施氮方式對小麥揚麥20產量和氮肥損失的影響

朱德進，宋 亞，黃 卉，王艷榮，寧運旺，張永春

(1.泰州市姜堰區耕地質量保護站，江蘇 泰州 225300； 2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所 農業部江蘇耕地保育科學觀測實驗站，江蘇 南京 210014)

施氮方式對小麥揚麥20產量和氮肥損失的影響

朱德進1，宋 亞1，黃 卉1，王艷榮1，寧運旺2，張永春2

(1.泰州市姜堰區耕地質量保護站，江蘇 泰州 225300； 2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所 農業部江蘇耕地保育科學觀測實驗站，江蘇 南京 210014)

在江蘇泰州姜堰高砂土上，通過15N標記技術，研究施氮方式和施氮水平對小麥產量和氮肥利用率的影響。結果表明，氮肥1次條施的最佳施氮量和最高產量分別為160 kg·hm-2和5.67 t·hm-2，均明顯低于分次施用的240 kg·hm-2和6.33 t·hm-2。80～160 kg·hm-2施氮量時，小麥地上部分各部位吸氮量無顯著差異；240 kg·hm-2施氮量時，分次施用的小麥籽粒、秸稈和地上部分吸氮量比1次條施分別增加12.3%(P<0.05)、28.5%(P<0.05)和16.4%(P<0.05)。分次施用條件下，肥料氮小麥吸收率隨施氮量增加而增加；1次條施條件下，肥料氮小麥吸收率隨施氮量增加呈減少趨勢。80 kg·hm-2施氮量1次條施的氮肥損失率比分次施用減少11.6%(P<0.05)，160 kg· hm-2施氮量1次條施的氮肥損失率與分次施用無顯著差異，240 kg·hm-2施氮量1次條施的氮肥損失率比分次施用增加17.0%(P<0.05)，氮肥表觀利用率的變化與氮肥損失率相反。

小麥； 施肥方式； 施氮量； 氮肥損失率

小麥是我國三大主糧之一，2014年總產達1.26億t，居于玉米和水稻之后[1-2]。氮肥是影響作物產量的最主要的營養元素之一，生產實際中農民為了追求高產，往往施用大量的氮肥[1,3]。氮肥分次施用是我國小麥傳統的施肥手段，在合理施用范圍內可以提高小麥產量和肥料利用效率[3-4]。隨著農村勞動力的不斷轉移，勞動力成本迅速上升，而肥料分次施用需要人工投入，追施的尿素也容易損失，氮肥分次施肥的劣勢逐漸凸顯，輕簡化的施肥措施成為當前研究的關注熱點[5]。氮肥1次深施可以明顯降低肥料氨揮發損失，在不同作物上已表現增產、提高利用率等效果，但深施位點如果離作物根系或種子太近，又會造成毒害，降低產量[5]。目前華北平原的小麥施肥機械可以將基肥條施在種子側方，但是為了保證小麥產量，仍然要施用拔節肥和穗肥。長江中下游地區小麥基肥深施的研究相對較少，并且氮肥能否作為基肥1次施用而達到穩產、節肥和提高肥料利用率的目的尚不明確。另外，氮肥1次基肥深施合適的施肥量還有待探索。作者以長江中下游稻麥輪作區為研究區域，通過15N示蹤技術，研究氮肥1次深施對小麥產量和氮肥損失率的影響，以期為小麥的輕簡化施肥技術提供一定的理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2015年10月至2016年5月在江蘇省泰州市姜堰區梁徐鎮進行，地理坐標32°30′N, 120°9′E。該區屬亞熱帶季風氣候，年降雨量1 025 mm，年平均氣溫為13.8 ℃。土壤為長江沖積平原發育的淋溶水稻土，土壤質地為砂土。耕層土壤理化性狀pH值7.34，有機質20.5 g·kg-1，總氮1.55 g·kg-1，速效磷19.45 mg·kg-1，速效鉀111.8 mg·kg-1。試驗施用的氮、磷、鉀肥肥源分別為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)和氯化鉀(K2O 60%)，15N標記的尿素，豐度10%(上海化工研究院)。小麥品種為揚麥20，條播，行距20 cm，播種量120 kg·hm-2。

