秸稈還田條件下氮肥用量對冬小麥產(chǎn)量和氮效率的影響

摘 要：目的：探討秸稈還田配施氮肥對冬小麥產(chǎn)量和氮效率的影響，為臨沂市實現(xiàn)小麥高產(chǎn)高效提供理論依據(jù)。方法：以濟麥22作為供試冬小麥品種，設秸稈還田下5個施氮水平（0、90、180、270、360kg/hm2，分別表示為T1、T2、T3、T5、T6，以及秸稈不還田+施氮量180kg/hm2（T4）共6個處理，研究不同處理對冬小麥產(chǎn)量和氮效率的影響。結果：秸稈還田配施氮肥的冬小麥籽粒產(chǎn)量明顯高于單施氮肥的，增產(chǎn)率為18.48%。其中秸稈還田配施氮肥270kg/hm2的處理冬小麥籽粒產(chǎn)量最高，達到8 410kg/hm2。秸稈還田配施氮肥與單施氮肥相比，明顯提高了氮肥利用率、氮肥農(nóng)學效率和氮素生產(chǎn)效率，分別提高了7.6%、6.7kg/kg和3.6kg/kg。結論：綜合考慮臨沂市秸稈還田配施氮肥應控制在180～270kg/hm2為宜。

關鍵詞：冬小麥；秸稈還田；氮肥；產(chǎn)量；氮效益

中圖分類號 S512.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）18-29-04

作物秸稈是一種極為豐富的并能直接利用的可再生有機資源。作物秸稈中不僅含有大量作物生長所必需的N、P、K等元素，而且含有可以作為再生資源加以利用的微量元素和有機物質(zhì)[1-5]。已有大量研究報道表明，秸稈還田能夠有效增加土壤有機質(zhì)含量[6]，提高土壤的通透性[7]，改善土壤養(yǎng)分結構[8]，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，增加作物產(chǎn)量[9-11]。施用氮肥對冬小麥品質(zhì)和產(chǎn)量影響顯著，但過量施用不僅造成氮肥的浪費，氮肥利用率降低，作物產(chǎn)量下降，經(jīng)濟效應下降，而且長期施用會導致土壤中硝態(tài)氮過度積累，造成土壤養(yǎng)分供應不平衡，增加生態(tài)惡化的風險[12-13]?？梢?，通過秸稈還田和氮肥的合理利用，既能增加作物的產(chǎn)量，又可以改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，對促進我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。通過秸稈還田條件下不同氮肥處理對冬小麥產(chǎn)量和氮效率的影響研究，旨在為秸稈還田施肥技術的推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 供試品種為濟麥22。尿素：含氮量46%；過磷酸鈣：含P2O5 12%；氯化鉀：含K2O 60%。

1.2 試驗設計 試驗地點位于山東省臨沂市河東區(qū)鄭旺鎮(zhèn)。前茬玉米收獲后，秸稈保留在田間。0～40cm土壤含有機質(zhì)15.06g/kg、全氮1.24g/kg、速效鉀150.33mg/kg、有效磷18.41mg/kg，土壤pH值7.2，土壤容重為1.20g/cm3。

冬小麥播種量為150kg/hm2，播種行間距為20cm，設秸稈還田下5個施氮水平（0、90、180、270、360kg/hm2），分別表示為T1、T2、T3、T5、T6，以及秸稈不還田+施氮量180kg/hm2（T4）共6個處理，氮肥基追比6∶4，拔節(jié)期追肥，磷肥和鉀肥作底肥，用量為K2O135kg/hm2；P2O5105kg/hm2。田間隨機排列，每個處理重復4次，小區(qū)面積9.5m×10m=95m2，小區(qū)間寬50cm。于2012年10月上旬播種冬小麥。小麥成熟后每處理區(qū)單獨收獲測產(chǎn)并考種，調(diào)查各處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標。

