秸秆还田下不同施氮方式对国麦301产量及其构成因素的影响

倪永静，贺群岭，赵敬领，连少英，朱培培，胡新

（商丘市农林科学院，河南商丘476000）

秸秆还田下不同施氮方式对国麦301产量及其构成因素的影响

倪永静，贺群岭，赵敬领，连少英，朱培培，胡新

（商丘市农林科学院，河南商丘476000）

为了大面积推广秸秆还田技术，于2013—2014年在商丘市夏邑县进行玉米秸秆100%粉碎还田与6种不同施氮方式相结合的随机区组试验，研究秸秆还田下不同施氮方式对小麦产量及其构成因素的影响。结果表明，秸秆还田条件下不同施氮方式对国麦301产量及其构成因素均有极显著影响；产量与施氮量呈二次曲线关系，r＝0.978 0**。成穗数、穗粒数和产量均以N3（施氮量262.5 kg/hm2）处理下达最高值，N4（施氮量300.0 kg/hm2）处理产量与N3处理间无显著差异；在施氮总量225.0 kg/hm2条件下，N2（基追比5∶5）处理的穗粒数、千粒质量比N5（农民传统施氮方式，基追比7∶3）处理分别增加10.7%，6.05%，差异达极显著水平；N2处理的成穗数、产量与N5处理之间无显著性差异。综合研究结果，中产田秸秆还田条件下，最适施氮量为262.5 kg/hm2。

秸秆还田；施氮方式；基追比；产量

秸秆还田作为我国农业可持续发展的有效措施，已经被广泛应用于农业生产。农作物秸秆含有丰富的氮、磷、钾以及微量元素成分，作物秸秆还田后可明显改善土层结构，更新有机质组成，增强土壤供肥能力[1-4]；提高农田蓄水保肥能力，优化土壤生态环境[5-6]，提高作物生长后期的叶面积指数和光合生产率[7-9]。施氮亦可增加光合产物积累，协调产量构成因素之间的关系[10-11]。近几年，作为单项技术措施的作物秸秆粉碎还田已不能满足农业生产的要求，目前更加注重与其他技术措施相结合，从而更好地挖掘和利用秸秆还田的优点[12]。一些研究表明，秸秆还田与氮肥配施对提高土壤有机质含量、培肥土壤、增加作物产量比单施秸秆或化肥均有极显著的效果[13-16]。一定施氮总量前提下，不同的基追比对小麦产量的影响很大，适宜的基追比是氮肥运筹中的重要技术[17-19]。近年来，关于施氮方式对小麦籽粒产量、品质、光合特性和秸秆还田对土壤肥力、籽粒产量的影响报道较多，但针对秸秆还田与氮肥配施对小麦产量及其构成因素的影响研究尚少。

本试验以小麦新品种国麦301为材料，探讨在玉米秸秆还田条件下，包括农民传统方式在内的不同施氮方式对小麦产量及其构成因素的影响，旨在大面积推广秸秆还田的同时指导农民科学施肥，提高小麦产量。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试小麦品种为国麦301。

1.2 试验地概况

试验于2013—2014年在商丘市夏邑县种粮大户大田里进行，前茬作物为玉米，玉米秸秆全部机械粉碎还田。土质为两合土，地势平坦，肥力中等，0～20 cm土层土壤肥力列于表1。

表1 试验地土壤养分含量

1.3 试验设计

试验设6个处理，分别为：（1）100%玉米秸秆粉碎还田+氮肥187.5 kg/hm2（基追比5∶5）；（2）100%玉米秸秆粉碎还田+氮肥225.0 kg/hm2（基追比5∶5）；（3）100%玉米秸秆粉碎还田+氮肥262.5 kg/hm2（基追比5∶5）；（4）100%玉米秸秆粉碎还田＋氮肥300.0 kg/hm2（基追比5∶5）；（5）100%玉米秸秆粉碎还田＋氮肥225.0 kg/hm2（基追比7∶3）；（6）100%玉米秸秆粉碎还田+氮肥0 kg/hm2。试验小区面积17.2 m2，重复3次，随机区组排列，试验区周围设保护行。2013年10月12日播种。越冬前定苗300万株/hm2。田间管理按照高产田常规进行，2014年6月2日收获。具体处理如表2所示。

