不同控釋肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量及氮素利用的影響

李子雙+譚德水+李洪杰+王薇+趙同凱

摘要：為了探求適宜魯西北地區(qū)的冬小麥緩控釋肥品種，通過(guò)兩年的定位試驗(yàn)，研究了5種控釋肥對(duì)冬小麥群體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和氮肥利用率等方面的影響，并進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，與當(dāng)?shù)貎?yōu)化施肥（OPT）相比，三種控釋肥處理（CRFA、CRFB、CRFD）能有效調(diào)控冬小麥群體，在產(chǎn)量、收獲指數(shù)和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)比例方面無(wú)顯著差異，能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。與OPT相比，CRFA、CRFB處理的氮肥利用率分別提高5.09個(gè)百分點(diǎn)和4.33個(gè)百分點(diǎn)。綜合分析得出，與當(dāng)?shù)貎?yōu)化施肥相比，CRFA和CRFB的養(yǎng)分釋放特性更符合當(dāng)?shù)囟←溕L(zhǎng)規(guī)律，其次是CRFD處理施用的控釋肥。

關(guān)鍵詞：控釋肥；冬小麥；氮素利用率；群體結(jié)構(gòu)；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S512.1+10.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2017）08-0073-05

Abstract In order to explore the suitability of different controlled release fertilizer varieties for winter wheat in Northwest Shandong， through two-year experiment， the effects of different controlled release fertilizers on winter wheat population structure， yield and nitrogen use efficiency were studied， and the comprehensive evaluation was conducted. The results showed that compared to the local optimum fertilization （OPT）， CRFA， CRFB， CRFD treatments could effectively control the winter wheat population， and there were no significant differences in yield， harvest index and nitrogen translocation ratio， so they could reach the expected goal. Compared with OPT， CRFA and CRFB treatments increased the nitrogen use efficiency by 5.09 and 4.33 percentage points， respectively. According to the comprehensive analysis， the nutrient releasing characteristics of CRFA and CRFB treatments were more suitable for the growth of winter wheat， followed by the CRFD treatment.

Keywords Controlled release fertilizer； Winter wheat； Nitrogen utilization； Population structure； Yield

冬小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要糧食作物之一，2014年我國(guó)冬小麥種植面積達(dá)618萬(wàn)公頃，但其經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力越來(lái)越缺乏，一些科學(xué)施肥技術(shù)，如氮肥深施和多次施氮肥技術(shù)已經(jīng)無(wú)法廣泛應(yīng)用[1]。緩/控釋肥料為解決一次性施肥技術(shù)提出了新的思路和途徑，成為肥料生產(chǎn)和施肥技術(shù)的一次革命[2]。緩/控釋肥具有節(jié)約勞動(dòng)力、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能避免高濃度鹽分對(duì)作物根系的危害，提高肥料利用率，節(jié)約能源和資源，減少淋溶和揮發(fā)，保護(hù)環(huán)境等[3-5]。當(dāng)前，緩控釋肥在夏玉米和水稻等作物上的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)比較成熟[6，7]，這是由于這兩種作物的生育期都較短。而冬小麥的生育期較長(zhǎng)，歷經(jīng)240天，經(jīng)歷低溫和高溫，有降雨量較大的時(shí)期也有降雨量較少的時(shí)期，溫度條件和天氣條件相對(duì)比較復(fù)雜，因此對(duì)適宜冬小麥生長(zhǎng)規(guī)律的控釋氮肥產(chǎn)品要求相對(duì)較高。我國(guó)在緩控釋肥方面起步較晚，自20世紀(jì)80年代才開(kāi)始進(jìn)行研究，但是發(fā)展迅速，市面上已經(jīng)有很多小麥緩控釋肥[8-10]。但這些緩控釋肥在不同的地區(qū)有不同的效果，為了探求適宜本地區(qū)的冬小麥緩控釋肥，本研究通過(guò)不同的緩控釋肥與磷鉀肥配施與當(dāng)?shù)氐膬?yōu)化施肥相比較，對(duì)冬小麥的群體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和氮肥利用率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出適宜本地區(qū)一次性施肥的緩控釋肥品種，以期為糧食作物節(jié)本增效提供有力的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014—2016年在山東省德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科技園區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)地塊地勢(shì)平坦，四周開(kāi)闊，澆排水條件良好，前茬作物為夏玉米。供試土壤為潮土，砂質(zhì)壤土，耕層土壤基本理化性狀：pH值7.85，全氮0.67 g/kg，速效鉀77.24 mg/kg，有效磷5.86 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量0.72%。

