施肥次數對小麥產量效益和氮肥效率的影響

許愛霞， 于倩倩， 王芹， 王宏澤， 寧運旺

(1.泰州市姜堰區農業技術推廣中心， 江蘇 泰州 225500； 2.江蘇省農業科學院 農業資源與環境研究所， 江蘇 南京 210014)

江蘇是我國糧食生產大省，其小麥生產以高投入、高產出著稱。據2020年江蘇省主要農作物施肥調查白皮書顯示，2020年江蘇小麥平均施氮量為243.6 kg·hm-2，平均產量為6.27 t·hm-2。江蘇小麥習慣施肥的突出特點是次數多、施肥量大，其施肥次數多達2～6次[1]。施肥次數多不僅造成勞動力成本增加，加劇農業生產力緊缺矛盾，還會導致氮肥施用量顯著增加[2]，從而增加環境排放[3]。減少施肥次數對減少小麥勞動力成本和化肥用量都具有重要意義。

一次施肥由于其突出的省工特性已經有很多穩產、增產的報道[4-5]，但其效果并不穩定，且由于其較高的肥料價格在生產中也鮮有應用[6]。由于小麥吸收的養分大部分來自土壤，且小麥只有分蘗期和抽穗期2個養分吸收關鍵期[7]，只包括基肥和拔節肥的“一基一追”2次施肥可能既符合小麥需肥規律以滿足小麥關鍵生育期養分需求，還可提高肥料效率、穩定小麥產量和種植效益。本研究通過比較條播和撒播條件下一次施肥、一基一追和一基二追對小麥產量效益和氮肥效率的影響，以期為小麥輕簡高效施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2020年10月—2021年6月在泰州市姜堰區張甸鎮進行，試驗區域位于32°30′N，120°09′E，屬于亞熱帶季風氣候，常年平均氣溫14.5 ℃，年降水量991.7 mm，四季分明。供試小麥品種為本區域普遍種植的農麥88，土壤為長江沖積物發育的高砂土，有機質含量為21.4 g·kg-1，pH 7.67，堿解氮含量為123.7 mg·kg-1，有效磷含量為34.3 mg·kg-1，速效鉀含量為44 mg·kg-1。供試化肥分別為含N 46.2%的普通尿素、含N 44.0%的聚合物包膜尿素、含P2O512.0%的過磷酸鈣和含K2O 60.0%的氯化鉀。

1.2 試驗處理

田間試驗設6個處理，分別是撒播和條播方式下的一次施肥、一基一追和一基二追。各處理氮磷鉀用量均一致，分別為N 240 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2和K2O 45 kg·hm-2。大區設計，重復3次，大區面積100 m2。磷鉀肥均做基肥一次施用，一基一追和一基二追的氮肥運籌分別為7-0-3和4-2-4(基肥-分蘗肥-拔節肥)。一基一追和一次施肥處理的基肥中，氮肥由60%的普通尿素和40%包膜尿素組成；一基二追處理的基肥氮肥為普通尿素。磷鉀肥分別為過磷酸鈣和氯化鉀，追肥均為普通尿素。

1.3 田間管理與取樣測試

前茬作物水稻，秸稈還田。基肥撒施后旋耕混入土壤后再播種。小麥播種時間為2020年11月5日，667 m2播種量為12.5 kg。分別于2月27日和3月30日追施分蘗肥和拔節孕穗肥。過程中病蟲草害防治措施一致。收獲前取植株樣，取樣時在每個小區的中間位置選擇長勢中等的0.5 m2樣框，調查總有效穗數，并選擇20穗中等長勢的麥穗，齊地剪斷，帶回室內調查穗粒數、結實率和千粒重，隨后留樣，用凱氏滴定法測定全氮。

1.4 數據分析

取樣后收獲實產，計算氮素利用效率、氮肥偏生產力和氮素盈余。氮素利用效率為成熟期小麥氮素攝取量占施氮量的百分比，氮肥偏生產力為成熟期小麥籽粒產量與施氮量的比值，氮素盈余為成熟期施氮量與小麥氮素攝取量的差值。用IBM SPSS Statistics 19進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 產量及其組成

小麥產量以一基二追最高，但與一基一追的產量差異不顯著，而顯著高于一次施肥(表1)。一次施肥的每穗粒數顯著降低，其中撒播條件下與多次施肥相比減少11.3%～12.1%、條播條件下與多次施肥相比減少9.2%～9.8%；而一基一追的每平方米穗數也有所下降，但差異不顯著，其中撒播條件下與其他施肥模式相比減少3.0%～5.6%、條播條件下與其他施肥模式相比減少3.5%～5.8%。一次施肥比一基二追的產量顯著減少8.3%～8.6%，而一基一追比一基二追的產量雖然差異不顯著，但也減少3.2%～4.3%。

