華北平原地區(qū)春后弱苗冬小麥的中后期養(yǎng)分調(diào)控
——基于河北省曲周縣3個村莊13戶農(nóng)戶的驗證試驗

牛新勝，王紹雷，閆勇，張宏彥*，張維超，任環(huán)英

（1.中國農(nóng)業(yè)大學曲周實驗站，河北曲周057250；2.曲周縣氣象站，河北曲周257250）

華北平原地區(qū)春后弱苗冬小麥的中后期養(yǎng)分調(diào)控
——基于河北省曲周縣3個村莊13戶農(nóng)戶的驗證試驗

牛新勝1，王紹雷1，閆勇1，張宏彥1*，張維超2，任環(huán)英2

（1.中國農(nóng)業(yè)大學曲周實驗站，河北曲周057250；2.曲周縣氣象站，河北曲周257250）

按照養(yǎng)分供應與作物需求在時間上同步以提高作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的原則，根據(jù)小麥生長需肥的階段性特點，基于華北平原地區(qū)農(nóng)戶小麥生產(chǎn)管理模式，研究了冬小麥春后弱苗在中后期氮肥以及磷鉀硼肥綜合調(diào)控措施下生長發(fā)育和產(chǎn)量的響應。本研究采用裂區(qū)試驗設計，其中，主區(qū)為習慣追氮（返青期一次性追施氮肥120 kg/hm2）和優(yōu)化追氮（返青期追施氮肥40 kg/hm2、拔節(jié)期追80 kg/hm2），副區(qū)為葉面噴施尿素＋磷酸二氫鉀（5月15日和22日各噴施1次0.1%磷酸二氫鉀＋1%尿素溶液）、硼肥＋尿素＋磷酸二氫鉀（在葉面噴施尿素＋磷酸二氫鉀處理的基礎上，5月2日揚花期增加了1次噴施硼肥）、清水（在前述噴施葉面肥的時候噴施清水）3個因素，研究了冬小麥中后期不同養(yǎng)分調(diào)控處理對春后弱苗冬小麥生長動態(tài)、產(chǎn)量和養(yǎng)分效益的影響。結果表明：對于冬小麥春后弱苗，采取春后優(yōu)化追氮方法能夠提高穗粒數(shù)，有利于干物質的積累，延長葉片持綠時間，提高小麥籽粒產(chǎn)量4.60%；春后無論是優(yōu)化追氮還是習慣追氮，在葉面噴施尿素＋磷酸二氫鉀溶液條件下，揚花期噴施硼肥對小麥千粒重和產(chǎn)量均無顯著影響；在優(yōu)化追氮條件下，冬小麥生長后期葉面補充氮磷鉀肥增產(chǎn)效果不顯著，其增產(chǎn)效應可能被追氮后移的增產(chǎn)效應所掩蓋。

華北平原；冬麥；弱苗；肥料利用率；產(chǎn)量；曲周縣

從返青期起身開始，冬小麥進入生長發(fā)育的中后階段，該階段是冬小麥干物質積累和形成籽粒直至成熟的關鍵時期。從養(yǎng)分管理的角度看，小麥生長中后期應進行土壤追氮和葉片噴施氮磷鉀肥等，以促進小麥發(fā)育與成熟。但在實際生產(chǎn)中，農(nóng)民的施肥管理往往缺乏科學性。我們對河北省曲周縣農(nóng)戶小麥春后追氮習慣調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，有96.5%的農(nóng)戶是在返青~起身期甚至更早時間進行追肥，僅1.74%的農(nóng)戶是在拔節(jié)期追施。大量研究表明，返青~起身時追氮，會導致氮素利用效率降低，且土壤剖面中的硝酸鹽殘留增高[1]；而拔節(jié)或稍后時期追氮，能夠延緩小麥根系衰老[2]，促進植株對氮素的吸收利用[3]，提高葉片葉綠素含量[4～7]和物質合成酶的活性[9]，增強生育后期的光合性能[8]，促進物質合成與轉移，提高籽粒蛋白質組分和總量[10～12]，促進籽粒直鏈淀粉和總淀粉量達到最優(yōu)[13]，改善籽粒品質[14]，因此，是實現(xiàn)產(chǎn)量與品質協(xié)同提高的最適安全追氮期[15～20]。由于目前多數(shù)農(nóng)戶小麥生產(chǎn)上春后追氮時間較早，所以，確定適宜的氮肥施用量與施肥時期是當前減少氮素損失的重點和核心[21]。

