粘土土質下定位施氮對小麥農藝性狀及不同土層堿解氮分布的影響

程倩倩+王光祿+王懷恩+馮盛燁+閆樹平+孫允超+于洋+趙楊

摘 要：為探索粘土條件下施氮量對小麥農藝性狀的影響及土層中堿解氮的分布情況，研究了定位施氮對聊麥19群體動態、葉面積指數、產量性狀的影響，分析了不同時期0～90 cm土層中堿解氮的分布情況。結果表明，在施氮量165～360 kg/hm2范圍內，施氮量的增加提高了小麥分蘗能力和拔節期前的葉面積指數，有效穗數和開花期葉面積指數在施氮量225 kg/hm2時獲得最大值；不同土層的堿解氮含量在不同時期均以0～30 cm土層最高，0～60 cm土層堿解氮含量下降緩慢，拔節期至灌漿期小麥生長發育消耗堿解氮最多；在施氮量225 kg/hm2時小麥產量最高，達8 646.1 kg/hm 不同處理間的產量差異均達顯著水平，產量構成因素中，有效穗數的差異均顯著。

關鍵詞：粘土；定位施氮；小麥；農藝性狀；堿解氮

中圖分類號：S512.106.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）12-0107-04

Abstract In order to explore the effects of nitrogen rate on agronomic characters of wheat and distribution of alkali solution nitrogen in different layers of clay soil， the effects of nitrogen fertilization on group dynamics， leaf area index and yield characters of Liaomai 19 were studied， and also the distribution of alkali solution nitrogen in 0～90-cm soil layers in different periods. The results showed that the wheat tillering ability and leaf area index before jointing stage increased with the increase of nitrogen rate in the range of 165～360 kg/hm2. The maximum value of effective panicle number and leaf area index at flowering stage were obtained when the nitrogen rate was 255 kg/hm2. The alkali solution nitrogen content was the highest in 0～30-cm soil layers at different stages， and decreased slowly in the 0～60-cm soil layers. The alkali solution nitrogen was consumed the most during the jointing stage to filling stage. The maximum yield as 8 646.1 kg/hm2 was obtained at 225 kg/hm2 of nitrogen rate. The differences between different treatments in yield and effective panicle number reached significant level.

Keywords Clay soil； Positioning nitrogen fertilization； Wheat； Agronomic character； Alkali solution nitrogen

氮素是小麥需求量最大的礦質元素，堿解氮是植物可以直接利用的有效氮素，為小麥產量的提高做出了重要貢獻[1]。但是不合理的氮肥使用會造成養分利用率低、流失嚴重、污染環境等一系列問題[2-4]。關于施氮量對小麥產量與土壤養分含量的影響及氮肥的最佳運籌方式，前人做了很多的研究，彭正萍等[5]認為，土壤中速效氮、磷、鉀主要分布在0～30 cm土層中，速效氮、鉀在50～70 cm有富集，之后遞減；朱統泉等[6]研究認為，在總施氮量165 kg/hm2時，基追比6∶4的施肥方式有利于提高小麥分蘗成穗率；石玉等[7]研究認為施氮量為168 kg/hm2、底追比例為1∶2時，籽粒產量、蛋白質含量、氮肥利用率均較高，損失率最小，且未淋洗至100～200 cm土層，為最佳氮肥運籌方式。但前人的研究多集中于壤土條件下施氮量對小麥性狀的影響，粘土條件下的研究報道較少。本試驗在粘土土質下進行定位施氮試驗，研究施氮量對小麥群體、葉面積系數等農藝性狀及土壤堿解氮含量的影響，以期明確粘土土質條件下氮素對小麥生長造成的影響及土壤中堿解氮的含量分布，為完善小麥高產栽培技術理論提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為聊麥19（聊城市農業科學研究院選育）；肥料為尿素（純氮46.4%，魯西化工生產）。

1.2 試驗方法

試驗于2011-2015年在聊城市農業科學研究院農場進行4年定位試驗，本研究中采用2014-2015年度試驗數據，土質為粘土。土壤養分含量為：有機質13.1 g/kg，全氮1.15 g/kg，速效磷45.0 mg/kg，速效鉀92.0 mg/kg。試驗于2014年10月10日寬幅精播，666.7m2基本苗為20萬株，行距為25 cm。

試驗設4種施氮水平：165、225、300、360 kg/hm 分別以N165、N225、N300、N365表示。小區面積90 m2（15 m×6 m），隨機區組排列，重復3次。基施腐熟牛糞52.5 m3/hm 鉀肥（K2O）75 kg/hm 磷肥（P2O5）105 kg/hm2。氮肥50%基施，50%于拔節期追施，其余管理同大田。

1.3 調查項目

于出苗期、越冬期、返青期、拔節期、灌漿期調查群體發展動態；于越冬期、拔節期、開花期調查小麥葉面積指數；于播種前、越冬期、返青期、拔節期、灌漿期取0～90 cm土層（每30 cm一層）采用農化常規分析方法測定土壤堿解氮含量[8]。各小區全區收獲、晾曬、脫粒、計產，測定穗粒數、千粒重。

