不同供氮水平对机条播小麦氮素利用及产量的影响

张春明，邱韩英*，张 炬，赵铁铮，王一丹，吴 刚

（1上海市宝山区农业技术推广中心，上海201901；2上海市宝山区罗泾镇农业综合服务中心，上海200949）



不同供氮水平对机条播小麦氮素利用及产量的影响

张春明1，邱韩英1*，张 炬1，赵铁铮1，王一丹1，吴 刚2

（1上海市宝山区农业技术推广中心，上海201901；2上海市宝山区罗泾镇农业综合服务中心，上海200949）

摘 要：通过对机条播小麦‘罗麦10号’不同施氮量试验，分析了氮素吸收利用和对产量的影响。结果表明：机械条播小麦施用氮肥能显著促进有效穗数、粒数的增加，产量呈现随氮素施用量的增加先增后减的趋势。机械条播小麦氮肥利用率在氮肥0—315 kg/hm2随氮肥施用量的增加而提高，但当氮素施用量过高时利用率反而降低。当氮肥施用量为315 kg/hm2时，氮肥利用率最高为31.56%，氮肥的农学效率、偏生产力、生理利用率分别为9.26、20.52和29.25。效益分析表明，氮肥的最佳施肥量为317.55 kg/hm2，此时效益最高。综合考虑产量、氮肥利用率和经济效益，机械条播小麦生产中氮肥施用量315 kg/hm2为宜，可供沪郊小麦生产参考。

关键词：小麦；机条播；氮肥利用率；产量

氮素是小麦生产的主要养分限制因子之一。施用氮肥是提高小麦产量的主要措施，但过量或不合理的施氮不仅不会达到高产的目的，还会降低当季氮肥利用率，带来一系列的环境问题［1］。目前，有关氮肥施用量对小麦产量和氮肥利用率的影响已有较多报道［2-5］。赵俊晔等［3］指出，施氮量增加，氮素吸收效率和氮素利用效率下降，氮肥生产效率降低，氮素收获指数亦降低。郭天财等［4］研究表明，适量增施氮肥有利于提高籽粒产量。随着高产优质小麦产量的不断提高，播种方式的改变，针对机械条播小麦氮肥的吸收利用研究较少。‘罗麦10号’是上海市宝山区主要的栽培品种，因其高产、优质、抗逆性强，熟期适中，适合沪郊及邻近地区种植。本研究选用优质高产品种‘罗麦10号’进行了氮肥用量对机条播产量的影响及氮素利用特征研究，明确该品种获得高产最佳施肥量，以期为机条播小麦氮肥合理利用以及提高氮肥利用率提供理论依据和技术参考。

1　材料与方法

1.1试验点概况

试验于2012—2014年在上海市宝山区双草墩农场、宝山区民顺粮食专业合作社中进行，前茬均为稻茬，试验点的土壤肥力概况见表1，供试小麦品种为宝山区小麦品种‘罗麦10号’。

表1　试验点的土壤肥力概况Table 1 General situation of soil fertility in experiment site

1.2试验设计

单因素试验设计，处理设肥料折纯N用量5个水平，分别为0 kg/hm2、105 kg/hm2、210 kg/hm2、315 kg/hm2和420 kg/hm2，肥料配比施用如表2所示。小区面积33.3 m2（长33.3 m×宽1 m），重复3次，随机区组排列。试验四周设保护行，小区间筑小田埂以防不同试验区之间水肥渗漏。

表2　试验各处理纯养分用量Table 2 Use of pure nutrient in experimental treatments

1.3试验管理

试点采用GTN-200-Z型埋茬（草）耕整条播机播种，小麦播种时间在2012—2014年的11月15日左右，播量为225 kg/hm2。肥料运筹：氮肥按基蘖肥60%—70%、平衡肥10%、穗肥20%—30%的比例施用，磷钾肥作基蘖肥施用。基肥均于播前撒施，分蘖肥分二次追施，2月25日左右施平衡肥，拔节期施拔节孕穗肥。其他农事措施按当地高产方案管理。

1.4测定内容和方法

1.4.1叶龄与生育期记载

定点定时跟踪观察小麦叶龄进程和茎蘖动态，并观测记载主要生育期。每个小区随机选定1个观察点，每个观察点定点10株，麦苗出苗后至拔节前每5 d观测1次，拔节后每7 d观测1次。

1.4.2植株全氮的测定

分别于苗期、返青期、拔节、扬花初期和收获期，按每小区茎蘖（穗）数的平均值取代表性植株5株，105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重，测定干物质重。之后粉碎，采用硫酸-过氧化氢消煮蒸馏滴定法测定植株全氮含量［6］。

1.4.3室内考种

方歌，又称方剂歌诀、汤头歌诀，是中医初学者必须熟悉的基础方、代表方或常用方的诵记歌诀。方歌包含有该方名称、药物组成、剂量配比、功用主治、配伍特点等相关信息。掌握一定数量的方剂，有助于临床运用方剂能力的提高，是临床获效的前提。对于硕士生（非中医）这样的方剂初学者来说，背诵方歌是学好方剂学的捷径，只有背诵和熟记一定数量的方剂歌诀，才能更好地理解组方原理、方剂的功用、主治及配伍特点。有研究表明，熟记方歌是理解和运用方剂不可或缺的前提，明显有助于方剂学教学质量的提高[1，2]。

