活性腐殖酸緩釋肥替代尿素對徐麥新品種產(chǎn)量和群體質(zhì)量的影響

易媛， 張會云， 劉立偉， 王靜， 朱雪成， 趙娜， 馮國華

（江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221131）

氮素是調(diào)控小麥生長發(fā)育最關(guān)鍵的營養(yǎng)元素之一，科學(xué)合理施用氮肥、培育健壯個體和調(diào)整高光效群體結(jié)構(gòu)對保障小麥產(chǎn)量具有重要意義[1]。目前，小麥生產(chǎn)上氮肥主要選擇尿素，原因?yàn)槟蛩厥┤胪寥篮髸杆偃芙?，并在土壤脲酶的作用下短時間內(nèi)全部轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。但銨態(tài)氮易揮發(fā)損失，硝態(tài)氮易發(fā)生淋溶損失，短時間內(nèi)氮素的大量供應(yīng)不僅會導(dǎo)致氮肥利用率下降，而且會引發(fā)土壤酸化、地下水污染等生態(tài)環(huán)境問題[2-5]。因此，大力研發(fā)與推廣氮肥新型肥料已成為降低麥田氮肥損失、提高氮肥利用率的有效途徑之一。

緩釋肥（slow-released fertilizer,SRF）作為新型的長效肥料，可以延緩養(yǎng)分的釋放速度，使其與作物養(yǎng)分的吸收速率基本同步[6-7]，從而滿足小麥生長發(fā)育各個時期的營養(yǎng)需求，對提高小麥產(chǎn)量潛力、節(jié)本增效有一定的促進(jìn)作用[8-12]。趙霞等[13]研究表明，適量的緩釋肥能顯著提高和優(yōu)化作物中后期農(nóng)藝性狀、葉面積等光合性能指標(biāo)，進(jìn)而提高產(chǎn)量。胡鐵軍等[14]研究認(rèn)為，一次性基施緩釋肥既可以提高冬小麥的產(chǎn)量，又可以降低化肥的投入量，減輕對生態(tài)環(huán)境的污染。近年來，腐殖酸活性肥料的研發(fā)與推廣受到了廣泛關(guān)注和認(rèn)可。腐殖酸具有良好的化學(xué)特性和生物活性，施用腐殖酸復(fù)合肥料能改善土壤通氣狀況，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，協(xié)調(diào)土壤水、氣、熱環(huán)境，為農(nóng)作物生長創(chuàng)造良好條件[15-18]。前人研究多局限于緩釋肥或活性腐殖酸等單一肥料，而對于活性腐殖酸與緩釋肥摻混復(fù)合肥的應(yīng)用效果未進(jìn)行系統(tǒng)研究?；诖?，本研究通過對比活性腐殖酸緩釋復(fù)合肥與普通尿素的增產(chǎn)效果，旨在探討不同氮肥處理對小麥生育期內(nèi)群體質(zhì)量的影響，以期為活性腐殖酸緩釋肥運(yùn)用于淮北地區(qū)小麥提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)于2019—2020年在江蘇徐淮地區(qū)徐州 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 研 究 所 試 驗(yàn) 田 進(jìn) 行（34°15′N，117°11′E），該地區(qū)屬于亞熱帶溫潤氣候。前茬為田菁（綠肥作物），土壤類型為輕壤土，0—20 cm耕層土壤pH為7.6，有機(jī)質(zhì)含量20.2 g·kg-1、全氮含量1.08 g·kg-1、速效氮含量 62 mg·kg-1、速效鉀含量105 mg·kg-1、速效磷含量 23.0 mg·kg-1，平均溫度13.4℃，年平均降雨量294.6 mm，年平均日照時數(shù)1 255.6 h。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為徐麥2023和徐麥38，均由江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。尿素有效氮含量為46.3%；緩釋肥為山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的活性腐殖酸緩釋摻混復(fù)合肥料（N-P2O5-K2O=25%-14%-6%），其中緩釋氮含量≥8%，并添加活性腐殖酸成分。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用三因素裂區(qū)設(shè)計，以品種為主區(qū)，設(shè)徐麥2023、徐麥38 2個供試品種；以基肥種類為裂區(qū)，設(shè)尿素和緩釋肥2個基肥處理；以追肥方式為小裂區(qū)，共設(shè)5個處理，具體處理見表1。于2019年10月14日播種，2020年6月5日收獲，全生育期235 d。全生育期純氮用量為240 kg·hm-2，基肥和追肥比例為5∶5（A1處理除外）。所有處理P2O5用量均為 135 kg·hm-2，K2O 用量均為 120 kg·hm-2，基肥和追肥比例為5∶5，A1（氮肥全基施）處理于拔節(jié)期僅追施磷鉀肥，A2、A3、A4、A5處理磷鉀肥追肥與氮肥追肥共同施用，除去緩釋肥中的P2O5和K2O含量，各處理配施的磷鉀肥種類為過磷酸鈣（P2O5≥16%）和氯化鉀（K2O≥60%）。播量為240萬株·hm-2，小區(qū)面積為8.8 m2（1.6 m×5.5 m），采用2BXT2小區(qū)精量條播機(jī)（青島普蘭泰克機(jī)械科技有限公司），等行距種植，行距為23.3 cm，其他田間管理措施與當(dāng)?shù)卮筇镆恢隆?/p>

