肥料增效劑NAM 對(duì)小麥產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響

郜峰，董軍紅，周其軍，楊春玲

（安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大糧食作物，其種植面積和產(chǎn)量均次于水稻，在我國(guó)乃至世界糧食安全中具有十分重要的戰(zhàn)略地位[1]。小麥產(chǎn)量既受品種遺傳特性的影響，又受氣候、土壤等環(huán)境條件，以及施肥、灌水等管理措施的影響[2]。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，作物產(chǎn)量水平不斷提高，化肥用量也隨之逐年增加，尤其是氮肥，目前，我國(guó)氮肥施用量占世界氮肥總施用量的30%，已成為世界氮肥最大的消費(fèi)國(guó)，而氮肥平均利用率僅為30%～35%，遠(yuǎn)低于世界平均水平[3]。因此，選用合適的肥料增效劑，對(duì)肥料的養(yǎng)分釋放特性進(jìn)行改善，從而提高肥料的養(yǎng)分利用率，是獲得小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵[4]。

NAM 是中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所開(kāi)發(fā)的新型肥料增效劑，主要成分包括硝化抑制劑、脲酶抑制劑和磷活化劑，可有效控制氮素轉(zhuǎn)化，提高土壤氮素的有效性[5，6]。國(guó)艷春等[5]和孫顯旻等[7]分別在玉米和棉花上進(jìn)行了研究，結(jié)果均表明，在常規(guī)施肥中添加NAM，可顯著提高氮肥農(nóng)學(xué)利用效率；古慧娟等[8]和孫艷等[9]在水稻上的研究結(jié)果也表明，NAM 可促進(jìn)植株對(duì)全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分的吸收，從而提高氮肥利用率。前期的NAM 研究主要集中于玉米、水稻、棉花和蔬菜的應(yīng)用效果上，截至目前，有關(guān)NAM 在小麥上的應(yīng)用效果研究尚未見(jiàn)報(bào)道。以河南省審定小麥品種安麥1350 為試驗(yàn)材料，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上添加不同比例的NAM，研究NAM 添加比例對(duì)安麥1350 產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成因素和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響，旨為安麥1350 高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持，為氮肥的高效利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地簡(jiǎn)況

試驗(yàn)在安陽(yáng)市北關(guān)區(qū)柏莊鎮(zhèn)安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地位于東經(jīng)114°21′、北緯36°12′，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.6 ℃，年平均降雨量650.0 mm，灌溉條件良好，干旱時(shí)采用地下水灌溉；土壤類(lèi)型為壤土，0～20 cm 耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為全氮0.97 g/kg、速效磷16.4 mg/kg、速效鉀189.6 mg/kg、有機(jī)質(zhì)15.9 g/kg，pH 值7.1。

1.2 試驗(yàn)材料

小麥試材為2020 年通過(guò)河南省品種審定委員會(huì)審定的半冬性中熟品種安麥1350（審定編號(hào)：豫審麥20200057）。小麥所施肥料均為化肥，其中，氮肥用普通尿素（N 含量46.4%），磷肥用過(guò)磷酸鈣（P2O5含量16%），鉀肥用氯化鉀（K2O 含量60%）。肥料增效劑為NAM，主要成分包括硝化抑制劑、脲酶抑制劑和磷活化劑，由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所開(kāi)發(fā)并提供。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)NAM 添加比例（占氮肥總用量的比例）設(shè)0（不添加，作為添加NAM 處理的對(duì)照，CK1）、4‰、6‰和8‰計(jì)4 個(gè)處理；以不施氮肥作為CK2（表2），僅用于氮肥農(nóng)學(xué)利用率的計(jì)算。小區(qū)面積30 m2，3 次重復(fù)，按照單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行排列。所有肥料均作為基肥在小麥播前整地時(shí)一次性施入，后期不再進(jìn)行追肥。小麥2020 年10 月6 日播種，播量195 kg/hm2；2021 年6 月8 日收獲；其他田間管理措施同大田常規(guī)。

表1 不同處理的施肥量和NAM 添加比例Table 1 Fertilizer application and NAM addition ratio of different treatments

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 小麥田間群體數(shù)量和株高[10]。小麥出苗后，每小區(qū)均選定1 m 雙行樣段，分別在苗期、拔節(jié)期和收獲前期調(diào)查田間群體數(shù)量，計(jì)算成穗率。小麥開(kāi)花后至成熟期，每小區(qū)均隨機(jī)選擇20 個(gè)主莖，測(cè)量株高〔地面至穗頂端（不連芒）的長(zhǎng)度。