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0軟件進行統計分析并作圖。

2 結果與分析

2.1 施氮量對小麥群體動態的影響

從圖1可以看出，各處理間基本苗差異不顯著，為試驗的準確性打下了基礎，從冬前群體至最大群體可看出，隨著施氮量的增加小麥群體逐漸增加，且各處理間差異顯著，但田間調查發現，N360處理的小區麥稈明顯偏細，且出現了一定面積的倒伏；有效穗數以N225處理最大。可見，過量增施氮肥雖可增加小麥的分蘗數量，但成穗率卻沒有隨之提高，而且降低了小麥抗倒伏性能。

2.2 施氮量對小麥葉面積指數的影響

從圖2可以看出，小麥越冬期，隨著施氮量的增加葉面積指數逐漸增加，各處理間差異顯著。小麥生長發育至拔節期，N225處理的小麥葉面積指數最大，且與其他各處理間差異顯著，N300處理的小麥葉面積指數略高于N360處理。開花期小麥葉面積指數與拔節期呈現相同的規律性。可見，增施氮肥可以增加小麥苗期的葉面積指數，拔節期以后過多施用氮肥會減小葉面積指數。

2.3 施氮量對土壤堿解氮含量的影響

從圖3可以看出，隨著土壤深度的增加，土層中堿解氮的含量逐漸下降，以0～30 cm土層的堿解氮含量最高，0～60 cm土層堿解氮含量下降緩慢，說明粘土土質0～60 cm土層保肥能力強，60 cm之下堿解氮含量迅速下降。由于秋播整地時施入部分氮素，越冬期各土層堿解氮含量高于播種前。隨著小麥的生長發育，返青期各土層堿解氮含量下降，拔節期略微增加，這可能與拔節期進行了氮素的追施有關，灌漿期各土層堿解氮含量下降明顯，說明拔節至灌漿期期間小麥生長發育消耗堿解氮較多。

隨著施氮量的增加，同一時期同一土層中堿解氮含量逐漸增加，同一時期同一土層N165與N360處理堿解氮的含量差值均超過了5 mg/kg，0～30 cm土層堿解氮含量差值最大，返青期達到了30 mg/kg，但有效穗數（圖1）和產量（表1）的最大值都在N225處理下取得，可見過多施入氮肥，氮素會在土層中積累，并未被小麥所利用。

2.4 施氮量對小麥產量及其構成因素的影響

從表1可以看出，N225處理的產量最高，單產達8 646.1 kg/hm 各處理間產量差異均達顯著水平，N225處理的有效穗數與千粒重均最高，處理間有效穗數的差異均達顯著水平，千粒重的差異不一，N300處理的穗粒數最高，但不同處理間的穗粒數差異不顯著。可見，本試驗條件下，產量的差異主要由有效穗數的多少決定，過多或過少施入氮肥均不利于產量的提高。

3 討論與結論

氮肥運籌對小麥產量的形成具有重要作用，施氮量的多少對光合產物的積累、轉運和分配具有明顯的影響。有研究表明，在施氮量為0～360 kg/hm2的范圍內，穗數、穗粒數等都隨施氮量的增加而逐漸提高[12]，而本試驗條件下，基本苗、冬前群體、返青群體、最大群體都是隨施氮量的增加而增加，而有效穗數在施氮225 kg/hm2時達到了最大，與前人的研究不盡相同，這可能與粘土土質結構有關，具體原因有待進一步明確。

巨曉棠等[3]研究表明，氮肥在土壤中的分配與去向是合理使用氮肥的基礎，連續施用氮肥會顯著影響NO-3-N在土層中的分布，土壤類型會決定NO-3-N含量，而施氮量會影響NO-3-N的淋失。彭正萍等[5]研究了壤土條件下施肥對土壤養分垂直分布的影響表明，壤土條件下，土壤堿解氮大多集中于0～30 cm，30 cm以下迅速下降，在50～70 cm略有回升，本試驗結果顯示，粘土條件下，各處理土層堿解氮含量均以0～30 cm為最高，0～60 cm土層堿解氮含量下降緩慢，這與前人的研究不完全一致。本試驗只是研究了0～90 cm土層中堿解氮的含量，結果也僅反映了0～90 cm土層中堿解氮的變化特點，若對粘土條件下堿解氮分布做系統的了解，應進一步研究90 cm以下的土層。

相關研究表明，施氮量對小麥產量的影響表現為一定范圍內隨著施氮量的增加而增加，但超過一定比例后籽粒的產量增加不顯著甚至會降低[9-11]。本試驗結果表明，4種施氮量下，N225處理的產量最高，之后隨著施氮量的增加產量逐漸下降，說明小麥產量對施氮量的正向響應存在一定的范圍[12，13]，生產上盲目增施氮肥不僅會增加成本，而且會降低小麥產量。本試驗結果還表明，有效穗數是決定產量的主要因素，可見小麥生產上若想取得較高的產量，應重視有效穗數的提高。

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