氮運籌對冬小麥氮素積累量和氮素吸收利用效率的影響

高宏偉，楊武德，馮美臣，王 超，Muhammad Saleem Kubar，岳 彧

（1.山西農業大學農學院，山西太谷030801；2.山西省新型職業農民培訓中心，山西太原030002）

氮素是影響冬小麥生長發育、經濟產量和品質的重要元素之一[1-3]，增施氮肥是提高冬小麥氮素積累量的有效措施。但不合理施用氮肥，不僅會導致籽粒氮含量降低，還會造成環境污染。尋找冬小麥合適的氮素運籌方式至關重要，適宜的施肥時期和基追比例及施氮量是解決氮素供應與作物吸收、減少氮素流失、提高氮素利用率及增加氮素積累量的有效方法[4]。關于不同時期施用氮肥對小麥生長發育以及氮素積累、分配與利用的影響，前人已作了大量的研究[5-6]，冬小麥在不同的生育時期吸收并積累的氮量不同，即使同一時期中在不同的營養器官氮素的累積量也有很大區別。冬小麥籽粒氮素積累量隨著施氮量的增加而增加，但施氮量達到一定值后，繼續增加氮肥用量，冬小麥籽粒氮含量不再增加，反而有下降的趨勢[7-9]。在最適的作物生長時期以適當的比例施肥至關重要[10-11]。冬小麥在前期營養生長階段，土壤中氮素的供應充足，植株將發生大量的無效分蘗；拔節期后群體中大量的分蘗由于氮素供應不足而凋亡，導致群體籽粒氮總量下降。在冬小麥的不同生育時期施用氮肥能減少無效分蘗，維持良好的群體結構，顯著提升成穗率[12-14]。隨著施氮水平的提高氮素累積量顯著增加，而氮素收獲指數及氮素利用效率卻呈下降趨勢[15-16]。由于目前冬小麥施氮存在不合理性，不符合國家減施肥料的政策，因此需要尋找最佳的氮素運籌模式，但從追肥時期、基追比例及施氮量3 個因素綜合考慮合理施氮的研究相對較少。

為制定合理的氮肥運籌方式，本試驗從不同追肥時期、基追比例及施氮量出發，研究冬小麥各器官氮素積累量及氮素吸收利用效率，以期明確冬小麥氮肥的適宜施用時期、基追比例和施用量，為冬小麥節氮、高產高效栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年在山西農業大學試驗站進行。試驗地土壤為石灰性褐土，0～20 cm 耕作土壤層中，有機質含量為22.23 g/kg，堿解氮含量為51.12 mg/kg，速效磷含量為19.34 mg/kg，速效鉀含量為243.26 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試冬小麥品種為晉太182。供試肥料包括尿素（含氮素46.4%）、過磷酸鈣（含P2O516%）和氯化鉀（含K2O 60%）。

1.3 試驗設計

采用完全隨機區組設計，3 個追肥時期：拔節期、開花期和灌漿期；2 個基追比：6∶4 和5∶5；5 個施氮水平：0（CK）、75、150、225、300 kg/hm2。小區面積為12 m2（3 m×4 m），3 次重復，冬小麥行距為20 cm。磷、鉀肥均基肥，在播種前一次性施入，施入量分別為磷肥120 kg/hm2、鉀肥150 kg/hm2。小區管理措施同高產冬小麥田一致。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 地上干生物量測定 于成熟期取10 cm 行長的冬小麥植株，將其莖、葉、穗分離后分別裝入牛皮紙袋，置于烘箱中，在105 ℃下殺青30 min；然后將溫度降至80 ℃，烘24 h 至恒質量，記錄其干質量；最后換算成單位面積下的植株干質量。

1.4.2 氮素含量測定 將1.4.1 中的材料用粉樣機粉碎，采用Smartchen 200 全自動化學（法國Alliance 公司）分析儀測定全氮含量。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 進行數據處理和統計分析，應用LSD 法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對冬小麥成熟期各器官氮素積累量的影響

氮運籌對冬小麥成熟期各器官氮素積累有顯著影響。從表1 可以看出，與不施氮對照相比，追肥時期、基追比和施氮量均顯著提高了籽粒、葉片和莖稈氮素積累量；同一追肥時期，同一基追比條件下，籽粒氮素積累量、葉片氮素積累量和莖稈氮素積累量均在225 kg/hm2施氮量下最高，分別比不施氮增加了68.89%、198.16%和173.13%；在相同基追比和施氮量條件下，拔節期追肥小麥各器官的氮素積累量增加幅度顯著大于開花期和灌漿期追肥，拔節期籽粒氮素積累量比不施氮增加66.08%，而開花期和灌漿期分別增加了51.64%和40.57%，當基追比為6∶4、追肥時期和施氮水平相同時，小麥各器官氮素積累量相對較高。

