不同肥力土壤小麥施氮增產(chǎn)效應及氮肥利用率研究

高國華

（葉縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心,河南葉縣467200）

施肥是提高小麥籽粒產(chǎn)量與品質(zhì)的主要栽培措施之一,其中,氮肥對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響最為重要[1-3].在目前小麥生產(chǎn)中,為了追求產(chǎn)量,存在不考慮土壤肥力條件,盲目施用氮肥的問題.過量或不合理施氮不僅不能達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的,而且會增加氮肥損失,降低氮肥利用率[4].前人研究表明,小麥對氮素的吸收利用與土壤肥力水平密切相關[5-6].但對同一生產(chǎn)區(qū)域不同肥力土壤小麥施氮增產(chǎn)效應及氮肥利用效率缺少比較分析研究.鑒于此,本試驗研究了不同肥力土壤施用氮肥對小麥產(chǎn)量及氮吸收利用效率的影響,以期為小麥科學施用氮肥提供參考依據(jù).

1 材料與方法

試驗于2009-2010年在河南省葉縣麥田進行,根據(jù)試驗對土壤肥力水平的要求,高、中、低3種肥力土壤分別選在葉縣廉村鄉(xiāng)灣張村、田莊鄉(xiāng)張申莊和龔店鄉(xiāng)十里鋪村.3個地塊土壤類型、地形和氣候條件相同,其基礎土壤理化性質(zhì)見表1.供試小麥品種為豫麥49-198.供試肥料分別為尿素（含N量為46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、氯化鉀（含K2O60%）.

表1 供試基本土壤理化性狀Tab.1 Soil chemical and physical properties of the trial

試驗設不施氮（PK）和施氮（NPK）2個處理,3種肥力水平地塊N、P2O5、K2O用量分別為210、120和90 kg/hm2.氮肥40%基施、60%拔節(jié)期追施,磷、鉀肥全部底施.試驗小區(qū)面積40 m2,3次重復.小麥生育期間的栽培管理措施相同.小麥成熟期后分小區(qū)實收測產(chǎn),取樣進行考種,測定植株與籽粒氮磷鉀養(yǎng)分含量.

氮肥利用效率分別用以下參數(shù)進行表征評價[7-8]：①氮肥貢獻率（NCR,%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量×100；②總吸氮量（TNA,kg/hm2）=成熟期單位面積地上部干物質(zhì)重×植株含氮量；③籽粒吸氮量（kg/hm2）=籽粒吸氮量×籽粒產(chǎn)量；④氮素收獲指數(shù)（NHI）=籽粒吸氮量/植株總吸氮量；⑤氮肥農(nóng)學利用率（NAE,kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；⑥氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN,kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；⑦氮肥吸收利用率（NRE,%）=（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）/施氮量×100；⑧氮肥生理利用率（NPE,kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）；⑨土壤氮素依存率（SNDR,%）=無氮區(qū)植株總吸氮量/施氮區(qū)植株總吸氮量×100.

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與計算利用DPS9.50軟件和Microsoft Excel 2003完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮對不同肥力土壤小麥增產(chǎn)效應的影響

施氮對不同肥力土壤小麥產(chǎn)量的影響見表2.

表2 施氮對不同肥力土壤小麥產(chǎn)量的影響Tab.2 The effect ofnitrogen fertilization on wheat yield under different soil fertility

由表2可知,3種肥力土壤施氮處理與不施氮處理相比,增產(chǎn)效果均達顯著水平,高、中、低3種肥力分別增產(chǎn)39.6%、36.1%和80.7%,說明不同肥力水平土壤施氮均表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效果；3種肥力土壤施氮增產(chǎn)率之間具有顯著差異,以低肥力土壤的氮肥增產(chǎn)效果最好,其增產(chǎn)率分別是高、中肥力土壤的2.0倍和2.2倍.氮肥貢獻率與施氮增產(chǎn)率在3種肥力土壤上表現(xiàn)的規(guī)律一致,以低肥力土壤的氮肥貢獻率最高（44.7%）,與高、中肥力土壤差異顯著,而高、中肥力土壤的氮肥貢獻率差異不顯著,說明在施氮量相同的情況下,氮肥在低肥力土壤的增產(chǎn)效應最佳.