1.3.2.2 小麥產(chǎn)量性狀[11]。小麥成熟時(shí)，測(cè)定小麥的穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、單穗重和千粒重；小區(qū)單獨(dú)收獲，測(cè)產(chǎn)。

1.3.2.3 氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率。根據(jù)指標(biāo)公式[12]計(jì)算得到：

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮處理產(chǎn)量/總施氮量

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量）/總施氮量

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 利用DPS 軟件和Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥主要生育期群體數(shù)量的影響

等氮量施肥條件下，添加NAM 處理的小麥基本苗數(shù)量為265.0 萬(wàn)～273.3 萬(wàn)株/hm2，均＜CK1，不同添加比例處理之間及其與CK1之間差異均不顯著（表2）。表明是否添加NAM 對(duì)小麥基本苗數(shù)量影響不大。

表2 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥主要生育期群體數(shù)量的影響Table 2 Effects of NAM treatments with different addition proportions on population number at main growth stage of wheat

等氮量施肥條件下，添加NAM 處理的小麥冬后群體數(shù)量為1 015.1 萬(wàn)～1 058.1 萬(wàn)株/hm2、有效穗數(shù)為488.4 萬(wàn)～512.0 萬(wàn)個(gè)/hm2、成穗率為48.1%～48.4%，均＞CK1，指標(biāo)值均隨NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的變化，其中，添加6‰處理的指標(biāo)值均為最高，較CK1分別增加5.6%、7.1%和0.7 百分點(diǎn)，除成穗率外其他2 個(gè)指標(biāo)與CK1差異均達(dá)到了顯著水平；其他2 個(gè)添加比例處理的指標(biāo)值與CK1差異均不顯著。NAM 添加比例不同，小麥冬后群體數(shù)量、有效穗數(shù)和成穗率均差異不大?？梢钥闯?，添加NAM 處理可促進(jìn)小麥冬后群體數(shù)量和有效穗數(shù)增多，提高小麥成穗率，其中添加比例為6‰時(shí)效果顯著。

2.2 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥株高、穗長(zhǎng)和單穗重的影響

等氮量施肥條件下，添加NAM 處理的小麥株高為70.8～73.7 cm、穗長(zhǎng)為7.6～8.1 cm、單穗重為1.30～1.43 g，均＞CK1，指標(biāo)值均隨NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的變化，其中，添加6‰處理的指標(biāo)值均為最高且顯著＞CK1，較CK1分別增加7.9%、12.5%和14.49%（表3）。NAM 添加比例不同，小麥株高差異不大；穗長(zhǎng)和單穗重差異顯著，其中添加4‰處理的穗長(zhǎng)和添加8‰處理的單穗重顯著＜添加6‰處理，但添加4‰與8‰處理的指標(biāo)值差異均不顯著?？梢钥闯?，添加NAM 處理可促進(jìn)小麥株高和麥穗生長(zhǎng)，提高單穗重，其中添加比例為6‰時(shí)效果顯著。

表3 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥株高、穗長(zhǎng)和單穗重的影響Table 3 Effects of NAM treatments with different proportions on plant height, ear length and ear weight of wheat

2.3 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

等氮量施肥條件下，添加NAM 處理的小麥有效穗數(shù)為488.4 萬(wàn)～512.0 萬(wàn)個(gè)/hm2、穗粒數(shù)為34.1～35.9粒、千粒重為38.0～39.8 g、產(chǎn)量為5 846.5～6 317.3 kg/hm2，均＞CK1，指標(biāo)值均隨NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的變化，其中，添加6‰處理的指標(biāo)值均為最高，有效穗數(shù)和穗粒數(shù)顯著＞CK1，千粒重和產(chǎn)量極顯著＞CK1，較CK1分別增加7.1%、8.5%、5.6%和10.9%；添加4‰處理的指標(biāo)值次之，產(chǎn)量構(gòu)成三因素雖然均略＞CK1，但產(chǎn)量極顯著＞CK1，增產(chǎn)率為5.5%；而添加8‰處理的所有指標(biāo)值與CK1差異均不顯著（表4）。NAM 添加比例不同，小麥有效穗數(shù)和穗粒數(shù)差異不大；千粒重和產(chǎn)量差異極顯著，其中添加6‰處理除千粒重與添加4‰處理差異不顯著外，其他指標(biāo)與其他2 個(gè)添加比例處理差異均達(dá)到了極顯著水平，而添加4‰與8‰處理的指標(biāo)值差異均不顯著?？梢钥闯?，添加NAM 處理可提高產(chǎn)量構(gòu)成三因素水平，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量，其中添加比例為4‰～6‰增產(chǎn)效果極其顯著，以添加6‰處理效果最好，該處理下可同時(shí)明顯提高產(chǎn)量及其構(gòu)成三因素。

