不同控释肥对冬小麦产量及氮素利用的影响

2017-09-09李子双谭德水李洪杰王薇赵同凯

山东农业科学 2017年8期

李子双+谭德水+李洪杰+王薇+赵同凯

摘要：为了探求适宜鲁西北地区的冬小麦缓控释肥品种，通过两年的定位试验，研究了5种控释肥对冬小麦群体结构、产量和氮肥利用率等方面的影响，并进行了综合评价。结果表明，与当地优化施肥（OPT）相比，三种控释肥处理（CRFA、CRFB、CRFD）能有效调控冬小麦群体，在产量、收获指数和氮素转运比例方面无显著差异，能达到预期目标。与OPT相比，CRFA、CRFB处理的氮肥利用率分别提高5.09个百分点和4.33个百分点。综合分析得出，与当地优化施肥相比，CRFA和CRFB的养分释放特性更符合当地冬小麦生长规律，其次是CRFD处理施用的控释肥。

关键词：控释肥；冬小麦；氮素利用率；群体结构；产量

中图分类号：S512.1+10.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）08-0073-05

Abstract In order to explore the suitability of different controlled release fertilizer varieties for winter wheat in Northwest Shandong， through two-year experiment， the effects of different controlled release fertilizers on winter wheat population structure， yield and nitrogen use efficiency were studied， and the comprehensive evaluation was conducted. The results showed that compared to the local optimum fertilization （OPT）， CRFA， CRFB， CRFD treatments could effectively control the winter wheat population， and there were no significant differences in yield， harvest index and nitrogen translocation ratio， so they could reach the expected goal. Compared with OPT， CRFA and CRFB treatments increased the nitrogen use efficiency by 5.09 and 4.33 percentage points， respectively. According to the comprehensive analysis， the nutrient releasing characteristics of CRFA and CRFB treatments were more suitable for the growth of winter wheat， followed by the CRFD treatment.

Keywords Controlled release fertilizer； Winter wheat； Nitrogen utilization； Population structure； Yield

冬小麥是我国的主要粮食作物之一，2014年我国冬小麦种植面积达618万公顷，但其经济效益相对较低，随着农村劳动力越来越缺乏，一些科学施肥技术，如氮肥深施和多次施氮肥技术已经无法广泛应用[1]。缓/控释肥料为解决一次性施肥技术提出了新的思路和途径，成为肥料生产和施肥技术的一次革命[2]。缓/控释肥具有节约劳动力、降低农业生产成本的优点，同时还能避免高浓度盐分对作物根系的危害，提高肥料利用率，节约能源和资源，减少淋溶和挥发，保护环境等[3-5]。当前，缓控释肥在夏玉米和水稻等作物上的应用已经相对比较成熟[6，7]，这是由于这两种作物的生育期都较短。而冬小麦的生育期较长，历经240天，经历低温和高温，有降雨量较大的时期也有降雨量较少的时期，温度条件和天气条件相对比较复杂，因此对适宜冬小麦生长规律的控释氮肥产品要求相对较高。我国在缓控释肥方面起步较晚，自20世纪80年代才开始进行研究，但是发展迅速，市面上已经有很多小麦缓控释肥[8-10]。但这些缓控释肥在不同的地区有不同的效果，为了探求适宜本地区的冬小麦缓控释肥，本研究通过不同的缓控释肥与磷钾肥配施与当地的优化施肥相比较，对冬小麦的群体结构、产量和氮肥利用率进行综合评价，筛选出适宜本地区一次性施肥的缓控释肥品种，以期为粮食作物节本增效提供有力的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2014—2016年在山东省德州市农业科学研究院科技园区进行。试验地块地势平坦，四周开阔，浇排水条件良好，前茬作物为夏玉米。供试土壤为潮土，砂质壤土，耕层土壤基本理化性状：pH值7.85，全氮0.67 g/kg，速效钾77.24 mg/kg，有效磷5.86 mg/kg，有机质含量0.72%。

