施氮量對(duì)北疆滴灌春小麥產(chǎn)量及土壤硝態(tài)氮含量的影響

王亞　張換換　段燕燕　文雯　王江麗

摘? ?要? ?為研究不同施氮量對(duì)北疆地區(qū)滴灌“春小麥-青貯玉米”中春小麥產(chǎn)量及土壤殘留硝態(tài)氮含量的影響，試驗(yàn)以新春6號(hào)為供試材料進(jìn)行大田試驗(yàn)，設(shè)置3個(gè)不同施氮量處理（667 m2分別施0 kg、24 kg、32 kg氮肥，用代碼Nw0、Nw1、Nw2表示），在春小麥不同生育期，分別取0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤樣品，測(cè)定其土壤硝態(tài)氮含量，并在小麥?zhǔn)斋@時(shí)進(jìn)行考種、測(cè)產(chǎn)。結(jié)果表明：隨著施氮量的增加，小麥籽粒產(chǎn)量先增加后下降，其中處理2（667 m2施24 kg） 的小麥產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量達(dá)560.12 kg;在0～60 cm土層中，各處理的土壤硝態(tài)氮含量均為Nw2> Nw1> Nw0，且三個(gè)處理間差異顯著（p<0.05）。綜上，北疆地區(qū)滴灌春小麥667 m2的適宜施氮量為24 kg。

關(guān)鍵詞? 春小麥;施氮量;產(chǎn)量;土壤硝態(tài)氮;北疆地區(qū)

中圖分類號(hào)：S512.1+2? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.22.005

小麥的生長(zhǎng)離不開(kāi)氮這一營(yíng)養(yǎng)元素，改善小麥品質(zhì)、增加小麥產(chǎn)量的有效途徑之一就是合理施用氮肥。合理施氮能促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，在一定程度上提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。氮肥施用過(guò)量不僅達(dá)不到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的效果，還會(huì)降低氮肥利用率，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題[1]。過(guò)量施用氮肥現(xiàn)象在我國(guó)普遍存在，氮肥施用量常遠(yuǎn)超小麥生長(zhǎng)所需，以致氮肥利用率處于較低水平。前人對(duì)小麥供氮水平[2-3]、氮素積累運(yùn)轉(zhuǎn)[4]、氮肥利用率[5]、水氮互作[6]及土壤肥力[7]等方面進(jìn)行了大量研究，但對(duì)于不同區(qū)域的小麥品種氮素吸收規(guī)律及土壤硝態(tài)氮含量分布的研究較少。

硝態(tài)氮是土壤中的速效性氮肥，可直接被小麥吸收利用。氮在土壤中的殘留量隨施氮量的升高而增大，控制施氮量能有效控制土壤中氮素殘留。若長(zhǎng)期過(guò)量施用氮肥，會(huì)使深層土壤硝態(tài)氮累積過(guò)剩，造成硝態(tài)氮的淋溶，從而污染地下水或?qū)е戮植康貐^(qū)水體富營(yíng)養(yǎng)化。因此對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的研究至關(guān)重要。本試驗(yàn)以北疆干旱地區(qū)“春小麥-青貯玉米”種植模式中的前茬春小麥為研究對(duì)象，研究在不同施氮量處理下，小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素及不同土層的土壤硝態(tài)氮空間分布的變化規(guī)律，為北疆區(qū)域滴灌“小麥-青貯玉米”模式中春小麥的氮肥施用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為新春6號(hào)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年3—10月在石河子天業(yè)集團(tuán)的試驗(yàn)基地進(jìn)行（東經(jīng)85.94°，北緯44.27°），試驗(yàn)地海拔412 m，年均日照時(shí)數(shù)2 865 h，≥10 ℃積溫為3 463.5 ℃，年均降水量207 mm，無(wú)霜期為170 d，晝夜溫差大，屬于典型大陸性干旱氣候。該地地下水位≥8 m，土質(zhì)為中壤土，0～100 cm土層平均容重為1.52 g·cm-3。土壤中速效氮含量為42.35 mg·kg-1，速效磷含量為4.87 mg·kg-1，速效鉀含量216.10 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量32 g·kg-1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素（氮素施用量）完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)施氮量處理，即667 m2分別施0 kg、24 kg、32 kg，用代碼Nw0、 Nw1、 Nw2表示，每個(gè)處理重復(fù)3次。每個(gè)小區(qū)面積為16 m2，共144 m2。行距為0.15 m，每公頃550 萬(wàn)株基本苗。春小麥整個(gè)生育期內(nèi)，每667 m2灌溉總量為300 m3，分6次滴入，其中出苗至分蘗期60 m3，分蘗期至拔節(jié)期60 m3，拔節(jié)期至孕穗期75 m3，孕穗期至開(kāi)花期45 m3，開(kāi)花期至乳熟期45 m3，乳熟期至完熟期15 m3。氮素隨水滴施，每個(gè)處理的施氮量詳見(jiàn)表1，磷肥（P2O5）作為基肥在播種前一次性施入（每667 m2施9 kg磷肥）。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

