旋耕方式下氮肥不同減施量對小麥產(chǎn)量效應(yīng)的影響

許紀(jì)東，聶勝委，張巧萍，范春燕，張玉亭，張浩光，何 寧

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南鄭州450002；2.遂平縣農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站，河南遂平463100；3.寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西岐山722400）

小麥生產(chǎn)在改善和提高人民生活質(zhì)量、保障國家糧食安全等方面占據(jù)非常重要的地位，為保障國家糧食“十二連增”作出了重要貢獻(xiàn)。糧食的持續(xù)性增產(chǎn)與化學(xué)肥料大量、過量施用密切相關(guān)。資料顯示，2015 年我國農(nóng)田化肥施用量為6 022.6 萬t，與2000 年相比，以年均3%的速度遞增；持續(xù)過量的肥料投入盡管獲得了較高的糧食產(chǎn)量，同時也帶來了氮肥淋失、地下水污染、土壤板結(jié)、酸化以及生態(tài)環(huán)境惡化等問題[1-2]。為此，國家提出了“一控、兩減、三基本”目標(biāo)，到2020 年實現(xiàn)化肥“零增長”，既保障糧食安全又使生態(tài)環(huán)境得到保護(hù)。

小麥生產(chǎn)上，除品種外，對小麥需肥特點(diǎn)和規(guī)律[3-6]、施肥技術(shù)與建議[7-18]、新型耕作技術(shù)[19-21]等方面研究較多。在當(dāng)前施肥過量的大背景下，小麥氮肥減量施用方面，有研究認(rèn)為，在225 kg/hm2基礎(chǔ)上，氮肥減施10%～20%不會影響小麥產(chǎn)量，反而能增加產(chǎn)投比，提高經(jīng)濟(jì)效益[22]。也有研究認(rèn)為，在180 kg/hm2基礎(chǔ)上，減施5%～10%的氮肥可使小麥增產(chǎn)4%～7%，氮肥利用率提高7%～8%[23]。此外，在153 kg/hm2基礎(chǔ)上，減施25%～75%的氮肥施用量，盡管顯著降低了冬小麥的籽粒產(chǎn)量，但是短期內(nèi)對土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑、幾何平均直徑和分形維數(shù)均無顯著影響[24]。說明氮肥減施的研究中，采用氮肥減施基準(zhǔn)值不同，得出的研究結(jié)論也存在較大差異?？傮w來看，小麥生長季氮肥施用量水平較高，以陜西省渭北地區(qū)為例，20.2%農(nóng)戶施氮偏高，43.5%很高，施氮過量的農(nóng)戶占到總戶數(shù)的63.7%[17]。而且，不同農(nóng)戶施氮最高水平與最低水平相差太大，用量最低為33 kg/hm2，最高為454 kg/hm2，平均188 kg/hm2[9]。

結(jié)合統(tǒng)計資料和現(xiàn)有農(nóng)戶調(diào)查的文獻(xiàn)資料，認(rèn)為在我國小麥主產(chǎn)區(qū)華北平原小麥季農(nóng)田氮肥的施用量水平應(yīng)為300 kg/hm2左右較合理[25]，并以此作為氮肥減施的基準(zhǔn)值，本試驗研究了旋耕（8～12 cm）方式下氮肥不同減施量對小麥產(chǎn)量效應(yīng)的影響，旨在為實現(xiàn)氮肥科學(xué)合理的減量施用和資源高效利用提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河南省駐馬店市遂平縣農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站（33°15′N、113°98′E）內(nèi)，屬亞熱帶濕潤大陸性季風(fēng)型氣候。氣候溫和，雨量充沛，光照充足，四季分明，亞熱帶向暖溫帶過渡性氣候特性比較明顯。年平均氣溫15.1 ℃，日照時數(shù)2 126 h，降水量927mm，無霜期226 d。土壤類型為砂姜黑土，重壤偏黏，中性偏弱酸性（pH＝5.9），土地肥沃，試驗地基礎(chǔ)土壤有機(jī)質(zhì)6.52 g/kg、堿解氮18.6 mg/kg、有效磷110.40 mg/kg、速效鉀139.10 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為遂選101（豫審麥2015004），由河南平安種業(yè)有限公司、遂平縣農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站選育。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，氮肥減施依據(jù)和基準(zhǔn)采用本研究前期的研究結(jié)論[26]（300 kg/hm2），設(shè)置常量施氮（300 kg/hm2）（CK）、減氮10%（RF10）、減氮20%（RF20）、減氮30%（RF30）4 個氮肥水平，3 個減氮處理的施肥量分別為270，240，210kg/hm2，處理間磷肥、鉀肥施用量均為82.5 kg/hm2，共計4 個處理，每個處理重復(fù)3 次，共計12 個小區(qū)，小區(qū)面積24.5 m×6.0 m。本研究中輔設(shè)不施氮肥小區(qū)，用于計算氮肥利用率。其中，氮肥的70%和全部的磷、鉀肥作基肥在整地時一次性施入，剩余30%氮肥在拔節(jié)期作追肥施入。前茬作物為青貯玉米，收獲后粉碎滅茬，整地方式為旋耕機(jī)旋耕，旋耕深度為8～12 cm，旋耕2 遍，播種。2017 年10 月29 日播種小麥，機(jī)器播種，播量150 kg/hm2，行距20 cm，2018 年6 月1 日收獲。其他田間管理措施等保持一致。