1.3 測定項目及方法 分別在冬小麥生育階段的苗期、返青期、拔節(jié)期、開花期、灌漿期、收獲期采集地上植物樣，烘干稱量并計算干物質(zhì)積累量。用凱式定氮法測定植物和籽粒中的全氮含量。

1.4 計算方法和數(shù)據(jù)分析 用氮素生產(chǎn)效率、氮肥農(nóng)學效率和氮肥表觀利用率等指標表示氮效率[14]。氮素生產(chǎn)效率=籽粒產(chǎn)量∕地上部分吸氮量；氮肥農(nóng)學效率=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）∕施氮量；氮肥利用率=（施氮區(qū)地上部分吸氮量-不施氮區(qū)地上部分吸氮量）∕施氮量。

用EXCEL和SPSS軟件進行試驗數(shù)據(jù)分析，差異顯著性用LSR法檢驗。

2 結果與分析

2.1 秸稈還田配施氮肥對冬小麥產(chǎn)量的影響 由圖1﹑圖2可以看出，秸稈還田條件下，在一定范圍內(nèi)，冬小麥籽粒產(chǎn)量可以隨氮肥用量的增加而增加，氮肥用量從90kg/hm2增加到270kg/hm2，冬小麥籽粒產(chǎn)量逐次增加，增產(chǎn)幅度為26.09%，但施氮量達到360kg/hm2時，冬小麥籽粒產(chǎn)量降低。說明過量使用氮肥并不能有效增加冬小麥籽粒產(chǎn)量。當?shù)视昧繛?80kg/hm2，秸稈還田配施氮肥的冬小麥籽粒產(chǎn)量比單施氮肥增產(chǎn)，增產(chǎn)率為18.48%，說明秸稈還田配施氮肥能有效提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。

2.2 秸稈還田配施氮肥對冬小麥產(chǎn)量性狀的影響 由表1可知，各處理的基本苗數(shù)差異不顯著，相差不大。秸稈還田條件下各處理間有效穗數(shù)和穗粒數(shù)均隨施氮量的增加而增加，處理T5的有效穗數(shù)最大。氮肥用量相同時，秸稈還田條件下處理T3的有效穗數(shù)﹑穗粒數(shù)和千粒重明顯高于不還田條件下T4的。這說明，秸稈還田配施氮肥能有效提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。隨氮肥用量的增加，各處理千粒重呈現(xiàn)先升后降的趨勢，由于氮肥供應過量，冬小麥貪青晚熟，穗數(shù)過多，干物質(zhì)積累少，從而導致千粒重降低。處理T5的理論產(chǎn)量最高，這與冬小麥實際產(chǎn)量的變化相符，主要是由于有效穗數(shù)和穗粒數(shù)明顯增加了。

2.3 秸稈還田配施氮肥對冬小麥不同生育期氮素累積的影響 秸稈還田條件下冬小麥地上部分各生育時期的氮素累積見表2。表2結果表明，各處理冬小麥地上部分氮素累積隨生育期的延長總體呈現(xiàn)增長的趨勢。處理T1的地上部分氮素累積量一直處于增長狀態(tài)，在成熟期達到最大值。而其他處理的氮素累積在灌漿期達到最大值，成熟期有所降低，成熟期地上部分的氮素累積量占最大累積量的90.7%～92.6%，有7.4%～9.3%的氮素在灌漿期之后損失掉，這與李生秀等[15]的研究結果一致。地上部分氮素累積量第一次高峰出現(xiàn)在苗期，因為在苗期之前，冬小麥植株體內(nèi)已經(jīng)累積了一定量的氮，苗期階段冬小麥氮素累積量約占到最大累積量的21%～32%，可見在冬小麥整個生育期氮素累積中占很大比例，這可能與冬小麥的基本苗數(shù)較高有關（表1）。第二次高峰出現(xiàn)在灌漿期，這是由于返青期之后冬小麥快速生長，這就需要吸收大量的養(yǎng)分作為干物質(zhì)累積的基礎。方差分析結果顯示，在同一生育時期，隨施氮量的增加，冬小麥地上部分氮素累積量顯著增加。

