不同苗情冬小麦氮肥追施推荐技术研究

陈冬冬，屈红蕊，曹红竹，王昊丹，马文奇

(河北农业大学资源与环境科学学院，河北保定 071000)



不同苗情冬小麦氮肥追施推荐技术研究

陈冬冬，屈红蕊，曹红竹，王昊丹，马文奇

(河北农业大学资源与环境科学学院，河北保定 071000)

为探索适合于不同苗情冬小麦春季追施氮肥的技术，选择45块农民麦田进行追肥试验，在大群体、中等群体和小群体3类苗情下，分别以不追氮和农民习惯追氮方式为对照，比较了总茎数法、茎基部硝酸盐测定、SPAD值及土壤硝态氮测定等四种氮肥优化推荐技术的效果和准确性。结果表明，春季追氮对提高冬小麦产量作用显著，与不追氮处理相比，增产率大于10%。推荐追氮处理与农民习惯追氮处理相比，能显著降低追氮量，减氮率大于40%；但其增产量与苗情有关，只在中等群体区差异达到显著水平。农民的底肥施氮量与其习惯追氮量之间呈显著负相关，但与最高产推荐追氮量不存在相关关系。综合考虑增产和节氮效果，小群体和中等群体区更适合采用土壤硝态氮测定和茎基部硝酸盐测定推荐技术进行氮肥的推荐，在大群体区则采用总茎数推荐技术更优。

冬小麦；苗情；产量；氮肥推荐技术

小麦作为我国三大粮食作物之一，在粮食总产中所占比例基本保持在20%左右[1]，对国家粮食安全起着至关重要的作用。氮肥作为重要的农业生产资料，在作物增产中发挥着重要作用，人们也常常把增施氮肥作为提高作物产量的重要手段[2]，由此也带来了农民在冬小麦生产过程中过量施氮的问题。据报道，华北冬小麦施氮量多数田块超过300 kg·hm-2[3]，远高于陈新平等[4]提出的220 kg·hm-2的水平。施氮量过高会造成很多负面影响，首先，过量施氮会增加冬小麦后期倒伏的风险，造成减产；其次，过量氮素在土壤中大量积累，遇降水或灌溉会增加氮素的淋溶风险，造成资源浪费和环境污染[5]。因此，合理施氮是冬小麦生产过程中，提高氮肥利用率、增加产量、降低环境污染的关键。目前氮肥推荐技术主要有两种：一种是传统的作物营养诊断方法[6]，如通过植株全氮含量、叶片叶绿素含量的测试[7]进行氮肥推荐；另一种是基于土壤、植株的快速测试推荐施肥技术体系，如根据返青期群体数量[8]、植株硝酸盐浓度、SPAD值等指标[9]以及土壤硝态氮含量进行氮肥推荐。较于传统推荐方法，土壤、植株快速测试推荐技术省工、省时，可以适应作物快速生长期追肥诊断的需要[10]。米慧玲等[8]的研究表明，在冬小麦返青期-拔节期，考虑土壤基础地力、底肥施氮量和播量的条件下，群体较大时以追施纯氮75 kg·hm-2为最佳；群体较小时则以追施纯氮135 kg·hm-2为最佳。因此，冬小麦返青后进行追氮量推荐时考虑苗情是有必要的。目前国内有关基于土壤、植株快速测试的氮肥推荐技术对不同苗情冬小麦适用性的报道尚不多。本研究通过田间试验，基于对不同群体冬小麦返青期的总茎数、茎基部硝酸盐浓度、SPAD值以及土壤硝态氮含量等指标的测定进行追氮量推荐，比较四种技术对不同苗情冬小麦进行氮肥推荐管理的效果和适用性，以期为建立河北省山前平原区冬小麦追肥推荐技术体系提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验地点

试验于2014年10月至2015年6月在河北省保定市徐水区沿公村进行。当地冬小麦主要种植品种为石新733，土壤为壤质潮褐土。

1.2试验设计

自2015年3月20日起，对该村冬小麦施肥状况和返青期群体数量进行调查，并随机选取45块地，根据冬小麦群体数量，对冬小麦返青期苗情进行分类，其中小群体(总茎数<1 050万株·hm-2)14块、中等群体(总茎数1 050万～1 350 万株·hm-2)20块、大群体(总茎数>1 350万株·hm-2)11块，进行冬小麦春季追肥试验。每个地块选择6个畦(40～50 m2)作为试验小区，其中1个小区作为对照区，不追施氮肥；4个小区作为技术推荐区，以8 250 kg·hm-2为目标产量分别采用四种推荐技术来确定追氮量(表1)；剩余1个小区作为农户习惯追氮区，按每户农民的实际追氮量进行追肥。所有小区随机排列。冬小麦成熟期，45户农田的所有小区均取3个样方2 m2测定产量及其构成因素。