1.4 測定項目及方法

小麥成熟期，每個小區(qū)選取有代表性的2 行各取1 m 雙行樣段進(jìn)行田間群體數(shù)量調(diào)查，取0.5 m雙行長度測定莖、根、葉及總干物質(zhì)質(zhì)量，室內(nèi)考種測定穗長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等指標(biāo)；各處理實收4 m2測產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 軟件進(jìn)行整理，用LSD 法進(jìn)行顯著性分析（P≤0.05 表示差異顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥不同減施量對小麥成熟期器官干物質(zhì)積累的影響

從表1 可以看出，氮肥減量施用一定比例后，RF10、RF20、RF30 處理的穗長分別較CK（6.33 cm）處理有不同程度的增加，增加了0.34～0.67 cm，但是差異未達(dá)到顯著水平。說明在300 kg/hm2施用量條件下，減施一定比例的氮肥，有助于小麥穗長增加。

各器官干物質(zhì)積累方面，氮肥減量施用一定比例后，均有助于莖、根的生長和總干物質(zhì)質(zhì)量的增加，RF10、RF20、RF30 處理較CK 處理均有一定幅度的增加，但是所有處理之間差異均不顯著。

表1 旋耕方式下氮肥不同減施量對小麥穗長和干物質(zhì)積累的影響

2.2 氮肥不同減施量對小麥產(chǎn)量的影響

由表2 可知，氮肥減施一定比例后，RF10、RF20、RF30 處理小麥群體穗數(shù)均低于CK；穗粒數(shù)有所增加，各處理的穗粒數(shù)大小依次為RF20（35.33）＞RF30（35.00）＞RF10（34.00）＞CK（33.67），但是各處理間的群體穗數(shù)、穗粒數(shù)沒有顯著差異；與CK（48.67g）相比，RF10、RF20 處理的千粒質(zhì)量下降，分別為48.07，46.33 g，其中，RF20 處理顯著低于對照（P≤0.05）；RF30 處理的千粒質(zhì)量增加，但是與EF（CK，48.67 g）相比差異不顯著。施用量條件下，氮肥減施一定量，不會顯著影響小麥產(chǎn)量。

2.3 氮肥不同減施量對小麥氮肥利用率的影響

表2 旋耕方式下氮肥不同減施量對小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由圖1 可知，CK、RF10、RF20、RF30 處理的籽粒產(chǎn)量分別為7 985.6，7 761.3，8 071.3，6 919.4 kg/hm2，與CK 相比，RF10、RF30 處理的減產(chǎn)幅度分別為224.3，1 066.2 kg/hm2，其中，RF30 處理顯著減產(chǎn)（P≤0.05）；RF20 處理的產(chǎn)量則略高于對照，CK、RF10、RF20 處理之間差異不顯著。說明在300 kg/hm2

