稻草還田條件下氮素基、蘗肥減量對小麥生長及產量的影響

李 波，魏亞鳳，薛亞光，劉 建

(江蘇沿江地區農業科學研究所，江蘇 南通 226541)

稻草還田條件下氮素基、蘗肥減量對小麥生長及產量的影響

李 波，魏亞鳳，薛亞光，劉 建*

(江蘇沿江地區農業科學研究所，江蘇 南通 226541)

研究了稻草還田條件下減少基蘗肥對小麥產量、農藝性狀及氮肥利用率等的影響，結果表明：基本苗為300萬株/hm2時，基肥不施氮、分蘗肥減半，小麥產量增加；基肥、拔節孕穗肥不減，分蘗肥減氮50%提高了小麥有效穗數與成穗率；基肥、蘗肥減量施用提高了小麥千粒重并增加了每穗粒數；基、蘗肥減量施用提高了小麥氮肥農學利用率。

稻草還田；氮肥減量；小麥；產量

小麥是最重要的糧食作物之一。氮素是影響小麥產量與品質的重要營養元素，因此合理施用氮肥是保障小麥高產的主要措施[1]。當前生產上，為了追求小麥高產，氮肥大量施用情況很普遍，然而目前生產上氮肥利用率僅為30%～35%?；瘜W氮肥的過量施用，不僅造成資源浪費，增加了農民生產成本，而且會導致嚴重的環境污染[2]。關于如何合理施用氮肥，減少化學氮肥施用量，減少施肥地區的氮素流失量，提高氮肥利用率近年已經成為土壤學、植物營養學與環境科學領域的研究熱點。但過去的研究大多是關于氮肥施用量[3]、氮肥施用比例[4]、不同類型氮肥的施用方法[5]、穗肥施氮量[6]及施用時期對產量和品質的影響[7-8]。關于基、蘗肥減量施用對小麥生長及產量的影響相關研究較少，尤其關于稻草還田條件下基、蘗肥減量對小麥生長及產量的影響相關研究更少。本試驗主要研究稻草還田條件下不同種植密度及不同氮素基、蘗肥減量處理對小麥產量的影響，為化學氮肥減量高效利用與稻草還田相關技術的研究與推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2014年在江蘇沿江地區農業科學研究所實驗田進行，土質為沙壤土，試驗田的0～20 cm耕層的土壤有機質含量11.45 g/kg，全氮含量1.44 g/kg，全磷含量1.21 g/kg，速效鉀含量53.55 g/kg。供試材料小麥品種為揚麥13，播期為11月5日，收獲期為6月2日。

1.2 試驗設計

采用田間小區試驗，設置主副處理。主處理為基蘗肥減量肥料運籌處理，如表1，設置N1：不施氮；N2：常規施氮；N3：基肥減氮50%，分蘗肥、拔節孕穗肥不減；N4：基肥、拔節孕穗肥不減，分蘗肥減氮50%；N5：基肥和分蘗肥均減50%，拔節孕穗肥不減；N6：基肥減氮100%，分蘗肥、拔節孕穗肥不減；N7：基肥、拔節孕穗肥不減，分蘗肥減氮100%；N8：基肥和分蘗肥全減，拔節孕穗肥不減等8種處理。常規處理中施N量為210 kg/hm2，基肥、分蘗肥、拔節孕穗肥分別占40%、20%、40%。副處理為種植密度，設M1：基本苗180萬株/hm2；M2：240萬株/hm2；M3：300萬株/hm2，共3種密度水平。每個小區面積9 m2，小麥播種前所有處理全部稻草還田，還田量9000 kg/km2，稻草切碎長度8 cm左右，深翻耕還田(翻耕深度約15 cm)。小區排列采用二因素隨機區組排列，重復3次。

1.3 測定項目與方法

莖蘗動態：每個小區定點0.5 m×0.5 m的兩處，調查高峰苗與有效穗。

產量與農藝性狀：收割前3 d每小區選取有代表性的小麥植株10株進行室內考種，測定株高、穗長、穗重、每穗實粒數等農藝性狀，收獲后每小區計實產。

氮肥農學利用率=(施肥處理產量-不施氮肥處理產量)/施氮量×100%

氮素表觀生產力=小麥產量的施氮量。

表1 基肥、蘗肥中氮減量施用處理

1.4 統計分析

使用Microsoft Excel 2003進行數據處理，利用DPS軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥產量的影響

