氮肥減量施用對冬小麥產量及經濟效益的影響

鄭春風 ，任 偉 ，車 軍 ，楊 攀 ，徐福新 ，吳政卿

（1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南鄭州450002；2.河南省農業科學院小麥研究所，河南鄭州450002）

我國是全世界第一小麥生產大國、消費大國和進口大國，小麥是我國的三大糧食作物之一[1]。河南省是小麥生產大省，也是小麥消費大省，種植小麥的農戶數量在全國最多[2]。河南小麥的經濟發展與河南省農戶的生活水平有直接聯系。近年來，隨生產資料價格的不斷提高，小麥生產成本也越來越高，造成了農戶“增產不增收”的現象，農戶種植小麥效益較低，經濟收入增長緩慢，嚴重打擊了農戶種植小麥的積極性[3]。盡管國家頒布了一系列惠農政策，對農戶的農業補貼與對小麥價格的保護提高了農戶種植小麥的積極性，但還是無法從本質上激發農戶的積極性，需要從農戶自身權益層面探索農戶小麥種植效益提高的途徑。張冬平等[4]研究認為，要穩定小麥生產，必須要提高小麥的生產效益，除了國家對小麥生產進行補貼之外，更重要的是要提高小麥的生產效率，以最少的資源投入獲取最大的產量。據調查，自1984年以來，我國化肥用量持續增加[5]，目前，在華北平原地區，小麥季農民習慣施氮量達到了424 kg/hm2，遠超過同期作物氮養分消耗量，化肥使用量的增加提高了小麥種植的投入成本，破壞了土壤結構，同時還帶來了一系列的環境問題，不利于小麥生產的可持續發展[6]。如何解決過量施氮帶來的環境問題，保障我國農業走上優質高產、高效、持續健康發展的道路，已引起社會各界的廣泛關注。近年來，小麥施肥技術一直在不斷地改進和發展，很多學者已開展了基于農民習慣的氮肥減量優化施用技術研究[7-10]，有研究報道指出，在河北、山東，氮肥減量優化處理的小麥產量比農民習慣施肥處理分別高13.7%，5.08%[11]。

本研究擬通過2個不同產量冬小麥品種為試驗材料，在大田試驗條件下分析減量施氮肥對冬小麥田間農藝性狀及產量的影響，并結合調查分析其經濟效益指標，旨在為制定化肥施用減量指標、氮肥在黃淮海區域的科學應用提供技術支撐，為進一步探索農戶小麥種植收益提高的有效途徑和河南省小麥生產可持續發展提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以小麥品種鄭麥379、鄭麥101為供試材料。

1.2 試驗設計

研究于2016—2017年在新鄉市新鄉縣大西莊村農戶試驗地（35°16′N，113°52′E）進行田間試驗。磷肥施用量為重過磷酸鈣（P2O5）120 kg/hm2，鉀肥施用量為氯化鉀（K2O）90 kg/hm2，均作基肥一次性施入；氮肥施用量為普通尿素（N）225 kg/hm2，基追比例為 1∶1，于拔節期追肥，控釋尿素（N）225 kg/hm2，無追肥。試驗地地力均勻，平坦，肥力上等，前作作物均為玉米，排灌方便。于9月20—21日劃區，按方案施肥后用旋耕耙地2遍，參照河南區域半冬性小麥品種適宜播期，于10月12日播種，播量均為187.5 kg/hm2，行距為20 cm。試驗共設6個處理，分別為處理1（不施N肥，CK）、處理2（常規施N肥）、處理3（尿素減N 10%）、處理4（尿素減N 20%）、處理5（尿素減N 30%）、處理6（控釋尿素減N 20%）。每處理小區面積為30 m2，隨機區組設計，重復3次。試驗田栽培管理同一般高產田。試驗前耕層土壤基本理化性狀如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.3 測定項目及方法

于越冬期、返青期、拔節期、孕穗期、抽穗期、開花期、成熟期進行田間調查，并記載其株高、次生根數、穗長、群體等農藝指標。于成熟期每小區隨機取20株，按常規考種法考察其穗數、穗粒數、千粒質量，實收10 m2計產。

于整個播種至收割過程調查記錄其生產成本費用：種子費用、肥料費用、追肥務工費用、農藥費用、機械使用費用、灌溉費用，并調查單產及小麥收購價格。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0軟件對試驗數據進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對冬小麥農藝性狀及群體的影響

從表2可以看出，在成熟期的株高、次生根、穗長、冬前和春季分蘗上，各施氮肥處理均顯著性高于不施氮肥處理1（CK）。對小麥品種鄭麥379進行分析發現，在株高上，處理3、處理4和處理6顯著性低于處理2，處理5與處理2間差異不顯著，說明普通尿素習慣施用量減少10%～20%和等量控釋尿素減少20%處理可提高植株的抗倒伏能力，為小麥穩產可打下良好基礎；在次生根、穗長和群體性狀上，各施氮肥處理表現趨勢一致：處理2、處理3、處理4和處理6之間差異不顯著，但均顯著大于處理5，說明普通尿素習慣施用量減少10%～20%和等量控釋尿素減少20%在小麥生長中后期可以使氮素養分持續供應，以滿足次生根和穗長的生長需求，并表現出優異的群體性狀，可為小麥高產奠定良好的物質基礎，而普通尿素習慣施用量減少30%則不能夠達到預期需求。小麥品種鄭麥101試驗結果與鄭麥379一致。

