小麦施肥计划和常用方法

首先,在采用任何施肥方法之前,你必须通过半年或一年一次的土壤测试来考虑你田地的土壤状况。世界上没有两块完全相同的田地,因此,如果不提前衡量你的土壤的测试数据、组成分析和田间历史,没有人可以给你提供施肥方法的建议。然而,我们将列出一些全球标准的施肥方案可供大家选择。

高产的现代品种具有较高的氮利用率,这意味着它们能更好地吸收和利用氮元素。然而,农民应该记住,谷物产量和谷物的蛋白质含量是负相关的。因此,农民应该合理调整氮肥施用时间和数量,以保持两者之间的平衡。

施肥的目的是为小麦植物提供生长和持续高产所需的营养物质。为了制定施肥计划,农民应与农艺师讨论并考虑到以下因素:

  • 将要种植的品种
  • 预期产量
  • 土壤特征
  • 土壤养分 
  • 播种日期
  • 灌溉量和降雨量

一般来说,为了获得小麦最佳的生长和产量,小麦作物需要以下的营养物质:氮(N)、钾(K)、磷(P)(磷酸盐=PO³-)、硫(S)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、硼(B)、铜(Cu)、钙(Ca)。

小麦不同生长阶段的养分需求

生长阶段营养物质
出苗–立苗N – PO³
分蘖期N – Mg 
茎部发育N – PO³ – K – S – Mg – Zn
旗叶–花期–籽粒饱满N – PO³ – Mg – B

 

氮(N)

正如其他作物一样,氮元素和水份是影响小麦最终产量的主要因素。然而,农民应该记住,为了获得最高的产量和最佳的谷物质量,在肥沃的土壤中应当设计合理的施肥计划,以满足小麦对所有不同营养物质的需求。根据粮农组织的规定,每公顷生产1吨小麦谷物通常需要25公斤(55.12磅)的氮(1)。

需要添加的氮量可以用土壤硝酸盐公式来计算(2):

Nrec = (2.5) (EY) – STN (0-24 inc) – Npc

其中: EY = 预期产量(每英亩蒲式耳)。

       STN = 在24英寸(60厘米)深度测量的土壤硝酸盐氮(磅/英亩)含量 

       Npc = 前期豆科作物提供的氮量(磅/英亩)

Npc取决于田地中以前种植的作物和植物的密度。这个数字可能在每英亩20到30-40磅氮之间变化(=每公顷22.4到33.6-44.8公斤)。

为了转换上述所用单位,可以参考以下内容:

1磅=0.4536公斤

1英寸=2.54厘米

1英亩=0.4046公顷

1个小麦蒲式耳=60磅=27.216公斤

计算作物所需的氮将有助于为田间作物形成更专门的施肥方案。然而,农民通常根据经验或按照公布的施肥方案进行施肥。通常,在每个以小麦为主要作物的国家或地区,政府或机构会公布所需氮的量。一般来说,根据土壤肥力(地面的有机物含量),施肥所需的总氮量在每公顷20至120公斤(每英亩17.8至107磅)之间变化。

春小麦的氮肥总量通常比冬小麦高10-20%左右,因为对其设定的理想谷物蛋白含量要比冬小麦高1-1.5%左右(3)。相反,对于硬粒小麦来说,农民可以遵循冬小麦的施肥方案。

计算出需要添加到作物上的氮肥量可以分成2-3次施用。虽然在靠雨灌溉的小麦田中只施一次肥是很常见的,但经验和科学证据证明,在整个生长季节将氮肥分成2-3次施用可以提高吸收效率和作物产量(4)。

第一次施肥可以在播种前或播种期间进行,用量为总氮量的35-50%。当小麦跟在大豆作物或施肥良好的玉米作物后面时,不需要施用的过多额外的氮素。如果不是前一种情况,那么每公顷施用4-7公斤的氮(每英亩3.6-6.2磅)可能就足够了。在沙质土壤或晚播的情况下,可以增加小麦的初始施氮量。

