李 伟, 李絮花, 董 静, 林治安
(1 土肥资源高效利用国家工程实验室,山东农业大学资源与环境学院,山东泰安 271018; 2 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081)
试验于山东农业大学资源与环境学院试验基地进行,属于半湿润温带大陆性季风气候区,年均降水量697 mm。供试土壤为棕壤,耕层土壤全氮0.79 g/kg,有效磷16.87 mg/kg,有效钾114.56 mg/kg,有机质14.59 g/kg,pH 7.2。
氮素单因素试验,设CK1(不施氮肥处理),CK2(N 225 kg/hm2,即100%普通尿素,为大田小麦常规用量所施纯氮量),CRU1(等氮量10%控释尿素+90%普通尿素,控氮比10%),CRU2(等氮量30%控释尿素+70%普通尿素,控氮比30%),CRU3(等氮量50%控释尿素+50%普通尿素,控氮比50%),CRU4(等氮量100%控释尿素)6个处理。供试水溶性聚合物包膜控释尿素(CRU)由中国农业大学提供, 控释期60 d,含氮量44.5%,普通尿素含氮量为46%。每个处理磷钾肥用量相同,分别为P2O575 kg/hm2, K2O 120 kg/hm2。小区面积2.4 m×10 m,3次重复,随机区组排列。小麦供试品种为济麦22,种植密度180×104plant/hm2。2010年试验于10月8日播种,2011年6月14日收获,供试磷钾肥基施,氮肥分为基施和追施,播种前施入氮肥总量的30%,返青—拔节期追施剩余70%,田间管理同普通小麦。
于小麦开花期开始取样,每隔7 d取一次,每处理取3片旗叶,叶绿素含量测定用分光光度法[10],收获时,每小区随机选取5 m双行,将植株全部收获,风干后脱粒称量,并计算籽粒产量,3次重复。
参照Moll等[11]的方法,氮积累总量(g/plant)=植株含氮量(%)×生物量; 氮收获指数(%)=籽粒氮积累总量/植株氮积累总量。
氮肥农学效率(kg/kg)=(施氮区作物产量-对照区作物产量)/施氮量; 氮肥利用效率(%)=(施氮区作物地上部吸氮量-对照区作物地上部吸氮量)/施氮量×100; 增产幅度(%)=(施氮区作物籽粒产量-对照区作物籽粒产量)/对照区作物籽粒产量×100; 控释肥贡献率(%)=(控释肥处理作物籽粒产量-常规施肥作物籽粒产量)/常规施肥作物籽粒产量×100[12-13]
采用Microsoft Excel 2003软件对数据进行处理和作图,DPS 7.05统计软件进行方差分析和最小显著极差法多重比较。
图1 小麦开花后不同处理旗叶叶绿素a含量变化Fig.1 Changes of the chlorophyll a content in wheat flag leaves after the anthesis under different treatments
图2 小麦花后不同处理旗叶净光合速率变化Fig.2 The net photosynthetic rate in wheat flag leaves after the anthesis under different treatments
由表1看出,自返青期至收获期,小麦总茎数随控氮比的增加先增加后降低,50%控氮比处理(CRU3)的最高。冬前不施肥处理CK1总茎数最少,普通尿素处理CK2与10%控氮比(CRU1)处理的较高,显著高于100%CRU处理(CRU4); 在返青期和拔节期,CRU3和CRU4处理总茎数显著高于其它处理; 在开花期和成熟期,CRU3处理的总茎数最多,与其它处理的差异显著。
表1 不同生育期小麦各处理总茎数 (×105/hm2)
表2 不同处理小麦产量及其构成因子
施用氮肥可显著提高小麦的氮素积累(表3)。
表3 不同处理小麦氮素积累及氮肥利用率
由表4看出,控氮比增加加大了农民对肥料生产资料的投入,但由于产量的增加使净收入也有所增加。与普通尿素处理CK2相比,CRU1、 CRU2、 CRU3以及CRU4处理的氮肥成本分别增加了20.25、 60.75、 101.25和202.5 yuan/hm2,净收入分别增加了86.7、 1634.0、 2587.2和2010.2 yuan/hm2,以CRU3处理的最高,其次为CRU4处理。在控氮量大于30%的条件下,济麦22都可以达到很好的增收效果。
表4 不同处理下小麦的经济效益分析
小麦的分蘖直接影响着产量的建成,本试验50%控氮比处理的分蘖数自返青期始,各个时期都保持了较高水平,保证了小麦的高产。这应该与50%控氮比处理能够更合理地发挥普通尿素与控释尿素的优点,协调了小麦生育期的养分需求有关。
氮素是限制植物生长和形成产量的首要因子[15]。氮素对作物叶片叶绿素含量有很大影响,叶绿素含量直接影响作物的光合作用与干物质积累[16],高产品种籽粒产量主要来源于生育后期叶片制造的光合产物[17]。小麦旗叶叶绿素含量与净光合速率与小麦产量呈显著正相关[18],增施氮肥能提高叶片叶绿素含量,延缓叶绿素的降解,使绿叶面积持续期延长[19]。在一定氮肥施用水平内,小麦净光合速率的平均值和峰值随着施氮水平的提高而增加[20]。本研究表明,施用氮肥明显提高了小麦旗叶的叶绿素a含量与净光合速率。进入生殖生长阶段,不施氮肥处理、 普通尿素处理以及10%控氮比处理的叶绿素a含量都随生育进程的推进降低,而控氮肥比例在30%以上的处理则呈现出先升高后降低又升高再降低的双峰变化趋势,与控释肥的氮素控释密切相关。虽然所有处理的净光合速率随生育进程的推进而下降,各生育时期50%控氮比处理的最高。
氮肥利用率和农学利用率反映作物对土壤中肥料的吸收与利用效果[21-22],氮肥类型对肥料利用率有显著影响[23]。本试验中,控氮比大于30%的施肥处理(CRU3、 CRU4)的氮肥利用率和氮肥农学效率平均分别为64.3%和19.1%,明显高于普通尿素处理的,说明合适的控释配施比例能提高小麦后期的氮素供应,进而提高旗叶的叶绿素含量和净光合速率,促进小麦灌浆后期体内氮素的吸收与同化,增加小麦的氮素积累量。
衣文平等[8]研究表明,在包膜控释尿素占总氮量40%的条件下,小麦经济效益提高984.3 yuan/hm2。本研究表明,控氮量大于30%时都能够提高小麦的经济效益,以50%控氮比处理的最高,较普通尿素处理增加2587.23 yuan/hm2,而10%控氮比处理对小麦经济效益的提高不明显。
根据济麦22的生长特点,选用控释期60 d的控释尿素与普通尿素配合施用(基追比3 ∶7),当控释肥比例为50%时,小麦分蘖数、 叶片叶绿素a含量和净光合速率在小麦各生育期都较高,籽粒产量和经济效益最高。因此,可作为该生产条件下小麦氮肥施用的重要措施推广。
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再次,建立健全存货内部控制管理制度,确保采购、验收、入库、保管、出库等各个环节都有严格审批手续和监督控制措施,明确规定各岗位的职责。
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