1.2 供試材料

小麥品種為濟(jì)麥22。供試控釋氮肥：A，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與環(huán)境研究所研制的水性樹(shù)脂包膜控釋肥（N=43%）；B，金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的控釋肥（N=43%）；C，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院研制的聚氨酯包膜控釋肥（N=43%）；D，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研制的控釋肥（N=44.5%）；E，加陽(yáng)公司生產(chǎn)的控釋肥（N=41.5%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)長(zhǎng)11 m，寬5 m，面積55 m2。7個(gè)處理分別為：（1）不施氮（CK），只施磷鉀肥，P2O5用量105 kg/hm2，K2O用量75 kg/hm2；（2）優(yōu)化施肥（OPT），根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏y(cè)土配方數(shù)據(jù)得出的氮磷鉀用量，N用量225 kg/hm2，基追比為1∶1；（3）控釋肥A一次性施入（CRFA）；（4）控釋肥B一次性施入（CRFB）；（5）控釋肥C一次性施入（CRFC）；（6）控釋肥D一次性施入（CRFD）；（7）控釋肥E一次性施入（CRFE）。所有施氮處理的磷鉀肥用量與CK相同，所有控釋肥處理的氮素用量與OPT一致，控釋肥與磷鉀肥全部基施。endprint

玉米秸稈粉碎后全部還田，旋耕兩遍后施肥播種，所有試驗(yàn)處理在小麥生長(zhǎng)期各項(xiàng)管理措施相同。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

小麥三葉期調(diào)查基本苗，應(yīng)用一米雙行法確定3處觀測(cè)點(diǎn)，分別調(diào)查冬前分蘗、最大分蘗，收獲前各處理大區(qū)選取代表性樣段3處，1 m雙行調(diào)查有效穗數(shù)，選取代表性植株20株調(diào)查穗粒數(shù)。選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻地段，收獲9.2 m2小麥3處，脫粒去雜風(fēng)干后稱重，測(cè)定產(chǎn)量并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行考種。植株干物質(zhì)重及全氮含量采用均勻布五點(diǎn)取樣，105℃殺青30 min，80℃烘干稱重，粉碎保留，凱氏定氮法（用KDY-9830自動(dòng)定氮儀）測(cè)定樣品全氮，重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

收獲指數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量；氮肥利用率（%）=（施氮區(qū)植株總吸氮量-不施氮區(qū)植株總吸氮量）/施氮量×100；氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施氮區(qū)小麥產(chǎn)量-不施氮區(qū)小麥產(chǎn)量）/施氮量[11]。

用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，通過(guò)DPS 7.05用鄧肯氏新復(fù)極差（DMRT）法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)冬小麥群體結(jié)構(gòu)的影響

由表1可以看出，在基本苗基本一致的情況下，不施氮肥處理（CK）冬前分蘗數(shù)顯著低于施用氮肥處理，CRFC處理顯著低于CRFA處理，CRFB、CRFC、CRFD、CRFE處理和優(yōu)化施肥處理（OPT）在冬前分蘗數(shù)上沒(méi)有顯著差異。各個(gè)處理的春季最大分蘗數(shù)與冬前分蘗數(shù)的差異基本一致，CRFA處理仍然保持最高。從有效分蘗上看，控釋肥處理與優(yōu)化施肥處理（OPT）無(wú)顯著差異，但CRFA、CRFB、CRFD 處理顯著高于CRFC和CRFE處理。單株成穗數(shù)與有效分蘗的規(guī)律基本一致，CRFC處理的單株成穗數(shù)依然是最低的，CRFA、CRFB、CRFD和OPT處理均具有較高的單株成穗數(shù)。各個(gè)施肥處理的分蘗成穗率沒(méi)有顯著差異。

2.2 不同施肥處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從兩年的試驗(yàn)結(jié)果（表2）可以看出，不施氮肥處理的產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重、收獲指數(shù)均最低，與施氮肥處理差異顯著。施肥處理間比較，控釋肥處理CRFA、CRFB、CRFD的穗粒數(shù)和千粒重在兩年度與OPT處理差異不顯著。2014—2015年度，CRFB處理的產(chǎn)量最高，比CK增產(chǎn)64.27%，增產(chǎn)幅度比OPT處理高4.20個(gè)百分點(diǎn)；2015—2016年度，CRFA處理的產(chǎn)量最高，比CK增產(chǎn)48.23%，增產(chǎn)幅度比OPT處理高0.93個(gè)百分點(diǎn)。無(wú)論是產(chǎn)量還是收獲指數(shù)，CRFA、CRFB、CRFD處理和OPT處理差異均不顯著。CRFE處理兩年的產(chǎn)量差異較大，2014—2015年度與OPT處理差異不顯著，而2015—2016年度顯著低于OPT處理。

