不同氮肥處理對稻茬晚播小麥‘淮麥36’產(chǎn)量、氮素利用率和品質(zhì)的影響

周冬冬，張 軍，葛夢婕，劉忠紅，朱曉歡，李春燕

（1淮安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇淮安 223001；2揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)/揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心，江蘇揚(yáng)州 225009）

0 引言

小麥?zhǔn)侵袊饕Z食作物之一，2021年全國播種面積約2338萬hm2，總產(chǎn)13425.38萬t[1]。江蘇作為中國重要的糧食生產(chǎn)區(qū)，小麥年種植面積234萬hm2左右，其中75%左右為稻茬麥。2011年以來，受前茬水稻騰茬遲和氣候等因素的影響，小麥產(chǎn)量與品質(zhì)潛力難以發(fā)揮[2-3]。為提升稻茬晚播小麥的產(chǎn)量與品質(zhì)，探尋合理的栽培措施，是目前生產(chǎn)上亟待解決的問題。

小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)受遺傳因素、生態(tài)環(huán)境和栽培措施的影響[4-5]，其中氮素對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的形成至關(guān)重要[6]。大量研究表明[7-9]，合理的施氮量和氮肥運(yùn)籌不僅可以提高氮肥利用率和產(chǎn)量，而且利于改善籽粒品質(zhì)。但生產(chǎn)中因盲目追求高產(chǎn)，氮肥施用過量的現(xiàn)象普遍存在，往往造成氮肥利用率降低，影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，甚至帶來環(huán)境污染等問題[10-11]。因此，“減氮”已成為當(dāng)前小麥生產(chǎn)中的研究熱點(diǎn)。陳天鑫等[8]研究認(rèn)為，施氮量240 kg/hm2是充分發(fā)揮小麥植株光合性能及產(chǎn)量潛力的適宜施氮水平。江東國等[10]研究表明，安徽江淮區(qū)域稻茬小麥晚播條件下，施氮量180～270 kg/hm2偏下限，可兼顧高產(chǎn)及氮素高效吸收和利用。張明偉等[12]發(fā)現(xiàn)，遲播小麥采用225 kg/hm2施氮量、4:2:1:3氮運(yùn)籌比例有利于控制倒伏，同時(shí)獲得較高的產(chǎn)量。易媛[13]認(rèn)為，秸稈全量還田、春季偏旱無灌水條件下，江蘇淮北地區(qū)稻茬小麥選擇施氮量229.5 kg/hm2、施氮比例5:1:2:2的施肥模式，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、節(jié)氮、高效的種植目標(biāo)。前人關(guān)于施氮量對稻茬小麥生長發(fā)育的影響已有大量研究，但在晚播條件下如何進(jìn)行科學(xué)的氮肥優(yōu)化管理以提升籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)等研究較少。本試驗(yàn)在稻秸全量還田條件下，研究不同氮肥處理對稻茬晚播小麥產(chǎn)量、氮素利用率和品質(zhì)的影響，以期為淮北地區(qū)稻茬晚播小麥豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)中氮肥的合理施用提供實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)于2017—2018年在江蘇（淮安）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（稻麥）科技綜合示范基地(118°51′E、33°35′N)進(jìn)行。該區(qū)位于淮河以北，屬溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.8℃，年降雨量945.5 mm，全年日照時(shí)數(shù)2080.6 h，小麥生長季氣候條件見表1，數(shù)據(jù)由淮安市氣象局提供。試驗(yàn)地前茬為水稻，土壤類型屬淤泥質(zhì)土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量23.7 g/kg、全氮1.52 g/kg、速效磷52.9 mg/kg、速效鉀103.4 mg/kg。