葉面施硼是小麥養(yǎng)分調(diào)控的重要措施之一，能夠加速小麥生育期進程，促進其穗部性狀優(yōu)化，減輕“穗而不實”癥的發(fā)生率，表現(xiàn)明顯的增產(chǎn)優(yōu)勢[22]，施用時期以苗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期為佳[22，23]。小麥灌漿期葉面噴施磷酸二氫鉀和尿素可以提高籽粒產(chǎn)量和營養(yǎng)品質[25～28]，且噴施磷酸二氫鉀還對防治小麥生育后期干旱具有一定的效果[29]。上述冬小麥中后期的肥料效應大多是在相對單一的試驗條件下得到的，很少在某個區(qū)域內(nèi)眾多農(nóng)戶的實際生產(chǎn)中得到進一步的驗證。

曲周縣2009年冬季低溫天氣來得早，10月平均氣溫僅0.28℃，為2007～2010年最低的一年。受此低溫影響，該縣部分冬小麥冬前發(fā)育不良，分蘗不足，造成弱苗。為了把上述冬小麥中后期的肥料管理技術運用到相對復雜的實際生產(chǎn)上，2010年2～6月在河北省曲周縣選擇一些春后弱苗麥田進行了小麥中后期養(yǎng)分調(diào)控的產(chǎn)量效應試驗，研究結果可為華北地區(qū)氮肥高效利用和春后弱苗冬小麥高產(chǎn)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

曲周縣位于河北省南部，是華北平原典型的冬小麥生產(chǎn)區(qū)域，地處海河低平原區(qū)，在漳河沖積、漳河-滏陽河沖積平原與黃河沖積平原的交匯處，地理位置東經(jīng)114°50′30″～115°13′30″、北緯36°34′45″～36°57′57″。該區(qū)屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，平均氣溫13.1℃，≥0℃積溫4 982℃，≥10℃積溫4 472℃，無霜期201d，熱量能夠滿足一年兩熟作物的需要；多年平均降水量542.8 mm，集中分布在7～9月（占全年降水量的2/3），蒸發(fā)量為降水量的3.3倍[30]。

2010年2～6月在河北省曲周縣第四疃鎮(zhèn)的焦莊、劉莊和平房李莊3個自然村，選擇有代表性的16戶春后弱苗麥田進行小麥中后期養(yǎng)分調(diào)控管理試驗。這些田塊冬小麥播期～返青前的管理措施不盡相同，均是農(nóng)戶各自按照其當?shù)毓芾砹晳T模式進行的，種植的冬小麥品種有良星99、邯-6172和石4185，平均基肥施用量為氮（N）113.0kg/hm2、磷（P2O5）187.6 kg/hm2、鉀（K2O）51.8 kg/hm2。試驗地土壤均為改良鹽化潮土，基礎養(yǎng)分含量為全氮（0.91±0.027）g/kg（其中堿解氮149.2±66.5 mg/kg）、有機質（14.2±6.30）g/kg、有效磷（14.22±6.30）mg/kg、速效鉀（116.1±25.8）mg/kg，pH值8.8±0.13。供試肥料有尿素（N含量46%，滄州大化集團有限責任公司）、磷酸二氫鉀（KH2PO4含量＞99%，河北硅谷肥業(yè)有限公司）和硼砂（Na2B4O7·10H2O含量＞99.5%，國藥集團化學試劑有限公司）。