由表2可見，在基蘗肥減量肥料運籌處理的主處理中，以常規施氮處理(N2)最高，產量為5995.05 kg/hm2，基蘗肥減量的N3、N4、N7、N5和N6處理的產量依次下降，分別比常規處理減產1.34%、4.36%、4.60%、5.10%和6.25%，但相互間差異不顯著。僅施拔節穗肥(基蘗肥均不施用)的N8處理產量下降明顯，產量僅為4260.9 kg/hm2，比常規處理減產28.93%，差異達極顯著性水平?？梢娀?、蘗肥減量是實現小麥氮肥減量高效利用的可能途徑。

由表3可見，不同密度處理對小麥產量有較大的影響，在本試驗設計的氮肥水平條件下，以基本苗300萬株/hm2處理(M3)產量最高，達5825.40 kg/hm2，分別比基本苗180萬株/hm2處理(M1)和240萬株/hm2處理(M2)的增產16.45%和17.15%，增產達極顯著差異；基本苗180萬株/hm2處理(M1)和240萬株/hm2處理(M2)的差異不顯著。

表2 基蘗肥減量處理對產量的影響

表3 不同密度處理對產量的影響

基蘗肥減量施用的肥料運籌和密度之間的不同組合對小麥產量有較大的影響。由表4可見，N6×M3、N3×M3、N2×M3、N4×M3、N7×M15個組合處理的產量達6000 kg/hm2以上，可見在基蘗肥減量施用的情況下，增加基本苗能夠提高小麥產量，從而實現氮肥高效利用。依本年度的試驗結果，以N6×M3處理產量最高，即在基肥不施氮、分蘗肥減半施用情況下，通過增加基本苗(300萬株/hm2)，可獲得較高的產量。

2.2 不同處理對小麥群體變化及成穗率的影響

由表5可見，相同氮肥處理隨著基本苗密度的增加，高峰苗數、有效穗數增加?；久鐬?80萬株/hm2(M1)、240萬株/hm2(M2)的處理，基蘗肥減量施用的高峰苗數較常規施用的少。在3種密度下，基肥減少處理(N3、N5、N6、N8)的有效穗較常規施肥處理的有效穗少，基肥、拔節孕穗肥不減，分蘗肥減氮50%(N4處理)的有效穗數最高，較常規施肥的處理還高。說明減少基肥氮肥用量會降低有效穗數；減少50%分蘗肥氮肥用量可以增加有效穗數；減少氮肥用量后可以通過增加播種量提高基本苗數來提高小麥有效穗數。

在180萬株/hm2(M1)密度下，基肥減氮100%，分蘗肥、拔節孕穗肥不減(N6處理)的成穗率較常規施肥的低，其他減氮處理的成穗率較常規施肥處理高。240萬株/hm2(M2)密度下，分蘗肥減氮100%，基肥、拔節孕穗肥不減(N7處理)的成穗率較常規施肥的低，其他減氮處理的成穗率較常規施肥處理高。300萬株/hm2(M3)密度下，基肥、拔節孕穗肥不減，分蘗肥減氮50%(N4處理)的成穗率較常規施肥處理高，其他處理較常規施肥處理低。

表4 肥料密度組合處理對產量的影響

2.3 不同處理對小麥農藝性狀的影響

常規施肥的小麥千粒重在基本苗為180萬株/hm2時最大。300萬株/hm2基本苗時，基蘗肥減量施用處理除(N3、N4)外，其他處理較常規施肥千粒重增加。常規施肥每穗粒數隨著種植密度增加而減少。300萬株/hm2(M3)基本苗時，基蘗肥減量處理除N8外，其他處理每穗粒數較常規施肥處理(N2)增加，說明基蘗肥減量施用主要通過增加小麥千粒重、每穗粒數而增產。