表2 试验处理

1.4 测定项目及方法

在越冬、拔节、成熟3个时期，每个小区定2个1 m长的点调查群体茎蘖数（成熟期为有效穗数，即成穗数）。收获时随机抽取10株小麦穗测定穗粒数；千粒质量在晒干恒质量时随机取样进行数粒，数2个500粒，差异在0.5 g之内。成熟期按小区收获，并根据小区实际产量计算公顷理论产量。

1.5 数据分析

试验结果采用SPSS 20和Excel数据处理系统进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田下不同施氮方式对周麦301主要生育期群体及成穗率的影响

从表3可以看出，施氮方式对国麦301主要生育期群体和成穗率有极显著影响。越冬期总茎数呈现随着基肥量增加而增加的变化趋势，其中，表现最好的是N5处理（基肥为157.5 kg/hm2），越冬期群体为812.6万/hm2，其次是N4处理的越冬期群体，为799.2万/hm2，二者之间的差异达到显著水平。越冬群体与基肥量呈线性上升趋势。这说明，适当增加基肥比例可显著提高国麦301的越冬期总茎数。

拔节期群体从数值上看，随着施氮总量的增加而增加，但N2，N3，N5处理与拔节群体最高值N4处理之间的差异并不显著。N1，N6处理与其他处理之间差异显著。这说明，拔节期群体在一定施氮量范围内较稳定，并且在施氮总量225.0 kg/hm2条件下，基追比5∶5与7∶3之间无显著差异。

成熟群体和成穗率的变化趋势一样，N4处理下施氮量最高（300 kg/hm2），其次是N3处理（262.5 kg/hm2），但成熟群体和成穗率却在N3处理下达最高值。不过，二者之间的成熟群体和成穗率差异均不显著；N2，N1，N5处理（施氮量187.5～225.0 kg/hm2）之间的群体和成穗率没有显著差异。成熟期群体和成穗率与施氮总量之间均呈二次曲线关系，相关系数分别是0.970 0**，0.913 4**。结果表明，施氮量在262.5～300 kg/hm2时，国麦301成熟群体质量较好，成穗率较高。

表3 秸秆还田下不同施氮方式对国麦301主要生育期群体及成穗率的影响

2.2秸秆还田下不同施氮方式对国麦301产量及其构成因素的影响

由表4可知，秸秆还田下不同施氮方式对国麦301的穗粒数、成穗数、千粒质量均有极显著的影响（F值分别为31.742**，220.567**，79.445**）。穗粒数与施氮总量呈二次曲线关系，相关系数r＝0.763 0**。穗粒数以N3处理最高，为37.7粒，与其他处理间差异达极显著水平，N3处理比N5处理（农民传统方式）、N6处理（不施氮）分别增加18.9%，31.8%；其次是N2处理，为35.1粒，比N5，N6处理分别增加10.7%，22.7%。结果表明，秸秆还田下适宜的施氮总量结合基追比5∶5可显著提高国麦301的穗粒数；并且在施氮总量225.0 kg/hm2前提下，基追比5∶5的穗粒数极显著高于基追比7∶3的穗粒数。

成穗数以N3处理下最多，达675.6万穗/hm2，且N3，N4处理与N1，N2，N5，N6处理之间的差异均达到极显著水平。在施氮总量225.0 kg/hm2条件下，N2处理的成穗数比N5处理增加1.98%，差异不显著。由表4可知，成穗数在一定施氮量范围内相对稳定，呈阶梯式下降趋势：300～262.5 kg/hm2＞225.0～187.5 kg/hm2＞187.5～0 kg/hm2。

