秸稈還田配施不同用量氮肥對(duì)小麥光合特性?產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響

徐峰 鐘文 胡昕 史艷昌

摘要 以小麥品種煙農(nóng)999為研究對(duì)象，在前茬玉米秸稈全量還田條件下，分別設(shè)置施N 0? kg/hm2（處理T1）、70? kg/hm2（處理T2）、140? kg/hm2（處理T3）、210? kg/hm2（處理T4）、280? kg/hm2（處理T5） 共5個(gè)施氮水平，研究不同處理對(duì)小麥光合特性、產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，隨著施氮量增加，小麥旗葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均呈先增加后降低的趨勢(shì)，均以處理T4最大;胞間CO2濃度呈先降低后增加的趨勢(shì)，處理T4最小。隨著施氮量增加，各處理小麥產(chǎn)量均有所增加，處理T4產(chǎn)量最高。土壤堿解氮和有效磷含量均隨著氮肥施用量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，且處理T4的速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均最高。綜合考慮認(rèn)為，試驗(yàn)條件下秸稈還田配施氮肥210? kg/hm2 可以有效提升小麥光合能力，提升土壤養(yǎng)分，提高小麥產(chǎn)量，效果較好。

關(guān)鍵詞 小麥;秸稈還田;氮肥;光合特性;產(chǎn)量;土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào) S512.1 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）01-0160-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.043

Effects of Returning Straw into the Field and Applying Different Nitrogen Fertilizers on Photosynthetic Characteristics， Yield and Soil Nutrients of Wheat

XU Feng1，ZHONG Wen2，HU Xin2 et al

（1.Juxian Agriculture and Rural Affairs Bureau，Juxian，Shandong 276599;2.Shandong Provincial Seed Management Station，Jinan，Shandong 250100）

Abstract Taking wheat variety Yannong 999 as the research object，under the condition that the previous crop of corn stalks were fully returned to the field， nitrogen application was set to 0? kg/hm2 （treatment T1）， 70? kg/hm2 （treatment T2）， 140? kg/hm2 （treatment T3）， 210? kg/hm2 （treatment T4）， 280? kg/hm2 （treatment T5） total of 5 nitrogen application levels，in order to study? the effects of different treatments on photosynthetic characteristics， yield and soil nutrients of wheat.The results showed that with the increase of nitrogen application rate， Pn，Tr，Gs of wheat flag leaf all showed a trend of first increasing and then decreasing， with treatment T4 being the largest;Ci showed a trend of first decreasing and then increasing， and the treatment T4 was the smallest.With the increase of nitrogen application rate， the yield of wheat in each treatment increased， and the yield of treatment T4 was the highest.The contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus showed a gradual increase trend with the increase of nitrogen fertilizer application， and the content of available potassium and organic matter showed a trend of first increase and then decrease with the increase of nitrogen fertilizer application，and treatment T4 of available potassium and organic matter content were the highest.Based on comprehensive considerations， under the experimental conditions， returning straw into the field and applying nitrogen fertilizer 210? kg/hm2 could effectively improve the photosynthetic capacity of wheat， improve soil nutrients， and increase wheat yield， the effect was better.

Key words Wheat;Returning straw into the field;Nitrogen fertilizer;Photosynthetic characteristics;Yield;Soil nutrients

作者簡(jiǎn)介 徐峰（1973—），男，山東莒縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)作物新品種、新技術(shù)推廣應(yīng)用研究。

收稿日期 2021-08-26;修回日期 2021-09-06

作物秸稈中含有N、 P、K、C等元素，秸稈還田有利于土壤蓄水保墑、培肥地力，同時(shí)可以起到調(diào)節(jié)土壤氮素平衡和增產(chǎn)的作用[1]。秸稈還田是合理和有效利用農(nóng)田資源、杜絕焚燒秸稈、改善環(huán)境的有效措施[2]。作物秸稈中含有較多的C和N，還田后會(huì)對(duì)土壤的氮素以及肥料氮素的有效性產(chǎn)生影響，并影響作物的生長(zhǎng)[3]。研究指出，單一秸稈還田不會(huì)對(duì)提高作物的產(chǎn)量產(chǎn)生明顯效果，這主要是由于土壤氮素供應(yīng)不足[4]。小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物之一，小麥產(chǎn)量對(duì)糧食安全具有重要意義。在小麥生產(chǎn)中，農(nóng)戶為了追求小麥高產(chǎn)，不斷增加施氮量，造成肥料利用率低下，還造成嚴(yán)重的土壤污染問題[5]。因此，研究秸稈還田條件下適宜的施氮量對(duì)提高肥料利用效率和作物增產(chǎn)具有重要意義。

