“種、肥一體”模式下氮肥運籌對高粱種植效益的影響

郭立君，彭志紅，鄭建軍，曾賢杰，尹顓斌，張 琳，楊 威

（1. 湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410126；2. 寧鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖南 寧鄉(xiāng) 410600）

高粱作為旱雜糧作物，既有糧食屬性，又有經(jīng)濟作物屬性。作為糧食作物，高粱是一種“粗糧”，其與“細糧”搭配，可改善膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[1-2]；作為經(jīng)濟作物，高粱是重要的原料作物和飼料作物，尤其是糯高粱已成為名優(yōu)白酒不可替代的優(yōu)質(zhì)原料。近年來，隨著高粱需求量的不斷增加，其種植面積不斷增大，產(chǎn)量也不斷提高[3-7]。湖南農(nóng)村統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)顯示，2010年以來，湖南的高粱種植面積和總產(chǎn)量呈不斷增長的態(tài)勢，2010年種植面積和總產(chǎn)量分別為2 500 hm2和1.003萬t[8]，而2011—2020年湖南高粱年平均種植面積和年平均總產(chǎn)量分別為6 590 hm2和2.540萬t，比2010年分別增長163.6%和153.7%，尤其是2018和2019年，湖南高粱的種植面積均突破了10 000 hm2，總產(chǎn)量分別為3.64萬和4.19萬t[9-10]。

實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，產(chǎn)業(yè)興旺是的基礎(chǔ)。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的不斷推進，我國人民生活水平日益提高，釀酒業(yè)、飼料工業(yè)、食品工業(yè)和生物質(zhì)能源業(yè)的發(fā)展速度加快[11]。高粱作為雜糧、原料和飼料作物，需求量不斷增加，其市場前景越來越好。湖南溫光、水熱資源豐富，適宜發(fā)展高粱產(chǎn)業(yè)[5,11-14]，同時，高粱具有耐旱耐瘠、適種性廣的特點，發(fā)展高粱產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化糧食作物品種結(jié)構(gòu)，不僅是助推鄉(xiāng)村振興的一條有效途徑，也是鞏固貧困地區(qū)脫貧攻堅成果的一項有力措施。

提升高粱種植的機械化水平，提高產(chǎn)量、經(jīng)濟效益以及肥料利用率，是促進高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及農(nóng)民增產(chǎn)增收的有效保障[14-16]。肥料是促進農(nóng)作物正常生長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[17]。周開芳等[18]研究表明，在氮、磷、鉀3要素中，氮對高粱植株生長和籽粒形成的影響最大。為提升高粱種植機械化水平，提高肥料利用效率，筆者依托“種、肥一體”栽培技術(shù)，在等氮量的基礎(chǔ)上，探討了不同的基肥和追肥比例對高粱產(chǎn)量、經(jīng)濟效益和氮肥利用率的影響，以期探明高粱“種、肥一體”栽培模式的氮肥高效施用技術(shù)，為完善高粱“種、肥一體”高效栽培技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試地概況

試驗在寧鄉(xiāng)圓湖農(nóng)機服務(wù)專業(yè)合作社進行，試驗田土壤為紅黃泥，肥力中等。試驗前土壤基本性狀如下：pH值（水）5.8，有機質(zhì)27.1 g/kg，全氮1.58 g/kg，水解性氮193 mg/kg，有效磷23.9 mg/kg，速效鉀87.7 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計及田間管理

供試高粱品種為興湘粱2號。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)8個處理（表1），每個處理3次重復，小區(qū)面積30 m2（2 m×15 m）。2020年4月8日播種，采用直播方式，定苗密度為8 000株/667m2。施肥量純N 10 kg/667m2，P2O54 kg/667m2，K2O 6 kg/667m2，磷、鉀肥全部作基肥施用，氮肥分基肥和追肥按處理設(shè)計方案施用，基肥以養(yǎng)分40%的復合肥（N-P2O5-K2O=20-8-12）為主，磷和鉀養(yǎng)分不足部分以單質(zhì)肥補足，追肥為尿素?；剩◤秃戏剩┎扇》N、肥一體方式在高粱直播時同步側(cè)深施。第一次追肥（苗肥）在5月22日施用，第二次追肥（穗肥）在6月5日施用。播種后當天封閉除草，6葉期結(jié)合病蟲防治除草1次，拔節(jié)期進行了第2次病蟲防治，藥劑均采用無人機噴施。7月20日收獲。

表1 高粱氮肥基肥、追肥施用量 （kg/667m2）

1.3 測定項目與方法

1.3.1農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀高粱收獲前，測定株高，各小區(qū)選擇有代表性一行連續(xù)測定20株并取其平均值；同時在各小區(qū)取有代表性的高粱穗10穗，帶回室內(nèi)考察穗部性狀。