如果农民想使用硫代硫酸铵(12-0-0-26)作为肥料进行首次施肥,必须避免肥料与种子的直接接触。同样,让种子与大量的尿素(46-0-0)接触也有很大的风险,特别是在干燥的土壤中,会对种子造成损害。为了避免这种情况,如果施用尿素和播种需要同时进行,可以将尿素的用量控制在每公顷1.8公斤(每英亩1.6磅)以下,或者在这之前对田地进行灌溉。在不够潮湿的田地里,与种子接触的尿素量可以提高到每公顷13.7公斤(每英亩12.2磅),且这样做不会引起任何发芽问题(2)。农民可以在播种前5-6周,每公顷施用2-3吨粪肥(或堆肥和其他有机物),以作为化学合成肥料的替代品。一般在这种时候,浅耕、降雨或灌溉都可能有助于作物吸收肥料。

第2-3次施氮可以在冠根萌发、分蘖或茎伸长阶段进行。最好是在灌溉的同时施用肥料。在这一时期的施肥将加速植物的营养生长,但可能使其更容易出现倒伏现象。为了提高谷物产量和所含蛋白质含量,通常建议晚于穗部发育期间施用氮肥。根据实验结果,在开花后2-5天施用液体尿素硝酸铵溶液(28%或32%)已被证明可以增加谷物蛋白。在开花期前后进行叶面施氮肥作为一种替代方法可以起到促进穗的形成,并增加蛋白质含量的作用。研究表明,每公顷施用5-6公斤(每英亩4.5-5.3磅)可以使小麦蛋白质提高0.5-1%(2)。

小麦种植中的氮肥很重要的还有一个原因是氮肥可以减少氯化钠对小麦产量的影响。根据一项研究(6)表明,穗长、小穗数、每大穗的粒数、每穗粒重和千粒重都受品种与氮的交互作用和盐度与氮的交互作用的影响。在7.6 dS/m的盐度水平上,每公顷施用210公斤氮可使产量增加54.7%。

磷(P)——钾(K)

磷和钾是继氮之后对小麦种植最重要的两种营养元素。通常情况下,在播种时会向作物添加所有需要的磷肥和钾肥。通常情况下,大多数是属于控制释放的肥料,以减少养分流失并提供更好的施肥效果。用于播种时的第一次施肥有三种主要养分(NPK)合成肥料的常见成分是20-10-0、24-40-0、30-15-0、30-15-5等。

磷一般以磷酸盐(PO³-)的形式施用,小麦要达到最高产量所需的典型量约为每公顷20-40公斤的磷肥(每英亩17.8-35.6磅)。在酸性土壤中,可能需要施用更接近最高推荐量的磷肥量(Rutter等人,2017)。由于磷酸盐对种子发芽没有负面影响,因此可以在播种时与种子一起施用。小麦植物对磷的吸收在18-25℃时最为理想。该元素被植物吸收,并在谷物充实期转移到对磷需求量更大的穗部。如果植物中有充足的磷元素,加上氮肥,即可以帮助实现产量最大化。然而,在冬季过度使用磷肥,可能会导致小麦植株的耐冻性以及谷物蛋白质含量和锌的生物利用率下降(Gusta等,1999;Zhang等人,2017)。 在免耕系统中,施用磷也可能是重要的。根据一项研究(8),如果免耕生产系统中的土壤缺磷,在土壤表面施用磷肥将有助于缓解缺磷问题。然而,在土壤表面施用磷肥而作物不吸收的话会增加地表径流水中磷的损失风险。

小麦植株在生长早期以及茎和穗部的发育阶段最需要钾。当土壤中钾的检测值为161ppm或更高时,不需要额外施用钾肥。通常,在缺乏钾的情况下,可以考虑将K2O的添加量加到每公顷2-7公斤(每英亩1.7-6.2磅)(2)。对于沙质土壤,其数量可能更高一些。钾元素在淀粉的形成、碳水化合物的调动、植物的活力和光合作用中起着重要作用,并有助于谷物的饱满。钾也可以通过叶面施肥来吸收。实验数据表明,叶面施用正磷酸二氢钾稀释溶液(KH2PO 10公斤/公顷或8.9磅/亩)可以推迟高温和干旱引起的叶片衰老,并使叶片的光合作用保持更长时间,这也将导致产量增加(Benbella and Paulsen, 1998)。

