施氮方式对小麦扬麦20产量和氮肥损失的影响

朱德进，宋 亚，黄 卉，王艳荣，宁运旺，张永春

(1.泰州市姜堰区耕地质量保护站，江苏 泰州 225300； 2.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 农业部江苏耕地保育科学观测实验站，江苏 南京 210014)

施氮方式对小麦扬麦20产量和氮肥损失的影响

朱德进1，宋 亚1，黄 卉1，王艳荣1，宁运旺2，张永春2

(1.泰州市姜堰区耕地质量保护站，江苏 泰州 225300； 2.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 农业部江苏耕地保育科学观测实验站，江苏 南京 210014)

在江苏泰州姜堰高砂土上，通过15N标记技术，研究施氮方式和施氮水平对小麦产量和氮肥利用率的影响。结果表明，氮肥1次条施的最佳施氮量和最高产量分别为160 kg·hm-2和5.67 t·hm-2，均明显低于分次施用的240 kg·hm-2和6.33 t·hm-2。80～160 kg·hm-2施氮量时，小麦地上部分各部位吸氮量无显著差异；240 kg·hm-2施氮量时，分次施用的小麦籽粒、秸秆和地上部分吸氮量比1次条施分别增加12.3%(P<0.05)、28.5%(P<0.05)和16.4%(P<0.05)。分次施用条件下，肥料氮小麦吸收率随施氮量增加而增加；1次条施条件下，肥料氮小麦吸收率随施氮量增加呈减少趋势。80 kg·hm-2施氮量1次条施的氮肥损失率比分次施用减少11.6%(P<0.05)，160 kg· hm-2施氮量1次条施的氮肥损失率与分次施用无显著差异，240 kg·hm-2施氮量1次条施的氮肥损失率比分次施用增加17.0%(P<0.05)，氮肥表观利用率的变化与氮肥损失率相反。

小麦； 施肥方式； 施氮量； 氮肥损失率

小麦是我国三大主粮之一，2014年总产达1.26亿t，居于玉米和水稻之后[1-2]。氮肥是影响作物产量的最主要的营养元素之一，生产实际中农民为了追求高产，往往施用大量的氮肥[1,3]。氮肥分次施用是我国小麦传统的施肥手段，在合理施用范围内可以提高小麦产量和肥料利用效率[3-4]。随着农村劳动力的不断转移，劳动力成本迅速上升，而肥料分次施用需要人工投入，追施的尿素也容易损失，氮肥分次施肥的劣势逐渐凸显，轻简化的施肥措施成为当前研究的关注热点[5]。氮肥1次深施可以明显降低肥料氨挥发损失，在不同作物上已表现增产、提高利用率等效果，但深施位点如果离作物根系或种子太近，又会造成毒害，降低产量[5]。目前华北平原的小麦施肥机械可以将基肥条施在种子侧方，但是为了保证小麦产量，仍然要施用拔节肥和穗肥。长江中下游地区小麦基肥深施的研究相对较少，并且氮肥能否作为基肥1次施用而达到稳产、节肥和提高肥料利用率的目的尚不明确。另外，氮肥1次基肥深施合适的施肥量还有待探索。作者以长江中下游稻麦轮作区为研究区域，通过15N示踪技术，研究氮肥1次深施对小麦产量和氮肥损失率的影响，以期为小麦的轻简化施肥技术提供一定的理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2015年10月至2016年5月在江苏省泰州市姜堰区梁徐镇进行，地理坐标32°30′N, 120°9′E。该区属亚热带季风气候，年降雨量1 025 mm，年平均气温为13.8 ℃。土壤为长江冲积平原发育的淋溶水稻土，土壤质地为砂土。耕层土壤理化性状pH值7.34，有机质20.5 g·kg-1，总氮1.55 g·kg-1，速效磷19.45 mg·kg-1，速效钾111.8 mg·kg-1。试验施用的氮、磷、钾肥肥源分别为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)和氯化钾(K2O 60%)，15N标记的尿素，丰度10%(上海化工研究院)。小麦品种为扬麦20，条播，行距20 cm，播种量120 kg·hm-2。

1.2 处理设计

试验为双因素随机区组设计，施氮方式为主因素，设氮肥分次施用(基肥∶分蘖肥∶拔节肥 40%∶30%∶30%)和1次条施(基施，偏种子行5 cm、深10 cm)2种施氮处理。施氮水平为副因素，共设80、160和240 kg·hm-23个施肥水平，另设1个无氮对照，共7个处理。小区面积20 m2(4 m×5 m)，重复4次。小区间设30 cm 宽和30 cm 深的沟隔离。P2O5、K2O用量均为120 kg·hm-2，1次基施。分次施氮处理的基肥为氮、磷、钾肥与20 cm耕层土壤耕翻混施，剩余的氮肥分别在越冬期和拔节期表面撒施；而1次施氮处理则先将磷、钾肥与耕层土壤耕翻混施，播种时将氮肥1次条施在小麦行侧方(偏小麦行5 cm，深10 cm)。另外，在每个小区内，用长、宽、高分别为50、50、35 cm，无上下底的PVC塑料框框住3段小麦行(塑料框压入土壤20 cm深，防止串肥)，用15N 标记的尿素替代普通尿素在框内施用，监测肥料氮的分配利用。