1.3测定项目与方法

在冬小麦返青期采集样品测定SPAD值、茎基部硝酸盐浓度，采集0～90 cm土壤样品(分0～30 cm，30～60 cm，60～90 cm三层)测定土壤硝态氮含量。其中总茎数调查方法是在田间随机选取1 m双行样段，每块地选取6个样段，统计群体数量。植株SPAD值采用SPAD-502叶绿素仪测定，在田间6点随机抽取30株冬小麦测定完全展开叶的SPAD值。茎基部硝酸盐浓度测定采用反射仪(Reflect Meter，Merck Co.)在田间多点随机采取30株小麦，剥去外皮，露出主茎，以剪刀剪取茎基部1～2 cm样段，以榨汁钳榨汁，适当稀释后测定硝酸盐浓度。土壤硝态氮的检测采用2 mol·L-1KCl浸提，751型紫外分光光度计测定。

增产率=(追氮处理籽粒产量-不追氮处理籽粒产量)/不追氮处理籽粒产量×100%；

减氮率=(技术推荐处理追氮量-农民习惯处理追氮量)/农民习惯处理追氮量×100%；

推荐技术的最高产获得率=利用该推荐技术获得最高产量的户数/总户数×100%。

1.4数据处理

试验数据采用Excel 2007、SPSS 19.0 软件进行统计和方差分析。

表1　不同测定指标的追氮量推荐标准[8-12]Table 1　Recommended standard of top-dressing N rate based on different test indices[8-12]

2　结果与分析

2.1不同追肥推荐技术对三类苗情冬小麦产量的影响

由表2可以看出，三类苗情冬小麦追氮处理的产量均显著高于不追氮处理，说明冬小麦春季追施氮肥十分必要。四种推荐追氮处理与农民习惯追氮处理相比，在小群体区和大群体区产量差异不显著，但在中等群体区有三个处理的产量明显高于农民习惯追氮区产量。在追氮量方面，三类苗情冬小麦根据四种方法推荐的追氮量均明显低于农民的习惯追氮量。说明技术推荐处理对减少氮肥用量有显著作用，但在增产效果方面受到苗情影响。

三类苗情冬小麦四个推荐追氮处理之间产量差异均不显著，每种推荐技术的推荐追氮量与苗情有关。在小群体区和中等群体区，根据茎基部硝酸盐测试和土壤硝态氮测试进行推荐的追氮量较低；在大群体区根据总茎数推荐的追氮量最低。说明针对于返青-拔节期属于小群体和中等群体类冬小麦，采用茎基部硝酸盐测试和土壤硝态氮测试进行追氮量推荐更为合理；属于大群体类冬小麦，采用总茎数推荐追氮量更为合理。

由表3可以看出，通过采用四种推荐技术进行冬小麦追肥指导，中等群体区可以获得最高产量，而小群体区产量显著低于中等群体区和大群体区。说明确保返青期冬小麦达到中等群体标准是实现冬小麦高产的基础。

表2　三类苗情冬小麦不同处理的追氮量及产量Table 2　Yield and top-dressing N rate of winter wheat with different population size

同列数据后不同字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同

Different letters following values mean significant difference among treatments at 0.05 level.The same as below

表3　不同苗情冬小麦的追氮量及产量Table 3　Yield and top-dressing N rate of winter wheat with different seedling statuses　kg·hm-2

2.2不同追肥推荐技术对三类苗情冬小麦的增产和减氮效果

由表4可以看出，三类苗情冬小麦的减氮率明显高于增产率，说明针对当前农民冬小麦追氮现状，减氮效果较于增产效果更容易实现。在增产方面，三类苗情冬小麦四个推荐处理中，小群体区平均增产率(13.3%)高于中等群体区(11.2%)和大群体区(11.0%)，说明实现冬小麦大面积增产，小群体区的管理尤为重要。相较于农民习惯追氮区，中等群体和大群体区的推荐施氮处理的增产率都明显高于农民习惯追氮区，说明若合理改进当前农民的春季追氮管理方式，中等群体区和大群体区的增产潜力较大。