采用裂區(qū)試驗設計，其中，主區(qū)為春后追施氮肥（A，尿素施用量120 kg/hm2），設習慣追氮（A1，返青期一次性追施）和優(yōu)化追氮（A2，返青期追1/3、拔節(jié)期追2/3）2個水平；副區(qū)為葉面噴肥（B），設噴施尿素＋磷酸二氫鉀〔B1，揚花期（5月15日）和灌漿期（5月22日）各噴施1次0.1%磷酸二氫鉀＋1%尿素溶液，每次噴施量均為225 kg/hm2〕、硼肥＋尿素＋磷酸二氫鉀〔B2，在B1處理的基礎上于揚花期（5月2日）增加噴施1次硼肥（750 g/hm2硼砂溶于375 kg/hm2清水）〕和清水（B3，CK，5月15日和22日各噴施等量清水）3個水平。對于每一田塊，先將其等面積分為兩半（小麥群體和苗情盡可能均勻一致），作為2個主區(qū)；然后，將每個主區(qū)又平均分為3個等面積的副區(qū)，進行葉面噴肥處理。小區(qū)面積99～336 m2，其中，行長為9.2～27.0 m，平均31.3 m；行數(shù)22.9～99.3行/區(qū)，平均52.7行/區(qū)；行距12～16cm，平均15cm。由于其中3戶在麥田管理過程中沒有嚴格按照試驗處理要求進行，最終得到13份有效數(shù)據(jù)。

1.3.2 測定項目與方法

1.3.2.1 群體數(shù)量。3月15日，調(diào)查小麥返青期的總莖數(shù)；3月25日（拔節(jié)期前），調(diào)查小麥的最高總莖數(shù)。

1.3.2.2 產(chǎn)量構成因素。6月8日（成熟期），每塊試驗麥田隨機選擇3個樣點，每個樣點隨機選取1 m2樣方，收獲地上部分，帶回實驗室，測定小麥的成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.3.2.3 地上部干物質量與產(chǎn)量。分別在揚花期（5月2日）和收獲期（6月11日），每個試驗點隨機選擇3個樣點，每個樣點隨機選取1 m2樣方，收取地上部分，帶回實驗室，稱量總鮮重，其中，成熟期樣品稱取鮮重后脫粒并稱取籽粒總鮮重；然后，分取鮮樣約0.5 kg，先置于烘箱內(nèi)105℃殺青20 min，再80℃烘干至恒重，烘干后稱量總干重以及籽粒干重。計算各主要生育期的地上部干物質量，以及按15%含水量折算后的籽粒產(chǎn)量。

1.3.2.4 葉片SPAD值。分別于4月19日、5月7日、5月15日、5月20日和6月8日，每小區(qū)隨機選取有代表性的小麥植株30株，使用便攜式葉綠素儀（SPAD 502 PLUS DL），測定其最上部第1片展開葉的SPAD值。

1.3.2.5 肥料偏生產(chǎn)力。計算公式[20]為：

其中，PFP：肥料偏生產(chǎn)力（kg/kg）；Y：施用某一特定肥料作物的產(chǎn)量（kg/hm2）；F：施用某一特定肥料的數(shù)量（kg/hm2）。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理采用Excel和SAS（Version 9.1.3）軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 春后氮素分期調(diào)控下冬小麥的生長動態(tài)和產(chǎn)量效應

2.1.1 群體動態(tài)A1與A2處理的小麥返青期總莖數(shù)差異不顯著，原因是小麥返青期前田間管理比較一致；A1處理的小麥最高總莖數(shù)顯著＞A2處理（表1），表明春后習慣追氮方法較優(yōu)化追氮方法明顯促進了冬小麥二次分蘗，致使春后小麥分蘗數(shù)量明顯增多。而春后小麥群體過大，會導致養(yǎng)分過早消耗，造成孕穗和灌漿期脫肥，或者可能因第一二莖節(jié)伸長[31]而易發(fā)生倒伏造成減產(chǎn)。

