势均匀
的 1 m样段 3 ～ 4个测定亩穗数 ,在每个样段中顺序
取 20穗小麦测定穗粒数 ,小麦收获时取具有代表性
的长势均匀的 1 m2样方2个 ,收获脱粒后烘干计产
(冬小麦籽粒产量以 15%水分计),随机取收获后的
小麦 500粒测千粒重。田间管理由农民自己掌握 。
2　结果与分析
2.1　小麦生产和施肥现状评价
惠民县土壤主要以壤质和沙质潮土为主 ,小麦
品种以鲁麦 23改良系 、潍麦 8号和淄麦 12等大穗
型品种为主 ,常年平均产量为 6 ～ 7 t/hm2 。小麦基
肥以磷酸二铵 、尿素和土杂肥为主 ,部分农民施用复
合肥 ,大部分农户只在小麦返青-起身期间进行 1
次追肥 ,部分农户在小麦拔节-孕穗期间追施第 2
次肥料 ,肥料以尿素和碳铵为主 。农民习惯的肥料
投入中氮肥用量最大 , 最高为 919 kg/hm2 ,最低为
143 kg/hm2 ,平均用量为 424 kg/hm2 ,其中有机肥带
入59 kg/hm2;磷肥最高用量为 726 kg/hm2 ,最低为
不施磷肥 ,平均用量为 226 kg/hm2 ,有机肥和追肥带
入较少;钾肥最高用量为 635 kg/hm2 ,最低为不施钾
肥 ,平均用量为88 kg/hm2 ,其中 60%为有机肥带入。
氮肥用量中 ,165 kg/hm2作为基肥在播前翻耕入土 ,
260 kg/hm2在春后随水撒施 ,基追比例为 1∶1.6。春
后 2次追肥农户的氮肥用量远远超过一次追肥农户
的氮肥用量 ,施用有机肥农户的磷钾肥用量并没有
相应减少 ,说明农民施肥随意性很大 ,对合理施肥量
没有明确的概念 , 大部分农民施肥时没有考虑有机
肥带入的养分量(图1 ,表 1)。
1.播前化肥氮;2.播前有机氮;3.播前总氮;4.返青化肥氮;5.拔节和孕穗氮;6.追肥总氮;7.整个生育期总氮
图1　小麦季不同生育时期农民习惯的氮肥投入量
Fig.1　The amount of N fertilizer applied to winter wheat in different growth stage
增刊 崔振岭等:华北平原小麦施肥现状及影响小麦产量的因素分析 225　
表 1　不同户型农民小麦季磷钾投入状况
Tab.1　The amount of P and K fertilizer applied to winter wheat in manured and nonmanured farmers
户型
Fami ly
户数
No.
有机肥/(kg/ hm2)
Organic fertilizer
P2O5 K2O
基施化肥/(kg/hm2)
Fertilizer supplied
before planting
P2O5 K2O
追施化肥/(kg/ hm2)
Ferti lizer supplied
at growing stage
P2O5 K2O
总量/(kg/ hm2)
Amount
P2O5 K2O
无有机肥户
Organic ferti lizer no supplied family
166 - - 202±97 30±51 6±36 0±2 208±106 30±51
有有机肥户
Organic ferti lizer supplied family
204 38±19 93±84 195±100 35±54 7±30 3±17 240±104 131±105
平均
Average
370 21±23 53±79 198±98 33±53 7±32 2±13 226±106 88±100
表 2　农民习惯施肥条件下冬小麦的养分利用效率
Tab.2　Nutrient efficiency of winter wheat under farmer′s
conventional fertilization condition
项目　Item 氮肥
N
磷肥
P2O5
钾肥
K2O
籽粒产量/(t/ hm2)Grain yield 5.9
施肥量/(kg/hm2)Fertilizer quantity 424 226 88
养分偏生产力/(kg/kg)Nutrient partial factor productivity 15 26 67
图 2　小麦籽粒产量和氮肥用量与氮肥偏生产力的关系
Fig.2　Relationship between wheat grain yield or N quantity
and partial factors productivity
　　肥料施用的偏生产力为单位纯养分生产的作物
籽粒产量 ,其值可以表征一定地区提高肥料利用效
率的潜力 ,并直接影响到农民的经济收入。对于氮
肥偏生产力来说 ,在一般施氮条件下(>100 kg/hm2