在减氮方面，小群体区和中等群体区，土壤测试和茎基部硝酸盐测试推荐处理的减氮率明显高于其他处理；大群体区四种技术推荐处理的减氮率差异不显著。说明在小群体区和中等群体区根据土壤硝态氮测定和茎基部硝酸盐测定进行追氮管理均可以显著减少氮肥用量，而在大群体区根据四种技术进行推荐都可以实现上述效果。

表4　不同追肥推荐技术对三类苗情冬小麦的增产和减氮效果Table 4　Effects of increased yield and reduced N rate of winter wheat with different recommendation technologies　%

2.3追氮量和底氮量之间的关系

通过拟合追氮量和底肥施氮量之间的关系发现，农民习惯追氮量随着底肥施氮量的增加，呈线性降低，而最高产推荐追氮量与底肥施氮量不存在明显相关性，最高产的推荐追氮量明显低于农民习惯追氮量(图1)。说明在本研究区域随着底肥追氮量投入的增加，农民会有意降低追氮量，但追氮量整体仍偏高；本研究条件下，小麦能否获得高产，不依赖于底肥施氮量的多少。由图2可以看出，底肥施氮量和最高增产率相关性不显著，说明农民习惯底肥施氮量对于冬小麦后期产量的增加影响不大，也体现了冬小麦返青期追施氮肥对于增产的重要性。由表5可以看出，小群体区采用总茎数推荐法的最高产获得率最高，为58.3%，在中等群体区和大群体区土壤硝态氮测定和茎基部硝酸盐测定推荐法最高产获得率最高，分别为63.6%、54.5%。说明小群体区采用总茎数推荐技术获得高产机率大，中等群体区和大群体区采用土壤硝态氮测定和茎基部硝酸盐测定推荐技术获得高产的机率大。

图1　底肥施氮量与追氮量的关系Fig.1　Relationship of top-dressing N rate and basal N rate

图2　底肥施氮量与最高增产率的关系Fig.2　Relationship of the highest ratio of yield increased and basal N rate

表5　不同推荐技术的最高产获得率Table 5　Ratio of the highest yield obtained with different recommendation technologies　%

3　讨 论

针对小、中等、大群体三类苗情的冬小麦，总茎数推荐技术的追氮量呈现依次降低的变化趋势，农民习惯的追氮量也呈现相同趋势，但农民习惯的施氮量偏高。说明农民在冬小麦返青期追肥管理过程中对于冬小麦苗情的把握比较准确，但对于冬小麦不同时期氮素的需求量方面的知识比较缺乏。米慧玲等[8]指出，根据冬小麦返青期群体数量调节追肥量至关重要，且这种方法易于农民接受和推广，又可以增产节肥。

国外研究证明在作物旺盛生长期前，根据一定深度土层土样的无机氮(Nmin，硝态氮和铵态氮)或硝态氮含量来进行氮肥推荐，是一项行之有效的技术[13]。在此基础上，国内学者根据具体情况对土壤Nmin推荐施肥方法进行简化形成了土壤硝态氮速测箱氮肥推荐技术[14]，此项技术辐射范围在迅速扩大。在北方旱作区土壤硝态氮含量可以来表征土壤的供氮能力[15]。作物植株的全氮含量可以反映作物的氮素营养[16]，但测试环节复杂，实际应用有一定困难。而植株硝态氮含量和全氮具有较好的相关性，因此可以较好的反映作物的氮需求，随着硝酸盐快速检测技术的发展，植株硝酸盐含量被证明可以进行作物氮素营养诊断[9]。从本研究可以看出，对于三类苗情追氮量的推荐，茎基部硝酸盐测定推荐方法和土壤硝态氮测定推荐方法的施氮量基本接近，说明这两种技术分别对于作物氮素需求和土壤氮素供应状况的诊断基本一致，进一步说明冬小麦茎基部硝酸盐浓度可以反映冬小麦返青-拔节期土壤的供氮状况，这一结果与贾良良等[9]的研究结果接近，其研究认为土壤供氮量是影响冬小麦氮素营养状况的直接因素，当土壤总供氮量在0～90 kg·hm-2范围内时，小麦茎基部硝酸盐浓度随着土壤供氮量的增加而增加，当土壤总供氮量超过90 kg·hm-2以后，茎基部硝酸盐浓度保持稳定。