2.4 秸稈還田配施氮肥對冬小麥氮效率的影響 由表3可知，隨著氮肥用量的增加，氮肥利用率、氮肥農(nóng)學效率以及氮素生產(chǎn)效率逐漸降低，說明隨著施氮量的增加，氮肥的利用程度遞減，氮肥的增產(chǎn)效果減弱，地上部分單位吸氮量所產(chǎn)生的籽粒量減少。秸稈還田處理T3在氮肥利用率、氮肥農(nóng)學效率和氮素生產(chǎn)效率上均大于不還田處理T4，分別提高了7.6%、6.7kg/kg和3.6kg/kg，這反映出在氮肥用量相等的情況下，秸稈還田配施氮肥的冬小麥氮效率明顯高于單施氮肥的。說明秸稈還田配施氮肥能使冬小麥更充分利用氮素，冬小麥地上部分單位吸氮量產(chǎn)生的干物質(zhì)量較高，氮肥的增產(chǎn)效果較好。

3 討論

3.1 秸稈還田配施氮肥對冬小麥產(chǎn)量的影響 已有大量的文獻報道秸稈還田對冬小麥有增產(chǎn)作用[16-18]，也有文獻表明秸稈還田有減產(chǎn)的作用[19]。減產(chǎn)的原因主要是大量秸稈分解速度慢，礦化期長，出現(xiàn)與冬小麥爭氮的問題，導致土壤碳氮失衡。本試驗結果顯示，秸稈還田不配施氮肥時，影響了冬小麥的有效穗數(shù)，導致冬小麥減產(chǎn)。

秸稈還田對冬小麥增產(chǎn)的作用機理，劉洪軍等[20]認為秸稈還田能提高冬小麥葉綠素含量，促進冬小麥旗葉的蒸騰作用和光合作用，進而促進了干物質(zhì)的積累。Takahashi等[21]認為秸稈還田能夠使作物充分利用氮素，提高作物的氮素吸收效率。本研究表明，秸稈還田配施適量氮肥能夠解決土壤微生物與作物爭氮的問題，提高冬小麥的氮素吸收效率。在氮肥用量相等的情況下，秸稈還田配施氮肥的冬小麥氮效率明顯高于單施氮肥，秸稈還田配施氮肥能使冬小麥更充分利用氮素，冬小麥地上部分干物質(zhì)累積量較高，有利于較高的經(jīng)濟產(chǎn)量。

3.2 秸稈還田配施氮肥對冬小麥氮效率的影響 周海燕等[22]證明秸稈還田提高了作物的氮肥利用率、氮肥農(nóng)學效率和氮素生產(chǎn)效率，其原因在于秸稈還田能夠提高作物旗葉和根系的硝酸還原酶活性，促進作物體內(nèi)的氮素同化。孫傳范等[23]也得出了硝酸還原酶活性與作物吸氮量和籽粒產(chǎn)量有關的結論。

本試驗中秸稈還田處理在氮肥利用率、氮肥農(nóng)學效率和氮素生產(chǎn)效率上均大于不還田處理，分別提高了7.6%、6.7kg/kg和3.6kg/kg，其原因在于秸稈還田提高了土壤的供氮能力，有利于冬小麥對氮素的吸收，并且減少了土壤氮素的損失，提高了土壤的肥效。

4 結論

秸稈還田配施適量氮肥可以提高作物氮效率，增加籽粒產(chǎn)量。秸稈還田配施氮肥270kg/hm2的產(chǎn)量最高。與單施氮肥相比，秸稈還田配施氮肥能明顯提高作物地上部分氮素的累積量、氮肥利用效率、氮肥農(nóng)學效率和氮素生產(chǎn)效率，從而有利于提高冬小麥籽粒產(chǎn)量，獲得較高的經(jīng)濟產(chǎn)量。

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（責編：徐世紅）