N),氮肥偏生力可以达到 40 ～ 60 kg/kg 。在惠民县
农民习惯的氮磷钾肥的投入情况下 ,小麦籽粒产量
平均为 5.9 t/hm2 ,氮磷钾肥的平均偏生产力分别为
15 ,26 ,67 kg/kg ,也就是说农民每施入 1 kg 纯氮 、五
氧化二磷和氧化钾可以分别生产 15 ,26 , 67 kg 的小
麦籽粒产量(表 2)。氮肥偏生产力随着单位面积籽
粒产量的增加而呈线性增加 , 随着单位面积氮肥用
量的增加而呈指数降低 ,与氮肥用量的相关性要远
大于与籽粒产量的相关性 ,说明在现有产量水平和
施肥条件下 ,增加作物产量与减少氮肥用量均能有
效的提高氮效率 ,且减少氮肥用量的效果要好于增
加作物产量(图2)。
2.2　肥料用量对小麦产量的影响
　　调查农户小麦季平均的氮磷钾肥用量分别为
图 3　肥料用量对小麦籽粒产量的影响
Fig.3　Effect of fertilizer rate on wheat grain yield
226　 华　北　农　学　报 23卷
393 kg/hm2 N ,198 kg/hm2 P2O5 和 70 kg/hm2 K2O;小
麦籽粒产量平均为 6.2 t/hm2 ,最高为 8.9 t/hm2 ,最
低为 4.6 t/hm2 。肥料用量和产量与全县网格调查
数据差异不大 ,基本可以代表全县的小麦生产实际 。
小麦籽粒产量和农民习惯肥料用量的相关性表明 ,
小麦籽粒产量与农民习惯氮磷钾的施用量没有任何
相关性 ,即在现有的施肥量水平和土壤肥力条件下 ,
不同农户间小麦籽粒产量的差异不是由施肥量的差
异造成的(图 3)。若将土壤速效磷含量低于等于 14
mg/kg(n=29)和土壤交换性钾含量低于等于 100
mg/kg(n=26)的田块的磷钾肥用量与小麦籽粒产量
进行相关性分析(图 4), 小麦籽粒产量随着单位面
积施钾量的增加而呈极显著的线性增加 ,而单位面
积施磷量与小麦籽粒产量仍没有任何相关性 ,这主
要是因为农民过量施磷造成的 ,29块低土壤有效磷
田块中 , 仅有2块的单位面积施磷量低于1 00
kg/hm2(P2O5)。低的土壤有效磷供应和低的磷肥施
用量决定了低的小麦籽粒产量 ,2 块田的平均小麦
籽粒产量为 5.4 t/hm2 ,远低于所有田块的小麦籽粒
产量平均值 6.2 t/hm2 。
图 4　低土壤速效磷(≤14 mg/ kg)和低土壤交换性钾
(≤100 mg/ kg)条件下磷(A)钾(B)用量与
小麦籽粒产量的关系
Fig.4　Relationship between P2O5 rate and wheat grain yield
for soil Olsen-P≤14 mg/ kg(A)and between K2O rate and
wheat grain yield for soil exchange-K≤100 mg/ kg(B)
图 5　土壤肥力对小麦籽粒产量的影响
Fig.5　Effect of soil fertility on wheat grain yield
2.3　土壤肥力对小麦产量的影响
　　调查麦田 0 ～ 30 cm 土壤有机质含量平均为 12
g/kg ,最高为 18 g/kg ,最低为 9 g/kg ,属于中等偏低
水平;土壤速效磷(Olsen-P)含量平均为 20 mg/kg ,最
高为 63 mg/kg ,最低为 7 mg/kg ,属于中等水平;土壤
交换性钾含量平均为 115 mg/kg ,最高为 173 mg/kg ,
最低为 53 mg/kg ,属于中等偏上水平。2年的结果
表明 ,小麦籽粒产量随土壤有机质含量的增加呈极
显著的线性增加;2003年土壤速效磷含量与小麦籽
粒产量相关性显著而 2004年相关性不显著;土壤交
换性钾含量与小麦籽粒产量没有任何相关性(图
5)。这主要是由于研究地区农民习惯养分投入中磷
图 6　低磷投入量(P2O5≤90 kg/ hm2)和不施钾条件下土壤
速效磷(A)钾(B)与小麦籽粒产量的关系
Fig.6　Relationship between soil Olsen-P and wheat grain
yield for P2O5 rate ≤90 kg/ hm2(A)and between soil
exchange-K and wheat grain yield for zero-K(B)
增刊 崔振岭等:华北平原小麦施肥现状及影响小麦产量的因素分析 227　
钾肥投入过量和大部分田块土壤交换性钾含量较高
(≥100 mg/kg)造成的。将单位面积磷肥用量小于
等于 90 kg/hm2(P2O5)(n=14)和不施钾(n=29)的
田块的土壤速效磷钾与小麦籽粒产量进行相关性分