表2 冬小麥田間農藝性狀調查

2.2 不同施肥處理對冬小麥產量及其構成因素的影響

由表3可知，在穗數、穗粒數、千粒質量及產量上，各施氮肥處理均顯著高于不施氮肥處理1（CK）。對小麥品種鄭麥379進行分析發現，與處理2相比，處理3、處理4和處理6每公頃穗數分別減少3.0萬，4.5萬，7.5萬穗；穗粒數分別減少0.7，1.1，0.4粒；千粒質量分別減少 0，0.4，0.2 g；每公頃產量分別減少15.10，65.10，57.70 kg。對其進行顯著性分析發現，以上各因素處理間的差異性均不顯著，說明在常規施用磷鉀肥的基礎上，普通尿素習慣施用量減少10%～20%及等量控釋尿素減少20%對小麥產量及其構成因素影響不大。進一步比較處理5與處理2發現，前者較后者每公頃穗數減少28.5萬穗，穗粒數減少3.7粒，千粒質量減少2.2 g，每公頃產量減產了3.8%，且各因素均達到顯著水平。說明普通尿素習慣施用量減少30%對小麥產量及構成因素的影響較大。小麥品種鄭麥101試驗結果與鄭麥379一致。

表3 不同施肥處理對冬小麥產量及其構成因素的影響

2.3 不同施肥處理對冬小麥經濟效益的影響

由表4可知，各施氮處理在收入、效益和產投比上均高于不施氮處理1（CK）。其中，小麥品種鄭麥379的處理3、處理4和處理6較處理2每公頃收入減少幅度較小，分別減少34.8，149.7，132.75元，而效益分別增加63.00，46.05，567.60元，產投比分別增加0.07，0.12，0.54，相比之下，處理6的效益和產投比增加幅度較大；而處理5較處理2每公頃收入減少804.9元，效益減少511.35元，減少幅度均較大。小麥品種鄭麥101，與處理2相比，處理3、處理4和處理6每公頃收入減少幅度較小，分別減少103.5，141.75，114.9 元，而效益分別增加 -5.70，54.00，585.45 元，產投比分別增加 0.04，0.11，0.52，相比之下，處理6的效益和產投比增加幅度較大；而處理5較處理2每公頃收入減少1 004.25元，效益減少710.7元，減少幅度均較大。綜上說明，在常規施用磷鉀肥的基礎上，普通尿素習慣施用量減少10%～20%及等量控釋尿素減量20%不僅不會造成2個品種小麥大幅度減產，反而還會增加產投比，提高小麥經濟效益，尤其以控釋尿素減量20%效益增加最大。而普通尿素習慣施用量減少30%對2個品種小麥的產量、收入和效益造成了較大幅度減少。

表4 冬小麥效益分析

3 結論與討論

長期以來，小麥施肥技術一直在不斷地改進和發展[12-15]。氮肥減量施用技術，是一種意在尋找土壤氮養分供應和作物氮養分需求之間平衡關系的施肥技術，在保證作物品質和產量的同時，提高肥料利用率，實現生態效益、社會效益和經濟效益的最大化，進而實現農業的可持續發展。近年來，減量施肥技術在作物生產中得到了一定的推廣和應用。鄒曉錦等[16]通過研究氮肥減量10%～20%對玉米產量的影響發現，與農民習慣施肥（240 kg/hm2）相比，氮肥減量處理的玉米產量沒有顯著下降。有研究指出，在單一輪作模式下，與常規施氮處理（270 kg/hm2）相比，氮肥減量50%對水稻產量的影響不顯著[17]。在蔬菜上，也有研究指出，在常規施氮水平下，氮肥減量10%～20%，可提高胡蘿卜、花椰菜等蔬菜的產量[18]。本研究發現，在常規施用磷鉀肥的基礎上，普通尿素習慣施用量減少10%～20%及等量控釋尿素減少20%對小麥產量及其構成因素影響不大，而普通尿素習慣施用量減少30%對小麥產量及構成因素的影響較大，產量減少3.8%。這與吳光磊等[19]研究發現“氮肥減量20%（225 kg/hm2）以內不會對小麥產量產生顯著影響”的結果相一致。

近年來，對小麥的成本收益效率的評價一直是國內外研究人員和農業應用領域中關注的焦點問題[20]。農戶在在小麥種植過程中需要多種要素的投入，如種子、肥料、灌溉和機械等要素，成本種類眾多。如今，河南省小麥生產成本不斷上升，嚴重地影響了農民種糧的積極性。降低生產成本、提高經濟收益已經成為河南省小麥生產的當務之急[21]。蔡海燕等[22]研究認為，在成本構成之中，肥料投入對產量的影響最高。李文軒等[23]研究認為，當土壤養分不足的情況下，施用化肥能使作物顯著增產，但是近年來農戶對耕地多年連續使用化肥，土壤養分能夠滿足作物的需求，肥料對作物增產的效果越來越低。目前，有研究指出，在高肥力地塊，減氮5%～10%，可以提高小麥產量[24]。

本研究在大田試驗條件下，通過分析減量施氮肥對2個不同冬小麥品種的產量及經濟效益指標發現，在常規施用磷鉀肥的基礎上，普通尿素習慣施用量減少10%～20%及等量控釋尿素減量20%不僅不會造成2個品種小麥大幅度減產，反而還會增加產投比，提高小麥經濟效益，尤其以控釋尿素減量20%效益增加最大；而普通尿素習慣施用量減少30%對2個品種小麥的產量、收入和效益可造成較大幅度的減少。建議在小麥生產中，應根據各生態區土壤養分供應狀況，重視氮肥的施用。普通尿素習慣施用量減少10%～20%及等量控釋尿素減量20%的氮肥減量施用技術是一項投入少、實現經濟效益最大化的施肥技術。