1.3.2高粱產(chǎn)量收獲時，分小區(qū)單收單曬，測定各小區(qū)實際產(chǎn)量。

1.3.3植株氮含量及氮肥利用率高粱收獲前，各小區(qū)取有代表性的植株10株帶回室內(nèi)，并取3株用于植株氮含量分析，其余的植株待秸稈風干后稱重。用于氮含量分析的植株樣品在105℃下殺青30 min，然后在60℃下烘干至恒重，粉碎過0.5 mm篩分析秸稈和籽粒氮含量。樣品先用濃H2SO4-H2O2消煮，再用蒸餾定氮法測定氮含量，根據(jù)公式計算氮肥利用率和氮收獲指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS和Excel等軟件分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥不同基追比例對高粱生物性狀和產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，株高和穗長均隨著基肥比例的增加而增加；株高以氮肥100%作基肥處理最高，平均為170.2 cm，比氮肥80%、60%、50%作基肥處理的高粱株高平均值分別增加1.9、4.0、5.8 cm，氮肥100%、80%、60%、50%作基肥處理之間株高差異達顯著水平，氮肥基肥比例相同處理間株高無顯著差異。穗長以氮肥100%作基肥處理最長，平均為28.6 cm，氮肥100%、80%作基肥處理的穗長無顯著差異，其他處理的穗長變化規(guī)律與株高基本一致。單穗粒數(shù)以氮肥80%作基肥處理（T2和T3）的平均值最高，為2 577.0粒/穗，比氮肥100%（T1）、60%（T4和T5）、50%（T6和T7）作基肥處理的平均值分別增加111.8、137.5、348.0粒/穗，增幅分別為4.5%、5.6%、15.6%，單穗粒數(shù)隨著氮肥基肥比例的降低呈顯著下降趨勢；氮肥100%作基肥處理的單穗粒數(shù)顯著低于氮肥80%作基肥處理，可能是后期氮肥供應不足導致部分穎花退化而降低了單穗粒數(shù)；基肥比例相同的處理間單穗粒數(shù)無顯著差異，但與追肥1次相比，追肥2次處理的單穗粒數(shù)均呈降低趨勢。千粒重以氮肥80%作基肥處理（T2和T3）的平均值最高，為24.1 g，比氮肥100%（T1）、60%（T4和T5）、50%（T6和T7）作基肥處理的平均值分別增加0.4、0.3、0.6 g；基肥比例相同的處理間千粒重無顯著差異，但與追肥1次相比，追肥2次處理的千粒重略有增加。實際產(chǎn)量以氮肥80%作基肥處理（T2和T3）的平均值最高，為454.4 kg/667m2，比氮肥100%（T1）、60%（T4和T5）、50%（T6和T7）作基肥處理的平均值分別增加29.4、26.2、72.0 kg/667m2，增幅分別為6.9%、6.1%、18.8%；基肥比例相同的處理間實際產(chǎn)量無顯著差異，但追肥2次處理的實際產(chǎn)量較追肥1次處理的處理略有降低。綜上所述，氮肥不同基追比例對高粱生長影響較大，以氮肥基肥比例為80%時高粱生長最好，產(chǎn)量最高。

表2 不同處理高粱的生物性狀和產(chǎn)量

2.2 氮肥不同基追比例對高粱經(jīng)濟效益的影響

從表3可見，從氮肥基施比例來看，平均純收入排列順序為氮肥80%作基肥處理＞氮肥100%作基肥處理＞氮肥60%作基肥處理＞氮肥50%作基肥處理，氮肥80%作基肥處理（T2和T3）的平均純收入為955.58元/667m2，比氮肥100%作基肥（T1）、氮肥60%作基肥（T4和T5）、氮肥50%作基肥（T6和T7）、不施氮肥處理（T8）的平均純收入分別增加8.0%、11.1%、38.9%和214.0%；相同的基施比例條件下，與追肥2次相比，追肥1次處理的純收入較高。凈產(chǎn)投比以T2最高，為1.30∶1，不施氮肥處理（T8）最低，僅為0.47∶1，各處理的凈產(chǎn)投比值由高到低排列依次為T2＞T1＞T3＞T4＞T5＞T6＞T7＞T8；凈產(chǎn)投比隨著氮肥基肥比例的降低呈下降趨勢，T1處理盡管投入比T2低，但產(chǎn)量低于T2，導致凈產(chǎn)投比低于T2，居第二位；相同的基施比例條件下，與追肥2次相比，追肥1次處理的凈產(chǎn)投比值較大。總的來看，氮肥基肥比例越小，高粱經(jīng)濟效益越低。