1.2 處理設計

試驗為雙因素隨機區組設計，施氮方式為主因素，設氮肥分次施用(基肥∶分蘗肥∶拔節肥 40%∶30%∶30%)和1次條施(基施，偏種子行5 cm、深10 cm)2種施氮處理。施氮水平為副因素，共設80、160和240 kg·hm-23個施肥水平，另設1個無氮對照，共7個處理。小區面積20 m2(4 m×5 m)，重復4次。小區間設30 cm 寬和30 cm 深的溝隔離。P2O5、K2O用量均為120 kg·hm-2，1次基施。分次施氮處理的基肥為氮、磷、鉀肥與20 cm耕層土壤耕翻混施，剩余的氮肥分別在越冬期和拔節期表面撒施；而1次施氮處理則先將磷、鉀肥與耕層土壤耕翻混施，播種時將氮肥1次條施在小麥行側方(偏小麥行5 cm，深10 cm)。另外，在每個小區內，用長、寬、高分別為50、50、35 cm，無上下底的PVC塑料框框住3段小麥行(塑料框壓入土壤20 cm深，防止串肥)，用15N 標記的尿素替代普通尿素在框內施用，監測肥料氮的分配利用。

1.3 樣品采集及收獲

小麥成熟后，手工收集15N標記的小麥植株樣品，分為秸稈和籽粒2部分，帶回實驗室經70 ℃烘干至恒重，計算含水量以及谷草比。小區內其余的小麥用小型脫粒機采收測定產量。而后根據籽粒產量、含水量和谷草比計算單位面積秸稈生物量。烘干的植株樣品粉碎過100目篩，測定氮含量。小麥收獲后，以20 cm為間隔取塑料框內0～80 cm的土壤樣品。其中0～20、20～40 cm的土壤全部取出混合，40～60、60～80 cm的樣品則用土鉆隨機鉆取3點混合樣。植株樣品以及土壤氮含量采用凱氏定氮法測定。15N豐度采用同位素質譜儀測定。

1.4 數據處理

測定后的數據在Excel 2007中計算和制圖，采用SAS 9.1數據分析軟件進行雙因素方差分析，多重比較采用Duncan's 新復極差法進行多重比較。各項指標按下列公式計算[6-8]：

地上部分吸收的氮來自肥料的比例=(樣品豐度-0.366)/(10-0.366)×100；

地上部分吸收氮來自土壤的比例=100-來自肥料的比例；

氮肥表觀利用率=(施氮區地上部分吸氮量-對照地上部分吸氮量)/施氮量×100；

15N肥料利用率=地上部吸收的肥料氮量/施氮量×100；

15N肥料土壤殘留率=土壤殘留的肥料氮量/施氮量×100；

15N肥料損失率=100-15N肥料利用率-15N肥料土壤殘留率。

2 結果與分析

2.1 對小麥地上部分干物質積累的影響

施氮方式與施氮量顯著影響小麥地上部分干物質積累量。如表1所示，2種施氮方式下，隨施氮量增加，小麥籽粒、秸稈和地上部分干物質積累量均呈顯著增加趨勢。籽粒干物質積累，分次施用的最佳施氮水平為240 kg·hm-2，而1次條施的最佳施氮量為160 kg·hm-2。相同施氮量下，分次施用的籽粒干物質積累量在240 kg·hm-2時比1次條施增加11.4%(P<0.05)，而秸稈和地上部分干物質積累量無顯著差異。最佳施氮量下，分次施用的籽粒、秸稈和地上部分干物質積累量分別比1次條施增加11.4%(P<0.05)、18.3%(P<0.05)和15.1%(P<0.05)。1次條施時施氮量從160 kg·hm-2繼續提高至240 kg·hm-2，對籽粒干物質積累量影響小、秸稈干物質積累量提高15.2%(P<0.05)、收獲指數降低8.4%(P<0.05)。表明本試驗條件下，氮肥1次條施的最佳施氮量和最高產量均明顯低于分次施用，氮肥1次條施限制了小麥的高產潛力。