表1 小麥全生育期的氣候概況

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為‘淮麥36’，半冬性，全生育期220.5天，抗寒性好，分蘗力強(qiáng)。由江蘇省金地種業(yè)科技有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以施氮量為主區(qū)，設(shè)210、240、270 kg/hm23個水平；以氮肥運(yùn)籌為裂區(qū)，設(shè)基肥:壯蘗肥:拔節(jié)肥:孕穗肥為0:3:3:4、0:4:6:0、3:1:4:2、3:2:3:2和3:3:3:1 5個水平，共15個處理。試驗(yàn)另設(shè)不施氮肥處理以計(jì)算氮效率。基肥于播種前施用，壯蘗肥于3～5葉期時(shí)施用，拔節(jié)肥于葉齡余數(shù)2.5葉時(shí)施用，孕穗肥于葉齡余數(shù)0.5葉左右時(shí)施用。磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)施用量均為90 kg/hm2，基肥:拔節(jié)肥為5:5。2017年11月22日人工條播，播種量為225 kg/hm2，播后鎮(zhèn)壓。每個處理面積30 m2，3次重復(fù)。其他管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培。2018年6月11日收獲。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 植株氮效率測定 成熟期各處理取樣20株，105℃殺青1 h，80℃烘干至恒重。采用H2SO4-H2O2靛酚藍(lán)比色法測定植株氮含量，按式(1)～(5)計(jì)算氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率、百千克籽粒吸氮量、氮收獲指數(shù)。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測定 成熟期各處理取1 m雙行調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重（千粒重為考種名詞術(shù)語，計(jì)量為質(zhì)量單位，下同），收獲1 m2計(jì)產(chǎn)，重復(fù)3次，折算成籽粒含水量為13%時(shí)的粒重計(jì)產(chǎn)。

1.4.3 籽粒品質(zhì)測定 使用HGT-1000型容重儀測定籽粒容重、JYDB 100×40小麥硬度指數(shù)測定儀測定硬度指數(shù)，利用7200型近紅外谷物分析儀測定籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016、DPS 7.05等軟件進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，采用Excel 2016等作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，施氮量與氮肥運(yùn)籌對稻茬晚播小麥籽粒產(chǎn)量有顯著影響。當(dāng)施氮量從210 kg/hm2增加到270 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量呈先升高后降低的變化趨勢，但施氮水平270 kg/hm2與240 kg/hm2兩者產(chǎn)量差異不顯著。同一施氮水平條件下，產(chǎn)量在不同氮肥運(yùn)籌處理間呈現(xiàn)相同的變化趨勢，均表現(xiàn)為3:1:4:2＞3:2:3:2＞3:3:3:1＞0:3:3:4＞0:4:6:0。其中以施氮量為240 kg/hm2、氮肥運(yùn)籌為基肥:壯蘗肥:拔節(jié)肥:孕穗肥=3:1:4:2時(shí)，籽粒產(chǎn)量最高，為7558.36 kg/hm2。

表2 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

續(xù)表2

進(jìn)一步分析其構(gòu)成因素發(fā)現(xiàn)，施氮量與氮肥運(yùn)籌顯著影響稻茬晚播小麥的穗數(shù)和千粒重并存在明顯的互作效應(yīng)，對穗粒數(shù)的影響無顯著差異（表3）。施氮量為240 kg/hm2處理的成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著高于210 kg/hm2各處理；隨著施氮量增加到270 kg/hm2，成穗數(shù)有所降低，穗粒數(shù)和千粒重?zé)o顯著變化。相同施氮量下，氮肥運(yùn)籌為0:3:3:4和0:4:6:0處理的穗數(shù)較低，較其他氮肥運(yùn)籌處理差異顯著?？梢娛┯没士捎行г黾映伤霐?shù)。氮肥運(yùn)籌為0:3:3:4和3:1:4:2處理的千粒重較高，較其他氮肥運(yùn)籌處理差異顯著。說明氮肥后移可有效增加千粒重。氮肥運(yùn)籌對穗粒數(shù)的影響無明顯趨勢。綜上，在施氮量240 kg/hm2、氮肥運(yùn)籌為3:1:4:2條件下，稻茬晚播小麥可實(shí)現(xiàn)較高的成穗數(shù)和千粒重，從而獲得較高產(chǎn)量。