表1 氮肥追肥處理設(shè)計Table 1 Design of nitrogen topdressing treatment

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 莖蘗動態(tài)測定 分別于越冬期（12月26日）、返青期（2月21日）、拔節(jié)期（3月5日）、孕穗期（4月11日）、開花期（4月23日）和成熟期（6月1日），每小區(qū)取1.0 m2具有代表性的區(qū)域進(jìn)行莖蘗總數(shù)的定點(diǎn)調(diào)查，并計算莖蘗成穗率。

1.4.2 葉面積指數(shù)測定 分別于各主要生育時期取10株具有代表性的植株，用LI-3000C葉面積儀（美國LI-COR公司）測定葉面積，并計算葉面積指數(shù)。

1.4.3 干物質(zhì)積累量測定 將測量葉面積后的植株地上部置于105℃烘箱中殺青30 min后，80℃烘干至恒重，計算單株干重，并根據(jù)基本苗計算各生育時期的干物質(zhì)積累量，其中花后干物質(zhì)積累量的計算方法見公式（3）。

1.4.4 產(chǎn)量及收獲指數(shù)測定 成熟期每小區(qū)田間調(diào)查1.0 m2的穗數(shù)、每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)，收獲、脫粒后稱重，數(shù)1 000粒稱重，測量籽粒含水率，換算含水率13%時的千粒重和產(chǎn)量，計算收獲指數(shù)，每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)分析（P=0.05、0.01）和相關(guān)性分析，采用SigmaPlot 10.0進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，與尿素相比，基肥施用緩釋肥增產(chǎn)潛力更高，不同追肥處理對產(chǎn)量有顯著的調(diào)控作用，各處理下平均產(chǎn)量均表現(xiàn)為A2＞A5＞A3＞A4＞A1，2個品種均在A1處理下產(chǎn)量最低；同時，2個品種A2處理下產(chǎn)量均高于A3處理。與基施尿素+A3處理相比，基施緩釋肥+A2處理可使徐麥2023和徐麥38分別增產(chǎn)2.86%和3.06%，表明該施肥模式的增產(chǎn)潛力和應(yīng)用價值均較高。2個品種相比，徐麥38增產(chǎn)潛力更高?；史N類對千粒重的影響達(dá)到了顯著水平，基肥施用緩釋肥的處理平均千粒重高于尿素處理；同時，每穗粒數(shù)、千粒重對追肥方式的響應(yīng)達(dá)到了顯著水平，且以拔節(jié)期追施尿素的處理每穗粒數(shù)較高。各施肥處理對穗數(shù)的影響較小，差異不顯著（P＞0.05）。

表2 不同氮肥處理對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of different nitrogen treatment on yield and its component factors

2.2 不同氮肥處理對葉面積指數(shù)的影響

由表3可知，2個品種各施氮處理下葉面積指數(shù)動態(tài)變化規(guī)律一致，均表現(xiàn)為在孕穗期葉面積指數(shù)最高?；适┯镁忈尫试诟髦饕诘娜~面積指數(shù)平均值均高于尿素處理下的同生育時期的值（徐麥38越冬期和返青期除外），尤其是孕穗期差異較大，達(dá)到顯著水平。越冬期、返青期、拔節(jié)期A1處理的葉面積指數(shù)均高于其他處理，孕穗期和開花期葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為A2顯著高于其他處理，表明返青期追施緩釋肥有利于延長小麥生育中后期葉片功能期，增強(qiáng)光合作用和物質(zhì)生產(chǎn)。

表3 不同氮肥處理對葉面積指數(shù)的影響Table 3 Effects of different nitrogen fertilizer treatments on leaf area index

