控释氮肥拔节期施用对冬小麦产量及干物质、氮素积累与分配的影响

李 敏，武 际 ，韩 上，雷之萌，朱卫生，张 秋，汪建来，朱 林

(1.安徽省农业科学院土壤肥料研究所，安徽合肥 230031； 2.安徽农业大学，安徽合肥 230036；3.宿州市农业科学院，安徽宿州 234000； 4.安徽省农业科学院作物研究所，安徽合肥 230031)



控释氮肥拔节期施用对冬小麦产量及干物质、氮素积累与分配的影响

李 敏1,2，武 际1，韩 上1，雷之萌2，朱卫生3，张 秋3，汪建来4，朱 林2

(1.安徽省农业科学院土壤肥料研究所，安徽合肥 230031； 2.安徽农业大学，安徽合肥 230036；3.宿州市农业科学院，安徽宿州 234000； 4.安徽省农业科学院作物研究所，安徽合肥 230031)

为比较控释尿素和普通尿素作为冬小麦拔节肥的施用效果，2015-2016年通过在安徽省太和县及宿州市两地布置冬小麦拔节肥控释尿素机施、普通尿素机施和普通尿素撒施田间大区试验，研究拔节期追施控释尿素和普通尿素对冬小麦产量、氮素含量、SPAD值、贮存物质再分配及经济效益的影响。结果表明，在降水条件较好的太和试验点，控释尿素处理的小麦产量比普通尿素撒施和机施分别显著增加7.2%和12.5%，氮素吸收量分别显著增加16.5%和22.6%，经济效益分别显著增加8.3%和11.5%。拔节期控释尿素施用30 d 后小麦旗叶SPAD值和氮素含量高于普通尿素处理。控释尿素处理的花后干物质和氮素积累量均显著高于普通尿素处理。在降水条件相对较差的宿州试验点，拔节期施用控释尿素的效果不明显。在降水量丰沛或者灌溉条件好的情况下，拔节期施用控释尿素较普通尿素能显著促进小麦花后干物质和氮素积累，提高产量和经济效益，施用效果较佳。

冬小麦；拔节肥；控释尿素；产量；贮存物质再分配

氮素是影响小麦产量和品质的重要营养元素之一。小麦氮肥全部作底肥“一炮轰”的施肥方式不仅影响小麦产量，也不利于品质提高[1]。拔节期是实现小麦产量和品质协同提高的最适施氮时期[2-3]。在小麦优质高产栽培中，氮肥基追配比会因生态区域和小麦品种不同而不同。如强筋小麦济南17在基肥与拔节肥比例为4∶6或5∶5时能实现优质与高产的统一[4]；强筋小麦烟农19在基肥∶拔节肥∶穗肥为5∶3∶2时可同时提高产量和品质[5]。

随着我国农村劳动力不断向城市的转移，人工施肥成本大幅提高，农机具已普遍应用于农业生产中[6]。小麦生产中，农民习惯在拔节期追施尿素且多为雨后撒施，这种施肥方式不仅受气象条件限制，而且费时费力，更会造成氮素大量损失。与普通肥料相比，控释氮肥肥效期长，养分供应与作物需求基本一致，能够满足作物整个生育期对养分的需求[7]。控释尿素作为一种控释氮肥，多用作物基肥施用，很少用于追肥施用。控释尿素较普通尿素成本高[8]，在大田作物上用作基肥时，很难大面积推广。