1.3 样品采集及收获

小麦成熟后，手工收集15N标记的小麦植株样品，分为秸秆和籽粒2部分，带回实验室经70 ℃烘干至恒重，计算含水量以及谷草比。小区内其余的小麦用小型脱粒机采收测定产量。而后根据籽粒产量、含水量和谷草比计算单位面积秸秆生物量。烘干的植株样品粉碎过100目筛，测定氮含量。小麦收获后，以20 cm为间隔取塑料框内0～80 cm的土壤样品。其中0～20、20～40 cm的土壤全部取出混合，40～60、60～80 cm的样品则用土钻随机钻取3点混合样。植株样品以及土壤氮含量采用凯氏定氮法测定。15N丰度采用同位素质谱仪测定。

1.4 数据处理

测定后的数据在Excel 2007中计算和制图，采用SAS 9.1数据分析软件进行双因素方差分析，多重比较采用Duncan's 新复极差法进行多重比较。各项指标按下列公式计算[6-8]：

地上部分吸收的氮来自肥料的比例=(样品丰度-0.366)/(10-0.366)×100；

地上部分吸收氮来自土壤的比例=100-来自肥料的比例；

氮肥表观利用率=(施氮区地上部分吸氮量-对照地上部分吸氮量)/施氮量×100；

15N肥料利用率=地上部吸收的肥料氮量/施氮量×100；

15N肥料土壤残留率=土壤残留的肥料氮量/施氮量×100；

15N肥料损失率=100-15N肥料利用率-15N肥料土壤残留率。

2 结果与分析

2.1 对小麦地上部分干物质积累的影响

施氮方式与施氮量显著影响小麦地上部分干物质积累量。如表1所示，2种施氮方式下，随施氮量增加，小麦籽粒、秸秆和地上部分干物质积累量均呈显著增加趋势。籽粒干物质积累，分次施用的最佳施氮水平为240 kg·hm-2，而1次条施的最佳施氮量为160 kg·hm-2。相同施氮量下，分次施用的籽粒干物质积累量在240 kg·hm-2时比1次条施增加11.4%(P<0.05)，而秸秆和地上部分干物质积累量无显著差异。最佳施氮量下，分次施用的籽粒、秸秆和地上部分干物质积累量分别比1次条施增加11.4%(P<0.05)、18.3%(P<0.05)和15.1%(P<0.05)。1次条施时施氮量从160 kg·hm-2继续提高至240 kg·hm-2，对籽粒干物质积累量影响小、秸秆干物质积累量提高15.2%(P<0.05)、收获指数降低8.4%(P<0.05)。表明本试验条件下，氮肥1次条施的最佳施氮量和最高产量均明显低于分次施用，氮肥1次条施限制了小麦的高产潜力。

表1 不同施氮方式和施氮量对小麦地上部干物质积累的影响

注：同列数字后无相同小写字母表示其差异达0.05显著水平，表2—5同。

2.2 对小麦地上部分吸氮量的影响

施氮方式与施氮量显著影响小麦地上部吸氮量。从表2可见，分次施用时，小麦各部位吸氮量均随施氮量增加而增加，以施氮量240 kg·hm-2时的籽粒、秸秆和地上部分吸氮量最高，分别为134.4、51.8和186.2 kg·hm-2，分别比160和80 kg·hm-2施氮量时增加15.7%、32.9%(P<0.05)，54.6%、122.3%(P<0.05)和24.4%、49.7%(P<0.05)。1次条施时，随施氮量增加，籽粒吸氮量呈先升后降趋势，以施氮量160 kg·hm-2时最高，而秸秆和地上部分吸氮量均呈持续上升趋势，以施氮量240·hm-2时最高。相同在240 kg·hm-2施氮量下，分次施用时的小麦籽粒、秸秆和地上部分吸氮量比1次条施分别增加12.3%(P<0.05)、28.5%(P<0.05)和16.4%(P<0.05)；在80、160 kg·hm-2时2种施肥方式的各部位吸氮量无显著差异。最佳施氮量下，分次施用的小麦籽粒、秸秆和地上部分吸氮量比1次条施分别增加10.3%(P<0.05)、56.0%(P<0.05)和20.1%(P<0.05)。不同施氮方式下，氮收获指数随施氮量增加呈下降趋势。表明本试验条件下，氮肥1次条施限制了籽粒氮吸收。

