在小麦栽培调控措施中，矿质营养的合理配比在肥料运筹中起重要作用，是提高小麦产量、改善小麦品质的重要措施^[1-2]。氮、钾是影响小麦产量和品质的两个关键因子，氮肥施用能有效提高小麦产量，促进小麦对氮素的吸收转化，提升小麦蛋白质含量^[3-7]；钾肥对小麦高产、优质和抗倒伏有着举足轻重的作用^[8-9]。诸多研究表明单施氮肥或者钾肥均能在一定程度上提高小麦籽粒产量，但将两者合理配施能更有效地发挥氮、钾肥肥效之间的正交互作用^[10-12]。据统计，近年来安徽省小麦生产发展较快，2015年小麦播种面积为245万hm²，其中淮北砂姜黑土地区约占57%^[13]。随着高产作物品种种植面积的扩大，氮、钾肥施用量的逐渐增加以及有机肥投入的减少，使得氮、钾等养分的过量供应与不合理的肥料运筹现象日益增多，这在一定程度上限制了作物产量的提高，而且降低了肥料利用效率，加大了肥料的投入成本，影响了经济效益^[14-15]。为此，本课题在安徽省淮北砂姜黑土区开展研究，比较不同氮钾肥配比对小麦产量、氮钾累积量以及肥料效益的影响，为指导淮北砂姜黑土区小麦的合理施肥提供理论依据。

试验于2014年10月至2015年6月在安徽省涡阳县进行。供试土壤为砂姜黑土，0~20 cm土层基本理化性质为：有机质21.97 g·kg^-1，全氮1.29 g·kg^-1，碱解氮66.84 mg·kg^-1，速效磷7.58 mg·kg^-1，速效钾254.60 mg·kg^-1，pH 8.16。

试验设4个氮水平：180、240、300、360 kg·hm^-2；3个钾水平：90、135、180 kg·hm^-2。共12个处理，分别记作N₁₈₀ K₉₀、N₁₈₀ K₁₃₅、N₁₈₀ K₁₈₀、N₂₄₀ K₉₀、N₂₄₀ K₁₃₅、N₂₄₀ K₁₈₀、N₃₀₀ K₉₀、N₃₀₀ K₁₃₅、N₃₀₀ K₁₈₀、N₃₆₀ K₉₀、N₃₆₀ K₁₃₅、N₃₆₀ K₁₈₀。60%氮肥、全部磷肥钾肥作基肥施用，40%氮肥于拔节期追施，各处理磷肥用量均为90 kg·hm^-2。供试肥料分别为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P₂O₅ 12%）、氯化钾（含K₂O 60%）。小区面积30 m²，重复3次，随机区组排列。在小麦整个生育期内，除施肥外其他管理措施完全相同。收获时实收每小区产量，同时取样进行常规室内考种。

在玉米收获后，采集0~20 cm土层土样，采用常规方法测定基本理化性质^[16]。于成熟期采集植株样品，样品风干磨碎后经H₂SO₄-H₂O₂消化，半微量开氏法测定全氮含量，钼锑钪比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量^[16]。

相关指标计算方法：氮肥（钾肥）偏生产力（kg·kg^-1）=施氮（钾）区产量/施氮（钾）量

籽粒氮（钾）素分配比例（%）=籽粒氮（钾）素累积量/地上部氮（钾）素累积量×100%

肥料效益（元·hm^-2）=产值-肥料成本

采用Excel 2010进行数据分析和图表处理，SPSS 17.0软件进行方差分析、多重比较（Duncan）、相关性分析。

图 1的产量结果显示，增施氮、钾肥均能促进小麦产量的提高，但是氮、钾肥单独施用的增产效果有限。施钾量90 kg·hm^-2时，氮肥的增产幅度为1.03%~7.79%，平均增产幅度为3.52%（处理N₂₄₀、N₃₀₀、N₃₆₀与N₁₈₀相比，下同）；施钾量135 kg·hm^-2时，氮肥的增产幅度为3.09%~7.17%，平均增产幅度为4.51%；施钾量180 kg·hm^-2时，氮肥的增产幅度为6.82%~7.35%，平均增产幅度达到了7.00%，在氮肥用量240 kg·hm^-2时已达显著差异水平（P < 0.05）。表明随着钾肥用量的增加，氮肥的增产效应越来越明显。施氮量180 kg·hm^-2时，钾肥的增产幅度为0.38%~0.39%，平均增产幅度为0.38%（处理K₁₃₅、K₁₈₀与K₉₀相比，下同），不同钾肥用量处理间差异不显著；施氮量240 kg·hm^-2时，钾肥的增产幅度为2.42%~6.15%，平均增产幅度为4.28%；施氮量300 kg·hm^-2时，钾肥的增产幅度为1.88%~5.42%，平均增产幅度为3.65%；氮肥用量240 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2处理中，在钾肥用量180 kg·hm^-2时达显著差异水平（P < 0.05）；施氮量提高至360 kg·hm^-2时，钾肥对小麦产量表现出一定的负效应。说明在一定氮肥用量范围内（ < 300 kg·hm^-2），钾肥对小麦的增产效应随着配施氮肥用量的增加也表现出提高的趋势。表 1结果显示，氮钾交互作用对小麦产量的贡献率为14.06%，表明合理配施氮钾肥能促进氮、钾两种养分对小麦产量产生极显著正交互作用（P < 0.01），从而最大限度地发挥两种养分的增产效应。