冬小麦合理施用拔节肥不仅能够显著提高产量和品质，还能达到节本增效的目的。小麦拔节期机械施用控释尿素不仅不受农业气象条件限制，而且较全部基施节省肥料成本，易于推广应用，具有广阔的市场前景。控释尿素一次性基施时小麦产量和水分利用效率达到或超过普通尿素分次施用[9]，对冬小麦干物质积累、分配和产量的调节作用与速效氮素分期施用一致[10]，能保持小麦生育关键期耕层土壤较高的氮素含量及有效性[11]，减氮不减产[12]，显著提高小麦籽粒蛋白质含量、沉降值、湿面筋含量等品质指标[13]。但控释尿素作为拔节肥的施用效果目前尚缺少系统研究。本研究分析了控释尿素和普通尿素作为拔节肥施用对冬小麦产量、旗叶SPAD值、干物质、氮素积累与转运及经济效益的影响，以期明确普通尿素和控释尿素作为冬小麦拔节肥施用效果的差异，为冬小麦拔节肥高效合理施用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验分别在安徽省宿州市和太和县进行。宿州市地处安徽省东北部，属暖温带半湿润气候，年降水量774～895 mm，年均气温15.7 ℃；试验田土壤全氮含量0.93 g·kg-1，有机质含量16.50 g·kg-1，碱解氮含量60.89 mg·kg-1，有效磷含量8.97 mg·kg-1，速效钾含量120.45 mg·kg-1，pH 8.35。太和县地处安徽省西北部，属暖温带半温润气候，季风气候明显，四季分明，年降水量800～900 mm，年平均14.9 ℃；试验田土壤全氮含量1.09 g·kg-1，有机质含量18.60 g·kg-1，碱解氮含量62.36 mg·kg-1，有效磷含量9.85 mg·kg-1，速效钾含量185.25 mg·kg-1，pH 8.21。

1.2 试验设计

试验设普通尿素雨后人工撒施(PUⅠ)、普通尿素机械施用(PUⅡ)和控释尿素机械施用(CRU)3个处理。机械施肥采用施肥机在2行小麦中间条施，施肥深度3～5 cm。N、P2O5、K2O的总施用量分别为195、112和60 kg·hm-2。磷钾肥一次性基施；氮肥基施60%，拔节期追施40%，基施氮肥为普通尿素。为便于机械操作，试验采用大区设计，宿州大区面积338 m2(13 m×26 m)，施肥时间为2月29日；太和大区面积324 m2(18 m×18 m)，施肥时间为3月2日。

小麦品种为安农0711，条播，播量375 kg·hm-2。控释尿素为树脂包膜控释尿素(N 43%)，控释期1个月，中盐安徽红四方股份有限公司提供。普通尿素(N 46%)为中盐安徽红四方股份有限公司生产。

1.3 样品采集与测定

拔节肥施用10 d、20 d、30 d、40 d、60 d和收获期采集植株样品，分叶片、茎鞘和穗不同部位测定氮素含量。同时，于拔节肥施用后10、20、30、40、50和60 d上午9：00-11：00随机取20片小麦植株顶部完全展开叶，测定其中部SPAD值，求平均值，每处理测3次。试验前采集两地0～20 cm表层土壤，分析土壤基础养分[14]。成熟期每处理于试验区内随机选取一行1 m小麦植株，镰刀齐地割取放入网袋，重复3次，进行产量构成因素调查；同时，每个处理选取长势一致的3块6 m2小麦，单打单收，籽粒风干后测实产。

1.4 计算方法与数据处理

氮肥偏生产力=施氮区产量/氮肥用量

小麦花后氮素(干物质)同化转运参数按以下方法计算[15]：

植株氮素积累量=植株干重×含氮量

花后氮(干物质)同化量=成熟期总氮(干物质)积累量-开花期总氮(干物质)积累量

花后氮(干物质)转运量=开花期总氮(干物质)积累量-成熟期营养器官氮(干物质)积累量

花后氮(干物质)转运效率=花后氮(干物质)转运量/开花期总氮(干物质)积累量×100%

转运氮(干物质)贡献率=花后氮(干物质)转运量/成熟期籽粒氮(干物质)积累量×100%

试验数据利用EXCEL2003软件进行整理，采用SPSS17.0数据处理软件进行统计分析，则采用LSD法在0.05水平上进行处理间多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理下冬小麦产量及氮肥偏生产力的差异