6个处理中千粒质量以N4处理最高，达43.3 g，与N3处理的42.8 g之间差异不显著。N2处理比N5处理的千粒质量增加6.05%，差异达极显著。这说明，施氮量为225.0 kg/hm2条件下，基追比5∶5的千粒质量极显著优于基追比7∶3的千粒质量。从相关性分析来看，千粒质量与施氮总量、追肥量之间的相关系数分别为0.841 1**，0.948 1**。千粒质量决定于籽粒灌浆，籽粒灌浆则受追肥量的影响较大，因此，千粒质量受追肥量的影响更大一些。

产量在秸秆还田下受不同施氮方式的影响达极显著水平（F＝148.575**）。在N3处理下产量达最高值，为8 580.3 kg/hm2，比最高施氮量N4处理增产2.16%，且差异不显著，但二者极显著高于其他处理。施氮量为225.0 kg/hm2条件下，N5处理比N2处理增产1.67%，但差异不显著。结果表明，适宜的施氮量可显著提高国麦301的产量，但施氮量超过一定范围时，产量反而有下降趋势。从变化趋势上看，产量与施氮总量呈二次曲线关系，r＝0.978 0**。从产量与构成因素的相关性看，穗粒数与产量相关性最高（r＝0.995 6**）；其次是成穗数（r＝0.973 1**）；千粒质量与产量相关系数较低（r＝0.781 5**）。

秸秆还田下不同施氮方式对国麦301株高的影响达极显著水平（F＝30.892**）。株高随施氮总量的增加呈现线性上升趋势，r＝0.993 8**。后期收获时，发现N4处理下有轻微倒伏现象。说明适宜的氮肥有利于植株节间的伸长和叶片的生长，但过量的氮肥易造成国麦301的倒伏，从而导致减产。

表4 不同施氮方式对国麦301产量及构成因素的影响

3 结论与讨论

合理施用氮肥不仅能减少肥料浪费，而且能提高作物产量和品质[20-23]。作物秸秆腐熟后能改善土壤结构，增加有机质含量。但在秸秆还田初期，由于微生物腐解秸秆需要消耗大量的氮素和水分，易在幼苗时期造成土壤内C/N失衡和缺水现象[24]，导致幼苗营养缺乏，长势弱。所以，一般通过增加施氮总量适当增加底肥，为苗期分蘖、根部发育和形成健壮的群体提供足够的氮素。氮肥的运筹是调节小麦群体结构的重要技术措施，对群体和个体性状的形成及其相互协调有显著影响[25]。本试验表明，随底肥量的增加，国麦301越冬群体逐步上升，且差异显著。结论证明，适当增加底肥量，可显著提高越冬群体数量，从而大大减轻秸秆腐化带来的负面影响。

在底肥中氮素固然是对小麦品质和产量影响重大的一个因子，适量的氮素能促进小麦根、茎、叶等营养器官的生长发育，优化单株性状，协调群体结构，对提高小麦成穗率、促进穗部结实率具有重要的作用[22]。但过量施氮或底施比例过大时，则会导致节间过分伸长，易引起倒伏、晚熟[26]。适宜追肥量的功效更是显著，可有效增强根系活力，促进根部发育，提高春季抗晚霜冻害、后期抗倒伏、抗旱、抗病能力，增加千粒质量，提高产量。本试验中，施氮量为300 kg/hm2处理下的产量、成穗数、穗粒数均低于施氮量为262.5 kg/hm2的处理。在同样施氮量225.0 kg/hm2前提下，基追比为7∶3（底肥为157.5 kg/hm2）处理的穗粒数、千粒质量均低于基追比为5∶5（底肥为112.5 kg/hm2）处理，且差异达到极显著水平；但产量与成穗数二者之间差异不显著。结果表明，为降低农业生产成本，减少因过量氮素造成的土壤污染，提高小麦生产潜力，增加小麦产量，施用氮肥量以262.5 kg/hm2为宜。