表3 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的方差分析（F值）

2.2 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥氮素積累量的影響

從圖1可以看出，小麥籽粒氮素積累量明顯高于秸稈，籽粒占全株氮素積累量的64.76%～78.95%。隨著施氮量的增加，籽粒氮素積累量呈先升高后降低的變化趨勢，以施氮量240 kg/hm2最大，分別較210 kg/hm2和270 kg/hm2提高16.34%和2.55%。同一施氮水平下，籽粒和全株氮素積累量在不同氮肥運(yùn)籌間均表現(xiàn)為3:1:4:2＞3:2:3:2＞3:3:3:1＞0:3:3:4＞0:4:6:0，其中3:1:4:2和3:2:3:2差異不顯著。綜上，在施氮量240 kg/hm2、氮肥運(yùn)籌為3:1:4:2條件下，稻茬晚播小麥具有較高的籽粒氮素積累量。

圖1 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥氮素積累量的影響

2.3 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥氮素利用率的影響

由表4～5可知，施氮量與氮肥運(yùn)籌對稻茬晚播小麥氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率、百千克籽粒吸氮量和氮收獲指數(shù)均有顯著影響；氮收獲指數(shù)顯著受施氮量與氮肥運(yùn)籌間互作的影響。隨著施氮量的增加，氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率和氮收獲指數(shù)均呈先升高后降低的變化趨勢，以施氮量240 kg/hm2最大，分別較210 kg/hm2和270 kg/hm2提高10.66%和14.22%、8.94%和13.11%、1.57%和1.01%、5.49%和2.31%。不同施氮量條件下，百千克籽粒吸氮量變幅為2.17～2.25 kg。相同施氮量條件下，不同氮肥運(yùn)籌處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率和氮收獲指數(shù)均表現(xiàn)為3:1:4:2＞3:2:3:2＞3:3:3:1＞0:3:3:4＞0:4:6:0，百千克籽粒吸氮量則呈現(xiàn)相反的變化趨勢。綜上，施氮量240 kg/hm2配以3:1:4:2運(yùn)籌的處理可以實(shí)現(xiàn)較高的氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率和氮收獲指數(shù)。

表4 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥氮素利用率的影響

表5 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥氮素利用率的方差分析（F值）

2.4 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥籽粒品質(zhì)的影響

施氮量與氮肥運(yùn)籌顯著影響稻茬晚播小麥的容重、蛋白質(zhì)和濕面筋含量；對硬度指數(shù)有明顯的互作效應(yīng)（表6～7）。容重、硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)和濕面筋含量隨施氮量的增加而增大，以施氮量270 kg/hm2處理最大。同一施氮水平下，拔節(jié)孕穗肥比例高的3:1:4:2和0:3:3:4氮肥運(yùn)籌處理容重、蛋白質(zhì)和濕面筋含量較大，較其他處理差異顯著，0:4:6:0處理籽粒品質(zhì)最差。說明氮肥適當(dāng)后移和分施拔節(jié)肥與孕穗肥可提升稻茬晚播小麥籽粒品質(zhì)。

表6 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥籽粒品質(zhì)的影響

續(xù)表6

表7 不同氮肥處理對稻茬晚播小麥籽粒品質(zhì)的方差分析（F值）

3 結(jié)論

氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率、氮收獲指數(shù)、籽粒氮素積累量和產(chǎn)量均隨施氮量的增加而呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。施氮量過高不利于小麥氮高效生產(chǎn)。重施拔節(jié)孕穗肥有利于提高稻茬晚播小麥的氮素利用率和產(chǎn)量。氮肥適當(dāng)后移和分施拔節(jié)肥與孕穗肥可提升稻茬晚播小麥千粒重和籽粒品質(zhì)。綜上，在本試驗(yàn)條件下，施氮量為240 kg/hm2、基肥:壯蘗肥:拔節(jié)肥:孕穗肥為3:1:4:2實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量與氮素利用率、籽粒品質(zhì)的協(xié)同提高。