在太和点，控释尿素处理(CRU)的小麦产量显著高于普通尿素处理，比尿素撒施(PUⅠ)和尿素机施(PUⅡ)分别提高7.2%和12.5%，增产的原因主要是CRU处理的穗数显著增加。CRU处理的氮肥偏生产力也显著高于普通尿素处理。在宿州点，不同施肥处理间产量、产量构成因素及氮肥偏生产力均无显著性差异，说明拔节肥施用控释尿素的效果与生态环境有一定的关系。

2.2 不同施肥处理下冬小麦植株氮含量的变化

两地拔节肥施用后冬小麦植株氮含量均逐渐降低(表2)。太和点拔节肥施用后10 d，CRU处理的叶片氮含量显著低于普通尿素处理，PUⅠ处理则高于PU II处理；茎秆氮含量也是CRU处理最低，但三个处理间无显著性差异。拔节期施肥后20 d，CRU处理的叶片和茎秆氮含量均最低，其中茎秆氮含量与两个普通尿素处理间差异均达到显著水平。拔节期施肥后30d，CRU处理叶片氮含量开始高于普通尿素处理。至施肥后60 d时CRU处理穗部氮含量较PUⅠ和PU II处理分别提高10.4%和5.1%，且差异均达到显著水平；CRU处理的叶片氮含量依然保持最高，茎秆氮含量在不同处理间无显著差异。氮含量差异出现在拔节期施用后60 d原因在于旱地土壤水分常处于不饱和或干燥状态，延缓了控释尿素氮释放。说明拔节肥施用控释尿素能有效提高小麦生长中后期叶片和穗部氮含量。宿州施用拔节肥后各施肥处理冬小麦不同部位氮含量无显著性差异。在宿州点，CRU处理的茎叶氮含量在拔节期施肥后10～20 d时均保持最低，叶片氮含量从拔节期施肥后30 d开始在不同处理间均无显著差异，而茎秆和穗氮含量从拔节期施肥后40 d起也在不同处理间均无显著差异。

表1 不同施肥处理下冬小麦产量及氮肥偏生产力Table 1 Yield and partial factor productivity of applied N of wheat under different treatments

同列数值后的不同字母表示处理间在0.05水平上差异显著。下表同。
Different letters within the same columns indicate significant difference among the treatments at 0.05 level. The same in other tables.

2.3 不同施肥处理下冬小麦叶片SPAD值的变化

从图1来看，在太和点，拔节期施肥后10 d时，CRU处理下小麦叶片SPAD值低于普通尿素处理，但从拔节期施肥后20 d开始均高于普通尿素处理。在宿州点，CRU处理的小麦叶片SPAD值施肥后10和20 d时均低于普通尿素处理，之后一直介于两个普通尿素处理之间。

2.4 拔节期不同施肥处理对冬小麦干物质积累与转运的影响

拔节期施用控释尿素对太和点小麦的干物质、氮素积累和转运影响均显著，但对宿州点的影响均未达显著水平(表3和表4)。在太和点，CRU处理的植株花前干物质积累量显著高于PUⅡ处理，但与PUⅠ处理差异不显著，而植株花前氮素积累量在三个处理间差异不显著；植株干物质和氮素的花后积累量及成熟期植株和籽粒的总积累量均表现为CRU> PU I>PU II，CRU处理对籽粒产量和氮素积累量的提高效应主要是因为促进了花后干物质和氮素的积累。

2.5 不同施肥处理下冬小麦经济效益的差异

太和点小麦产值和相对收益均表现为CRU处理显著高于普通尿素处理，其中相对收益较PU I和PU II处理分别增加8.3%和11.5%。但在宿州点不同处理间小麦产值和相对收益差异均不显著。

表2 不同施肥处理下冬小麦植株氮素含量的变化Table 2 Change of nitrogen content in wheat plant under different treatments g·kg-1

AF10、AF20、AF30、AF40和AF60分别表示拔节肥施用后10、20、30、40和60 d。
AF10，AF20，AF30，AF40 and AF60 refer to 10,20,30,40 and 60 days after fertilization at jointing stage,respectively.