所有氮肥運籌處理株高在240萬株/hm2(M2)密度時最大。密度為180萬株/hm2(M1)時，基蘗肥減量處理株高除N8外，其他處理較常規施肥處理(N2)高。

2.4 不同處理對氮肥利用率與表觀生產力的影響

由表7可見，減少小麥基肥和蘗肥施用均能提高氮肥表觀生產力。在基本苗180萬株/hm2(M1)情況下，常規施肥的表觀生產力為28.00，而基蘗肥減量的6個處理(N3～N8)中，除N4處理的略有降低外，其余5個處理均明顯提高，其氮肥表觀生產力介于33.98～47.83；在基本苗240萬株/hm2(M2)情況下，常規施肥的表觀生產力為28.51，而基蘗肥減量的6個處理(N3～N8)中，均明顯提高，其氮肥表觀生產力介于30.91～42.51；在基本苗300萬株/hm2(M3)情況下，常規施肥的表觀生產力為29.13，而基蘗肥減量的6個處理(N3～N8)中，均明顯提高，且增幅較大，其氮肥表觀生產力介于32.21～63.01。

表5 不同處理的小麥群體變化及成穗率

由表8可見，減少小麥基肥和蘗肥施用均能提高氮肥的農學利用率。在基本苗180萬株/hm2(M1)情況下，常規施肥的農學利用率為16.88，而基蘗肥減量的6個處理(N3～N8)中，除N4處理的略有降低外，其余5個處理均明顯提高，其氮肥農學利用率介于20.02～23.16；在基本苗240萬株/hm2(M2)情況下，常規施肥的農學利用率為17.86，而基蘗肥減量的6個處理(N3～N8)介于14.65～24.76，其中以N6為最高，N8最低，除N8低于常規施肥外，其余5個處理均高于常規施肥；在基本苗300萬株/hm2(M3)情況下，常規施肥的農學利用率為5.23，而基蘗肥減量的6個處理(N3～N8)介于3.31～11.51，以N6為最高(11.52)，N6、N3和N4高于常規施肥處理，而N4、N7、N8則低于常規施肥處理，其中以N8為最低(3.31)。

表6 不同處理的小麥產量及農藝性狀

表7 不同處理的總氮肥表觀生產力

表8 不同處理的氮肥農學利用率

3 結論與討論

本試驗在基本苗為300萬株/hm2時，基肥不施用，分蘗肥、拔節孕穗肥施用量不變情況下(N6M3)產量較常規施肥增高，主要是因為基肥氮肥減量提高了小麥千粒重與每穗粒數。也有研究表明氮素基、蘗肥減量提高水稻千粒重，使水稻增產或穩產[9]，這與本文研究結果有相似之處。

持續減氮處理顯著降低了深層土壤硝態氮含量，減少了硝態氮向深層地下水淋溶的風險，增加播種密度可以增加單位土體內的根系數量，從而可能促進作物對氮素的吸收[10]。本研究也表明，通過增加播種密度，減少小麥基肥、分蘗肥用量可以實現高產。 凌啟鴻[11]曾指出莖蘗成穗率是衡量群體質量的重要指標。本研究表明氮肥基蘗肥減量有助于小麥成穗率的提高。這可能是因為基肥、分蘗肥減量施用抑制了小麥分蘗期無效分蘗的生長，使小麥成穗率提高，從而可以保證有效穗數，使小麥增產或穩產。

氮肥農學利用率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生產力是用來表示氮肥利用率的常用定量指標，它們從不同的側面描述了作物對氮肥的利用效率[12]。小麥從出苗到拔節期間的氮肥需求量能夠得到滿足，提高施氮量對小麥產量無顯著影響，但小麥對氮的利用率顯著降低[13-14]。本研究減少基、蘗肥用量，對小麥產量無顯著影響，且提高小麥氮肥農學利用率，這與上述研究結果有相似之處。另外通過增加基本苗數來提高小麥產量，為稻草還田條件下減少氮肥使用量，提高小麥產量提供了理論支持。

秸稈還田與氮肥減量施用是發展新型生態農業必經之路，因此研究秸稈還田條件下氮肥減量對小麥產量及生長的影響有助于秸稈還田推廣及化學氮肥減量高效利用的推廣。秸稈還田改變了土壤原有物化條件，包括微生物群落結構等，這對土壤氮素礦化過程肯定有重要影響，這方面的相關研究較少，秸稈還田條件下，氮肥高效運籌措施還有待深入研究。

[1] 李慶逵,朱兆良,于天仁,等.中國農業持續發展中的肥料問題[M].南昌:江西科學技術出版社,2000.