表1 不同施氮方式和施氮量對小麥地上部干物質積累的影響

注：同列數字后無相同小寫字母表示其差異達0.05顯著水平，表2—5同。

2.2 對小麥地上部分吸氮量的影響

施氮方式與施氮量顯著影響小麥地上部吸氮量。從表2可見，分次施用時，小麥各部位吸氮量均隨施氮量增加而增加，以施氮量240 kg·hm-2時的籽粒、秸稈和地上部分吸氮量最高，分別為134.4、51.8和186.2 kg·hm-2，分別比160和80 kg·hm-2施氮量時增加15.7%、32.9%(P<0.05)，54.6%、122.3%(P<0.05)和24.4%、49.7%(P<0.05)。1次條施時，隨施氮量增加，籽粒吸氮量呈先升后降趨勢，以施氮量160 kg·hm-2時最高，而秸稈和地上部分吸氮量均呈持續上升趨勢，以施氮量240·hm-2時最高。相同在240 kg·hm-2施氮量下，分次施用時的小麥籽粒、秸稈和地上部分吸氮量比1次條施分別增加12.3%(P<0.05)、28.5%(P<0.05)和16.4%(P<0.05)；在80、160 kg·hm-2時2種施肥方式的各部位吸氮量無顯著差異。最佳施氮量下，分次施用的小麥籽粒、秸稈和地上部分吸氮量比1次條施分別增加10.3%(P<0.05)、56.0%(P<0.05)和20.1%(P<0.05)。不同施氮方式下，氮收獲指數隨施氮量增加呈下降趨勢。表明本試驗條件下，氮肥1次條施限制了籽粒氮吸收。

表2 不同施氮方式和施氮量對小麥地上部吸氮量的影響

2.3 對小麥地上部分氮來源的影響

施肥方式和施氮量顯著改變了小麥地上部的氮素來源。表3顯示，無論哪種施肥方式，籽粒、秸稈中的氮來自肥料的比例均隨著施氮量的增加而增加。相同施氮量下，分次施用的籽粒氮來自肥料的比例與1次條施無顯著差異，而秸稈和地上部分氮來自肥料的比例比1次條施時分別增加36.9%(P<0.05)和10.0%(P<0.05)。最佳施氮量下，分次施用的籽粒、秸稈和地上部分氮來自肥料的比例分別為29.1%、11.5%和40.6%，比1次條施時分別增加28.2%(P<0.05)、76.9%(P<0.05)和37.6%(P<0.05)。表明，與分次施用比較，1次條施對小麥籽粒氮來源影響不顯著，但可顯著降低秸稈來自肥料氮的比例。

2.4 對肥料氮在土壤殘留的影響

表4可見，隨著土層深度增加，肥料氮殘留量呈逐漸減少趨勢，2種施氮方式和不同施氮水平下氮肥殘留主要集中在土壤的0～20 cm。2種施氮方式下，隨著施氮量增加，不同土層肥料氮殘留均呈增加趨勢。相同施氮水平下，1次條施與分次施用的各土層肥料氮殘留均無顯著差異。表明肥料氮土壤殘留主要與施氮量和土層深度有關，受施氮方式的影響較小。