表1 春后不同追氮方法對冬小麥群體動態(tài)、產(chǎn)量構成因素和產(chǎn)量的影響Table 1 Effects of N application in spring on the population structure，yield component factors and yield of winter wheat

2.1.2 產(chǎn)量指標產(chǎn)量受成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的綜合影響。A2處理的小麥成穗數(shù)和千粒重均＜A1處理，但差異并不顯著；穗粒數(shù)顯著＞A1處理，與前人氮素后移的研究結果[31～33]一致；最終，產(chǎn)量顯著＞A1處理，增產(chǎn)率為4.60%。表明穗粒數(shù)明顯增多是春后優(yōu)化追氮施肥方法顯著增產(chǎn)的主要原因。

2.1.3 地上部干物質積累量揚花～收獲期，A2處理的小麥地上部干物質積累量始終＞A1處理，但差異均不顯著（表2）。表明春后優(yōu)化追氮方法較習慣追氮方法對小麥地上部干物質積累有一定的積極作用，但效果并不明顯。本研究結果與沈建輝等[34]“追氮延遲到拔節(jié)期能顯著提高小麥地上部干物質積累量，特別是提高花后干物質累積”的研究結論不一致，可能與氮素總運籌、其他栽培因素以及冬小麥春后苗情有關，具體原因還需進一步驗證。

表2 春后不同追氮方法對冬小麥地上部干物質積累量的影響（t/hm2）Table 2 Effects of N application in spring on the dry matter accumulation above ground of winter wheat

2.1.4 葉片SPAD值拔節(jié)～乳熟期，A2處理的小麥葉片SPAD值除拔節(jié)期顯著＜A1處理外，其他生育期均＞A1處理，其中，灌漿期和乳熟期與A1處理差異達到了顯著水平（表3）。表明春后優(yōu)化追氮方法較習慣追氮方法可以使冬小麥在生育后期保持較高的葉綠素含量，能夠促進干物質的進一步積累，為提高產(chǎn)量奠定了物質基礎。

2.2 噴施葉面肥對冬小麥千粒重和產(chǎn)量的影響

2.2.1 揚花期葉面施硼的肥料效應A1條件下，B2處理的小麥產(chǎn)量＜B1處理、千粒重＞B1處理，A2條件下B2處理的小麥產(chǎn)量＞B1處理、千粒重與B1處理相同，但差異均未達到顯著水平（表4）。表明春后無論是習慣追氮方法還是優(yōu)化追氮方法，在葉面噴施尿素＋磷酸二氫鉀的基礎上，揚花期葉面施硼較不施硼對小麥千粒重和產(chǎn)量影響均不明顯。研究表明，硼肥的增產(chǎn)效應與土壤供硼水平、品種基因型有關[23]，還與栽培措施有關。Rawson[35]研究顯示，缺硼引起的小花不育時期較短，發(fā)生在旗葉葉尖露出至該葉全部伸展，改善這一時期的硼素營養(yǎng)和環(huán)境條件（溫度、水分），可以促進雌雄性器官的發(fā)育，提高結實率。本研究結果與前人研究結果存在一些差異，分析原因，可能與本研究中的小麥品種不盡相同，發(fā)育時期有所差異，可能會掩蓋某些低硼敏感型品種的肥料效應有關；也可能與本研究中葉面噴施硼肥的時間相對較遲（小麥已經(jīng)開花），錯過了硼肥敏感期有關。具體原因還有待進一步研究。

表3 春后不同追氮方法對冬小麥葉片SPAD值的影響Table 3 Effects of N application in spring on SPAD value of winter wheat

表4 花期不同葉面噴肥對冬小麥產(chǎn)量和千粒重的影響Table 4 Effects of foliar fertilization at flowering stage on the yield and 1 000-grain weight of winter wheat

