不同施肥措施對高緯地區(qū)小麥生長和氮肥利用率的影響

摘要 為揭示不同施肥措施對高緯地區(qū)小麥生長及氮肥利用率的影響。選取內(nèi)蒙古呼倫貝爾為研究區(qū)，采用野外觀測和室內(nèi)測定相結(jié)合的方式，研究了2種緩釋肥和1種缺氮處理對高緯地區(qū)小麥生長及氮肥利用率的影響。結(jié)果表明，含有腐殖質(zhì)的緩釋肥對地上生物量的作用最大，增產(chǎn)了4.93%，使小麥產(chǎn)量增產(chǎn)了1.77%，含腐殖質(zhì)的緩釋肥提高了氮肥貢獻率和氮肥農(nóng)學(xué)效率，分別為8.71%和5.48 kg/kg，缺氮處理對小麥地上干生物量副作用最大，較常規(guī)施肥減產(chǎn)了4.9%。說明含腐殖質(zhì)的緩釋肥可有效促進高緯地區(qū)小麥的生產(chǎn)和提高氮肥利用率。

關(guān)鍵詞 小麥；地上生物量；產(chǎn)量；高緯地區(qū)

中圖分類號 S 512.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）23-0148-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.031

Effects of Different Fertilization Measures on Wheat Growth and Nitrogen Use Efficiency in High Latitude Region

ZHU Bin-bin1， SUN Shuang-hong2， WEI Jun1 et al

（1.Development Center of Forestry and Grassland in Hulunbeier， Hulunbeier， Inner Mongolia 021000;2.Research Institutein of Forestry and Grassland Science in Hulunbeier， Hulunbeier， Inner Mongolia 021000）

Abstract To reveal the effects of different fertilization measures on wheat growth and nitrogen utilization efficiency in high latitude areas. By combining field observation and indoor measurement to study the effects of two slow-release fertilizers and one nitrogen deficiency treatment on the growth and utilization-rate of nitrogen fertilizer in high latitude area.The results showed that the slow-release fertilizer containing humus had the greatest effect on aboveground biomass and yield，increased by 4.93% and 1.77%， respectively.The slow release fertilizer containing humus increased the contribution rate of nitrogen fertilizer and the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer，with the amount of 8.71% and 5.48 kg/kg，respectively. The nitrogen deficiency treatment had the largest side effect on the dry biomass of wheat，which was 4.9% lower than the conventional fertilization.The results showed that the slow release fertilizer containing humus could effectively promote the production of wheat and improve the utilization rate of nitrogen fertilizer in high latitude areas.

Key words Wheat;Aboveground biomass;Yield;High latitude region

基金項目 內(nèi)蒙古自治區(qū)高層次人才開發(fā)基金項目（內(nèi)人社辦函〔2024〕144號）；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金項目（2020MS03020）；國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項課題（2019FY102003）。

作者簡介 朱賓賓（1991—），男，吉林公主嶺人，高級工程師，碩士，從事林農(nóng)經(jīng)濟與森林生態(tài)研究。

*通信作者，工程師，碩士，從事種質(zhì)資源開發(fā)與植物保護研究。

收稿日期 2023-09-04；修回日期 2023-10-25

多年來，就如何延長化肥肥效期、提高化學(xué)肥料的利用率、減小因施肥不當造成的環(huán)境污染問題，引起了廣大學(xué)者的關(guān)注，20世紀50年代以來，緩釋肥的研制和應(yīng)用為解決這個問題提出了新的思路［1］。蘇舜［2］研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)肥料相比，測土配方施肥和施用緩釋肥可顯著提高小麥產(chǎn)量，盧梅軍等［3］通過施用不同配比及類型的緩釋肥發(fā)現(xiàn)，緩釋氮和速效氮肥的合理配施可滿足小麥不同生育期對養(yǎng)分的需求，袁月星等［4］研究發(fā)現(xiàn)，與不施肥處理相比，施用緩釋肥的各處理小麥產(chǎn)量均顯著提高，增產(chǎn)幅度為 26.57%～54.33%，白珊珊等［5］研究表明，在保證N和P2O5施肥量同當?shù)厥┓柿炕疽恢碌幕A(chǔ)上，施用控釋肥提高了冬小麥產(chǎn)量 17%～29%。因緩控釋氮肥的氮素釋放特點與小麥植株氮吸收規(guī)律相吻合以及土壤氮素累積量少等原因，緩釋肥提高了小麥氮肥利用率 6.18%～11.57%，謝培才等［6］研究發(fā)現(xiàn)，包膜緩釋肥能顯著提高氮、磷、鉀的利用率，使氮素利用率在小麥上比普通復(fù)合肥平均提高 9.14％。作為我國糧食主產(chǎn)區(qū)之一的呼倫貝爾，近年來，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的不斷加快，小麥種植面積快速發(fā)展，據(jù)呼倫貝爾市統(tǒng)計局統(tǒng)計，2020 年呼倫貝爾小麥種植面積達23.19萬hm2，產(chǎn)量達80.41萬t，分別占全市農(nóng)作物種植面積和糧食產(chǎn)量的12.25%和12.65%，目前，化肥過量投入、利用效率低下所帶來的土壤性質(zhì)惡化、土壤肥力下降和土壤板結(jié)等問題已成為阻礙“呼倫貝爾小麥”綠色生產(chǎn)的重要約束。筆者以呼倫貝爾寒旱地區(qū)小麥為研究對象，開展新型施肥技術(shù)的研究，可為寒旱區(qū)小麥種植區(qū)大面積推廣緩釋肥奠定理論基礎(chǔ)，同時，在一定程度上可彌補相關(guān)研究在寒旱地區(qū)的空缺。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于呼倫貝爾市哈克鎮(zhèn)（199°57′13″E，49°18′45″N），該區(qū)土壤開發(fā)較晚，經(jīng)營規(guī)模大，地帶性土壤為黑鈣土，面積約5 941.13 hm2，占呼倫貝爾市的3.9%。該區(qū)屬中溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候，春季多大風而少雨，蒸發(fā)量大，夏季溫涼而短促，降水集中，秋季降溫快，霜凍早，冬季嚴寒漫長，地面積雪時間長，年均氣溫0.55 ℃，年降水量360 mm，年日照時數(shù)2 049.5 h，無霜期126 d，屬于溫帶草原性氣候區(qū)。供試土壤基本性質(zhì)：

