緩控釋肥一次性基施對小麥產(chǎn)量及其形成的影響

鄧先亮，屠 曉，李 軍，朱興敏，肖丹丹，陳英龍，韋還和，戴其根

（揚州大學(xué)水稻產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究院/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇 揚州 225009）

小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物，種植面積和總產(chǎn)量均占全國糧食作物的21%左右［1］。近年來，隨著農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移，高產(chǎn)栽培要求的氮肥深施和多次追施在生產(chǎn)上難以實施［2］，基施“一炮轟”現(xiàn)象比例逐年上升［3］，嚴(yán)重影響了小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。緩控釋肥具有肥效期長且穩(wěn)定的特點［4］，為小麥簡化施肥，減少施肥次數(shù)和數(shù)量提供了新的思路和途徑［5］。已有研究表明，各種緩控釋肥的養(yǎng)分釋放特點有差異［6-7］，施用后可降低氮素?fù)p失［8-9］，減少農(nóng)田N2O、CH4等溫室氣體的排放［10-12］和對環(huán)境的壓力［13］。譚德水等［14］研究認(rèn)為，小麥生產(chǎn)上控釋氮肥一次性施用能緩解農(nóng)村勞力緊張，起到穩(wěn)產(chǎn)增效的效果。王玉紅等［15］研究發(fā)現(xiàn)，樹脂包膜尿素與普通尿素相比，在水稻上應(yīng)用可以增產(chǎn)、提高氮肥利用率。劉紅恩等［16］研究表明，腐植酸尿素作為一種新型增效氮肥，能夠增加作物產(chǎn)量，提高氮肥利用效率。且腐植酸作為近年來比較熱門的新型肥料品種，其含有多種活性基團，如羧基、羥基和甲氧基等，具有較強的離子交換能力和吸附能力，能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤氮素?fù)p失［17-19］。但總體而言，緩控釋肥對小麥產(chǎn)量及其形成的影響研究還較少，更沒有在大面積生產(chǎn)上得到應(yīng)用。江蘇蘇中地區(qū)是小麥的主產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)上迫切需要簡化施肥技術(shù)，特別是一次性基施技術(shù)，為此，本試驗以傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥為對照，研究樹脂包衣尿素和含腐植酸的控釋摻混肥一次性基施對小麥產(chǎn)量及其形成、肥料利用的影響，以期為緩控釋肥在江蘇蘇中小麥生產(chǎn)上的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016～2017年在揚州大學(xué)試驗農(nóng)場進行（東經(jīng)119°43′，北緯32°39′，平均氣溫14.8℃，平均日照2 140 h）。土質(zhì)為砂壤土，地力水平中等偏上，前茬水稻，土壤全氮含量為0.13%、堿解氮87.45 mg/kg、有效磷32.84 mg/kg、速效鉀88.32 mg/kg。

供試材料為江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的在蘇中地區(qū)大面積推廣小麥品種揚麥20。

供試肥料：含腐植酸的控釋摻混肥（N 28%，P2O510%，K2O 10%，該肥料是將聚合物包膜尿素與復(fù)混肥料摻混而成，添加高活性腐植酸，可提高肥料利用率，起到增產(chǎn)提質(zhì)的效果）和樹脂包衣尿素（N 44%，用樹脂包裹大顆粒尿素而成，能有效控制養(yǎng)分釋放，減緩尿素的融化速度，以達(dá)到延長肥效的目的）均由山東某公司提供，普通尿素（N 46%）為當(dāng)?shù)厥惺郛a(chǎn)品。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥，以及緩控釋肥一次性基施100%、90%、80%傳統(tǒng)高產(chǎn)施氮量的3 個施N水平，設(shè)計形成8個處理：①傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U），氮肥分基肥、苗肥、拔節(jié)肥、劍葉肥4次施用，其比例為5∶1∶2∶2，均施普通尿素，施氮量為252 kg/hm2；②樹脂包衣尿素100%N量（SZ1）一次性基施；③樹脂包衣尿素90%N量（SZ2）一次性基施；④樹脂包衣尿素80%N量（SZ3）一次性基施；⑤含腐植酸的控釋摻混肥100%N量（LM1）一次性基施；⑥含腐植酸的控釋摻混肥90%N量（LM2）一次性基施；⑦含腐植酸的控釋摻混肥80%N量（LM3）一次性基施；⑧另設(shè)不施氮肥空白處理（CK），只施磷鉀肥。①～⑦處理磷、鉀肥施用量與⑧處理相同，且含腐植酸的控釋摻混肥中的磷、鉀與其他處理所施磷、鉀一樣，分別是過磷酸鈣和氯化鉀，統(tǒng)一基施。具體的施肥量詳見表1。試驗3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，共24個小區(qū)，小區(qū)長5 m，寬3.3 m，面積16.5 m2。采用人工開溝條播，行距為25 cm，播種量150 kg/hm2，基本苗（3葉期定苗）300×104/hm2。