目前，已有較多學(xué)者對(duì)秸稈還田配施氮肥進(jìn)行了研究。吳裕如等[6]研究指出，油菜秸稈還田具有良好的減氮增效作用，配施20%氮肥條件下小麥增產(chǎn)效果顯著。成臣等[7]研究表明，秸稈還田條件下，適量配施磷肥和鉀肥可以有效發(fā)揮磷鉀的協(xié)同促進(jìn)效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)晚粳稻的高產(chǎn)和高效。宋朝玉等[8]認(rèn)為，長(zhǎng)期玉米秸稈還田，可以明顯提高小麥莖、葉、籽粒中氮含量，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮含量，小麥籽粒產(chǎn)量增加約6.31%。崔俊講等[9]研究指出，秸稈還田配施氮肥180～240 kg/hm2可以顯著提高氮肥的農(nóng)學(xué)利用效率和小麥煙農(nóng)999的產(chǎn)量。秸稈還田配施氮肥會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益等產(chǎn)生不同程度的影響，且在不同地點(diǎn)的應(yīng)用效果不同[10]?；诖耍P者研究了秸稈還田配施不同用量氮肥對(duì)小麥光合特性、產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響，以期為山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施肥管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2018—2019年在山東省日照市莒縣進(jìn)行。試驗(yàn)地屬暖溫帶亞濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.6 ℃，年平均降水量739.6 mm，年日照時(shí)數(shù)平均2 227.6 h，年無(wú)霜期平均182 d。試驗(yàn)地土壤為潮褐土，前茬作物為玉米。播前0～20 cm土層深度的土壤基本理化性狀：pH 7.24，有機(jī)質(zhì)15.18 g/kg，堿解氮80.43 mg/kg，有效磷12.81 mg/kg，速效鉀138.76 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試作物為小麥，品種為煙農(nóng)999。供試肥料：尿素（N 46%）、重過磷酸鈣（P2O5 44%）、氯化鉀（K2O 60%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 前茬玉米秸稈全量粉碎后還田，還田量約6 500 kg/hm2。共設(shè)置5個(gè)處理：T1，施N 0 kg/hm2、P2O5? 75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T2，施N 70 kg/hm2、P2O5? 75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T3，施N 140 kg/hm2、P2O5? 75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T4，施N 210 kg/hm2、P2O5? 75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T5，施N 280 kg/hm2、P2O5? 75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。所有肥料均一次性基施。小區(qū)面積30 m2（5 m×6 m），3次重復(fù)，隨機(jī)排列。小麥于2018年10月8日播種，2019年6月10日收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 小麥旗葉光合特性。

在小麥揚(yáng)花期，于晴朗天氣的09：30—11：00采用SY-1020植物光合作用測(cè)定儀測(cè)定小麥旗葉凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci），均重復(fù)10次。

1.4.2 小麥產(chǎn)量性狀。

于小麥成熟期選取各處理中具有代表性的2 m2收獲面積，測(cè)定小麥穗數(shù);從中隨機(jī)選出30株測(cè)定小麥穗粒數(shù);將樣方內(nèi)小麥風(fēng)干、脫粒后，測(cè)定千粒重、產(chǎn)量。

1.4.3 土壤養(yǎng)分。

于小麥成熟期各處理采集5點(diǎn)0～20 cm土樣，將樣品混合，風(fēng)干后過篩保存，用于測(cè)定土壤養(yǎng)分。參照文獻(xiàn)[11]的方法，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱容量法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行整理，用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)小麥光合特性的影響

由表1可知，小麥旗葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均隨著施氮量增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，均以處理T4最大。與處理T1相比，處理T2～T5的凈光合速率分別增加了12.97%、54.15%、108.46%、90.09%，蒸騰速率分別增加了7.81%、64.31%、156.13%、130.48%，氣孔導(dǎo)度分別增加了12.50%、87.50%、212.50%、162.50%。小麥旗葉胞間CO2濃度隨著施氮量增加呈先降低后增加的趨勢(shì)，與處理T1相比，T2～T5分別降低了9.57%、22.33%、26.52%、16.02%。