由圖2 可知，氮肥減施后，與CK（11.28 kg/kg）相比，除RF30（11.03 kg/kg）處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率略有下降外，RF10、RF20 處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率（11.70，14.45 kg/kg）均有提高，分別提高0.42，3.17 kg/kg；CK、RF10、RF20、RF30 處理的氮肥偏生產(chǎn)力分別為26.62，28.75，33.63，32.95 kg/kg，3 個減氮處理分別比對照提高2.13，7.01，6.33 kg/kg。說明在300 kg/hm2基礎(chǔ)上減施一定的氮肥，更有利于提高氮肥吸收利用率，增加氮肥對小麥產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。

3 討論

小麥氮肥減量施用方面，已有研究表明，在225 kg/hm2基礎(chǔ)上，氮肥減施10%～20%不會大幅降低小麥產(chǎn)量，且能增加產(chǎn)投比，提高經(jīng)濟(jì)效益[22]；在180 kg/hm2基礎(chǔ)上，減少5%～10%的氮肥實現(xiàn)小麥增產(chǎn)4%～7%[24]。而本研究表明，在氮肥投入量為300 kg/hm2時，減少10%，20%的氮肥投入對小麥的產(chǎn)量影響差異不顯著；氮肥減施量達(dá)到30%時，顯著減產(chǎn)（減少1 066.2 kg/hm2）。減施10%，20%，30%氮肥后，氮肥的投入量分別為270，240，210 kg/hm2，小麥籽粒產(chǎn)量分別為7 761.3，8 071.3，6 919.4 kg/hm2。而有研究表明，以225 kg/hm2為基準(zhǔn)的研究中，氮肥減施10%，20%的產(chǎn)量為分別為9134.9，9 084.9 kg/hm2（鄭麥379）和8 805.0，8 788.4 kg/hm2（鄭麥101）[22]；以180 kg/hm2為基準(zhǔn)的研究中，氮肥減少5%，10%的產(chǎn)量分別為6 316.5，6 126 kg/hm2（濮麥10）[24]。本研究中，氮肥投入量為210 kg/hm2（減施30%氮肥）已經(jīng)導(dǎo)致顯著減產(chǎn)現(xiàn)象，這也高于其他研究中的氮肥減施10%分別為202.5 kg/hm2（減施基準(zhǔn)值為225 kg/hm2）和162 kg/hm2（減施基準(zhǔn)值為180 kg/hm2）的施肥量。可能存在2 種原因，一是其他研究中的土壤基礎(chǔ)肥力過高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足了小麥生長的氮肥需求量；另一種可能是由于不同小麥品種的氮吸收效率存在差異?？傊?，在當(dāng)?shù)厥┓仕揭约霸耘鄺l件下，均可達(dá)到不顯著減產(chǎn)而實現(xiàn)氮肥減施的目的。

此外，由于本試驗是在大田中進(jìn)行的，只有1 a的試驗數(shù)據(jù)，同時試驗受天氣、降水、田間管理等多個因素影響，所得結(jié)論是暫時的，更為準(zhǔn)確的研究結(jié)論還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在300 kg/hm2施用量條件下，氮肥減施10%～30%，有助于增加穗長、莖、根和總干物質(zhì)質(zhì)量。氮肥減施10%～20%，穗粒數(shù)增加，群體穗數(shù)、千粒質(zhì)量下降，而且減施20%時千粒質(zhì)量下降顯著。氮肥減施30%，群體穗數(shù)減少，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量增加，但是與對照相比差異不顯著。

氮肥減施10%～20%，對小麥產(chǎn)量影響不大，與CK（7 985.6 kg/hm2）相比，RF10（7 761.3 kg/hm2）、RF20（8 071.3 kg/hm2）處理產(chǎn)量變化差異不顯著；減施30%則顯著降低小麥產(chǎn)量，與CK 相比，減產(chǎn)達(dá)1 066.2 kg/hm2。

氮肥減施10%～20%，RF10、RF20 處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率比對照分別提高0.42，3.17 kg/kg，減施30%（RF30）則下降0.25 kg/kg；減施10%～30%，RF10、RF20、RF30 處理的氮肥偏生產(chǎn)力較對照分別提高2.13，7.01，6.33 kg/kg。