2.2.2 揚花期和灌漿期葉面噴施尿素+磷酸二氫鉀溶液的肥料效應A1條件下，B1和B2處理的小麥產(chǎn)量均顯著＞B3處理；A2條件下，B1和B2處理的小麥產(chǎn)量＞B3處理，但差異不顯著（表4）。表明春后采用習慣追氮方法時，在小麥揚花期和灌漿期各葉面噴施1次尿素+磷酸二氫鉀溶液能明顯提高產(chǎn)量；而采用優(yōu)化追氮方法時，在小麥揚花期和灌漿期各葉面噴施1次尿素+磷酸二氫鉀溶液對提高產(chǎn)量效果不顯著。由此我們認為，在冬小麥花期葉面補充氮磷鉀肥的增產(chǎn)效果還與其生育后期的氮肥管理措施有關，追氮后移的增產(chǎn)效應可能會掩蓋花期葉面噴施尿素＋磷酸二氫鉀溶液的增產(chǎn)效應。

A1和A2條件下，B1和B2處理的小麥千粒重＞B3處理，但差異均不顯著。表明春后無論是采用習慣追氮方法還是采用優(yōu)化追氮方法，在小麥揚花期和灌漿期各葉面噴施1次尿素＋磷酸二氫鉀溶液較噴施清水對提高小麥千粒重效果不明顯。有學者認為，小麥葉面噴施磷酸二氫鉀的增產(chǎn)效果與土壤的供磷水平有關[37～40]，或者是在氮磷營養(yǎng)嚴重失調(diào)的情況下才有可能獲得較明顯的效果（特別是早期噴施）[36，37]。本研究條件下，小麥揚花期和灌漿期各葉面噴施1次尿素＋磷酸二氫鉀溶液對增加粒重效果不明顯，可能與試驗土壤的速效磷含量（14.2 mg/kg）處于中高水平有關。

2.3 春后氮素分期調(diào)控下的養(yǎng)分效益

A2處理的N、P2O5、K2O肥料偏生產(chǎn)力均顯著＞A1處理（表5）。表明春后優(yōu)化追氮方法較習慣追氮方法能明顯提高氮磷鉀肥的產(chǎn)出效益。

表5 冬小麥中后期氮肥調(diào)控對肥料偏生產(chǎn)力的影響（kg/kg）Table 5 Effects of N controlling at middle and late growth stage of winter wheat on the partial factor productivity

A2處理的氮肥偏生產(chǎn)力為33.6 kg/kg，與王旭等[40]報道的黃淮海生態(tài)區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力（33.9 kg/kg）相近，但是低于43.0 kg/kg的全國平均水平[3]。本研究條件下，春后無論是采用習慣追氮方法還是采用優(yōu)化追氮方法，氮肥偏生產(chǎn)力均較低，與農(nóng)戶冬小麥生產(chǎn)上氮肥投入量（基肥平均113kg/hm2、追肥120 kg/hm2，總量達到233 kg/hm2）較高有密切關系。因此，要提高氮素的利用效率，除了采用優(yōu)化追氮方法外，還要控制氮肥的總投入量。

本研究條件下，磷肥的偏生產(chǎn)力為22.6～74.7kg/kg，變動幅度較大，與農(nóng)戶冬小麥生產(chǎn)上磷肥的投入量差異較大有關，其平均值低于黃淮海地區(qū)（62.5kg/kg）[40]和全國平均水平（63.7 kg/kg）[20]；鉀肥的偏生產(chǎn)力為70.0～271.9 kg/kg，變動幅度更大，與農(nóng)戶冬小麥生產(chǎn)上施用鉀肥差異很大有關，調(diào)查結果顯示很多農(nóng)戶施肥以氮磷肥為主、不施用鉀肥，其平均值高于黃淮海地區(qū)（85.5 kg/kg）[40]和全國平均水平（72.2 kg/kg）[20]。A2處理的磷肥、鉀肥偏生產(chǎn)力分別較A1處理提高了5.18%和5.00%，表明在小麥拔節(jié)期前追施氮肥能夠促進磷鉀肥的吸收。本研究結果與蘇德純等“拔節(jié)期追氮促進磷和鉀的吸收”[41]的研究結果一致。