4 討論

4.1 氮肥對稻茬晚播小麥氮效率的影響

植株對氮素的吸收利用是小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。前人研究認(rèn)為，隨著施氮量的增加，小麥氮素吸收利用率明顯降低，對氮肥的響應(yīng)度減小[7,10,14-16]。但也有研究指出氮肥利用率隨施氮量的增加先上升后下降[17-19]。王玲玲等[20]試驗(yàn)表明，施氮量在120～240 kg/hm2范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，小麥的籽粒氮素積累量呈先增加后降低的變化趨勢。本試驗(yàn)結(jié)果表明，晚播條件下，施氮量在210～270 kg/hm2范圍內(nèi)，稻茬小麥氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮素生理效率、氮收獲指數(shù)和籽粒氮素積累量均隨施氮量的增加呈先升高后降低的變化趨勢。關(guān)于氮肥運(yùn)籌對小麥氮效率的研究結(jié)果不盡相同。吳秀萍[21]認(rèn)為，氮肥農(nóng)學(xué)效率和表觀利用率隨氮肥追施比例的增加呈先增加后降低的趨勢，基肥:拔節(jié)肥＝5:5時(shí)最大。吳曉麗等[22]（基肥:拔節(jié)肥＝6:4）和薛軻尹等[23]（基肥:蘗肥:拔節(jié)肥＝1:1:1）研究結(jié)果均表明，氮肥后移可以提高氮肥農(nóng)學(xué)效率和表觀利用率。但韓上等[24]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田條件下，氮肥前移（基肥:拔節(jié)肥＝8:2）可獲得較高的氮肥農(nóng)學(xué)效率。本試驗(yàn)結(jié)果表明，重施拔節(jié)孕穗肥有利于提高稻茬晚播小麥的氮素積累量和利用率，以基肥:壯蘗肥:拔節(jié)肥:孕穗肥為3:1:4:2最優(yōu)。

4.2 氮肥對稻茬晚播小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

前人研究認(rèn)為，在一定施氮范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，但超過適宜的施氮量，產(chǎn)量不增反減[8-10,14]，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。柏慧等[19]研究表明，隨著施氮量的增加，穗數(shù)和穗粒數(shù)呈先升高后降低的變化趨勢，千粒重逐漸下降。王慧等[25]研究認(rèn)為，增加施氮量能提高稻茬晚播小麥的穗數(shù)和穗粒數(shù)，對千粒重?zé)o明顯影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，穗數(shù)隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，對穗粒數(shù)和千粒重?zé)o顯著影響。薛軻尹等[23]研究認(rèn)為，增加后期追氮量可顯著提高穗數(shù)和穗粒數(shù)。王靜靜等[26]認(rèn)為，適當(dāng)增加穗肥比例有利于提高稻茬晚播麥的千粒重。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用基肥可有效增加稻茬晚播小麥成穗數(shù)，這與王慧等[25]結(jié)論一致；重施拔節(jié)孕穗肥有利于千粒重和產(chǎn)量的提高，這與張耀蘭等[27]研究結(jié)果一致。

前人關(guān)于氮肥對小麥品質(zhì)的影響研究略有差異。有研究認(rèn)為，隨著施氮量增加，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值等品質(zhì)性狀均逐漸提高[20,28]。也有研究認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率、沉降值、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等品質(zhì)指標(biāo)隨施氮量的增加先增后減[9,14,29]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，容重、硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)和濕面筋含量隨施氮量的增加而增大，氮肥適當(dāng)后移和分施拔節(jié)肥與孕穗肥可提升稻茬晚播小麥籽粒品質(zhì)。增加后期追氮比例可有效增加蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值[21,30-31]。張耀蘭等[27]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值隨追氮時(shí)期的推遲呈增加趨勢。本試驗(yàn)結(jié)果表明，氮肥適當(dāng)后移和分施拔節(jié)肥與孕穗肥有利于增加容重、蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量，可提升稻茬晚播小麥籽粒品質(zhì)。