小麥栽培中氮肥的有效利用

李 濤

（濟(jì)南市農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，山東濟(jì)南 250000）

0 引言

山東省是我國(guó)主要的糧食生產(chǎn)基地，小麥產(chǎn)量占全國(guó)總量的約20%左右。氮肥的施用對(duì)于增加作物產(chǎn)量、確保糧食安全有重要意義。據(jù)報(bào)道，世界作物產(chǎn)量的增加約有30%～50%都來(lái)自氮肥的貢獻(xiàn)。基于此，農(nóng)民為了謀求更高的作物產(chǎn)量，便不斷施入大量氮肥。但往往作物只能對(duì)其中30%～40%的氮素吸收和利用，其余氮肥則是以各種途徑損失在環(huán)境中，并引起一系列的環(huán)境問(wèn)題，包括：溫室氣體大量排放、土壤酸化以及水體富營(yíng)養(yǎng)化等等。因此，優(yōu)化氮肥的施用、保證氮肥被有效利用，是保證作物產(chǎn)量、提高氮肥利用率的關(guān)鍵。其中，新型肥料的研發(fā)與施肥新技術(shù)更是有著重要作用。

1 新型氮肥的研發(fā)與利用

雖然近年來(lái)氮肥的施用量愈漸增長(zhǎng)，但氮肥的利用率卻逐漸降低。大量田間試驗(yàn)表明，大量施氮的增產(chǎn)效果以與氮肥利用率并不成正比，而長(zhǎng)期過(guò)量施氮帶來(lái)的諸多環(huán)境問(wèn)題卻日益突出，尤其是氮流失導(dǎo)致的地下無(wú)人與農(nóng)田氮氧化物排放而使全球變暖等問(wèn)題更為突出。因此，對(duì)高肥效、環(huán)保型氮肥的研發(fā)成為行業(yè)熱點(diǎn)，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要方向。新型氮肥的研發(fā)和使用既可以滿足作物的養(yǎng)分需求，又能減少氨的揮發(fā)以及氮的流失，還能增加作物產(chǎn)量，使肥料利用率因此提高。

1.1 控失尿素

尿素是含氮量最高的氮肥，對(duì)各種土壤與植物都有良好的適用性，易于保存、施用方便，對(duì)土壤的破壞性較低，是目前在農(nóng)作物中使用量較大的一種化學(xué)氮肥。

通常情況下，普通尿素進(jìn)入到潮濕的土壤中之后，在數(shù)小時(shí)之內(nèi)便會(huì)完全溶解，之后于脈酶的作用下，數(shù)周左右又被分解成氨態(tài)氮，受到硝化菌的影響，出現(xiàn)消化反應(yīng)、成為硝態(tài)氮，從而以NO、NO和NO2的形式被植物直接吸收，因?yàn)槿芙?、氨化以及硝化的三個(gè)過(guò)程使用時(shí)間都比較短，植物反應(yīng)只能夠?qū)ζ淇偟康?0%左右實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，所以大部分氮素都經(jīng)由尿素水溶液的渠道流失，或發(fā)生氣態(tài)氮的揮發(fā)，或出現(xiàn)硝化態(tài)的逸失，而想要改變作物對(duì)于尿素的氮利用率，使其有效作用時(shí)間得以延長(zhǎng)，可考慮從概念尿素速溶與快速分解的特性著手，使其溶解速度降低，繼而氨化、消化的過(guò)程變緩，基于以上，以延長(zhǎng)肥效的尿素緩釋技術(shù)變應(yīng)運(yùn)而生。

控失尿素因其化學(xué)成分發(fā)生變化，或表面包涂班頭水/不透水物質(zhì)，能使其中的有效氮釋放速度變慢，從而保持肥效的長(zhǎng)久。因其具有緩慢釋放養(yǎng)分的作用，也具備可視作物對(duì)養(yǎng)分需求而釋放養(yǎng)分的特性，因此可以調(diào)控各種養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度，大大提高肥料利用率，減少肥料對(duì)環(huán)境造成的污染。

有研究表明[1]，控失尿素在小麥栽培中的應(yīng)用增產(chǎn)效果顯著，和普通尿素比較，在300 kg/hm2的施氮量時(shí)，達(dá)到最大產(chǎn)量7 970 kg/hm2，較普通尿素提高8.1%；同時(shí)在小麥每1hm2穗數(shù)上，控失尿素的使用要較普通尿素使用提高12.8%；隨著施氮量的增加，小麥地上部吸氮量也會(huì)隨之增加，并與小麥產(chǎn)量有一致的趨勢(shì)；對(duì)普通尿素而言，氮肥的利用率會(huì)隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先降低、再增加的趨勢(shì)，但是控失尿素的使用卻會(huì)一直表現(xiàn)出較高的氮肥利用率。提示施用控失尿素可以提高小麥的氮肥利用率、偏生產(chǎn)力以及農(nóng)學(xué)效率；控失尿素基于對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素、小麥產(chǎn)量和小麥氮素吸收量的提高，來(lái)提高小麥的氮肥利用率。

1.2 腐殖酸尿素

腐殖酸尿素的使用有著改良土壤的良好效用。

首先表現(xiàn)在可以改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)上，能以此疏松土壤質(zhì)地、提高土壤的含水量，既可以保持土壤的透氣性，又能提高土壤溫度與蓄水量，保證土壤整體的保水、保肥能力，有益于為作物根系生長(zhǎng)提供保障，土壤可以為作物根系提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，助力植株生長(zhǎng)。