田間試驗(yàn)小區(qū)的土壤樣品采集：分別在小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期采集土壤樣品;每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取三點(diǎn)，采集 0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層的樣品，將同一層次的土壤混合為一個(gè)樣品，充分混勻后過(guò)2 mm篩，在-20 ℃低溫下保存。采集的土樣全部用于土壤NO3-N含量測(cè)定。

土壤硝態(tài)氮含量測(cè)定：將土壤樣品解凍混勻，稱取5 g土壤樣品，加入50 mL 2 mol·L-1的 KCl2溶液浸提，振蕩30 min，過(guò)濾，吸取待測(cè)液5 mL，加水定容至50 mL，搖勻，用紫外分光光度法在波長(zhǎng)220 nm和275 nm處比色，浸提液用SHIMADZU公司生產(chǎn)UV-2450紫外分光光度計(jì)比色測(cè)定，應(yīng)用公式計(jì)算土壤硝態(tài)氮含量。

土壤硝態(tài)氮含量（mg·kg-1）=ρ（N）·V·D/m? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式（1）中，ρ（N）為查標(biāo)準(zhǔn)曲線或求回歸方程而得測(cè)定液中NO3-N的質(zhì)量濃度，mg·L-1;V為浸提劑體積，mL;D為浸出液稀釋倍數(shù)，或不稀釋則D=1;m為土壤質(zhì)量，g。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 、SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量處理的春小麥產(chǎn)量比較

由表2可知，施氮量不同，對(duì)新春6號(hào)小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有較顯著的影響（p<0.05）。增加施氮量，小麥的穗數(shù)和穗粒數(shù)較對(duì)照有所提高;Nw1、Nw2處理的穗粒數(shù)顯著高于Nw0，而Nw1與Nw2差異不顯著。隨著施氮量的增加，千粒重呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中Nw1處理的千粒重最高，Nw1、Nw2處理顯著高于不施肥Nw0處理。Nw0處理的小麥產(chǎn)量顯著低于其他2個(gè)處理，表明增施氮肥能顯著提高小麥產(chǎn)量，其中Nw1處理的小麥籽粒產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量為560.12 kg，比對(duì)照增產(chǎn)171.60%，同時(shí)也顯著高于Nw2處理，表明667 m2施氮量超過(guò)24 kg時(shí)，單位面積的穗數(shù)不再增加，反而出現(xiàn)減少，可能是施氮量過(guò)高導(dǎo)致植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)剩，群體過(guò)大，造成無(wú)效分蘗過(guò)多，致使春小麥成穗率下降、穗數(shù)降低。

綜合不同施氮量處理的春小麥產(chǎn)量構(gòu)成數(shù)據(jù)來(lái)看，此地區(qū)春小麥每667 m2的適宜施氮量為24 kg左右，施氮量過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)影響小麥高產(chǎn)的形成。特別是施氮量為32 kg的處理，后期在不利天氣條件下，小麥植株出現(xiàn)了嚴(yán)重倒伏，進(jìn)一步導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