图1 不同施肥处理下小麦SPAD值的变化Fig.1 SPAD values of wheat under different fertilization treatments

表3 不同施肥处理下小麦开花后干物质积累和转运的特点Table 3 Characteristic of dry matter accumulation and translocation after anthesis of wheat under different treatments

TA：Translocation amount; TP：Translocation proportion; CP：Contribution proportion.The same in table 4.

表4 不同施肥处理下小麦花后氮素积累和转运的特点Table 4 Characteristic of nitrogen accumulation and translocation after anthesis of wheat under different treatments

表5 不同施肥处理下冬小麦的经济效益Table 5 Economic benefit of winter wheat under different treatments yuan·hm-2

肥料(按照纯氮折算)中，普通尿素 4.3元·kg-1，控释尿素 7.1元·kg-1。小麦价格2.2 元·kg-1；机械成本 300 元·hm-2；人工成本600 元·hm-2；相对收益=小麦产值-拔节肥肥料成本-拔节肥施用成本。
The prices of normal urea and controlled-release urea are 4.3 and 7.1 yuan·kg-1, respectively. Wheat price is 2.2 yuan·kg-1. The machine and labor costs are 300 and 600 yuan·hm-2,respectively. Relative profit = wheat output-fertilizer cost-application cost.

3 讨 论

小麦氮肥施用“一炮轰”这种落后的一次性施肥方式易导致小麦生长后期脱肥早衰，降低氮肥利用率[16]。氮肥分次施用可以显著提高小麦产量和改善籽粒品质[17-18]。农民习惯拔节肥雨后撒施，这种施肥方式费时费力，且受天气状况影响。前人研究表明，小麦基施控释氮肥较普通氮肥显著提高产量、氮肥效率及土壤养分含量[19-20]。随着农村劳动力不断向城市转移，控释尿素由于自身优点，用作拔节肥施用将成为一种趋势。本研究中，太和试验点拔节期施用控释尿素较普通尿素撒施和机施显著增产7.2%和12.5%，而宿州试验点不同施肥处理间小麦产量无显著性差异。两试验点产量差异原因可能在于控释尿素氮素释放与降水量关系密切。有研究表明，水田和旱地影响控释肥料养分释放速率的主要因素不同。水田影响控释肥料养分释放速率的主要原因是温度，旱地影响控释肥料养分释放最重要因素则是水分。旱地土壤中的水分在很多情况下处于非饱和状态或干燥状态，包膜控释肥料的养分释放速率随土壤水分含量的降低而下降[21]。来自安徽省气象信息中心数据显示，拔节肥施用后的3月、4月、5月降水量在太和点分别为33.4 mm、108.2 mm和109.4 mm，在宿州点分别为27.0 mm、71.5 mm和102.0 mm，太和比宿州分别高出23.7%、51.3%和7.3%，太和的3个月降水总量比宿州高25.2%。太和降水丰富，有利于控释尿素氮素释放；宿州降水缺乏，不利于控释尿素氮素释放。

叶片叶绿素含量的变化直接影响植物光合作用，进而影响产量的提高[22]。研究表明，小麦旗叶SPAD值对有效穗数、穗粒数和产量的影响主要表现在拔节期和抽穗期[23-24]。本试验中，拔节期施用控释尿素处理的冬小麦旗叶SPAD值在抽穗期保持了较高的水平，这有利于生育后期叶片光合作用和产量形成[25]。一般认为，有效穗数是影响冬小麦产量的主导因素[26]。本试验条件下拔节期施用控释尿素能显著提高小麦有效穗数，说明在基本苗等因素一致的条件下拔节期施用控释尿素能够有效提高群体质量，从而为高产奠定基础。