表2 不同施氮方式和施氮量对小麦地上部吸氮量的影响

2.3 对小麦地上部分氮来源的影响

施肥方式和施氮量显著改变了小麦地上部的氮素来源。表3显示，无论哪种施肥方式，籽粒、秸秆中的氮来自肥料的比例均随着施氮量的增加而增加。相同施氮量下，分次施用的籽粒氮来自肥料的比例与1次条施无显著差异，而秸秆和地上部分氮来自肥料的比例比1次条施时分别增加36.9%(P<0.05)和10.0%(P<0.05)。最佳施氮量下，分次施用的籽粒、秸秆和地上部分氮来自肥料的比例分别为29.1%、11.5%和40.6%，比1次条施时分别增加28.2%(P<0.05)、76.9%(P<0.05)和37.6%(P<0.05)。表明，与分次施用比较，1次条施对小麦籽粒氮来源影响不显著，但可显著降低秸秆来自肥料氮的比例。

2.4 对肥料氮在土壤残留的影响

表4可见，随着土层深度增加，肥料氮残留量呈逐渐减少趋势，2种施氮方式和不同施氮水平下氮肥残留主要集中在土壤的0～20 cm。2种施氮方式下，随着施氮量增加，不同土层肥料氮残留均呈增加趋势。相同施氮水平下，1次条施与分次施用的各土层肥料氮残留均无显著差异。表明肥料氮土壤残留主要与施氮量和土层深度有关，受施氮方式的影响较小。

表3 不同施氮方式和施氮量对小麦地上部氮来源的影响

表4 不同施氮方式和施氮量的肥料氮在土壤残留的影响

2.5 对肥料氮分配的影响

通过15N标记技术监测肥料氮在植物-土壤系统的分配可知(表5)。分次施用条件下，小麦吸收率和氮肥损失率随施氮量增加呈增加趋势，而土壤残留率和氮肥表观利用率呈减少趋势。1次条施条件下，小麦吸收率、土壤残留率和氮肥表观利用率均随施氮量增加呈减少趋势，而氮肥损失率呈增加趋势。80 kg·hm-2时1次条施的氮肥损失率比分次施用减少11.6%(P<0.05)，160 kg·hm-2时1次条施的氮肥损失率与分次施用无显著差异，240 kg·hm-2时1次条施的氮肥损失率比分次施用增加17.0%(P<0.05)，氮肥表观利用率的差异与氮肥损失率相反。表明从减少氮肥损失、增加氮肥表观利用率分析，本试验条件下，80 kg·hm-2时1次条施优于分次施用，160 kg·hm-2时1次条施与分次施用无差异，240 kg·hm-2时分次施用优于1次条施。

表5 施氮方式和施氮量对肥料氮分配的影响

3 小结与讨论

为提高氮肥利用率，氮肥1次深施早已引起众多研究者的注意，但氮肥深施并不一定适合所有种植条件。作者注意到，当土壤为保水保肥能力较好的壤性或黏性土壤时[6-7]，1次深施的效果较好，而当土壤为保水保肥能力较弱的砂性土壤时[9-10]，1次深施的效果较差。针对长江中下游砂性淋溶水稻土冬小麦的研究结果显示，氮肥1次条施的最佳施氮量和最高产量都明显低于分次施用，氮肥1次条施限制了小麦的高产潜力。

氮素营养是小麦获得高产的保证，从小麦地上部氮素吸收利用上看，分次施用条件下，肥料氮小麦吸收率随施氮量增加而增加；1次条施条件下，肥料氮小麦吸收率随施氮量增加而减少。氮肥分次施用地上部最大吸氮量为186 kg·hm-2，与当前该区域高产小麦的地上部分吸氮量基本相同[11-12]，而1次条施处理时小麦地上部分吸氮量最大仅为160 kg·hm-2。氮肥损失率，1次条施与分次施用比较，80 kg·hm-2施氮量时减少11.6%，160 kg·hm-2施氮量时无显著差异，240 kg·hm-2施氮量时增加17.0%。表观利用率，2种施氮方式均随施氮量增加而下降，但在低施氮量下，1次条施处理高于分次施用，较高氮肥施用量时1次条施低于分次施用。主要原因可能是研究区域冬小麦的生长期较长，高施氮量下分次施用有利于后期需氮高峰期小麦的吸收，而作基肥1次性条施后，在越冬期多雨的环境下容易损失有关，试验中肥料氮的损失数据也证明了这一点。

综合产量以及肥料氮利用情况，对于生长期较长的冬小麦而言，将常规的分次施肥改为1次条施对产量的增加并不明显。在用氮量偏低的情况下，1次条施可以明显提高肥料氮的残留和表观利用率、降低氮损失率。而在高用氮量下，1次条施则会增加肥料氮损失的风险，降低氮肥表观利用率。因此认为，对于长江中下游砂性淋溶水稻土，氮肥1次条施不能满足高产小麦对氮的需求，限制了小麦高产潜力发挥。

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(责任编辑：张才德)

2017-07-12

江苏省自主创新资金项目(cx(16)1001)

朱德进(1966—)，男，江苏姜堰人，高级农艺师，从事水稻与小麦肥料养分高效利用机理方面的研究工作，E-mail: Zdjtf@qq.com。

文献著录格式：朱德进，宋亚，黄卉，等. 施氮方式对小麦扬麦20产量和氮肥损失的影响[J].浙江农业科学，2017，58(11)：1898-1901.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171111

S512

A

0528-9017(2017)11-1898-04