2.3 不同施肥處理對(duì)冬小麥養(yǎng)分積累以及分配的影響

由表3看出，不同施氮處理間，CRFA和CRFB處理的植株總氮素吸收積累量最高，CRFC處理最低，但處理間差異不顯著；籽粒的吸收量CRFA和CRFB處理處于最高位，其次是OPT和CRFD處理；從氮素在植株不同器官的分配比例看，氮素在籽粒中的分配比例要遠(yuǎn)高于莖稈和葉片，除CK外，OPT處理中籽粒氮的分配比例高于其他施肥處理，但與CRFA、CRFB、CRFC、CRFD處理間差異不顯著。

2.4 不同施肥處理下的冬小麥氮肥利用率

由圖1和圖2可以看出，CRFA和CRFB處理的氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率均最高，與OPT相比，CRFA、CRFB的氮肥利用率分別提高5.09個(gè)百分點(diǎn)和4.33個(gè)百分點(diǎn)， CRFC處理的氮肥利用率最低，且與CRFA和CRFB處理差異顯著；CRFC處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率也最低，與除CRFE處理外的其他處理差異顯著。

3 討論與結(jié)論

控釋肥是能減緩或控制養(yǎng)分釋放速度的新型肥料，是通過(guò)包膜層來(lái)調(diào)節(jié)肥料內(nèi)部速效養(yǎng)分的釋放速率，通過(guò)包膜材料的組成設(shè)計(jì)，最有可能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的釋放速率與作物的需肥規(guī)律相匹配[12]，在提高肥料利用率、減少環(huán)境污染等方面具有其他化學(xué)肥料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)[13]。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，很多的農(nóng)業(yè)科學(xué)家都將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向包膜控釋肥，而且控釋肥料的成功研制和推廣應(yīng)用，已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益[14]。不同控釋肥的包膜材料和包膜工藝均不盡相同[15]，因此它的釋放和適應(yīng)性也不同。

判斷一種肥料或者施肥方式是否可行，要從作物的群體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率等多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16-18]。本試驗(yàn)通過(guò)5種不同控釋肥一次性施入土壤，與當(dāng)?shù)氐膬?yōu)化施肥相比， CRFA、CRFB、CRFD處理在冬小麥群體結(jié)構(gòu)上沒(méi)有顯著差異，能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，而CRFC處理無(wú)論是分蘗數(shù)還是單株成穗數(shù)都處于最低位，但是其分蘗成穗率較高，這可能是由于CRFC處理施用的控釋肥前期釋放緩慢，無(wú)法滿足冬小麥分蘗期的養(yǎng)分需求，后期逐步的釋放，滿足了冬小麥分蘗至成穗的養(yǎng)分需求。從兩年的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，與OPT處理相比，CRFA和 CRFB處理的產(chǎn)量保持優(yōu)勢(shì)，2014—2015年度，與對(duì)照相比，CRFB處理的增產(chǎn)率比OPT處理高4.20個(gè)百分點(diǎn)；2015—2016年度，CRFA處理的增產(chǎn)率比OPT處理高0.93個(gè)百分點(diǎn)，而CRFD處理的產(chǎn)量也與OPT處理相當(dāng)。從收獲指數(shù)看，CRFA、CRFB、CRFD處理和OPT處理差異均不顯著，可以達(dá)到當(dāng)?shù)貎?yōu)化施肥的效果。

未來(lái)肥料研究的重點(diǎn)應(yīng)是如何提高肥料效率與利用率，而不是繼續(xù)大幅度提高施肥水平[19]。作物的生物量與養(yǎng)分的積累有著密切關(guān)系，養(yǎng)分積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[20]。植株總氮素吸收積累量、氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率均是肥料積累的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，各施氮處理中，CRFA和CRFB處理的植株總氮素吸收積累量、籽粒的吸收量、氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率均處于最高位，而CRFC處理的表現(xiàn)較差且與其他處理差異顯著。從氮素在植株不同器官的分配比例看，氮素在籽粒中的分配比例遠(yuǎn)高于莖稈和葉片，除CRFE外，其他施肥處理的籽粒氮的分配比例差異不顯著。綜合分析得出，與當(dāng)?shù)貎?yōu)化施肥相比，CRFA和CRFB的養(yǎng)分釋放特性更符合當(dāng)?shù)囟←溕L(zhǎng)規(guī)律，其次是CRFD處理施用的控釋肥。endprint

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