闫翠萍等[27]研究发现，山西省中等肥力麦田连续多年玉米秸秆还田条件下，配施氮肥225.0 kg/hm2增产效果最为显著，实现了当地冬小麦高产、高效栽培。卜冬宁等[25]在河北省以石新828为材料创造超高产的研究表明，在氮肥总量为240.0 kg/hm2的施用方式中，氮肥基追比虽不是主要因素，但仍以（5∶5）～（7∶3）为宜。王大用等[28]研究表明，南阳中产田在玉米秸秆还田且施氮180 kg/hm2条件下，基追比5∶5的施肥方式能显著提高矮抗58的产量。姜丽娜等[29]研究表明，在许昌地区氮肥运筹技术是通过氮肥基追比3∶7来实现矮抗58高产的。苗艳芳等[18]研究表明，洛阳地区中低产田小麦以氮肥总量200 kg/hm2、基追比（8∶2）～（7∶3）时籽粒产量最高。本试验中，商丘地区农民多采用225.0 kg/hm2基追比7∶3的传统方式施肥，产量为8 159.6 kg/hm2，比施氮量为262.5 kg/hm2处理下减产4.9%，差异达显著水平。因此，在中产田以262.5 kg/hm2的施氮总量，5∶5的基追比可实现国麦301的高产。

由于不同地区的小麦品种类型、秸秆粉碎还田方式、地力条件、气候条件和生态环境的不同，实现同等产量水平的氮肥施用方式也不尽相同，氮肥施用总量如何确定，基追比如何掌握，追肥时期如何安排，都需要根据具体的情况来确定。

［1］袁家富.麦田秸秆覆盖效应及增产作用[J].生态农业研究，1996，4（3）：61-65.

［2］刘鹏程，丘华晶.秸秆覆盖还田与土壤有机无机复合[J].土壤通报，1993，24（6）：276-277.

［3］王兆荣，徐文平.黑土培肥效果的定位研究：Ⅰ.土壤有机质及有机无机复合胶体的变化[J].东北农学院学报，1992，23（3）：215-219.

［4］武志杰，张海军.玉米秸秆还田培肥土壤的效果[J].应用生态学报，2002，13（5）：539-542.

［5］赵鹏，陈阜.豫北秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮利用及土壤硝态氮的短期效应[J].中国农业大学学报，2008，13（4）：19-23.

［6］田慎重，宁堂原，王瑜，等.不同耕作方式和秸秆还田对麦田土壤有机碳含量的影响[J].应用生态学报，2010，21（2）：373-378.

［7］刘阳，李吾强，温晓霞，等.玉米秸秆还田对接茬冬小麦旗叶光合特性的影响[J].西北农业学报，2008，17（2）：80-85.

［8］赵四申，张西群，贾素梅，等.玉米秸秆整株还田对小麦生长发育及产量的影响[J].中国生态农业学报，2003，11（1）：145-147.

［9］刘世平，陈后庆，陈文林，等.不同耕作方式与秸秆还田周年生产力的综合评价[J].农业工程学报，2009，25（4）：82-85.

［10］康国章，王永华，郭天财，等.氮素施用对超高产小麦生育后期光合特性及产量的影响[J].作物学报，2003，29（1）：82-86.

［11］张定一，党建友，王姣爱，等.施氮量对不同品质类型小麦产量、品质和旗叶光合作用的调节效应[J].植物营养与肥料学报，2007，13（4）：535-542.

［12］蒋向，任洪志，贺德先.玉米秸秆还田对土壤理化性状与小麦生长发育和产量的影响研究进展[J].麦类作物学报，2011，31（30）：569-574.

［13］王海景，康晓东.秸秆还田对土壤有机质含量的影响[J].山西农业科学，2009，37（10）：42-45.

［14］刘义国，林琪.秸秆还田与氮肥耦合对冬小麦光合特性及产量形成的影响[J].中国生态农业学报，2007，15（1）：42-44.

［15］闫春丽，孙峰，张权峰.渭南市农作物秸秆直接还田培肥增产技术研究[J].天津农业科学，2010，16（6）：147-148.

［16］霍竹，王璞，付晋峰.秸秆还田与氮肥施用对夏玉米物质生产的影响研究[J].中国生态农业学报，2006，14（2）：95-98.