成熟后各处理每重复取有代表性单株2株，进行穗粒结构考察。测产小区单打单收，去杂折收购水分后（13%）记录每区麦子产量。

1.5数据计算与统计

1.5.1数据计算

氮素吸收利用率=（施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量）/施氮量×100%；

氮素农学利用率（kg/kg）=（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）/施氮量；

氮肥生理利用率（kg/kg）=（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）/（施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量）；

氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮区籽粒产量/施氮量。

运用Excel 2007软件进行数据处理，多重比较采用LSR法。

2　结果与分析

2.1氮肥处理对小麦产量结构及产量的影响

2.1.1施氮量对产量构成因子的影响

表3为二年施氮处理各试验区穗粒结构数据。与N0相比，机条播小麦有效穗数呈现出随施氮量的增加而增加。差异显著性比较表明，处理N0与其他处理间有极显著差异，N7、N14与N21、N28间有极显著差异，N7与N14间无显著差异，N21与N28穗数差异不明显。实粒数随着施氮量增加先增加后减少，经新复极差分析，N0、N7与其他处理间有显著差异，N14、N21、N28间无显著差异。千粒重则随氮用量增加呈逐渐下降的趋势。氮肥施用量的高低对小麦有效穗、实粒数的形成有显著影响。

表3　不同用氮量下机械条播小麦产量构成因子（2013—2014年平均值）Table 3 Yield components of mechanical seeding wheat in different nitrogen levels（mean of 2013—2014）

2.1.2施氮处理对产量的影响

氮用量在0—420 kg/hm2，小麦产量随氮肥增加先增加后减少，施氮处理比N0的产量均有极显著增加，在施氮量315 kg/hm2时产量最高，两年均产达到6 047.83 kg/hm2。方差分析表明（表3），氮肥施用量对小麦产量有显著的影响，不同处理间产量达极显著差异（F =125.68**＞F0.01=7.01）。显著性比较表明，N21与N28处理间无显著差异，N21与其他处理间有极显著差异，N14与N7处理间和N7与N0处理间均有极显著差异；通过建立小麦氮肥与产量的曲线回归模型：y=-0.333x2+16.126x+235.04（R2= 0.9988**），机条播小麦氮肥理论最高产量施肥量每667 m2为24.21 kg，经济施肥量为21.17 kg。由此表明，机条播小麦施氮量在0—315 kg/hm2范围内，产量随氮素施用量的增加显著增加。施氮420 kg/hm2时，产量比施氮315 kg/hm2略有减少，但并不显著，施氮肥增产效应降低。

2.2施氮量处理对小麦氮素吸收利用影响和效益分析

2.2.1不同施氮处理的小麦氮素吸收利用

2014年各处理的氮素利用率在22.44%—31.56%（表4）。在用氮量105—315 kg/hm2时，氮素利用率随着氮素用量增加而增加。用氮量为315 kg/hm2时，其氮素利用率达到最高31.56%，当用氮量达到420 kg/hm2时，利用率反而降低了3.78%。氮肥的农学效率、偏生产率、生理利用率则均表现为随氮肥用量的增加而降低。氮肥的农学效率N7与N14间差异不显著，与N21之间有显著差异，与N28之间有极显著差异。随着氮肥施用量的增加氮肥的农学效率显著降低。氮肥的偏生产力各处理间均有极显著差异，并随着氮肥用量的增加，偏生产力显著降低。氮肥的生理利用率表现与氮肥偏生产力变化趋势一致。

表4　不同氮肥处理下机械条播小麦氮素利用情况（2014年）Table 4 Nitrogen utilization of mechanical seeding wheat in different nitrogen levels（2014）

2.2.2机械条播小麦不同氮肥处理的经济效益

经施肥效益测算表明（表5），施肥区产值处理N0最低，为8 321.6元（人民币，下同）/hm2，处理N21产值最高为15 256.1元/hm2。肥本计算结果表明，处理N28肥本最高，扣除肥本后收益以处理N21为最高（13 750.4元/hm2），比无氮区净增收益达到了5 428.7元/hm2。当氮肥用量达到420 kg/hm2时，经济效益仅为12 988.1元/hm2，与无氮区比净增收益4 666.5元。由此表明，处理N21净增收益最高。机械条播小麦生产中氮肥施用量并非越高越好，过高的氮用量不仅会降低肥料利用率，会造成肥料的流失，提高氮肥面源污染风险，同时也降低了经济效益。

表5　不同氮肥处理施肥效益分析（2014年）Fig.5 Benefit analysis of mechanical seeding wheat fertilizer utilization under different nitrogen treatments

2.3机条播小麦不同施氮处理秸秆含氮率和吸氮的特征

表6可见，机条播小麦从幼苗期开始，各处理秸秆的含氮率：低氮区（N0—N7）表现为随着麦子生育进程推进，麦秸秆中含氮水平逐渐减少，中高氮区（N14—N28）秸秆现为植株含氮水平先增加后减少。同一施肥日期内，不同施氮水平处理下麦秸秆中的含氮率均表现为N28＞N21＞N14＞N7＞N0，在收获期，同样以N28处理的含氮率最高。