不同小写字母表示在5%水平差异显著，下同 图 1 氮钾配施对小麦产量的影响 Figure 1　Effects of combined application of N and K on wheat yield

图选项

表 1　氮钾配比对小麦产量的贡献率 Table 1　Contribution rate of N and K to wheat yield

表选项

表 2的结果显示，在同一钾肥用量水平下提高氮肥施用量，氮肥偏生产力随之降低。但是钾肥的合理配施对氮肥的偏生产力有促进作用。在施氮量180 kg·hm^-2时，处理K₁₃₅、K₁₈₀的氮肥偏生产力比K₉₀均提高了0.38%；在施氮量240 kg·hm^-2时，处理K₁₃₅、K₁₈₀的氮肥偏生产力比K₉₀分别提高了2.42%和6.17%；在施氮量300 kg·hm^-2时，处理K₁₃₅、K₁₈₀的氮肥偏生产力比K₉₀分别提高了1.85%和5.39%；在施氮量提高至360 kg·hm^-2时，钾肥用量的增加对氮肥偏生产力无明显效应。与氮肥偏生产力相似，在相同氮肥用量水平下，钾肥偏生产力随着钾肥用量提高而降低，但是合理增施氮肥后钾肥的偏生产力表现出增加的趋势。

表 2　氮钾配施对氮钾肥偏生产力的影响 Table 2　Effects of combined application of N and K on N and K partial productivity

表选项

施用氮、钾肥能够促进小麦植株对氮素养分的吸收。由表 3可看出，随着氮钾肥用量的增加，小麦地上部、籽粒和秸秆的氮素累积量均随之提高。钾肥用量90 kg·hm^-2时，提高氮肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为0.06%~7.76%，平均增幅为3.91%（处理N₂₄₀、N₃₀₀、N₃₆₀与N₁₈₀相比，下同）；钾肥用量135 kg·hm^-2时，提高氮肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为2.49%~10.70%，平均增幅为6.60%；钾肥用量180 kg·hm^-2时，提高氮肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为5.44%~14.18%，平均增幅达到了9.81%，且在氮肥用量240 kg·hm^-2时已达显著差异水平（P < 0.05）。即提高氮肥用量对小麦籽粒氮素累积量的增加效应随着钾肥用量的提高而增加。氮肥用量180 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为0.21%~1.97%，平均增幅为1.09%（处理K₁₃₅、K₁₈₀与K₉₀相比，下同），不同钾肥用量处理间差异不显著；氮肥用量240 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为2.64%~7.45%，平均增幅为5.05%；氮肥用量300 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为4.45%~9.62%，平均增幅为7.03%；氮肥用量360 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒氮素累积量的增幅为2.95%~8.05%，平均增幅为5.50%。氮肥用量240、300 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2处理中，相比钾肥用量90 kg·hm^-2处理均在钾肥用量180 kg·hm^-2时达显著差异水平（P < 0.05）。即提高钾肥用量对小麦籽粒氮素累积量的增加效应随着合理施用氮肥量的提高而增加。

表 3　氮钾配施对小麦氮素累积量的影响 Table 3　Effects of combined application of N and K on nitrogen accumulation in wheat

表选项

从氮素分配比例来看，小麦植株吸收的75%以上的氮素存储在小麦籽粒中。但是氮、钾肥施用量的提高降低了小麦籽粒氮素累积量所占比例，说明随着氮、钾肥施用量的提高更多的氮素分配到了小麦秸秆中。

施用氮、钾肥能够促进小麦植株对钾素养分的吸收。由表 4可看出，随着氮钾肥用量的提高，小麦地上部、籽粒和秸秆的钾素累积量均随之增加。钾肥用量90 kg·hm^-2时，提高氮肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为3.94%~7.54%，平均增幅为5.74%（处理N₂₄₀、N₃₀₀、N₃₆₀与N₁₈₀相比，下同）；钾肥用量135 kg·hm^-2时，提高氮肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为4.59%~7.48%，平均增幅为6.03%；钾肥用量180 kg·hm^-2时，提高氮肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为3.85%~9.09%，平均增幅达到6.47%，且在氮肥用量240 kg·hm^-2时达显著差异水平（P < 0.05）。即提高氮肥用量对小麦籽粒钾素累积量的增加效应随着钾肥用量的提高而增加。氮肥用量180 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为4.22%~5.73%，平均增幅为4.97%（处理K₁₃₅、K₁₈₀与K₉₀相比，下同），不同钾肥用量处理间差异不显著；氮肥用量240 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为4.88%~5.63%，平均增幅为5.25%；氮肥用量300 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为4.82%~8.80%，平均增幅为6.81%；氮肥用量360 kg·hm^-2时，提高钾肥用量后小麦籽粒钾素累积量的增幅为3.58%~7.24%，平均增幅为5.41%，相比钾肥用量90 kg·hm^-2处理在钾肥用量180 kg·hm^-2时达显著差异水平（P < 0.05）。即提高钾肥用量对小麦籽粒钾素累积量的增加效应随着合理施用氮肥量的提高而增加。