［17］王曙光，许轲，戴其根，等.氮肥运筹对太湖麦区弱筋小麦宁麦9号产量与品质的影响[J].麦类作物学报，2005，25（5）：65-68.

［18］苗艳芳，常爱芬，张会民，等.氮肥分配比例对小麦产量及群体质量的影响[J].麦类作物学报，1999，19（4）：43-45.

［19］陆成彬，张伯桥，高德荣，等.施氮量与施肥时期对弱筋小麦扬麦9号产量和品质的影响[J].扬州大学学报（农业与生命科学版），2006，27（3）：72-75.

［20］熊又升，袁家富，郝福新，等.氮肥用量对不同小麦品种产量和品质的影响[J].华中农业大学学报，2009，28（6）：697-700.

［21］崔振岭，石立委.氮肥施用对冬小麦产量、品质和氮素表观损失的影响研究[J].应用生态学报，2005，16（11）：2071-2075.

［22］王绍中，田云峰，郭天财，等.河南小麦栽培学[M].北京：中国农业科学技术出版社，2010：139-140.

［23］于振文.小麦产量与品质生理及栽培技术[M].北京：中国农业出版社，2006：92-93.

［24］BANOWE Z G M，BOATENG A，STEINER J J，et al.Assessment ofstraw biomass feedstock resources in the Pacific Northwest[J]. Biomass and Bioenergy，2008，32（7）：629-634.

［25］卜冬宁，李瑞奇.氮肥基追比和追氮时期对超高产冬小麦生育及产量形成的影响[J].河北农业大学学报，2012，35（4）：6-12.

［26］彭永欣，蔡小宁.氮素对小麦库容量调节效应研究[M]//凌启鸿.稻麦研究新进展.南京：东南大学出版社，1991：144.

［27］闫翠萍，裴雪霞.秸秆还田与施氮对冬小麦生长发育及水肥利用率的影响[J].中国生态农业学报，2011，19（2）：271-275.

［28］王大用，李金秀，李金榜.秸秆还田与氮肥不同施用方式对小麦产量及灌浆速率的影响[J].农业科技通讯，2012（9）：36-39.

［29］姜丽娜，郑冬云.氮肥施用时期及基追比对豫中地区小麦叶片生理及产量的影响[J].麦类作物学报，2010，30（1）：149-153.

Effect of Different Nitrogen Application Methods on Grain Yield and Its Components of Guomai 301 under Straw Returning

NI Yongjing，HE Qunling，ZHAOJingling，LIANShaoying，ZHUPeipei，HUXin
（Shangqiu Academy ofAgricultural and Forestry Sciences，Shangqiu 476000，China）

To promote the technology of straw mulching,the effects of different nitrogen application methods on grain yield and its components of wheat under straw returning was studied using random block experiment design in Xiayi county of Shangqiu city during 2013-2014.The results showed that it had extremely significant effect on wheat yield and its components of Guomai 301.The yield and the amount of nitrogen showed a two curve relationship,r＝0.978 0**.Spike number,grain number per ears and grain yield reached maximum in N3（the amount ofnitrogen was 262.5 kg/hm2）,and it was no significant difference between N4（the amount of nitrogen was 300 kg/hm2）and N3.Under the condition oftotal nitrogen application 225.0 kg/hm2,grain number and 1 000-grain quality of N2（base topdressing ratio of 5∶5）than N5（traditional farmers method base topdressing ratio of 7∶3）increased by 10.7%and 6.05%, respectively,and the difference were extremely significant.There were no significant difference in spike number and grain yield of N2 and N5.According to the results,the optimum nitrogen application rate was 262.5 kg/hm2under straw completely crushing and returning in medium fertility farmland.

strawreturning;nitrogen fertilizer methods;ratio ofbase and topdressing;yield

S512.1

：A

：1002-2481（2017）07-1120-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.20

2017-02-14

河南省重大科技专项（161100110400）；河南省科技成果转化项目（N142201110026）

倪永静（1983-），女，河南滑县人，助理研究员，硕士，主要从事小麦遗传育种及栽培研究工作。胡新为通信作者。