3 結論與討論

選擇春后群體數(shù)量低、苗情弱的冬小麥為試驗對象，分別在春后習慣追氮和優(yōu)化追氮管理條件下，研究了揚花期葉片噴施硼肥以及揚花期和灌漿期各葉面噴施1次尿素＋磷酸二氫鉀溶液中后期養(yǎng)分調(diào)控措施下，冬小麥的生長和產(chǎn)量響應情況。結果顯示，對于冬小麥春后弱苗，采取提前水氮管理以及后氮素移至拔節(jié)期施用能夠提高穗粒數(shù)，有利于干物質的積累，延長葉片持綠時間，提高小麥產(chǎn)量4.60%；在優(yōu)化追氮或習慣追氮、葉面噴施尿素+磷酸二氫鉀的條件下，揚花期噴施硼肥對小麥千粒重或產(chǎn)量均無明顯影響，可能與當?shù)赝寥琅鸱使接嘘P；優(yōu)化追氮條件下，冬小麥生育后期葉面補充氮磷鉀增產(chǎn)不顯著，其增產(chǎn)效應可能是被追氮后移的增產(chǎn)效應所掩蓋。

氮肥是小麥生長的重要肥料，優(yōu)化氮肥管理對華北地區(qū)冬小麥增產(chǎn)和提高氮肥利用效率具有極其重要的作用。在生產(chǎn)中，須根據(jù)春后小麥實際的生長情況，靈活分配氮肥的投入量，以實現(xiàn)與小麥不同生育期需求的匹配。既要做到總量控制，又要根據(jù)作物在關鍵期的需求合理分配，以實現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)與肥料的高效利用。

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Nutrition Regulation for Weak Seedling of Winter Wheat in Early Spring in North China Plain

NIU Xin-sheng1，WANG Shao-lei1，YAN Yong1，ZHANG Hong-yan1*，ZHANG Wei-chao2，REN Huan-ying2
（1.Quzhou Experimental Station of China Agricultural University，Quzhou 057250，China；2.Quzhou Meteorological Station，Quzhou 057250，China）

According to the principle of synchronizing the demand and supply of nutrient to improve crop yield and nutrient use efficiency，and the fertilizer requirement characteristics of each stage of wheat，based on the wheat production management model in North China Plain，the effects of comprehensive regulation of N，P，K and B fertilizers on the growth，yield and nutrient benefit of weak seedling of winter wheat in early spring were studied by means of the split plot design.The main plots were conventional N application with 120 kg/hm2applied once at returning green stage，and optimized N application with 40 kg/hm2and 80 kg/hm2applied at returning green stage and jointing stage，respectively.There are three factors arranged three treatments of foliar fertilization at flowering stage in subplot including urea＋KH2PO4，B＋urea＋KH2PO4andwater as control.The results showed that optimized topdressing N in early spring could improve the grain number per spike，dry matter accumulation above ground，delay the greening of leaf and increase the grain yield by 4.60%of weak wheat seedlings.No matter optimized N application or conventional N application，under the condition of foliar fertilizng urea and KH2PO4，the application of B fertilizer at flowering stage had no significant influences on the 1 000-grain weight and yield of wheat.Under the condition of optimized N application，the effect of supplying of N，P and K at late growth stage on increasing yield of wheat might be masked by that of topdressing N later.

North China Plain；Winter wheat；Weak seedling；Fertilizer use efficiency；Yield；Quzhou County

S521.1＋1

A

1008-1631（2017）03-0014-06

2016-11-16

河北省農(nóng)業(yè)科技集成創(chuàng)新與示范基地建設：曲周實驗站小麥玉米技術創(chuàng)新與集成科研試驗基地建設；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)計劃專項（201503106）

牛新勝（1971-），男，安徽濉溪人，高級農(nóng)藝師，博士，主要從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究。E-mail：xinshengniu@163.com。

張宏彥（1972-），男，陜西合陽人，副教授，博士，主要從事植物營養(yǎng)研究。E-mail：zhanghy@cau.edu.cn。