2.3 不同氮肥處理對莖蘗數(shù)及莖蘗成穗率的影響

2個品種拔節(jié)期高峰苗受施肥處理的調(diào)控規(guī)律基本一致，A1處理下2個品種拔節(jié)期高峰苗較高，但成熟期穗數(shù)和莖蘗成穗率較低；同時，2個品種平均高峰苗數(shù)均表現(xiàn)為基肥施用尿素的處理高于基肥施用緩釋肥的處理，但最終成熟期平均莖蘗數(shù)和平均莖蘗成穗率均顯著低于施用緩釋肥的處理（表4、圖1），說明拔節(jié)期應(yīng)建立合理的群體質(zhì)量基礎(chǔ)，過高的高峰苗數(shù)會在拔節(jié)期后分蘗成穗能力下降，并不利于最終穗數(shù)的形成。春季追肥以返青期追施緩釋肥和拔節(jié)期追施尿素更有利于后期穗數(shù)的形成，莖蘗成穗率較高，莖蘗成穗率以A2和A5處理最高，說明返青期追施緩釋肥與拔節(jié)期追施尿素效果相當(dāng)，均可更好地滿足拔節(jié)后小麥快速生長所需的養(yǎng)分需求，有效減少無效分蘗，增加最終穗數(shù)量。

圖1 不同施肥處理對2個品種莖蘗成穗率的影響Fig.1 Effects of different nitrogen treatments on earbearing tiller percentages in two wheat varieties

表4 不同氮肥處理對莖蘗數(shù)的影響Table 4 Effects of different nitrogen fertilizer treatments on number of stem and tiller （104·hm-2）

2.4 不同氮肥處理對干物質(zhì)積累的影響

由表5可知，隨著生育進(jìn)程的推移，小麥群體干物質(zhì)積累量呈遞增趨勢，尤其是拔節(jié)期后干物質(zhì)開始快速積累，至成熟期干物質(zhì)積累達(dá)到峰值。2個供試品種間各主要生育時期干物質(zhì)積累量差異較小。2種基肥施用方式相比，基施尿素在各生育期的平均干物質(zhì)積累量均大于基施緩釋肥，但除了返青期和拔節(jié)期的差異達(dá)到顯著水平外，其他各生育時期差異均不顯著（P＞0.05）。追肥方式對各主要生育期干物質(zhì)積累量均具有顯著的調(diào)控作用，氮肥全部基施處理下（A1）各生育期的干物質(zhì)積累量較高，其他4種追肥方式生育前期（返青前）干物質(zhì)積累量差異較小，而到生育中后期（開花期和成熟期）平均干物質(zhì)積累量從大到小依次為A4＞A5＞A3＞A2。

表5 不同施肥處理對2個品種干物質(zhì)積累量的影響Table 5 Effects of different nitrogen treatments on dry matter accumulation （kg·hm-2）

2.5 不同氮肥處理對收獲指數(shù)的影響

由圖2可知，基肥施用緩釋肥處理的收獲指數(shù)顯著高于基肥施用尿素處理。各追肥方式中，A1處理下收獲指數(shù)最低，而A2處理收獲指數(shù)較高。徐麥38收獲指數(shù)極顯著高于徐麥2023，說明該品種光合干物質(zhì)轉(zhuǎn)換率較高。

圖2 不同施肥處理對2個品種收獲指數(shù)的影響Fig.2 Effects of different nitrogen treatments o on harvest index in two wheat varieties

2.6 產(chǎn)量與各主要群體質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)分析表明，籽粒產(chǎn)量與總結(jié)實(shí)粒數(shù)、粒重葉面積比、收獲指數(shù)、花后干物質(zhì)積累量呈極顯著線性正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與粒數(shù)葉面積比呈極顯著拋物線關(guān)系（圖3），且粒數(shù)葉面積比控制在32.0左右產(chǎn)量潛力較大，生產(chǎn)中應(yīng)重點(diǎn)協(xié)同提高上述群體質(zhì)量指標(biāo)，以提高產(chǎn)量。

圖3 產(chǎn)量與各主要群體質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系Fig.3 Correlation between yield and quality index of main populations