表3 不同處理的經(jīng)濟效益

2.3 氮肥不同基追比例對氮肥利用率及收獲指數(shù)的影響

從表4可知，氮肥利用率按高低排序依次為氮肥80%作基肥處理＞氮肥60%作基肥處理＞氮肥100%作基肥處理＞氮肥50%作基肥處理，氮肥80%作基肥處理（T2和T3）的平均氮肥利用率為47.21%，分別比氮肥60%作基肥處理（T4和T5）、氮肥100%作基肥處理（T1）、氮肥50%作基肥處理（T6和T7）的平均氮肥利用率提高9.1%、12.6%、36.5%。氮素收獲指數(shù)以T8處理最高，分別比T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7處理提高5.84%、4.81%、5.80%、7.04%、7.66%、5.61%和4.54%，T1～T7處理間氮素收獲指數(shù)差異不顯著。相同的基施比例條件下，追肥1次處理的氮收獲指數(shù)比追肥2次的更高（氮肥50%作基肥處理除外），而氮肥利用率則以追肥1次處理的較高?？偟膩砜?，氮肥基施比例越高，氮肥利用率越高（T1除外）；而施氮肥降低了氮素在籽粒中的分配比例。

表4 不同處理的氮肥利用率和收獲指數(shù) （%）

3 結(jié)論與討論

氮肥運籌對作物產(chǎn)量影響較大，多數(shù)研究表明，在氮磷鉀養(yǎng)分施用量相等的前提下，氮肥基施比例不同，會導致同一種作物產(chǎn)量出現(xiàn)較大差異。魏鳳珍等[19]在安徽以重穗型品種矮早8和中間型品種周麥18為試驗材料時研究發(fā)現(xiàn)，在同一施氮水平下，隨著氮肥基施比例的增加，小麥產(chǎn)量呈逐漸降低趨勢。耿建梅等[20]在華南通過盆栽試驗研究了等氮量不同基追比例對小白菜產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)小白菜產(chǎn)量以25%的氮肥作基肥的處理最高，全部作基肥處理的最低。余策金等[21]在江西開展的棉花氮肥基追比例試驗結(jié)果表明，棉花產(chǎn)量隨著氮肥基施比例的增加而呈逐漸下降的趨勢。

氮肥對高粱植株生長和籽粒形成影響較大，科學運籌氮肥是獲得高粱高產(chǎn)高效的關(guān)鍵措施。前人在不同施氮水平、不同氮磷鉀養(yǎng)分配比等方面進行了大量的研究[18-19,22-25]，但在高粱“種、肥一體”栽培模式下，氮肥不同基追比例對高粱產(chǎn)量和氮肥利用率影響的報道較少。試驗研究了氮肥不同基追比例對高粱株高、穗長等生物性狀以及產(chǎn)量、效益等的影響，發(fā)現(xiàn)氮肥不同基施比例對高粱的單穗粒數(shù)、千粒重、實際產(chǎn)量影響較大，以氮肥80%作基肥、20%作追肥（追肥1次）的處理表現(xiàn)最好，隨著氮肥基施比例的降低，高粱的單穗粒數(shù)、實際產(chǎn)量均呈顯著下降趨勢，這與郭立君等[5]、周開芳等[18]的研究結(jié)果是一致的。該研究結(jié)果還表明，在高粱“種、肥一體”栽培模式下，適當提高氮肥基施比例，有利于促進高粱植株生長，改善經(jīng)濟性狀，提高產(chǎn)量。這與小麥、小白菜、棉花的氮肥基施比例對產(chǎn)量影響的結(jié)果不一致，其原因可能是不同作物的需氮高峰期不相同導致的。

氮肥100%作基肥處理簡化了施肥環(huán)節(jié)，與其他處理相比，減少了肥料成本和施肥工資，總投入減少，但產(chǎn)量比T2低，導致純收入和凈產(chǎn)投比低于T2。因此，氮肥100%作基肥是否可行還有待進一步研究，可從施入方式和肥料種類等方面進一步探索，以提高肥料利用效率和產(chǎn)量。

氮肥基追比例對氮肥利用率的影響較大。在等量氮磷鉀養(yǎng)分條件下，氮肥基肥比例≤80%時，基施比例越大其肥料利用率越高。氮肥基肥比例≥60%時，氮肥利用率高于40%；氮肥基肥比例為50%時，氮肥利用率低于40%。因此，為提高氮肥生產(chǎn)效率，高粱“種、肥一體”栽培的氮肥基施比例應控制在60%～80%，且追肥1次效果最佳。氮肥100%作基肥時，其肥料利用率比氮肥60%基施的處理低，其原因可能是高粱生長期間降水較多，氮肥作基肥一次施用，造成部分氮素養(yǎng)分流失，降低了氮肥利用率。

氮肥不同基追比例對氮肥收獲指數(shù)沒有顯著影響，不施氮處理氮肥收獲指數(shù)顯著高于施氮肥處理，說明在氮素缺乏的情況下，高粱吸收的氮素更多地向籽粒分配，這與肖繼兵等[26]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，在試驗條件下，高粱“種、肥一體”栽培以氮肥80%基施、剩余20%1次性追施的產(chǎn)量、純收入、凈產(chǎn)投比、氮肥利用率最高，是高粱“種、肥一體”栽培的一種高效氮肥運籌模式。