表1 不同處理對冬小麥成熟期各器官氮素積累量的影響

方差分析發現，施肥時期、基追比和施氮量對小麥各器官氮素積累量的影響均達極顯著水平，其中施氮量的F 值最大；施氮量和基追比、施氮量和追肥時期對籽粒、葉片和莖稈中的氮素積累量均有顯著的交互作用，基追比和追肥時期對籽粒交互影響達顯著水平；施氮量、追肥時期和基追比三因素對籽粒和莖稈的氮素積累量有顯著的交互作用。

2.2 不同處理對冬小麥氮素吸收利用效率的影響

從表2 可以看出，施氮量顯著影響冬小麥的氮素收獲指數、氮素吸收效率、氮素農學利用效率和氮素偏生產力，且均達極顯著水平；基追比對氮素吸收效率和氮素農學利用效率有極顯著影響，而對氮素收獲指數和氮素偏生產力的影響不顯著。

隨著施氮量遞增氮素吸收效率、氮素農學利用效率和氮素偏生產力不斷下降，且當基追比為6∶4、拔節期追肥、施氮量為75 kg/hm2時達最大，分別為117.11%，90.3%和80.39 kg/kg；氮素收獲指數在70.09%～80.88%，在拔節期開始追肥、基追比為6∶4、施氮量為150 kg/hm2時，氮素收獲指數最大，為80.88%，施氮量和追肥時期對氮素收獲指數有顯著影響；3 個因素中僅施氮量對氮肥偏生產力有顯著影響。

方差統計結果顯示，施氮量和基追比、施氮量和追肥時期均對氮素吸收效率有極顯著交互效應，施氮量和基追比、施氮量和追肥時期、基追比和追肥時期均對氮素農學利用效率有顯著交互影響。

表2 不同處理對冬小麥氮素吸收利用效率的影響

3 結論與討論

3.1 氮運籌對冬小麥各器官氮素積累量的影響

冬小麥各器官氮素積累與氮素代謝有密切關系，土壤中氮素含量是影響冬小麥氮素吸收、積累及轉運的重要因素之一[17-21]。前人研究指出，在一定范圍內施用氮肥能有效促進花前營養器官的光合產物向籽粒中轉移，改變籽粒灌漿進程，增加粒質量；然而，過量施氮則會抑制小麥營養器官的物質轉運，影響籽粒灌漿進程[22-26]。霍中洋等[5]研究認為，增加施氮量可顯著提高拔節期、開花期和成熟期各器官的氮素積累量，同時施加肥料的基追比也會顯著影響氮素積累量，且基追比為5∶5 和4∶6 時成熟期氮素積累量和植株氮素含量百分比相對較高。本試驗中，在施氮量為225 kg/hm2時，籽粒、葉片和莖稈中氮素積累量分別為224.25、17.06、85.38 kg/hm2，分別比不施氮增加68.89%、198.16%和173.13%；在同一施氮水平與同一追肥時期追肥，基追比為6∶4時，小麥各器官氮素積累量高于基追比為5∶5；拔節期追肥冬小麥各器官氮素積累量增加幅度顯著大于開花期和灌漿期，拔節期籽粒氮素積累量比不施氮增加66.08%，而開花期和灌漿期分別增加51.64%和40.57%；追肥時期、基追比和施氮量三因素對籽粒和莖稈氮素積累量有顯著交互作用。

3.2 氮運籌對冬小麥氮素吸收利用率的影響

追肥時期、基追比和施氮量對冬小麥氮素吸收和利用有顯著影響。然而，研究學者關于增加施氮量是否能增加冬小麥的氮素吸收和利用效率的結論并不統一。有研究表明，增加施氮量可提高冬小麥的氮肥利用效率；而霍中洋等[5]研究認為，隨著施氮水平的遞增氮肥利用效率遞減，這與本研究結果一致。不同基追比條件下，氮肥的利用效率不同，且存在品種間的差異[5，18]。本試驗中，在施氮量為225 kg/hm2、基追比為5∶5 時氮素吸收利用效率最高，達到90.3%；在拔節期追施氮素吸收利用率顯著高于灌漿期和開花期追肥，但氮素收獲指數較小，這可能與拔節期追肥使得植株的生物量增加有關。追肥時期、基追比和施氮量三因素對氮素吸收效率具有一定交互作用。