3 討論

本研究中，2個品種均在氮肥全部基施條件下產(chǎn)量最低，說明傳統(tǒng)的氮肥“一炮轟”模式利用率較低，這與馬泉等[19]、孫旭東等[20]的研究結(jié)果一致。馬富亮等[11]研究認(rèn)為，緩釋尿素一次性基施與普通尿素分次施用的小麥產(chǎn)量相當(dāng)，而本研究結(jié)果表明，緩釋肥全基施與普通尿素分次施用處理下的產(chǎn)量存在差異，推測主要是因?yàn)榫忈尫史N類不同，其養(yǎng)分釋放性能也不同，且與追肥季節(jié)土壤墑情密切相關(guān)；同時，淮北麥區(qū)小麥生育期為240 d左右，緩釋肥一次性基施易出現(xiàn)后期脫肥的現(xiàn)象，因此，生產(chǎn)上氮肥應(yīng)分次施用才能滿足整個生育期內(nèi)的養(yǎng)分需求。本研究結(jié)果表明，無論是基肥還是春季追肥，均以施用緩釋肥增產(chǎn)效果較好，原因?yàn)槭┯镁忈尫誓芸刂起B(yǎng)分釋放速度，可更好地滿足小麥生育中后期養(yǎng)分需求，不僅能增加穗粒數(shù)，而且顯著提高了千粒重，這與鄭文魁等[21]的研究結(jié)果一致。且緩釋肥追施時期以返青期最優(yōu)，拔節(jié)期施用緩釋肥因其釋放慢，養(yǎng)分釋放不完全，導(dǎo)致拔節(jié)-開花期吸肥高峰期內(nèi)養(yǎng)分供應(yīng)不足，無法充分發(fā)揮肥效。返青期追施緩釋肥的釋放速率與作物養(yǎng)分的吸收速率基本同步，可滿足拔節(jié)期后小麥快速生長所需的養(yǎng)分；同時，本研究應(yīng)用的緩釋肥增加了活性腐殖酸成分，可有效改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物對氮素的吸收，有利于提高氮肥利用率，促進(jìn)小麥增產(chǎn)[22-23]。與農(nóng)民慣用施肥模式（基肥和拔節(jié)肥均施用尿素）相比，播種前和返青期施用活性腐殖酸緩釋肥使徐麥2023和徐麥38分別增產(chǎn)2.86%和3.06%，表明該施肥模式在生產(chǎn)上有較好的增產(chǎn)潛力，值得生產(chǎn)應(yīng)用和推廣。

為達(dá)到小麥高產(chǎn)的目的，通常需要提高開花后干物質(zhì)積累量，在適宜葉面積指數(shù)基礎(chǔ)上提高粒葉比、總結(jié)實(shí)粒數(shù)、有效和高效葉面積比率，實(shí)現(xiàn)高粒葉比；同時，在獲得適宜穗數(shù)的基礎(chǔ)上提高莖蘗成穗率[24-26]。本研究結(jié)果表明，籽粒產(chǎn)量與總結(jié)實(shí)粒數(shù)、花后干物質(zhì)積累量、收獲指數(shù)、粒重葉面積比呈極顯著線性正相關(guān)關(guān)系。因此，在構(gòu)建合理群體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，減少無效分蘗、增加開花至成熟階段的干物質(zhì)積累、同步提高生物產(chǎn)量和收獲系數(shù)是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)的基本途徑。前人研究認(rèn)為，緩釋肥與普通尿素相比，能協(xié)調(diào)小麥莖蘗動態(tài)，并顯著促進(jìn)花后干物質(zhì)的積累，有利于獲得高產(chǎn)[27]；同時，使用活性腐殖酸肥料后冬小麥群體發(fā)育動態(tài)平穩(wěn)、植株個體性狀和產(chǎn)量構(gòu)成因素均得到顯著改善，且抗倒伏能力明顯增強(qiáng)，有利于形成理想的小麥高產(chǎn)栽培結(jié)構(gòu)群體[28]。本研究中所使用的肥料結(jié)合了樹脂包膜緩釋肥與活性腐殖酸復(fù)合肥的優(yōu)勢，基肥和返青肥共同施用可充分發(fā)揮肥效，建立合理的群體結(jié)構(gòu)，減少拔節(jié)期后無效和低效光合物質(zhì)生產(chǎn)，提高生育中后期LAI、花后干物質(zhì)積累量、莖蘗成穗率、葉面積指數(shù)、粒葉比等主要群體質(zhì)量指標(biāo)，并使光合產(chǎn)物更多地向穗部分配，進(jìn)而提高了千粒重；此外，可在小麥返青期降雨時施緩釋肥或灌水，以簡化施肥程序，提高江蘇淮北地區(qū)小麥產(chǎn)量。