表 4　氮钾配施对小麦钾素累积量的影响 Table 4　Effects of combined application of N and K on potassium accumulation in wheat

表选项

从钾素分配比例来看，小麦植株吸收的80%以上的钾素存储在小麦秸秆中。但是氮、钾肥施用量的提高降低了小麦籽粒钾素累积量所占比例，说明随着氮钾肥用量的提高更多的钾素分配到了小麦秸秆中。

不同氮钾配比处理间的小麦产值、肥料成本和肥料效益存在差异（表 5）。施氮量360 kg·hm^-2水平下的3个处理中，小麦产值均在17 700元·hm^-2以上，随钾肥用量的提高小麦产值没有明显变化；施氮量180 kg·hm^-2水平下小麦产值整体在16 600元·hm^-2以下，钾肥用量增加对小麦产值也无明显影响。但在氮肥用量180 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2水平时，肥料效益随钾肥用量的增加（K₁₈₀与K₉₀相比）而降低，并达显著差异水平；氮肥用量240 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2水平下，小麦产值随钾肥用量的增加而提高，均在K₁₈₀水平下达最大值，且肥料效益随钾肥用量的增加而上升，差异水平显著（P < 0.05）。扣除肥料成本后，N₂₄₀K₁₈₀处理小麦肥料效益最好，达15 019元·hm^-2，且高于N₃₆₀水平下的3个处理。

表 5　氮钾配施对小麦肥料效益的影响（元·hm^-2） Table 5　Effects of combined application of N and K on economic benefit (yuan·hm^-2)

表选项

前人的研究结果显示^[17-22]，小麦生产中施氮量与籽粒产量呈抛物线关系，适宜的氮肥用量能够促进小麦根、茎、叶等营养器官的生长发育，增进营养物质的累积，对提高小麦产量有重要作用。氮肥用量过多，不利于营养器官中的氮素向籽粒转移，最终导致产量降低^[23-24]。施钾能够提高小麦开花期叶片含钾量，增强了小麦的光合作用，促进了小麦光合产物向籽粒的运输^[25]，进而提高了小麦植株花前氮素的积累和贮存氮素的运转，对增加小麦籽粒蛋白质含量和提高小麦产量有重要意义^[26-28]。而本研究结果显示，在淮北砂姜黑土区种植小麦的施肥处理中，因砂姜黑土黏粒含量高，耕性和通透性能差，有机质、氮、磷含量低^[29]，加上农业生产长期以来偏向于施用化学氮肥，影响了作物产量和品质的提高^[30-31]，而氮、钾肥配施的效果比单独增施氮或钾肥的增产效果更为明显。氮肥的增产效果随着钾肥用量的提高而增加，当施钾量180 kg·hm^-2时，氮肥的平均增产幅度达到了7.00%；钾肥的增产效果也随着氮肥用量的提高而增加，当施氮量240 kg·hm^-2时，钾肥的平均年增产幅度最大，达4.28%；高氮肥用量处理（N₃₆₀）的产量虽然未降低，但单位N的增产率明显降低。Hirel等^[24]认为，适量施用氮肥能够有效提高作物产量，但一定范围后继续增施氮肥，产量增加率会逐渐降低甚至减产。本试验得出相同结论，即继续增施氮肥，钾肥的增产幅度有降低趋势。因此，在适宜的氮肥用量条件下，氮、钾肥对小麦产量有着极显著正交互作用。合理配施氮、钾肥还提高了氮、钾肥的偏生产力，促进了小麦对氮、钾肥的吸收利用，减少环境污染，这与Cormier等^[32]的研究结果一致。

有研究表明^{[2, 10, 14]}，氮、钾肥合理配施不但可以显著提高小麦产量，而且还能够促进小麦植株对氮、钾养分的吸收利用。本研究结果进一步验证了前人的研究结论。适宜的氮、钾配比通过养分间的正交互作用显著提高了小麦地上部、籽粒和秸秆的氮、钾素累积量，为小麦高产奠定物质基础。同时，增施氮、钾肥提高了氮、钾素在秸秆中所占的比例，这也为实施秸秆还田、高效利用秸秆养分资源提供了数据支撑。合理增施氮、钾肥虽然增加了肥料的投入，但肥料效益显著。扣除肥料成本后，处理N₂₄₀K₁₈₀获得最高肥料效益15 019元·hm^-2。综合考虑产量和肥料效益，本试验条件下，以N₂₄₀K₁₈₀为最优氮钾组合。

（1）合理配施氮钾肥能够显著提高淮北砂姜黑土区小麦产量。适宜的氮、钾配比对小麦产量和养分吸收利用表现出极显著正交互作用，从而显著提高了氮、钾肥的偏生产力。

（2）本研究条件下，淮北砂姜黑土区适宜的氮、钾肥施用量分别为240 kg·hm^-2和180 kg·hm^-2。