2.2 施氮對不同肥力土壤小麥氮吸收與利用效率的影響

2.2.1 施氮對小麥氮吸收的影響施氮對不同肥力土壤小麥氮吸收的影響見表3.

表3 施氮對不同肥力土壤小麥氮素吸收的影響Tab.3 The effect ofnitrogen fertilization on N-absorption under different soil fertility

由表3可知,施氮不僅顯著提高小麥產(chǎn)量,也顯著增加了小麥植株總吸氮量,說明產(chǎn)量的提高是以吸收一定的氮素養(yǎng)分為基礎的.3種肥力土壤相比,不施氮處理間總吸氮量差異顯著,且隨著土壤肥力水平降低小麥總吸氮量減少；施氮處理與不施氮處理表現(xiàn)出相同規(guī)律.3種肥力水平施氮與不施氮處理相比,100 kg籽粒吸氮量表現(xiàn)規(guī)律不一致,高肥力土壤顯著增加,中肥力土壤無顯著差異,低肥土壤則有所降低；3種肥力土壤不施氮處理100 kg籽粒吸氮量無顯著差異,高肥力與中、低肥力土壤相比施氮處理則有明顯差異,表現(xiàn)為高肥力＞中肥力＞低肥力.施氮處理與不施氮處理相比,高肥力土壤氮素收獲指數(shù)顯著增加,中肥力土壤顯著下降,低肥力土壤差異不顯著；3種肥力水平下,不施氮處理氮素收獲指數(shù)相比,差異不顯著；施氮處理相比,三者之間有顯著差異,表現(xiàn)為高肥力＞低肥力＞中肥力.

2.2.2 施氮對小麥氮肥利用率的影響氮肥農(nóng)學利用率（NAE）、偏生產(chǎn)力（PFPN）、吸收利用率（NRE）、生理利用率（NPE）、土壤氮素依存率（SNDR）等定量指標從不同方面描述了作物對氮肥的利用效率[6-8].施氮對不同肥力土壤小麥氮肥利用率的影響見表4.

表4 施氮對小麥氮肥利用率的影響Tab.4 The effect ofnitrogen fertilization on Nuse efficiencyofwheat

由表4可知,3種肥力土壤小麥施氮處理相比上述指標間差異均達顯著水平,但在不同肥力土壤上表現(xiàn)規(guī)律不盡一致.3種肥力地塊的氮肥農(nóng)學利用率以低肥力土壤最高,中肥力土壤最低,且三者差異顯著；氮肥偏生產(chǎn)力和吸收利用率均表現(xiàn)為高肥力＞低肥力＞中肥力,但中、低肥力間偏生產(chǎn)力差異不顯著,而中、低肥力間吸收利用率差異顯著；氮肥生理利用率隨著土壤肥力水平的升高而降低；3種肥力土壤氮素依存率以中等肥力的最高,高、低肥力間差異不顯著,3種肥力土壤平均為65.0%,充分說明了土壤氮素對小麥產(chǎn)量的貢獻高于氮肥.

2.3 不同肥力土壤施氮與不施氮間的關系

經(jīng)回歸分析,得出了高、中、低肥力土壤施氮和不施氮處理與小麥產(chǎn)量間的回歸方程和相關關系：

高肥力：yH=0.7500x+268.40（r=0.5000*）

中等肥力：yM=0.9286x+149.12（r=0.9285*）

低肥力：yL=1.2857x+136.26（r=0.9819**）

可以看出,兩者間具有顯著的相關性,說明施氮對土壤供氮及氮肥肥效發(fā)揮有重要影響.回歸方程斜率代表不施氮處理小麥產(chǎn)量每增加一個單位對應施氮處理小麥產(chǎn)量的增加量,其大小反映了施氮產(chǎn)量對土壤氮素的依賴程度.可見,高、中、低肥力土壤小麥產(chǎn)量對土壤氮素依賴程度大小順序為低肥力＞中肥力＞高肥力.