本研究中，控释尿素处理的花后干物质和氮素积累量显著高于普通尿素处理，花前贮存的干物质和氮素在花后的转运量和效率均显著低于普通尿素处理，原因可能在于树脂膜控释尿素能有效调控保持小麦孕穗期至成熟期耕层土壤铵态氮的水平[11]，使氮素释放后移，为小麦生育中后期提供充足的氮素养分[25]，有利于花后干物质及氮素积累和产量形成，说明拔节期施用控释尿素通过显著增加小麦抽穗期旗叶氮素含量、花后干物质积累和氮素积累来提高产量。

前人研究得出，小麦分期施用普通尿素的纯收益显著高于控释尿素一次性基施[27]。本研究结果表明，拔节期施用控释尿素处理的相对收益较普通尿素撒施和机施小麦增加8.3%和11.5%。虽然控释尿素价格较高，但用于拔节肥的施用量仅为总施氮量的40%，能较控释尿素全部基施大大节省肥料成本，且拔节期追施控释尿素处理相对较高的小麦籽粒产量和产值足以弥补其高投入的肥料成本，最终相对收益显著高于拔节期追施普通尿素处理。本试验土壤条件下，小麦生产上拔节期施用控释尿素能够节本增效。

致谢：感谢安徽省小麦产业技术体系对本试验经费的大力支持。

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Effect of Controlled-Release Nitrogen Fertilizer as Jointing Fertilizer on Yield,Dry Matter and Nitrogen Accumulation and Distribution in Winter Wheat

LI Min1,2,WU Ji1,HAN Shang1,LEI Zhimeng2,ZHU Weisheng3,ZHANG Qiu3,WANG Jianlai4,ZHU Lin2

(1.Institute of Soil and Fertilizer,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei,Anhui 230031,China; 2.Anhui Agricultural University,Hefei,Anhui 230036,China; 3.Suzhou Academy of Agricultural Sciences,Suzhou,Anhui 234000,China; 4.Crop Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei,Anhui 230031,China)

In order to explicit the difference of controlled-release urea and conventional urea,field experiments were conducted in Taihe and Suzhou of Anhui province in the period of 2015-2016. Three treatments as jointing fertilization were conducted,such as controlled-release urea application by machine,conventional urea application by machine,and conventional urea application by labor. The effects of controlled-release urea application as jointing fertilizer on yield,nitrogen content,SPAD value of leaf,reserve redistribution and economic benefit of winter wheat were studied. The results showed that controlled-release urea as jointing fertilizer significantly increased the yield,dry matter and nitrogen accumulation after anthesis and economic benefit in winter wheat. The yield,total N accumulation increments and economic profit of wheat with controlled-release urea application by machine were significantly increased by 7.2% and 12.5%,16.5% and 22.6%,and 8.3% and 11.5% in Taihe,compared with those with conventional urea application by labor and by machine,respectively.SPAD value of flag leaf and nitrogen content in leaf with controlled-release urea application as jointing fertilizer were higher than that with conventional urea applications,and nitrogen content in leaf was positively correlated with SPAD value of leaf at anthesis and heading stages. Dry matter accumulation and nitrogen accumulation after anthesis with controlled-release urea application were significantly higher than those with the conventional urea applications. Under the condition of abundant precipitation or irrigation,controlled-release urea application as jointing fertilizer of winter wheat had the optimal effect,which can significantly increase the yield,dry matter and nitrogen accumulation after anthesis and economic benefit of winter wheat.

Winter wheat; Jointing fertilizer; Controlled-release urea; Yield; Reserve redistribution

时间：2017-07-07

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170707.1816.026.html

2017-01-09

2017-01-24

公益性行业(农业)科研专项经费项目(201503122)；安徽省重点研究与开发计划项目(170e1002237);安徽省农业科学院院长青年创新基金项目(16B1019);安徽省对外科技合作项目(1604b0602022)

E-mail：limin791025@126.com

武 际(E-mail：wuji338@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)07-0955-08