表1 各處理氮磷鉀施用量 （kg/hm2）

1.3 測定項目與方法

莖蘗動態(tài)：每個小區(qū)定點 1 m雙行，于越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、花后20 d、成熟期調(diào)查莖蘗數(shù)，計算成穗率。

葉面積、干物重和含氮量：分別于拔節(jié)期、孕穗期、開花期、花后20 d、成熟期在每個小區(qū)取有代表性的小麥單莖20個，采用長寬法測定植株葉面積，計算葉面積指數(shù)。將所取植株樣品105℃殺青30 min，80℃烘至恒重后測定各器官及全株的干物重。樣品粉碎后采用H2SO4-H2O2消化，半微量凱氏定氮法測定植株含氮量。

產(chǎn)量及其構(gòu)成因素：于小麥成熟期，對每個小區(qū)進行穗數(shù)調(diào)查，取50穗測定每穗粒數(shù)、千粒重等，計算理論產(chǎn)量，各小區(qū)取代表性樣段4 m2割方（取代表性樣段割成一定面積的正方形或長方形）測定實收產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

氮素吸收量（kg/hm2）=該時期地上部干物重×含氮率；

氮素階段吸收量（kg/hm2）=后一時期氮素吸收量-前一時期氮素吸收量；

氮素吸收利用率（%）=（施氮處理總吸氮量-無氮處理總吸氮量）/施氮量×100。

試驗數(shù)據(jù)用DPS V9.50軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩控釋肥一次性基施對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可以看出，不同處理對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響差異顯著。等量施肥條件下，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）的產(chǎn)量為6 733.3 kg/hm2，與傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）獲得相似的產(chǎn)量，一次性基施含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）的產(chǎn)量為6 933.3 kg/hm2，相比U處理提高了2.21%，差異不顯著。減量施氮LM2處理的產(chǎn)量比U處理低，但差異不顯著；SZ2、SZ3、LM3處理的產(chǎn)量均低于U處理，差異顯著。結(jié)果表明，相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理的產(chǎn)量呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢，差異不顯著。在產(chǎn)量構(gòu)成因素上，穗數(shù)、穗粒數(shù)在SZ1、SZ2、LM1、LM2和U處理間差異不顯著；千粒重上，SZ1、SZ2、SZ3、LM1、LM2、LM3處理均高于U處理，差異不顯著。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重差異不顯著。

2.2 緩控釋肥一次性基施對小麥莖蘗動態(tài)及成穗率的影響

不同處理莖蘗動態(tài)變化規(guī)律基本一致（圖1）。施氮處理各生育期莖蘗數(shù)均高于不施氮肥CK。越冬至拔節(jié)期，一次性基施樹脂包衣尿素SZ1、SZ2處理和含腐植酸的控釋摻混肥LM1、LM2處理的莖蘗數(shù)均高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）；SZ3、LM3處理的莖蘗數(shù)低于U處理；拔節(jié)至成熟期，SZ1、SZ2、LM1、LM2和U處理的莖蘗數(shù)差異不明顯，SZ3、LM3處理的莖蘗數(shù)低于U處理。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理各生育期的莖蘗數(shù)無明顯差異。

表2 緩控釋肥一次性基施對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

圖1 緩控釋肥一次性基施對小麥莖蘗動態(tài)的影響

從圖2中可以看出，CK的成穗率最高，U處理次之，SZ1處理的成穗率最低。隨著施氮量的增加，兩種緩控釋肥的成穗率基本呈下降的趨勢。

圖2 緩控釋肥一次性基施對小麥成穗率的影響

2.3 緩控釋肥一次性基施對小麥葉面積指數(shù)的影響

由表3可知，施氮處理各生育期葉面積指數(shù)均高于不施氮肥CK。等量施肥條件下，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）在拔節(jié)期的葉面積指數(shù)均高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）；孕穗期、開花期和花后20 d，SZ1處理的葉面積指數(shù)均低于U處理，LM1處理的葉面積指數(shù)均高于U處理。減量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3處理在孕穗期、開花期和花后20 d的葉面積指數(shù)均低于U處理。結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥，施用等量含腐植酸的控釋摻混肥有利于小麥葉面積指數(shù)的提高，但差異不顯著。在葉面積衰減率中，SZ1處理最高，CK最低，所有施氮處理均與CK存在顯著性差異。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理的葉面積指數(shù)呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢，差異不顯著；葉面積衰減率呈樹脂包衣尿素＞含腐植酸的控釋摻混肥的趨勢，差異不顯著。