2.4 氮肥利用率與土壤供氮及小麥產(chǎn)量間的相關性

氮肥利用率與土壤供氮量及小麥產(chǎn)量之間的相關性見表5.

表5 氮肥利用率與土壤供氮量及小麥產(chǎn)量之間的相關性Tab.5 The correlation coefficient between Nuse efficiencyand soil Nsupply and wheat yield

表5列出了除氮肥農(nóng)學利用率外其他氮肥利用率指標與土壤全氮、無氮區(qū)小麥吸氮量、無氮區(qū)產(chǎn)量和施肥區(qū)產(chǎn)量之間的相關關系,總體說明了土壤基礎氮素在一定程度上對氮肥利用率的影響.由此可見,土壤全氮與氮肥農(nóng)學利用率和生理利用率呈顯著負相關,與吸收利用率和土壤氮素依存率呈顯著正相關,與偏生產(chǎn)力相關高效不明顯；無氮區(qū)吸氮量與農(nóng)學利用率、偏生產(chǎn)力和生理利用率呈顯著負相關,與吸收利用率及土壤氮素依存率呈顯著正相關,說明土壤基礎供氮量越高,小麥對土壤基礎氮的依存率越高,相應的對肥料氮的依存率越低；無氮區(qū)產(chǎn)量與生理利用率、農(nóng)學利用率呈顯著負相關,與偏生產(chǎn)力、吸收利用率及土壤氮素依存率呈顯著正相關；施氮區(qū)產(chǎn)量與氮肥吸收利用率呈極顯著正相關關系,說明可通過提高小麥產(chǎn)量進而提高氮肥利用率,其與農(nóng)學利用率、生理利用率呈顯著負相關關系,則說明施氮可顯著增加小麥植株總吸氮量,與以上研究結(jié)果一致.

3 結(jié)論與討論

不同土壤肥力條件下,施氮對小麥產(chǎn)量、植株吸氮量、氮肥利用率的影響存在差異.低肥力土壤施氮的增產(chǎn)效果最好,高、中肥力土壤施氮的增產(chǎn)效果差異不顯著.施氮處理與不施氮處理相比,植株總吸氮量增加值大小順序為高肥力＞低肥力＞中肥力.低肥力土壤增產(chǎn)率和生理利用率最高,說明低肥力土壤施氮不僅能顯著提高小麥產(chǎn)量,而且小麥產(chǎn)量對氮肥反應也最為敏感.高肥力地塊施氮處理的總吸氮量和氮肥吸收利用率最高,而氮肥生理利用率卻最低,這種吸氮能力與氮肥利用率的不一致,說明土壤供氮能力強可促進小麥植株對氮素的吸收,但高肥力土壤小麥植株的吸氮強度顯著高于低肥力土壤,尤其在小麥生育后期,這種差距幅度增大[9].在施等量氮條件下,隨著土壤肥力降低,小麥吸收土壤氮的比例下降,吸收肥料氮的比例升高,肥料氮對籽粒含氮量的貢獻率提高,但轉(zhuǎn)運效率下降,土壤氮及總氮的轉(zhuǎn)運效率和貢獻率亦下降.因此,小麥施氮量一定要根據(jù)土壤肥力水平進行合理調(diào)整,朱明哲等[10]研究得出,高肥地（基礎產(chǎn)量在6300 kg/hm2左右）小麥以施純氮135～150 kg/hm2,中肥地（基礎產(chǎn)量在4500 kg/hm2左右）以施純氮195～210 kg/hm2,低肥地（基礎產(chǎn)量2700 kg/hm2左右）以施純氮255～270 kg/hm2為宜.本試驗研究得出的氮肥利用率在不同肥力土壤上的大小順序為低肥區(qū)＞高肥區(qū)＞中肥區(qū),與有關文獻報道結(jié)果一致[11].

土壤供氮對氮肥的效應和利用效率影響較大.不同肥力土壤施氮與不施氮處理間小麥產(chǎn)量的回歸方程分析表明,高、中、低肥力土壤上小麥產(chǎn)量對土壤氮素依賴程度大小順序為低肥力＞中肥力＞高肥力.

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