2.2 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由表2可知，小麥穗數(shù)隨著施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，處理T5最高;穗粒數(shù)和千粒重均隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，處理T3穗粒數(shù)最大，處理T4千粒重最大。產(chǎn)量由高到低依次為處理T4、T5、T3、T2、T1，且處理T1、T2、T4與T5間差異均達(dá)顯著水平（P<0.05），T3與T5間差異未達(dá)顯著水平（P>0.05）。

2.3 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響 由表3可知，土壤堿解氮和有效磷含量均隨著氮肥施用量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著（P>0.05）。速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，處理T4含量均最高。

3 結(jié)論與討論

光合作用會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響[12]，氮肥可對(duì)作物的光合特性產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用，并促進(jìn)作物增產(chǎn)[13]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥旗葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均隨著施氮量增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，均以施氮210? kg/hm2最大;而小麥旗葉胞間CO2濃度則表現(xiàn)出隨著施氮量增加呈先降低后增加的趨勢(shì)，且以施氮210 kg/hm2時(shí)最小。由此可知，秸稈還田配施氮肥時(shí)，適量減施氮肥有利于改善小麥的光合性能。楊鯉糠等[14]研究指出，小麥新春31號(hào)和新春6號(hào)在施氮量0～275 kg/hm2時(shí)，旗葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均先增后降，而胞間CO2濃度則為先降后增，當(dāng)施氮量達(dá)300 kg/hm2時(shí)小麥光合性能會(huì)顯著降低。王金金等[15]研究表明，施氮量為225? kg/hm2時(shí)小麥西農(nóng)979的旗葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均達(dá)到峰值，之后隨著施氮量增加光合性能降低。分析認(rèn)為，適量施氮肥可以促進(jìn)小麥葉面積增加和葉綠素含量增加，從而提高光合能力[16-17]。但過量施用氮肥會(huì)促進(jìn)小麥穗數(shù)增加，由于群體過大，對(duì)小麥植株光合作用產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致光合性能降低[18]。

秸稈還田是一種有機(jī)養(yǎng)分的投入，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，可以為作物提供部分氮、磷、鉀等養(yǎng)分，改善土壤理化性質(zhì)，配施適量肥料可以有效促進(jìn)作物增產(chǎn)[19]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，與不施氮肥相比，秸稈還田配施氮肥可以有效促進(jìn)小麥增產(chǎn)，且以施氮210 kg/hm2的產(chǎn)量最高，之后隨著施氮量增加產(chǎn)量降低，說明秸稈還田配施氮肥時(shí)，適量減施氮肥可以發(fā)揮增產(chǎn)效應(yīng)。此外，小麥穗數(shù)隨著施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，而穗粒數(shù)和千粒重均隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。這表明過量施用氮肥會(huì)導(dǎo)致群體變大，對(duì)穗部發(fā)育產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致穗粒數(shù)、粒重降低，最終產(chǎn)量下降。

土壤養(yǎng)分對(duì)于作物生產(chǎn)具有重要作用，秸稈還田配施適量氮肥可以有效提高土壤速效養(yǎng)分含量，并提高作物產(chǎn)量[20]。該試驗(yàn)也得到相同的結(jié)論，秸稈還田配施適量氮肥，土壤有效磷、速效鉀含量均有不同程度的增加，且在施氮210 kg/hm2時(shí)有效磷、速效鉀含量均達(dá)到最高。秸稈還田配施適量的氮肥可以增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，有效提升土壤養(yǎng)分庫(kù)容[21]。該試驗(yàn)結(jié)果也顯示，秸稈還田配施適量氮肥，土壤有機(jī)質(zhì)含量得到了不同程度增加，且在施氮210 kg/hm2時(shí)含量最高。由此可知，秸稈還田配施氮210 kg/hm2可以使土壤養(yǎng)分含量增加較多，有利于改良農(nóng)田土壤。

綜上所述，試驗(yàn)地區(qū)在秸稈還田條件下配施氮210 kg/hm2為最優(yōu)處理，可以改善小麥的光合性能，提高土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)小麥增產(chǎn)。

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