不同肥力土壤小麦施氮增产效应及氮肥利用率研究

高国华

（叶县农业技术推广中心,河南叶县467200）

施肥是提高小麦籽粒产量与品质的主要栽培措施之一,其中,氮肥对小麦产量和品质形成的影响最为重要[1-3].在目前小麦生产中,为了追求产量,存在不考虑土壤肥力条件,盲目施用氮肥的问题.过量或不合理施氮不仅不能达到高产优质的目的,而且会增加氮肥损失,降低氮肥利用率[4].前人研究表明,小麦对氮素的吸收利用与土壤肥力水平密切相关[5-6].但对同一生产区域不同肥力土壤小麦施氮增产效应及氮肥利用效率缺少比较分析研究.鉴于此,本试验研究了不同肥力土壤施用氮肥对小麦产量及氮吸收利用效率的影响,以期为小麦科学施用氮肥提供参考依据.

1 材料与方法

试验于2009-2010年在河南省叶县麦田进行,根据试验对土壤肥力水平的要求,高、中、低3种肥力土壤分别选在叶县廉村乡湾张村、田庄乡张申庄和龚店乡十里铺村.3个地块土壤类型、地形和气候条件相同,其基础土壤理化性质见表1.供试小麦品种为豫麦49-198.供试肥料分别为尿素（含N量为46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O60%）.

表1 供试基本土壤理化性状Tab.1 Soil chemical and physical properties of the trial

试验设不施氮（PK）和施氮（NPK）2个处理,3种肥力水平地块N、P2O5、K2O用量分别为210、120和90 kg/hm2.氮肥40%基施、60%拔节期追施,磷、钾肥全部底施.试验小区面积40 m2,3次重复.小麦生育期间的栽培管理措施相同.小麦成熟期后分小区实收测产,取样进行考种,测定植株与籽粒氮磷钾养分含量.

氮肥利用效率分别用以下参数进行表征评价[7-8]：①氮肥贡献率（NCR,%）=（施氮区产量-无氮区产量）/施氮区产量×100；②总吸氮量（TNA,kg/hm2）=成熟期单位面积地上部干物质重×植株含氮量；③籽粒吸氮量（kg/hm2）=籽粒吸氮量×籽粒产量；④氮素收获指数（NHI）=籽粒吸氮量/植株总吸氮量；⑤氮肥农学利用率（NAE,kg/kg）=（施氮区产量-无氮区产量）/施氮量；⑥氮肥偏生产力（PFPN,kg/kg）=施氮区产量/施氮量；⑦氮肥吸收利用率（NRE,%）=（施氮区植株总吸氮量-无氮区植株总吸氮量）/施氮量×100；⑧氮肥生理利用率（NPE,kg/kg）=（施氮区产量-无氮区产量）/（施氮区植株总吸氮量-无氮区植株总吸氮量）；⑨土壤氮素依存率（SNDR,%）=无氮区植株总吸氮量/施氮区植株总吸氮量×100.

试验数据统计分析与计算利用DPS9.50软件和Microsoft Excel 2003完成.

2 结果与分析

2.1 施氮对不同肥力土壤小麦增产效应的影响

施氮对不同肥力土壤小麦产量的影响见表2.

表2 施氮对不同肥力土壤小麦产量的影响Tab.2 The effect ofnitrogen fertilization on wheat yield under different soil fertility

由表2可知,3种肥力土壤施氮处理与不施氮处理相比,增产效果均达显著水平,高、中、低3种肥力分别增产39.6%、36.1%和80.7%,说明不同肥力水平土壤施氮均表现出较好的增产效果；3种肥力土壤施氮增产率之间具有显著差异,以低肥力土壤的氮肥增产效果最好,其增产率分别是高、中肥力土壤的2.0倍和2.2倍.氮肥贡献率与施氮增产率在3种肥力土壤上表现的规律一致,以低肥力土壤的氮肥贡献率最高（44.7%）,与高、中肥力土壤差异显著,而高、中肥力土壤的氮肥贡献率差异不显著,说明在施氮量相同的情况下,氮肥在低肥力土壤的增产效应最佳.

2.2 施氮对不同肥力土壤小麦氮吸收与利用效率的影响

2.2.1 施氮对小麦氮吸收的影响施氮对不同肥力土壤小麦氮吸收的影响见表3.

表3 施氮对不同肥力土壤小麦氮素吸收的影响Tab.3 The effect ofnitrogen fertilization on N-absorption under different soil fertility

由表3可知,施氮不仅显著提高小麦产量,也显著增加了小麦植株总吸氮量,说明产量的提高是以吸收一定的氮素养分为基础的.3种肥力土壤相比,不施氮处理间总吸氮量差异显著,且随着土壤肥力水平降低小麦总吸氮量减少；施氮处理与不施氮处理表现出相同规律.3种肥力水平施氮与不施氮处理相比,100 kg籽粒吸氮量表现规律不一致,高肥力土壤显著增加,中肥力土壤无显著差异,低肥土壤则有所降低；3种肥力土壤不施氮处理100 kg籽粒吸氮量无显著差异,高肥力与中、低肥力土壤相比施氮处理则有明显差异,表现为高肥力＞中肥力＞低肥力.施氮处理与不施氮处理相比,高肥力土壤氮素收获指数显著增加,中肥力土壤显著下降,低肥力土壤差异不显著；3种肥力水平下,不施氮处理氮素收获指数相比,差异不显著；施氮处理相比,三者之间有显著差异,表现为高肥力＞低肥力＞中肥力.