土壤質(zhì)地為黃土狀物黑鈣土，利用方式為耕地，有機質(zhì)54.61～69.92 g/kg，全氮2.94～3.55 g/kg，堿解氮210～265 mg/kg，有效磷3～6 mg/kg，速效鉀210 mg/kg，pH 6.8。

1.2 研究方法

通過野外試驗與室內(nèi)測定相結(jié)合的方式，在小麥成熟期，分別對由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種研究所培育的“龍麥 35”小麥葉片、莖鞘、麥穗和穗粒等地上生物量指標，以及小麥穗粒數(shù)、千粒重、收獲株數(shù)和產(chǎn)量等小麥產(chǎn)量品質(zhì)指標進行觀測。在參考當?shù)卮盒←準┓柿康幕A(chǔ)上，在保證P2O5和K2O施肥量基本一致的條件下，以肥料配置方式為變量，設(shè)置3個試驗處理和1個對照，按照4種不同施肥處理布設(shè) 4 類試驗小區(qū)，每類試驗小區(qū)重復(fù)布置3個，試驗小區(qū)設(shè)計為長方形（10 m×3 m），面積30 m2，每個小區(qū)內(nèi)均勻劃定2個功能分區(qū)（植株取樣區(qū)15 m2和小麥測產(chǎn)區(qū)15 m2）（表1）。

1.3 測定項目與方法

在小麥收獲期，在每個重復(fù)植株取樣區(qū)隨機選擇50株小麥，采用剪刀分別剪割小麥葉片（葉枕以上部分）、莖鞘和麥穗，用一次性塑封袋密封后帶回實驗室測其鮮重，在記錄鮮重之后，分別將上述不同器官置于烘干箱內(nèi)，在105 ℃下殺青10 min，60 ℃下烘干30 min至恒重，電子天平稱重，記錄干重，每個處理均以3次重復(fù)的平均值代表實際值。在每個重復(fù)小麥測產(chǎn)區(qū)隨機選擇50株小麥，使用剪刀剪割麥穗，密封后帶回實驗室待測，脫粒后測量小麥千粒重，麥穗脫粒后采用上述同樣方式稱取穗粒干重。

肥料農(nóng)學(xué)效率計量方法：AE=（Y-Y0）/F

式中，AE為肥料農(nóng)學(xué)效率（kg/kg），Y為施肥條件下作物產(chǎn)量（kg/hm2），Y0為不施肥條件下作物產(chǎn)量（kg/hm2），F(xiàn)為肥料純養(yǎng)分（N、P2O5和K2O）的投入量（kg/hm2）［5］。

肥料貢獻率計量方法：FCR=（Y-Y0）/Y×100％

式中，F(xiàn)CR為肥料貢獻率（％），Y為施肥條件下作物產(chǎn)量（kg/hm2），Y0為不施肥條件下作物產(chǎn)量（kg/hm2）［5］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對小麥地上生物量的影響

由圖1可知，4種施肥處理對小麥地上生物量有不同影響。其中缺氮處理小麥的地上鮮生物量最大，為6.91 g/株，緩釋肥（1）處理的小麥地上鮮生物量最小，為6.45 g/株，比缺氮處理下降6.66%，緩釋肥（2）和常規(guī)施肥小麥地上鮮生物量居中，分別為6.67和6.78 g/株。缺氮處理的小麥地上生物量含水量最大，為44.06%，緩釋肥處理的小麥地上生物量含水量較小，緩釋肥（1）和緩釋肥（2）含水率分別為36.43%和36.28%，常規(guī)施肥小麥含水率居中，為40.12%。受植物含水率的影響，緩釋肥（1）處理小麥地上干生物量最大，為4.25 g/株，缺氮處理的小麥地上干生物量最小，為3.86 g/株，比緩釋肥（1）下降9.18%，常規(guī)施肥和緩釋肥（2）小麥地上干生物量居中，分別為4.06和4.10 g/株。由此可知，緩釋肥處理的小麥干生物量最大，含水量較小，有利于秋季保存，缺氮處理的小麥干生物量最小，含水量較高，需晾曬后保存。