表3 緩控釋肥一次性基施對小麥葉面積指數(shù)的影響

2.4 緩控釋肥一次性基施對小麥物質(zhì)積累量、階段積累量與積累比例的影響

隨著施氮量的增加，小麥的物質(zhì)積累量逐漸增加（表4）。施氮處理各生育期物質(zhì)積累量與不施氮肥CK差異顯著。等量施肥條件下，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）在拔節(jié)期的物質(zhì)積累量均高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）；孕穗期、開花期、花后20 d和成熟期，LM1處理的物質(zhì)積累量均最高，但SZ1、LM1、U處理間差異不顯著。減量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3處理的物質(zhì)積累量在孕穗期、開花期、花后20 d和成熟期均低于U處理。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理在小麥各生育期的物質(zhì)積累量基本呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢，差異不顯著。

表4 緩控釋肥一次性基施對小麥生育期物質(zhì)積累量的影響 （t/hm2）

由表5可得，等量施肥條件下，播種至拔節(jié)階段，SZ1、LM1處理的物質(zhì)階段積累量和積累比例均高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）；拔節(jié)至開花階段，SZ1和LM1處理的物質(zhì)階段積累量和積累比例均低于U處理；開花至成熟階段，SZ1處理的物質(zhì)階段積累量和積累比例低于U處理，LM1處理的物質(zhì)階段積累量高于U處理，積累比例低于U處理。減量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3處理的物質(zhì)階段積累量在拔節(jié)至開花和開花至成熟階段均低于U處理。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理在播種至拔節(jié)階段的物質(zhì)階段積累量呈樹脂包衣尿素＞含腐植酸的控釋摻混肥的趨勢，差異不顯著；拔節(jié)至開花和開花至成熟階段的物質(zhì)階段積累量呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢，差異不顯著。

表5 緩控釋肥一次性基施對小麥物質(zhì)階段積累量與積累比例的影響

2.5 緩控釋肥一次性基施對小麥氮素積累量、階段積累量與積累比例的影響

施氮處理各生育期氮素積累量與不施氮肥CK差異顯著（表6）。等量施肥條件下，拔節(jié)期，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）的氮素積累量均高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U），差異顯著；孕穗期、開花期，SZ1、LM1、U處理間氮素積累量相當(dāng)，差異不顯著；花后20 d、成熟期，SZ1處理的氮素積累量均最低，LM1和U處理的氮素積累量相當(dāng)。減量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3處理的氮素積累量在孕穗期、開花期、花后20 d和成熟期均低于U處理。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理在拔節(jié)期、孕穗期的氮素積累量呈樹脂包衣尿素＞含腐植酸的控釋摻混肥的趨勢；開花期、花后20 d和成熟期的氮素積累量呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢。

表6 緩控釋肥一次性基施對小麥生育期氮素積累量的影響 （kg/hm2）

從表7可以看出，等量施肥條件下，播種至拔節(jié)階段，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）的氮素階段積累量和積累比例均高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）；拔節(jié)至開花階段，SZ1、LM1處理的氮素階段積累量和積累比例均低于U處理；開花至成熟階段，SZ1處理的氮素階段積累量和積累比例低于U處理，LM1處理的氮素階段積累量和積累比例高于U處理。減量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3處理的氮素階段積累量在拔節(jié)至開花和開花至成熟階段均低于U處理。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理的氮素階段積累量在播種至拔節(jié)階段呈樹脂包衣尿素＞含腐植酸的控釋摻混肥的趨勢，差異不顯著；拔節(jié)至開花和開花至成熟階段呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢，差異顯著。

表7 緩控釋肥一次性基施對小麥氮素階段積累量及積累比例的影響

2.6 緩控釋肥一次性基施對小麥氮素利用率的影響

不施氮肥處理的吸氮量為80.46 kg/hm2，隨著施氮量的增加，緩控釋肥的氮素利用率降低（圖3）。等量施肥條件下，傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）的氮素利用率為45.80%，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）的氮素利用率分別為44.66%、46.71%，LM1處理的氮素利用率相比U處理提高了1.95個百分點。且一次性基施樹脂包衣尿素處理的氮素利用率均低于U處理，一次性基施含腐植酸的控釋摻混肥處理的氮素利用率均高于U處理。相同施氮量條件下，兩種緩控釋肥處理的氮素利用率呈含腐植酸的控釋摻混肥＞樹脂包衣尿素的趨勢。