表3 不同施氮方式和施氮量對小麥地上部氮來源的影響

表4 不同施氮方式和施氮量的肥料氮在土壤殘留的影響

2.5 對肥料氮分配的影響

通過15N標記技術監測肥料氮在植物-土壤系統的分配可知(表5)。分次施用條件下，小麥吸收率和氮肥損失率隨施氮量增加呈增加趨勢，而土壤殘留率和氮肥表觀利用率呈減少趨勢。1次條施條件下，小麥吸收率、土壤殘留率和氮肥表觀利用率均隨施氮量增加呈減少趨勢，而氮肥損失率呈增加趨勢。80 kg·hm-2時1次條施的氮肥損失率比分次施用減少11.6%(P<0.05)，160 kg·hm-2時1次條施的氮肥損失率與分次施用無顯著差異，240 kg·hm-2時1次條施的氮肥損失率比分次施用增加17.0%(P<0.05)，氮肥表觀利用率的差異與氮肥損失率相反。表明從減少氮肥損失、增加氮肥表觀利用率分析，本試驗條件下，80 kg·hm-2時1次條施優于分次施用，160 kg·hm-2時1次條施與分次施用無差異，240 kg·hm-2時分次施用優于1次條施。

表5 施氮方式和施氮量對肥料氮分配的影響

3 小結與討論

為提高氮肥利用率，氮肥1次深施早已引起眾多研究者的注意，但氮肥深施并不一定適合所有種植條件。作者注意到，當土壤為保水保肥能力較好的壤性或黏性土壤時[6-7]，1次深施的效果較好，而當土壤為保水保肥能力較弱的砂性土壤時[9-10]，1次深施的效果較差。針對長江中下游砂性淋溶水稻土冬小麥的研究結果顯示，氮肥1次條施的最佳施氮量和最高產量都明顯低于分次施用，氮肥1次條施限制了小麥的高產潛力。

氮素營養是小麥獲得高產的保證，從小麥地上部氮素吸收利用上看，分次施用條件下，肥料氮小麥吸收率隨施氮量增加而增加；1次條施條件下，肥料氮小麥吸收率隨施氮量增加而減少。氮肥分次施用地上部最大吸氮量為186 kg·hm-2，與當前該區域高產小麥的地上部分吸氮量基本相同[11-12]，而1次條施處理時小麥地上部分吸氮量最大僅為160 kg·hm-2。氮肥損失率，1次條施與分次施用比較，80 kg·hm-2施氮量時減少11.6%，160 kg·hm-2施氮量時無顯著差異，240 kg·hm-2施氮量時增加17.0%。表觀利用率，2種施氮方式均隨施氮量增加而下降，但在低施氮量下，1次條施處理高于分次施用，較高氮肥施用量時1次條施低于分次施用。主要原因可能是研究區域冬小麥的生長期較長，高施氮量下分次施用有利于后期需氮高峰期小麥的吸收，而作基肥1次性條施后，在越冬期多雨的環境下容易損失有關，試驗中肥料氮的損失數據也證明了這一點。

綜合產量以及肥料氮利用情況，對于生長期較長的冬小麥而言，將常規的分次施肥改為1次條施對產量的增加并不明顯。在用氮量偏低的情況下，1次條施可以明顯提高肥料氮的殘留和表觀利用率、降低氮損失率。而在高用氮量下，1次條施則會增加肥料氮損失的風險，降低氮肥表觀利用率。因此認為，對于長江中下游砂性淋溶水稻土，氮肥1次條施不能滿足高產小麥對氮的需求，限制了小麥高產潛力發揮。

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(責任編輯：張才德)

2017-07-12

江蘇省自主創新資金項目(cx(16)1001)

朱德進(1966—)，男，江蘇姜堰人，高級農藝師，從事水稻與小麥肥料養分高效利用機理方面的研究工作，E-mail: Zdjtf@qq.com。

文獻著錄格式：朱德進，宋亞，黃卉，等. 施氮方式對小麥揚麥20產量和氮肥損失的影響[J].浙江農業科學，2017，58(11)：1898-1901.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171111

S512

A

0528-9017(2017)11-1898-04