2.2 不同施肥處理對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，不同施肥處理對小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素有明顯影響。相比常規(guī)施肥（CK）處理，不施氮肥處理穗長、穗寬、穗粒數(shù)、千粒重、收獲株數(shù)和產(chǎn)量分別減少了4.65%、8.33%、15.79%、3.46%、6.41%和7.19%；緩釋肥（1）處理穗長、穗粒數(shù)、千粒重、收獲株數(shù)和產(chǎn)量分別增長了2.33%、2.63%、3.19%、1.10%和1.77%；緩釋肥（2）處理穗粒數(shù)、千粒重、收獲株數(shù)和產(chǎn)量分別減少了5.26%、1.33%、3.66%和3.54%。由此可知，在相同氮、磷、鉀養(yǎng)分處理條件下，不同緩釋肥對小麥產(chǎn)量有不同的影響，其中緩釋肥（1）對小麥產(chǎn)量產(chǎn)生正向增產(chǎn)作用，而緩釋肥（2）對小麥產(chǎn)量產(chǎn)生反向減產(chǎn)作用，然而缺氮處理對小麥產(chǎn)量負作用遠大于緩釋肥（2）處理。

2.3 不同施肥處理對氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥貢獻率的影響

肥料農(nóng)學(xué)效率也稱農(nóng)藝利用率，它表示單位施肥量（N、P2O5、K2O）生產(chǎn)的經(jīng)濟產(chǎn)量，反映了單位施肥量增產(chǎn)作物的能力。通過計算緩釋肥（S1和S2）和當?shù)爻Ｒ?guī)施肥（CK）的肥料農(nóng)學(xué)效率，對比分析緩釋肥和常規(guī)肥料的增產(chǎn)能力，該研究計算農(nóng)學(xué)利用率所用的施肥量為氮（N）肥用量。由表3可知，氮肥農(nóng)學(xué)效率大小依次為緩釋肥（1）、常規(guī)施肥（CK）、緩釋肥（2），分別為5.48、4.38和2.19 kg/kg，緩釋肥（1）相比常規(guī)施肥（CK）提高了25.11%。貢獻率即肥料對作物產(chǎn)量的貢獻率，將不施氮肥處理（B）的產(chǎn)量視為基礎(chǔ)地力對產(chǎn)量的貢獻，以其為基準計算年投入氮肥的生產(chǎn)能力。氮肥貢獻率大小依次為緩釋肥（1）、常規(guī)施肥（CK）、緩釋肥（2），分別為8.71%、7.09%和3.69%，緩釋肥（1）相比常規(guī)施肥（CK）提高了22.85%，可見，適當?shù)木忈尫士娠@著提高氮肥貢獻率和氮肥農(nóng)學(xué)效率。

3 結(jié)論與討論

該研究通過探究不同施肥處理對旱作小麥生長和氮肥利用率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氮肥缺乏對小麥地上干生物量影響最大，較常規(guī)施肥降低了4.9%，這與常鳳等［7］對冬小麥施氮會顯著增加干物質(zhì)積累量的研究結(jié)果相似，不同緩釋肥對小麥地上干生物量增產(chǎn)作用不同，與常規(guī)對照相比，含有腐殖質(zhì)的緩釋肥（1）對地上干生物量的影響最大，增加了4.93%，化學(xué)肥料配制的緩釋肥（2）對地上干生物量的影響次之，增加了0.98%，二者相差近5倍，周星等［8］研究發(fā)現(xiàn)，大部分緩釋肥處理的小麥干生物量高于常規(guī)對照。不同施肥處理對地上植株含水率影響不同，緩釋肥處理的小麥植株含水率較低，減少了近10%，植株較干燥，缺氮處理植株含水率較大，不利于保存。該研究中，施用含腐殖質(zhì)的緩釋肥（1）田間長勢旺盛，葉色深綠，后期長勢優(yōu)于其他處理，對小麥產(chǎn)量起到了增產(chǎn)作用，增產(chǎn)了1.78%，原因是含腐殖質(zhì)的緩釋肥（1）顯著提高小麥氮肥貢獻率和氮肥農(nóng)學(xué)效率，分別為8.71%和5.48 kg/kg。這與張奇茹等［9］、劉芬等［10］的研究結(jié)果相似，有機肥、生物有機肥對小麥的增產(chǎn)、增收以及肥料貢獻率效果更好。該研究還發(fā)現(xiàn)，與對地上生物量影響不同的是，緩釋肥（2）對小麥產(chǎn)量起到了副作用，原因可能是小麥株數(shù)減少導(dǎo)致，這與朱志鋒等［11］發(fā)現(xiàn)不同類型緩釋肥對小麥產(chǎn)量的影響不同的研究結(jié)果相似。

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