2.2.2 施氮对小麦氮肥利用率的影响氮肥农学利用率（NAE）、偏生产力（PFPN）、吸收利用率（NRE）、生理利用率（NPE）、土壤氮素依存率（SNDR）等定量指标从不同方面描述了作物对氮肥的利用效率[6-8].施氮对不同肥力土壤小麦氮肥利用率的影响见表4.

表4 施氮对小麦氮肥利用率的影响Tab.4 The effect ofnitrogen fertilization on Nuse efficiencyofwheat

由表4可知,3种肥力土壤小麦施氮处理相比上述指标间差异均达显著水平,但在不同肥力土壤上表现规律不尽一致.3种肥力地块的氮肥农学利用率以低肥力土壤最高,中肥力土壤最低,且三者差异显著；氮肥偏生产力和吸收利用率均表现为高肥力＞低肥力＞中肥力,但中、低肥力间偏生产力差异不显著,而中、低肥力间吸收利用率差异显著；氮肥生理利用率随着土壤肥力水平的升高而降低；3种肥力土壤氮素依存率以中等肥力的最高,高、低肥力间差异不显著,3种肥力土壤平均为65.0%,充分说明了土壤氮素对小麦产量的贡献高于氮肥.

2.3 不同肥力土壤施氮与不施氮间的关系

经回归分析,得出了高、中、低肥力土壤施氮和不施氮处理与小麦产量间的回归方程和相关关系：

高肥力：yH=0.7500x+268.40（r=0.5000*）

中等肥力：yM=0.9286x+149.12（r=0.9285*）

低肥力：yL=1.2857x+136.26（r=0.9819**）

可以看出,两者间具有显著的相关性,说明施氮对土壤供氮及氮肥肥效发挥有重要影响.回归方程斜率代表不施氮处理小麦产量每增加一个单位对应施氮处理小麦产量的增加量,其大小反映了施氮产量对土壤氮素的依赖程度.可见,高、中、低肥力土壤小麦产量对土壤氮素依赖程度大小顺序为低肥力＞中肥力＞高肥力.

2.4 氮肥利用率与土壤供氮及小麦产量间的相关性

氮肥利用率与土壤供氮量及小麦产量之间的相关性见表5.

表5 氮肥利用率与土壤供氮量及小麦产量之间的相关性Tab.5 The correlation coefficient between Nuse efficiencyand soil Nsupply and wheat yield

表5列出了除氮肥农学利用率外其他氮肥利用率指标与土壤全氮、无氮区小麦吸氮量、无氮区产量和施肥区产量之间的相关关系,总体说明了土壤基础氮素在一定程度上对氮肥利用率的影响.由此可见,土壤全氮与氮肥农学利用率和生理利用率呈显著负相关,与吸收利用率和土壤氮素依存率呈显著正相关,与偏生产力相关高效不明显；无氮区吸氮量与农学利用率、偏生产力和生理利用率呈显著负相关,与吸收利用率及土壤氮素依存率呈显著正相关,说明土壤基础供氮量越高,小麦对土壤基础氮的依存率越高,相应的对肥料氮的依存率越低；无氮区产量与生理利用率、农学利用率呈显著负相关,与偏生产力、吸收利用率及土壤氮素依存率呈显著正相关；施氮区产量与氮肥吸收利用率呈极显著正相关关系,说明可通过提高小麦产量进而提高氮肥利用率,其与农学利用率、生理利用率呈显著负相关关系,则说明施氮可显著增加小麦植株总吸氮量,与以上研究结果一致.

3 结论与讨论

不同土壤肥力条件下,施氮对小麦产量、植株吸氮量、氮肥利用率的影响存在差异.低肥力土壤施氮的增产效果最好,高、中肥力土壤施氮的增产效果差异不显著.施氮处理与不施氮处理相比,植株总吸氮量增加值大小顺序为高肥力＞低肥力＞中肥力.低肥力土壤增产率和生理利用率最高,说明低肥力土壤施氮不仅能显著提高小麦产量,而且小麦产量对氮肥反应也最为敏感.高肥力地块施氮处理的总吸氮量和氮肥吸收利用率最高,而氮肥生理利用率却最低,这种吸氮能力与氮肥利用率的不一致,说明土壤供氮能力强可促进小麦植株对氮素的吸收,但高肥力土壤小麦植株的吸氮强度显著高于低肥力土壤,尤其在小麦生育后期,这种差距幅度增大[9].在施等量氮条件下,随着土壤肥力降低,小麦吸收土壤氮的比例下降,吸收肥料氮的比例升高,肥料氮对籽粒含氮量的贡献率提高,但转运效率下降,土壤氮及总氮的转运效率和贡献率亦下降.因此,小麦施氮量一定要根据土壤肥力水平进行合理调整,朱明哲等[10]研究得出,高肥地（基础产量在6300 kg/hm2左右）小麦以施纯氮135～150 kg/hm2,中肥地（基础产量在4500 kg/hm2左右）以施纯氮195～210 kg/hm2,低肥地（基础产量2700 kg/hm2左右）以施纯氮255～270 kg/hm2为宜.本试验研究得出的氮肥利用率在不同肥力土壤上的大小顺序为低肥区＞高肥区＞中肥区,与有关文献报道结果一致[11].

土壤供氮对氮肥的效应和利用效率影响较大.不同肥力土壤施氮与不施氮处理间小麦产量的回归方程分析表明,高、中、低肥力土壤上小麦产量对土壤氮素依赖程度大小顺序为低肥力＞中肥力＞高肥力.

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