2.2 施氮量對(duì)不同土層土壤殘留硝態(tài)氮含量的影響

2.2.1 不同施氮量處理的土壤硝態(tài)氮含量空間分布特征

由圖1可知，不同施氮量處理下3個(gè)土層的土壤硝態(tài)氮含量整體呈隨土壤深度增加而下降的趨勢(shì)。Nw2處理的下降趨勢(shì)最為明顯，第1層次（0～20 cm土層，下同）的土壤NO3-N含量最高，達(dá)30.55 mg·kg-1，第2層次（20～40 cm土層，下同）下降幅度較大，降低了29.93%，第3層次（40～60 cm土層，下同）較第2層次略有上升，但其含量?jī)H為第1層次的64.45%;隨著土層深度增加，Nw1處理20～40 cm土層的NO3-N含量迅速下降，較0～20 cm土層下降了38.69%，但40～60 cm土層的NO3-N含量又升高，至16.45 mg·kg-1，為第1層次土壤硝態(tài)氮含量的74.43%;Nw0處理不同土層的土壤硝態(tài)氮含量處于持續(xù)下降趨勢(shì)，第2層次降低了22.29%，第3層次較第1層次降低了54.04%。在0～60 cm土層中，各處理的土壤硝態(tài)氮含量均為Nw2>Nw1>Nw0。

2.2.2 不同土層的土壤硝態(tài)氮含量對(duì)施氮量的響應(yīng)

從圖1可以看出，在統(tǒng)一施氮量處理下，不同土層土壤中殘留的硝態(tài)氮含量先降低后升高。Nw0處理的土壤殘留硝態(tài)氮含量最低，Nw2處理下土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅枯^高。0～20 cm土層中，Nw2處理下土壤中硝態(tài)氮的殘留量最高，Nw0處理最低;20～40 cm土層土壤中，Nw2處理下土壤中硝態(tài)氮的殘留量高于Nw0和Nw1處理;40～60 cm土層中，Nw2和Nw1處理的土壤硝態(tài)氮含量較20～40 cm土層略有上升，Nw0處理持續(xù)下降。

總體來(lái)看，在施氮量相同的情況下，隨著土層深度的增加，硝態(tài)氮含量先降低再升高，但減少幅度有所差異，其中Nw1處理下整體氮素積累含量較小，其變化幅度相對(duì)Nw2處理也較小、較穩(wěn)定。

2.3 不同施氮量對(duì)小麥氮肥利用率的影響

由表3可以看出，氮肥利用率是處理Nw1>Nw2，但二者差異不顯著。氮肥偏生產(chǎn)力隨著施氮量增加而降低，Nw1處理下氮肥偏生產(chǎn)力相對(duì)較高，為23.34 kg·kg-1，顯著高于Nw2處理。由此可見(jiàn)，過(guò)量施用氮肥不僅會(huì)降低氮肥利用率，還大大影響氮肥偏生產(chǎn)力，甚至造成小麥減產(chǎn)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，春小麥667 m2施氮量為24 kg的處理，其氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力較高。

3 小結(jié)與討論

干物質(zhì)的累積和產(chǎn)量形成是由氮素吸收利用所決定的[8-13]。決定小麥獲得高產(chǎn)的重要因素是合理施加氮肥。不僅如此，合理施氮還可以減少不同土層中的氮素殘留及氮肥損失。大量研究[14-15]表明氮素對(duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)效應(yīng)主要體現(xiàn)在有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重，這與本試驗(yàn)中施氮顯著提高小麥穗粒數(shù)和千粒重結(jié)果一致。

氮肥的合理施用關(guān)鍵是制訂適宜的施氮量，適宜的施氮量決定了目標(biāo)產(chǎn)量及籽粒蛋白質(zhì)含量[11]。在我國(guó)，合理施氮量主要取決于目標(biāo)產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)最佳施氮量比達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量所施氮量要低[12]。本試驗(yàn)中，小麥產(chǎn)量在Nw1處理（667 m2施24 kg氮肥）下達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，施氮量增大，其土壤硝態(tài)氮含量也隨之增加，施氮處理明顯增加了土壤硝態(tài)氮含量，且土壤硝態(tài)氮含量隨著土層加深逐步減少，這與俞華林[13]等人研究結(jié)果相一致，土壤殘留的硝態(tài)氮主要集中在0～20 cm土層。

在北疆春小麥栽培管理模式下，根據(jù)小麥的產(chǎn)量、氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力綜合情況來(lái)看，春小麥新春6號(hào)的667 m2施氮量在 24 kg時(shí)獲得了較高產(chǎn)量，為 560.12? kg。

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（責(zé)任編輯：易? 婧）