分层施肥对冬小麦产量及氮素效应的影响研究

夏光利　毕军　史桂芳　朱国梁　牟小翎　董浩　谭德水

摘要：以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料，应用普通尿素和腐植酸尿素，采用单独或混合按一定比例分层施用方式，探讨其对小麦生长发育和产量的影响效果。结果表明，与常规施肥处理（OPT）相比，氮肥分层施用处理OPT1、OPT2的小麦产量分别增加5.3%和4.4%，产量差异主要来自有效穗数和穗粒数；同时，小麦各生育时期干物质积累量和氮素含量也有所增加，氮素利用率分别提高6.4和4.2个百分点。

关键词：分层施肥；冬小麦；产量；氮素效应

中图分类号：S512.1⁺10.62 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2016）04-0072-04

氮素是小麦生长发育必需的大量营养元素，在提高小麦产质效益方面起着十分重要的作用。有关氮素调控对小麦生长发育及产量品质的影响研究较多，但是，鉴于氮素在小麦生长发育中的重要地位，近几年关于氮素合理应用问题一直是作物营养领域的研究热点。有研究表明，氮肥深施能够明显提高小麦氮素利用效率，但是这些研究大都集中于单层深施氮肥，分层施用氮肥的研究报道较少。本研究以小麦为供试作物，应用普通尿素和腐植酸尿素，采用单独或混合按一定比例分层施用方式，探讨其对小麦生长发育和产量的影响效果，以期为小麦生产施用氮肥新方法提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013～2015年在山东省泰安市肥城良种试验场进行。小麦品种为济麦22。供试肥料包括尿素（含N46.4%）、腐植酸尿素（含N28.0%、K₂O7.0%）、重过磷酸钙（含P₂O₅44.0%）、氯化钾（含K₂O60.0%）。供试土壤为砂姜黑土，土壤基础肥力为碱解氮76.6mg/kg，速效磷37.3mg/kg，速效钾106.0mg/kg。

1.2 试验设计

试验设置5个处理，具体处理内容见表1。随机区组排列，重复3次，小区面积42.0m²。重复间留1.0m隔离区，试验区四周设置保护行。

1.3 调查分析项目

在小麦三叶期，各处理小区确定代表性观测点0.5m²，分别调查冬前分蘖、最大分蘖、有效穗数。分别在冬前、返青期、拔节期、开花期、成熟期，各处理小区取1.0m长样段，测定干物质量及氮素含量。各处理小区选择长势均匀地段，收取6.3m²样方，测定籽粒产量及千粒重。采集的样品烘干粉碎后，用H₂SO₄-H₂O₂消解，然后用K9860全自动定氮仪测定氮含量。氮素利用率（%）=植株中肥料氮积累量/施氮量×100。

1.4 数据处理

应用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理和作图。应用DPS数据处理系统LSD法对试验结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦产量及其构成因素的影响

由表2可以看出，与CK相比，各施肥处理小麦增产5.5%～21.6%，其中，除PK处理外，其他处理增产均达显著水平。与PK处理相比，OPT、OPT1、OPT2处理分别增产9.4%、15.2%、14.2%，产量差异均达到显著水平。各施氮处理问相比，OPT1、OPT2处理分别比OPT处理增产5.3%、4.4%，尽管产量差异未达到显著水平，但是也表现出一定的增产效果。可见，氮肥施用位置对小麦籽粒产量能够产生不同程度的影响。与PK处理相比，OPT1处理有效分蘖和穗粒数分别增加22.8万/hm²和4.6粒，OVF2处理分别增加55.8万/hm²和3.2粒，穗粒数差异均达到显著水平，OPT2处理有效分蘖数差异达到显著水平。可见，施用氮肥能够增加小麦有效分蘖数和穗粒数，特别是氮肥深施影响作用更为明显，有效穗数和穗粒数是导致各处理籽粒产量产生差异的主要因素。

2.2 不同处理对小麦不同生育时期干物质积累的影响

干物质生产是形成经济产量的基础。从图1可以看出，各处理小麦干物质积累均随生育时期的延长呈现不断增加的趋势，但处理问增加的幅度有所差异。在小麦返青期以前，由于植株营养体较小，干物质积累量较低，处理问差异相对较小。自拔节期开始，施氮处理与不施氮处理问差异逐渐加大，至开花期差异达到最大，OPT、OPT1、OPT2处理分别比CK干物质积累量增加25.2%、32.6%、39.9%；OPT1、OPT2处理分别比OPT处理增加6.0%、11.8%。成熟期OPT、OPT1、OPT2处理分别比CK干物质积累量增加8.3%、8.2%、9.2%。

2.3 不同处理对小麦不同生育期氮素含量的影响

由图2可见，小麦植株中的氮素含量在返青期和拔节期较高，之后伴随植株的不断生长发育，由于稀释效应植株氮素含量逐渐降低，至成熟期因植株氮素向籽粒运转而降至最低。小麦整个生育期内，不同的施肥方式使植株的氮素含量不断发生变化。3个施氮处理在小麦返青期以前，处理问差异相对较小。在拔节期，OPT1、OPT2处理植株氮素含量比OPT处理分别增加3.12、4.29g/kg；开花期OPT处理氮素含量升高，这可能与OPT处理在返青一拔节期施用氮肥有关。在小麦生育后期，秸秆中的氮素开始向籽粒大量转移，秸秆含氮量显著下降，籽粒含氮量急剧增加，尤其是OPT1、OPT2处理籽粒含氮量比OPT处理分别增加2.34、0.97g/kg。说明分层施用氮肥能够提高小麦氮素运转率。

2.4 不同处理对氮素利用率的影响

从表3中可以看出，施氮方式能够不同程度地影响小麦地上部总吸氮量，氮肥分层施用提高了总吸氮量，OPT1、OPT2处理分别比OPT处理总吸氮量增加14.4、9.4kg/hm²，其中OPT1处理增加量差异达到显著水平。本试验CK总吸氮量达到231.3kg/hm²，可能与试验区土壤为砂姜黑土，保肥、供肥、保水能力较强有关。氮素利用率变化与总吸氮量变化趋势一致，与OPT处理相比，OPT1、OPT2处理氮素利用率分别提高6.4和4.2个百分点。

3 小结与讨论

闫素红等通过根钻取土、扫描仪扫描等方法研究指出，0～30cm冬小麦根系占总根量的60%左右。本试验将氮肥分为10、25cm两层施用，相对于单层施用，氮素养分更加合理地分布于0～30cm土层内，无疑会提高根系吸收利用氮素的能力，最终达到增加作物经济产量的目的。乔玉辉等研究认为，在一定范围内，干物质积累量与籽粒产量呈显著正相关，因此提高干物质生产能力是提高小麦籽粒产量的重要途径。本研究结果表明，与常规施肥处理相比，氮肥分层施用处理OPT1、OPT2的小麦干物质积累量较高，产量分别增加5.3%和4.4%，产量差异主要来自有效穗数和穗粒数。小麦拔节期OPT1、OPT2处理植株氮素含量比OPT处理分别增加3.12、4.29g/kg；收获期氮素利用率分别提高6.4、4.2个百分点。前人研究证明，应用腐植酸包膜尿素能够提高氮素利用率，在本试验中，腐植酸尿素处理氮素利用率略低于普通尿素处理，可能与试验误差有关，今后有待于进一步研究论证。本试验土壤类型为砂姜黑土，具有较强的保肥、供肥、保水能力，山东省砂姜黑土面积约占耕地面积的4.5%，棕壤、褐土、潮土约占70%，有关在这些主要土壤类型上的试验正在进行中。