SPAD值的高低可以反映叶片叶绿素含量的高低，而叶绿素含量可以反映作物的营养状况[17]。冬小麦应用叶绿素仪进行氮营养状况诊断时，测定部位为最上部完全展开叶的中部，该部位叶绿素仪测定值与作物全氮有较好的相关性。但叶绿素仪测定受作物品种、生长时期等的影响，实际操作中需要对不同品种和时期进行校正[18-19]。另外叶绿素是氮素在植物体内经过吸收转化形成的代谢产物，含量变化范围小，不能反映作物对氮素的奢侈吸收[20]。而植株体内硝酸盐属于非代谢产物，随着土壤氮素供应的变化，硝酸盐浓度变化更为迅速、灵敏[14]。在本研究中可以看到在小群体区和中等群体区，各技术推荐处理产量差异不显著的情况下，SPAD值法推荐的追氮量明显高于茎基部硝酸盐测定推荐量。这说明对于小群体、中等群体，茎基部硝酸盐测定推荐方法优于SPAD值推荐方法。这一结果和贾良良等[9]、肖焱波等[21]的研究结果相近，在贾良良的研究中，当冬小麦茎基部硝酸盐浓度从310 mg·kg-1增加到4 270 mg·kg-1时，SPAD值仅由39.7增加到44.5；在肖焱波的研究中，基部硝酸盐浓度的变化范围为7～4 148 mg·L-1，而SPAD值的变化范围是31.0～48.5。他们的研究均证明了茎基部硝酸盐浓度比SPAD值在氮素营养诊断中更灵敏。

3　结 论

(1)冬小麦施肥管理过程中，无论底肥施氮量的高低，在本试验条件下，在冬小麦返青后进行追施氮肥对于提高产量很重要。

(2)对于不同苗情的冬小麦，推荐追氮量是不同的。不同苗情冬小麦的四种推荐技术处理之间产量差异不大，考虑到推荐施氮量，土壤硝态氮测试推荐技术和茎基部硝酸盐测试推荐技术更适合对小群体区和中等群体区进行氮肥追施的推荐；总茎数推荐技术更适合指导大群体区的春季追肥管理。

(3)试验区农民冬小麦返青期习惯追氮量均偏高，通过四种氮肥推荐技术进行春季追肥指导均可以降低农民追氮量，技术推荐处理较农民习惯追氮量降低40%以上，对冬小麦产量影响不大。

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Study on Recommendation of Top-dressing Nitrogen Fertilizer Technologies for Different Growth Statuses of Winter Wheat Seedling

CHEN Dongdong,QU Hongrui,CAO Hongzhu,WANG Haodan,MA Wenqi

(College of Resources and Environmental Science,Hebei Agricultural University,Baoding,Hebei 071000,China)

In order to explore the appropriate recommendation technologies of spring top-dressing nitrogen fertilizer for winter wheat with different growth statuses,one-year field experiment with 45 locations from 2014 to 2015,was conducted with 6 nitrogen treatments (zero N top-dressing,farmers practices of N top-dressing and 4 recommendation N methods of total stem number,sap nitrate concentration test,SPAD chlorophyll meter test and nitrate nitrogen concentration of soil test),under the conditions of large population,medium population and small population.The results show that nitrogen fertilization by spring top-dressing could significantly increase the winter wheat yield,with the increase rate over 10%. Compared with farmers' practice treatment,the recommended nitrogen treatments could significantly reduce the nitrogen fertilizer rate of top-dressing by more than 40%; the increased yield is associated with its seedling,and is remarkably high in medium population zone.The basic N rate has significantly negative correlation with top-dressing N rate of farmers,but it has no obvious relationship with the recommended N application rate of the highest yield. Considering the effects of yield increase and nitrogen fertilizer reduction,the nitrate nitrogen concentration of soil test and sap nitrate concentration test are better technologies to be used in N fertilizer recommendation in small population and medium population zone,while the technology of total stem number is more appropriate in large population zone.

Winter wheat; Seedling; Yield; Nitrogen fertilizer recommendation technology

时间：2016-05-10

2015-12-11

2016-01-22

农业部公益性行业科研专项(201103003)；国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2015CB150405)

E-mail：chendd0919@163.com

马文奇(E-mail：mawq@hebau.edu.cn)

S512.1；S318

A

1009-1041(2016)05-0624-07

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160510.1625.026.html