表1 不同施肥次數的小麥產量及其組成

2.2 生物量積累和分配

生物量積累和分配是判斷小麥平衡生長的指標之一。相同施肥次數下，條播小麥的籽粒生物量略高于撒播小麥、秸稈生物量則明顯高于撒播小麥；條播處理的總生物量比撒播處理略高，而收獲指數比撒播處理低，但差異都不顯著(表2)。相同播種方式下，施肥次數對小麥籽粒、秸稈和總生物量的影響都不明顯。不同處理小麥的收獲指數為48.5%～53.2%，處理之間無顯著差異，但收獲指數隨施肥次數增加而增加的趨勢較為明顯。

表2 不同施肥次數的小麥生物量積累和分配

2.3 氮素吸收和分配

氮素吸收和分配是小麥產量形成的基礎之一。相同施肥次數下，條播處理的秸稈吸氮量為31.6～40.7 kg·hm-2，比撒播處理顯著提高；不同播種方式對小麥籽粒吸氮量和氮素收獲指數的影響均不顯著。相同播種方式下，一次施肥處理的籽粒和秸稈吸氮量比一基一追分別顯著減少7.8%～13.0%和22.4%～31.9%，比一基二追分別減少12.6%～14.3%和20.4%～31.0%；而一次施肥的氮收獲指數比一基一追和一基二追都有所增加，但差異不顯著(表3)。

表3 不同施肥次數的小麥氮素吸收和分配

2.4 氮利用效率和氮素盈余

氮利用效率和氮素盈余是判斷合理施肥的重要依據。表4可知，相同施肥次數下，播種方式對小麥的氮利用效率和氮素盈余的影響較小。相同播種方式下，一次施肥顯著降低氮利用效率而增加氮素盈余和氮素盈余率，與此同時偏生產力也有明顯下降；一基一追和一基二追的氮利用效率和氮素盈余非常接近。一次施肥的氮利用效率為58.1%～62.2%，分別比一基一追降低7.9～12.0百分點，比一基二追降低10.4～12.6百分點；一次施肥的氮肥偏生產力為26.3～26.8 kg·kg-1；一次施肥的氮素盈余為90.8～100.5 kg·hm-2，分別比一基一追和一基二追增加19.1～28.8和25.0～30.2 kg·hm-2；一次施肥的氮素盈余率為37.8%～41.9%。

2.5 施肥成本和經濟效益

技術成本和效益是農戶是否采納的關鍵。表5顯示，相同施肥次數下，條播小麥和撒播小麥的投入成本相同，但由于產量原因，條播小麥比撒播小麥的產值和利潤都略有增加。而相同播種方式下，一次施肥、一基一追和一基二追的肥料成本分別為2 819.3、2 507.7和1 780.3元·hm-2，雖然撒播條件下一次施肥和一基一追的施肥用工成本分別比一基二追減少300和150元·hm-2，其施肥成本反而比一基二追增加，加之產量損失，一次施肥和一基一追的利潤僅為537.6～784.9元·hm-2和1 480.5～1 539.3元·hm-2，比一基二追減少。

表4 不同施肥次數的小麥氮利用效率和氮素盈余

表5 不同施肥次數的小麥施肥成本和經濟效益 單位：元·hm-2

3 小結與討論

隨著我國城鎮化進程加快，一方面農業從業人口嚴重不足且老齡化比例較高，另一方面隨著農業生產資料價格提高，農戶迫切需求低成本、輕簡化的實用農業技術。

就小麥施肥而言，一次施肥早已引起人們關注，譚德水等[4]報道，控釋氮肥一次施用可有效調控小麥春季分蘗群體，提高分蘗成穗率，產量略增0.3%，氮肥利用率提高11.7百分點；鄧先亮[5]報道，小麥一次性基施含腐殖酸控釋摻混肥的產量略增2.21%。然而，由于一次性施肥所依賴的緩控釋肥料養分釋放受到土壤水分、溫度等因素的影響，不同區域氣候和土壤條件下的一次施肥的效果并不穩定。朱德進等[8]報道一次施肥的小麥產量明顯低于分次施肥，鄧先亮[5]報道小麥一次性基施包膜尿素產量減少0.74%；且由于一次施肥所用肥料的價格較高，一次性施肥仍在生產實際中應用很少。最近有研究表明，基肥結合拔節期追肥可在減少施肥次數的同時穩定小麥產量，提高氮肥效率和經濟效益，但其效果與所選用的基肥類型有關。殷毅凡[9]報道春后小麥追肥顯著提高成穗率和產量，寧運旺等[10]報道，采用穩定性氮肥作基肥結合拔節期追肥可穩定小麥產量，而采用包膜型緩控釋氮肥的效果并不穩定。本文采用包膜尿素做基肥，無論是一次施肥還是一基一追，小麥產量都比一基二追有所減少，特別是一次施肥不僅顯著降低產量、減少經濟效益，還顯著降低氮肥效率、增加氮素盈余。表明，在姜堰高砂土上，采用包膜型尿素做基肥，一次施肥和一基一追都會造成小麥減產、經濟效益受損。