表6　机械条播小麦秸秆含氮率和吸氮量（2014年）Table 6 Nitrogen content and nitrogen uptake of the mechanical seeding whea straw（2014）

3　讨论与结论

3.1合理的氮肥施用量、运筹比例和施肥时期是小麦优质高产高效的一项重要栽培措施。关于施氮量对小麦产量的影响，前人已做了大量的研究报道，一致认为施氮量与籽粒产量呈二次曲线关系，即随施氮量的增加，小麦籽粒产量表现为先增加后降低的趋势［7-8］。本研究中，机械条播小麦产量亦呈现相同规律，其适宜施氮量是315 kg/hm2，理论籽粒产量最大，继续增施氮肥，产量有所下降。综合考虑产量、氮肥利用率和经济效益，生产中推荐氮肥用量为315 kg/hm2。

3.2在施氮量对氮肥利用率的影响上，刘敏超等［9］研究结果，在施氮量在0—375 kg/hm2范围内，冬小麦随施氮量增加氮肥利用率降低。而本研究机械条播小麦氮肥利用率，在氮肥0—315 kg/hm2范围内，氮肥利用率随氮肥用量的增加而提高，但当氮素用量过高时利用率反而降低。这与土壤的供肥强度和小麦的品种特性差异有一定关系；氮肥的农学效率、偏生产力、生理利用率均表现为随着氮肥用量的增加而降低。机条播小麦高氮施肥，氮肥浪费较多，利用率降低，增加了成本，降低了经济效益。

3.3本研究结果显示，在同一生育阶段中，麦秸秆中的含氮率均随着氮用量增加而增加；郭天财等［4］研究发现，随施氮量的增加，植株地上部氮积累量提高；本研究与该结果基本一致。低氮区机条播小麦随着生育进程推进，麦秸秆中含氮水平逐渐减少，中高氮区表现为先增加后减少。机条播小麦吸氮高峰期在开春前的分蘖期和抽穗期，因此，生产中宜注重麦子前期肥料和拔节孕穗肥的施用，以期满足机条播小麦生育中氮素吸收；施用氮肥能显著促进小麦有效穗数、粒数的增加。施氮过高虽然增加了小麦有效穗数，但也造成每穗的小花数退化和千粒重降低，还容易引起小麦倒伏，将不利于进一步提高小麦产量。

参 考 文 献

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［3］赵俊华，于振文.高产条件下施氮量对冬小麦氮素吸收分配利用的影响［J］.作物学报，2006，32（4）：484-490.

［4］郭天财，宋晓，冯伟等.高产麦田氮素利用、氮平衡及适宜施氮量［J］.作物学报，2008，34（5）：886-892.

［5］巨晓棠，张福锁.关于氮肥利用率的思考［J］.作物学报，2003，12（2）：192-197.

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（责任编辑：张睿）

Effects of nitrogen utilization and yield of mechanical seeding wheat in different nitrogen levels

ZHANG Chun-ming1，QIU Han-ying1*，ZHANG Ju1，ZHAO Tie-zheng1，WANG Yi-dan1，WU Gang2
（1Baoshan District Agro-Technology Extension Center，Shanghai 201901，China；2Baoshan District Luojing Town Comprehensive Agricultural Service Center，Shanghai 200949，China）

Abstract：Mechanical seeding wheat‘Luomai No.10’was used as test material to analyzed the effects of nitrogen utilization and yield in different nitrogen levels.The results showed that application of nitrogen fertilizer significantly increased the effective ears and grain number per panicle of mechanical seeding wheat，the yield firstly increased and then decreased with the raise of nitrogen application.The nitrogen utilization efficiency of mechanical seeding wheat increased with the raise of nitrogen application when nitrogen fertilizer was 0—315 kg/hm2，but it decreased when nitrogen fertilizer was overused.When the use of nitrogen fertilizer was 315 kg/hm2，the highest nitrogen utilization efficiency was 31.56%，the nitrogen agronomy efficiency，the partial factor productivity，and the physiological efficiency of nitrogen fertilizer were 9.26，20.52，and 29.25 respectively.The benefit analysis showed that the optimum fertilizer rate was nitrogen fertilizer 317.55 kg/hm2，under which the benefit was the highest.Considering yield，nitrogen utilization efficiency and economic benefit，the best use of nitrogen fertilizer of echanical seeding wheat was 315 kg/hm2，this conclusion was available for reference to wheat production in Shanghai suburbs.

Key words：Wheat；Mechanical seeding；Nitrogen utilization efficiency；Yield

中图分类号：S512.1

文献标识码：A

文章编号：1000-3924（2016）03-040-05

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.08

收稿日期：2015-01-29

基金项目：农业部测土配方施肥补贴项目

作者简介：张春明（1965—），男，本科，高级农艺师，主要从事粮食作物土壤肥料的研究推广。E-mail：bsnj@163.com

*通信作者，E-mail：qiuhy@yeah.net