硫(S)

硫(或称硫磺)是小麦作物中必不可少的营养物质。其主要有两个原因,首先,它影响到植物的氮素利用效率。这意味着土壤中缺乏硫将导致植物对氮的吸收利用减少。多年的灌溉和缺乏硫肥导致许多土壤(35-80%)遭受硫元素的缺乏。然而,现在使用的大多数氮肥都含有足够数量的硫,一个典型的例子是40-0-0(14SO3)。根据小麦的一般施肥原则,植物组织中的硫含量为0.4%。此外,硫在小麦颗粒质量中起着关键作用,特别是当小麦作物将被用于面包生产时。这是因为硫是谷物蛋白形成的一个重要组成部分(Hřivna等人,2015)。

硫不能在植物内部被调动。由于这个原因和硫氮之间的正向反馈,在不同的生长阶段,需要硫元素时应以较小的剂量(多次施用)添加硫并与氮肥一起添加。小麦需要的硫量(SO3或SO2-4模式)大约为每公顷3-5公斤(每英亩2.6-4.4磅)(2)。也可以通过使用硫酸锰(MnSO4)施用硫肥。在第一次灌溉时进行2-3次叶面喷施(在500升水中加入2.5公斤硫酸锰)来满足作物对硫的需求。最后在通过硫酸锌(ZnSO)向小麦植物提供硫时,通常每公顷施用25公斤(每英亩22.3磅)的硫酸锌(5)。当然,农民应该进行土壤和植物的互作分析并调整硫的用量。

然而,这些只是一些一般性的指导原则,在没有对自己的土壤进行测量之前不应该遵循。因为世界上没有两块完全相同的田地,所以如果不考虑你的土壤测试数据、组织分析和田间历史等信息,没有人可以向你提供合理的施肥建议。

参考文献

  1. https://www.fao.org/3/Y4011E/y4011e06.htm
  2. https://extension.umn.edu/crop-specific-needs/wheat-fertilizer-recommendations#nitrogen-recommendations-1084760
  3. https://www.montana.edu/news/11207/spring-nitrogen-fertilizing-for-optimal-wheat-production
  4. http://www.uky.edu/Ag/Wheat/nitrogen.html
  5. https://iiwbr.icar.gov.in/wp-content/uploads/2018/02/EB-52-Wheat-Cultivation-in-India-Pocket-Guide.pdf
  6. https://www.academia.edu/39091586/Nitrogen_Fertilizer_Reduces_the_Impact_of_Sodium_Chloride_on_Wheat_Yield
  7. https://www.academia.edu/26485265/Response_of_wheat_to_foliar_application_of_urea_fertilizer
  8. https://www.academia.edu/62982352/Fertilizer_Phosphorus_Management_Options_for_No_Till_Dryland_Winter_Wheat

Benbella, M. & Paulsen, G.M. 1998. Efficacy of treatment for delaying senescence of wheat leaves. II. Senescence and grain yield under field conditions. Agron. J., 90: 332-338.

Gusta, L. V., O’connor, B. J., & Lafond, G. L. (1999). Phosphorus and nitrogen effects on the freezing tolerance of Norstar winter wheat. Canadian journal of plant science79(2), 191-195.

Hřivna, L., Kotková, B., & Burešová, I. (2015). Effect of sulphur fertilization on yield and quality of wheat grain. Cereal Research Communications43(2), 344-352.

Rutter, E. B., Arnall, D. B., & Watkins, P. (2017). Evaluation of Phosphorus Fertilizer Recommendations in No-Till Winter Wheat.

Zhang, W., Liu, D., Liu, Y., Chen, X., & Zou, C. (2017). Overuse of phosphorus fertilizer reduces the grain and flour protein contents and zinc bioavailability of winter wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry65(8), 1473-1482.

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