析 ,土壤速效磷钾含量显著的影响小麦籽粒产量 ,小
麦籽粒产量随着土壤速效磷钾含量的升高而升高
(图 6)。
2.4　产量构成因素对小麦产量的影响
调查麦田亩穗数的变异最大 ,最高为 623 万
穗/hm2 , 最 低 为 315 万 穗/hm2 , 平 均 为 415
万穗/hm2;千粒重变异最小 ,最高为 47 克/千粒 ,最
低为 31克/千粒 ,平均为 40克/千粒;穗粒数变异居
中 ,最高为 51粒/穗 ,最低为 28粒/穗 ,平均为 41粒
/穗 。产量构成因素与小麦产量的相关性表明 ,亩穗
数对小麦籽粒产量的贡献最大 ,穗粒数次之 ,千粒重
最小(图 7)。
图 7　产量构成因素对小麦籽粒产量的影响
Fig.7　Effect yield components on the grain yield of wheat
3　讨论
小麦单产的提高主要归功于栽培环境的改善和
新品种的推广利用 ,其中栽培环境的改善主要包括
土壤条件改善 、水肥投入增加和栽培技术提高等[ 3] 。
大量的研究表明 ,土壤有机质偏低仍是限制华北平
原小麦产量的主要因素 ,部分地区土壤速效磷含量
是限制小麦产量的因素而部分地区不是 ,土壤交换
性钾与小麦产量的关系不大[ 10-13] 。在本研究条件
下 ,如果将所有田块的数据进行相关性分析也得到
类似的结论 ,即小麦籽粒产量与土壤有机质的关系
表现为极显著的正相关 ,土壤速效磷与小麦籽粒产
量表现为弱的正相关 ,而土壤交换性钾与小麦籽粒
产量无显著相关 。如果将磷钾肥用量和土壤速效磷
钾含量进行分级 ,在低磷钾肥用量的田块 ,土壤速效
磷钾与小麦籽粒产量呈明显的线性相关 ,在低土壤
速效磷钾含量的田块 ,施磷钾肥可以显著的提高小
麦籽粒产量。小麦籽粒产量与土壤养分的关系不仅
与研究地区土壤养分丰缺程度有关 ,还与当地农民
的施肥习惯有关。研究地区农民习惯氮磷肥的投入
分别为 424 kg/hm2 N , 226 kg/hm2 P2O5 , 88 kg/hm2
K2O ,而同期小麦养分消耗量仅为 162 kg/hm2 N ,55
kg/hm2 P2O5 , 114 kg/hm2 K2O[ 14] 。大部分田块过量
的氮磷肥投入和高的土壤交换性钾含量(115 mg/kg
K2O)降低不同农户间氮磷钾肥的差异对小麦籽粒
产量的影响[ 15 ,16] 。但个别田块低土壤速效磷钾含
量补充磷钾增产明显的现象也不能忽略 ,特别是目
前我国北方小麦-玉米轮作体系钾素长年亏缺的情
况下 ,应注意通过秸秆还田 ,增施有机肥或补充适量
钾肥等措施来维持土壤速效钾含量 ,保证土壤高的
生产力。
小麦籽粒产量由亩穗数 、穗粒数和千粒重共同
组成 ,三者的协调发展才能使小麦夺取高产。然而
在不同的条件下 ,小麦籽粒产量 3 要素对产量的贡
献并不一样 ,在创高产时应有所侧重 。我国小麦产
量从低产到超高产的提高过程是一个以穗数为基础
兼顾穗粒数和粒重的不断协调平衡发展的过程 ,也
是一个从群体偏小群体生物量不足到不断提高群体
228　 华　北　农　学　报 23卷
生物产量和收获指数的过程。在这过程中 ,穗数始
终是基础 ,只有在此基础上协调提高穗粒数和粒重
才能保证产量的不断提高[ 3] 。对现有麦田的产量三
要素的调查也表明了同样的观点 ,即单位面积有效
穗数对小麦籽粒产量贡献最大 ,穗粒数次之 ,而千粒
重最小[ 17-22] 。小麦亩穗数是一个受到综合调控措
施影响的可调控的指标 ,如出苗稀的麦田通过合理
的水肥等田间管理也能达到高的亩穗数 ,出苗全的
麦田在不合理的水肥等田间管理的条件下也常会出
现亩穗数不足的现象 。从目前研究地区冬小麦的生
产实践来看 ,小麦亩穗数主要受到播种(包括播种质
量 、播期 、播量)、水肥管理和土壤肥力的影响 。过早
过量的水肥管理特别是基施氮肥过多容易造成小麦
早春的旺长 ,无效分蘖增多 ,消耗过多的水分和养
分 ,反而不利于后期的分蘖成穗(崔振岭等 ,2003)。
另外 ,对于大穗型小麦品种 ,亩穗数主要受土壤肥力
的控制 ,土壤肥力越高 ,小麦单位面积有效穗数越
高[ 23] 。因此 ,麦田土壤肥力不高 ,单位面积有效穗
数偏低是限制华北平原小麦产量进一步提高的主要
因素 ,高产的潜力在于通过合理施肥培肥地力 ,提高
小麦单位面积有效穗数。
综合以上分析 ,华北平原麦田土壤有机质含量
不高 ,单位面积有效穗数偏低是限制该地区小麦产
量再次突破的主要因素 ,高产的潜力在于通过合理
施肥培肥地力特别是增加有机质含量 ,通过改善栽
培环境来提高小麦单位面积有效穗数 ,夺取高产。
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