其次是腐殖酸可以促進(jìn)化肥有效利用率的提高，可以延長(zhǎng)尿素的肥力作用效果，加速氮吸收，通過(guò)氮肥利用率的提高來(lái)刺激作物根系的發(fā)育，保證作物良好的生長(zhǎng)發(fā)育。

最后是腐殖酸有利于幼苗的快速發(fā)根、增多次生根、增加根量、延長(zhǎng)根系，以此增強(qiáng)作物對(duì)水分的吸收能力與養(yǎng)分吸收能力，為作物后期生長(zhǎng)提供持續(xù)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)支持。

小麥田間試驗(yàn)報(bào)道表明[2]，施用腐殖酸尿素能提高小麥株高、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量；與施用普通氮肥相比，施用腐殖酸尿素可以達(dá)到33.9%的增產(chǎn)率、提高0.9%的氮肥利用率。

1.3 其它類氮素

為了保證人們的健康，目前提倡在給作物施用氮肥時(shí)，補(bǔ)充充足的微量元素，以此提高小麥的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。增值尿素的概念以此為條件被提出，指的是在不改變尿素生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單地添加一些增效劑，以鋅、錳等作為增效劑，和尿素充分熔融，制備得到含鋅、錳等元素的增殖尿素。

我國(guó)土壤大都含錳量比較低，土壤缺錳會(huì)造成糧食作物的微量元素含量不高、影響到作物的生長(zhǎng)發(fā)育。而通過(guò)外源性添加的方式來(lái)施用含錳肥料，可以有效提高作物中的錳元素，保證并提高作物品質(zhì)。

有大田試驗(yàn)表明[3]，施用含錳尿素相較于普通尿素，可增產(chǎn)4.27%，同時(shí)氮肥的利用率可以達(dá)到23.75%

2 施肥新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 基于無(wú)人機(jī)的多光譜影像監(jiān)測(cè)技術(shù)

基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)搭載多光譜相機(jī)組成的遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在施肥決策上已經(jīng)有了一定的應(yīng)用成效。該技術(shù)的具體應(yīng)用方法為：無(wú)人機(jī)使用六旋翼飛行平臺(tái)，三軸穩(wěn)定云臺(tái)能夠?yàn)橄鄼C(jī)提供很穩(wěn)定的基礎(chǔ)，使飛行器與高速飛行之下也能夠拍攝得到穩(wěn)定畫面。其中使用測(cè)繪航拍的模式，跟蹤重疊約有70%。把多光譜相機(jī)固定在無(wú)人機(jī)云臺(tái)上，使用支架把sunshine sensor粘到無(wú)人機(jī)的背面，經(jīng)USB主機(jī)數(shù)據(jù)線便可以把多光譜傳感器連接到sunshine sensor，經(jīng)USB設(shè)備數(shù)據(jù)線把多光譜傳感器連接到遙控飛機(jī)，開啟Sequoia。飛行之前先采集標(biāo)準(zhǔn)白板，把相機(jī)和白板對(duì)準(zhǔn)，將反射板放在平地上、保證四周并無(wú)障礙物，反射板約占相機(jī)半個(gè)鏡頭，相機(jī)盡量垂直、對(duì)準(zhǔn)反射板，反射板并無(wú)陰影，使陽(yáng)光直射到反射板上，按capture拍照，延遲15 s后開始拍攝，于頁(yè)面選擇、導(dǎo)出白板圖像。飛行狀態(tài)下，相機(jī)可以隔1.6 s進(jìn)行1次拍攝，覆蓋度達(dá)到80%[4]。

該技術(shù)通過(guò)使用高分辨率的無(wú)人機(jī)與攝影測(cè)量方法，為氮肥的精準(zhǔn)施用提供了信息數(shù)據(jù)支持，通過(guò)對(duì)小麥生育期全過(guò)程的監(jiān)測(cè)，對(duì)小麥進(jìn)行氮診斷，結(jié)合估測(cè)結(jié)果用以指導(dǎo)精準(zhǔn)的氮肥管理，提高氮肥的有效利用率。

2.2 氮肥后移技術(shù)

氮素化肥在小麥栽培種的應(yīng)用通常有兩次一次是底施氮素化肥、一次是追施氮素化肥。以往常規(guī)使用時(shí)：底施氮素化肥用量占總施氮化肥量的60%～70%左右，其余量則用作追肥使用。這種方式的弊端是：底施比例較高、追施時(shí)間又早，出現(xiàn)群體過(guò)大、無(wú)效分蘗過(guò)多的問(wèn)題，生育中期時(shí)麥田郁蔽、透風(fēng)透光條件差，后期時(shí)易早衰、倒伏。因此為解決以上問(wèn)題，氮肥后移技術(shù)被提出，該技術(shù)具體方案為：于小麥生育前期減少氮素化肥的用量，相應(yīng)增多小麥生育中期的施肥量，一般是通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)：一是對(duì)氮素化肥底追比例進(jìn)行調(diào)整，底肥比例降低到50%、追肥比例提高到50%，各占一半；二是追施氮素化肥的時(shí)間后推，推遲到拔節(jié)期，以此促進(jìn)小麥揚(yáng)花之后光合產(chǎn)物的積累以及朝籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高小麥產(chǎn)量[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

小麥的生長(zhǎng)對(duì)于氮素需求較高，小麥的高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)均離不開氮素的合理施用。新型氮素肥料的施用有利于促進(jìn)小麥對(duì)氮物質(zhì)的吸收，提高小麥產(chǎn)量與品質(zhì)，而氮后移技術(shù)的采取以及無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的采取，又為精準(zhǔn)的氮肥管理提供了技術(shù)支持，不失為實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量與品質(zhì)最大收益的重要手段。