圖3 緩控釋肥一次性基施對小麥氮素利用率的影響

3 討論

緩控釋肥作為一種新型肥料，能很好地滿足作物不同生長階段的需求，通過提高作物生長中后期的供肥能力，促進速效養(yǎng)分對作物生長的供應(yīng)；同時一些特殊的包膜材料配方也起到了一定的輔助作用，如保水劑、微量營養(yǎng)元素的加入等，可促進作物生長，最終提高作物產(chǎn)量，在不同作物上表現(xiàn)為增產(chǎn)效果［20］。馬富亮等［21］研究表明，硫膜和樹脂膜控釋尿素在增加小麥產(chǎn)量，改善籽粒品質(zhì)和提高氮素利用率方面均起到較好的作用，其中樹脂膜控釋尿素具有更好的綜合效應(yīng)。鄭沛等［22］研究發(fā)現(xiàn)，樹脂膜控釋尿素一次性基施能夠達(dá)到“一次施肥保全期”的施用效果且能提高小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成。薛世川等［23］研究表明施用腐植酸可有效提高小麥抗旱防衰能力，增加干物質(zhì)量累積。郝水源等［24］研究表明拔節(jié)期施用腐植酸肥料可以有效提高春小麥各生育時期葉面積指數(shù)。孫志梅等［25］研究表明腐植酸肥料的施用有助于促進小麥植株的個體發(fā)育，特別對小麥分蘗和后期成穗具有很好的促進作用，有利于植株干物質(zhì)的積累。但是不同包膜材料及工藝生產(chǎn)的控釋肥釋放性能差異很大［26-27］，因此，相同類型土壤施用不同控釋肥的產(chǎn)量效應(yīng)不一定相同［28］。本試驗中，等量施肥條件下，SZ1與U處理產(chǎn)量相當(dāng)，LM1處理的產(chǎn)量比U處理提高了2.21%，差異不顯著。說明兩種緩控釋肥一次性基施均能達(dá)到高產(chǎn)要求，其中含腐植酸的控釋摻混肥在小麥上的產(chǎn)量效應(yīng)優(yōu)于樹脂包衣尿素，是因為相比樹脂包衣尿素，含腐植酸的控釋摻混肥提高了小麥成熟期的穗數(shù)和各個生育時期的葉面積指數(shù)，增強了小麥的干物質(zhì)積累和氮素積累，提高了氮肥利用效率。

在本試驗條件下，傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥在前期的氮素積累量低于樹脂包衣尿素和含腐植酸的控釋摻混肥，中期的氮素積累量高于樹脂包衣尿素和含腐植酸的控釋摻混肥，后期三者差異不大；這可能是因為傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥采用的是分次施肥，前期只施了一部分，而樹脂包衣尿素和含腐植酸的控釋摻混肥采用一次性基施，導(dǎo)致了樹脂包衣尿素和含腐植酸的控釋摻混肥前期的氮素積累量高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥，中期低于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥。這與徐鳳嬌等［29］研究結(jié)果基本一致，氮肥全部底施可提高越冬和拔節(jié)期的總吸氮量，底追各50%施氮方式有利于生育后期氮素吸收積累。肥料利用率是表征合理施肥的重要指標(biāo)，通常用肥料利用率、肥料貢獻率、農(nóng)學(xué)效率和肥料偏生產(chǎn)力等參數(shù)來表示［30］。本試驗中，含腐植酸的控釋摻混肥的氮素利用率高于傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥和樹脂包衣尿素，這與陳振德等［31］對腐植酸的研究一致，施用腐植酸能顯著提高氮肥的利用效率。綜上，相比樹脂包衣尿素，含腐植酸的控釋摻混肥更能夠滿足小麥生長前中后期所需養(yǎng)分，提高了小麥葉面積指數(shù)，增加了干物質(zhì)和氮素積累量，提高了氮素利用率。針對以上小麥生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求，結(jié)合試驗結(jié)果，今后可進一步探索含腐植酸的控釋摻混肥一次性基施在減量施肥情況下，能否滿足小麥生長發(fā)育對養(yǎng)分的階段性需求。

4 結(jié)論

等量施肥條件下，與傳統(tǒng)高產(chǎn)施肥（U）相比，一次性基施樹脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控釋摻混肥（LM1）可以達(dá)到高產(chǎn)要求，且減量不能達(dá)到高產(chǎn)要求；同時一次性基施減少了施肥次數(shù)，利于緩解勞動力緊張。相比樹脂包衣尿素，含腐植酸的控釋摻混肥在小麥產(chǎn)量、氮素利用率方面效果更好，其釋放特點更易滿足小麥生長對養(yǎng)分的需求，更易于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。