表4 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 4 Effects of NAM treatments with different proportions on yield and its components of wheat

進(jìn)一步對(duì)添加比例6‰處理極顯著增產(chǎn)的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該處理下有效穗數(shù)和穗粒數(shù)顯著＞CK1，千粒重和產(chǎn)量極顯著＞CK1。說(shuō)明千粒重的提高是促進(jìn)小麥增產(chǎn)的最主要原因，其次是有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的增多。

2.4 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響

等氮量施肥條件下，添加NAM 處理的小麥氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均＞CK1，且指標(biāo)值均隨NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的變化，其中，添加6‰處理的小麥氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均為最高，分別達(dá)到42.1 和7.9 kg/kg，均極顯著＞CK1，較CK1分別提高10.8%和107.9%；其次是添加4‰處理，2 個(gè)指標(biāo)值均顯著＞CK1，較CK1分別提高5.5%和55.3%；而添加8‰處理的2 個(gè)指標(biāo)值與CK1差異均不顯著（表5）。NAM 添加比例不同，小麥氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均差異較大，其中添加6‰處理的2 個(gè)指標(biāo)值均顯著較高，而添加4‰與8‰處理的指標(biāo)值差異均不顯著。可以看出，添加NAM 處理可提高氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，其中添加比例為4‰～6‰時(shí)效果顯著，以添加6‰處理效果最好。

表5 不同添加比例NAM 處理對(duì)小麥氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響Table 5 Effects of NAM treatments with different proportions on partial productivity of nitrogen fertilizer and agronomic utilization of nitrogen fertilizer of wheat

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

隨著世界人口的增加，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大，化肥已成為提高作物產(chǎn)量的最有效措施，尤其是氮肥，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的限制營(yíng)養(yǎng)因子，在作物增產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，在保障我國(guó)糧食安全中具有十分重要的意義[14，15]。本研究結(jié)果表明，在等氮量施肥條件下，添加NAM 可提高小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因子。NAM 對(duì)小麥增產(chǎn)的影響有2 個(gè)方面：一方面是通過(guò)增加小麥冬后群體數(shù)和有效穗數(shù)，進(jìn)而提高了小麥成穗率，為奪取小麥高產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)；另一方面是通過(guò)提高小麥穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和千粒重，從而提高單穗重來(lái)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，這與桂召貴等[16]的研究結(jié)果一致。

NAM 可提高土壤氮素的有效性，從而提高氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率。國(guó)艷春等[5]和孫顯旻等[7]分別在玉米和棉花的研究結(jié)果表明，在常規(guī)施肥中添加NAM，可使氮肥農(nóng)學(xué)利用效率分別提高34.38%和19.3%；古慧娟等[8]和孫艷等[9]在水稻上的研究表明，NAM 可促進(jìn)植株對(duì)全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分的吸收，提高氮肥利用率至40.58%。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，常規(guī)施肥+添加NAM 處理均能提高氮素的有效性，從而提高氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，減少氮肥損失，降低氮肥對(duì)環(huán)境造成的危害。這與國(guó)艷春等的研究結(jié)果一致。說(shuō)明NAM 對(duì)提高小麥產(chǎn)量、保障糧食安全具有十分重要的意義。

3.2 結(jié)論

在施用氮肥時(shí)，添加肥料增效劑NAM 能夠提高小麥產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，但不同添加比例的影響效果不同，從綜合表現(xiàn)來(lái)看，常規(guī)施肥+6‰NAM 處理效果最好，小麥產(chǎn)量最高，達(dá)到6 317.3 kg/hm2，較常規(guī)施肥增產(chǎn)10.8%，差異達(dá)到了極顯著水平；氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均達(dá)到最大值，分別為42.1 kg/kg 和7.9 kg/kg，較常規(guī)施肥分別提高10.8%和107.9%。在安陽(yáng)地區(qū)小麥生產(chǎn)時(shí)，按照總施氮量6‰的比例添加肥料增效劑NAM，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)和氮肥的高效利用。