[2] 李榮剛.高產農田氮素肥效與調控途徑:以江蘇太湖稻麥兩熟農區為例推及全省[D].北京:中國農業大學,2000.

[3] 陸強,王繼瑧,李靜,等.秸稈還田與有機無機肥配施在稻麥輪作體系下對籽粒產量及氮素利用的影響[J].南京農學大學學報,2014,37(6):66-74.

[4] 張均華,劉建立,張佳寶,等.施氮量對稻麥干物質轉運與氮肥利用的影響[J].作物學報,2010,36(10):1736-1742.

[5] 劉益仁,李想,郁潔,等.有機無機肥配施提高麥-稻輪作系統中水稻氮肥利用率的機制[J].應用生態學報,2012,23(1):81-86.

[6] 吳成龍,沈其榮,夏昭遠,等.麥-稻輪作系統有機無機肥料配施協同氮素轉化的機制研究Ⅰ:小麥季15N去向分析[J].土壤學報,2010,47(5):905-912.

[7] 王秋君,張小莉,羅佳,等.不同有機無機復混肥對小麥產量、氮效率和土壤微生物多樣性的影響[J].植物營養與肥料學報,2009,15(5):1003-1009.

[8] 謝迎新,王小明,王化岑,等.無機與有機肥配施對小麥籽粒產量和淀粉糊化特性的影響[J].麥類作物學報,2009,29(2):299-302.

[9] 李波,劉建,汪波,等.氮素基、蘗肥減量對水稻生長及產量的影響[J].中國農學通報,2015,31(36):18-23.

[10] 王成雨,石玉華,井躍博,等.持續減量施氮對冬小麥土壤硝態氮含量和氮肥利用效率的影響[J].中國農業氣象,2013,34(6):642-647.

[11] 凌啟鴻.作物群體質量[M].上海:上?？茖W技術出版社,2003.

[12] 馬興華,于振文,梁曉芳,等.施氮量和底追比例對小麥氮素吸收利用及籽粒產量和蛋白質含量的影響[J].植物營養與肥料學報,2006,12(2):150-155.

[13] 康國章,王永華,郭天財,等.氮素施用對超高產小麥生育后期光合特性及產量的影響[J].作物學報,2003,29(1):82-86.

[14] 夏雪,谷潔,高華,等.不同配肥方案對土酶活性和小麥產量的影響[J].植物營養與肥料學報,2011,17(2):472-476.

(責任編輯：許晶晶)

Effects of Nitrogen Base Fertilizer and Tiller Fertilizer Reduction on Growth and Yield of Wheat under Condition of Returning Rice Straw to Field

LI Bo, WEI Ya-feng, XUE Ya-guang, LIU Jian*

(Institute of Agricultural Science in Riparian Area of Jiangsu, Nantong 226541, China)

This paper studied the effects of reducing the application rate of nitrogen base fertilizer and tiller fertilizer on the yield, agronomic characters and nitrogen fertilizer utilization efficiency of wheat under the condition of returning rice straw to field. The results indicated that: under the condition of 3 million basic seedlings per hectare, the wheat yield increased when tiller nitrogen fertilizer was reduced by 50% without base fertilizer; the effective panicle number and earbearing tiller rate of wheat were increased when tiller fertilizer was decreased by 50%; when the application rate of both base fertilizer and tiller fertilizer was reduced, the 1000-grain weight, number of grains per panicle, and nitrogen fertilizer utilization efficiency of wheat were increased.

Returning rice straw to field; Nitrogen fertilizer reduction; Wheat; Yield

2016-08-30

南通市應用研究計劃“稻草還田腐解過程中化感物質鑒定及其對小麥化感效應的研究”(BK2014021)；“稻草還田抑制小 麥出苗化感物質鑒定及其作用機制”(MS12016050)；“十二五”國家科技支撐計劃項目：“長江三角洲集約農區循環技術 集成與示范”(2012BAD14B12)；南通市循環農業重點實驗室項目(CP12015003)。

李波(1982─)，男，江蘇泰興人，副研究員，碩士，主要從事作物栽培研究。*通訊作者：劉建。

S359.9

A

1001-8581(2017)02-0028-05