1.2 供试材料

小麦品种为济麦22。供试控释氮肥：A，山东省农业科学院资源与环境研究所研制的水性树脂包膜控释肥（N=43%）；B，金正大生态工程集团股份有限公司生产的控释肥（N=43%）；C，中国农业大学资源与环境学院研制的聚氨酯包膜控释肥（N=43%）；D，中国科学院南京土壤研究所研制的控释肥（N=44.5%）；E，加阳公司生产的控释肥（N=41.5%）。

1.3 试验设计

试验设置7个处理，随机区组排列，重复3次，小区长11 m，宽5 m，面积55 m2。7个处理分别为：（1）不施氮（CK），只施磷钾肥，P2O5用量105 kg/hm2，K2O用量75 kg/hm2；（2）优化施肥（OPT），根据当地的测土配方数据得出的氮磷钾用量，N用量225 kg/hm2，基追比为1∶1；（3）控释肥A一次性施入（CRFA）；（4）控释肥B一次性施入（CRFB）；（5）控释肥C一次性施入（CRFC）；（6）控释肥D一次性施入（CRFD）；（7）控释肥E一次性施入（CRFE）。所有施氮处理的磷钾肥用量与CK相同，所有控释肥处理的氮素用量与OPT一致，控释肥与磷钾肥全部基施。endprint

玉米秸秆粉碎后全部还田，旋耕两遍后施肥播种，所有试验处理在小麦生长期各项管理措施相同。

1.4 测定项目及方法

小麦三叶期调查基本苗，应用一米双行法确定3处观测点，分别调查冬前分蘖、最大分蘖，收获前各处理大区选取代表性样段3处，1 m双行调查有效穗数，选取代表性植株20株调查穗粒数。选择长势均匀地段，收获9.2 m2小麦3处，脱粒去杂风干后称重，测定产量并对相关指标进行考种。植株干物质重及全氮含量采用均匀布五点取样，105℃杀青30 min，80℃烘干称重，粉碎保留，凯氏定氮法（用KDY-9830自动定氮仪）测定样品全氮，重复3次。

1.5 数据统计

收获指数=经济产量/生物产量；氮肥利用率（%）=（施氮区植株总吸氮量-不施氮区植株总吸氮量）/施氮量×100；氮肥农学效率（kg/kg）=（施氮区小麦产量-不施氮区小麦产量）/施氮量[11]。

用Microsoft Excel 2007进行数据整理，通过DPS 7.05用邓肯氏新复极差（DMRT）法对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对冬小麦群体结构的影响

由表1可以看出，在基本苗基本一致的情况下，不施氮肥处理（CK）冬前分蘖数显著低于施用氮肥处理，CRFC处理显著低于CRFA处理，CRFB、CRFC、CRFD、CRFE处理和优化施肥处理（OPT）在冬前分蘖数上没有显著差异。各个处理的春季最大分蘖数与冬前分蘖数的差异基本一致，CRFA处理仍然保持最高。从有效分蘖上看，控释肥处理与优化施肥处理（OPT）无显著差异，但CRFA、CRFB、CRFD 处理显著高于CRFC和CRFE处理。单株成穗数与有效分蘖的规律基本一致，CRFC处理的单株成穗数依然是最低的，CRFA、CRFB、CRFD和OPT处理均具有较高的单株成穗數。各个施肥处理的分蘖成穗率没有显著差异。

2.2 不同施肥处理对冬小麦产量及产量构成的影响

从两年的试验结果（表2）可以看出，不施氮肥处理的产量、穗粒数、千粒重、收获指数均最低，与施氮肥处理差异显著。施肥处理间比较，控释肥处理CRFA、CRFB、CRFD的穗粒数和千粒重在两年度与OPT处理差异不显著。2014—2015年度，CRFB处理的产量最高，比CK增产64.27%，增产幅度比OPT处理高4.20个百分点；2015—2016年度，CRFA处理的产量最高，比CK增产48.23%，增产幅度比OPT处理高0.93个百分点。无论是产量还是收获指数，CRFA、CRFB、CRFD处理和OPT处理差异均不显著。CRFE处理两年的产量差异较大，2014—2015年度与OPT处理差异不显著，而2015—2016年度显著低于OPT处理。

2.3 不同施肥处理对冬小麦养分积累以及分配的影响

由表3看出，不同施氮处理间，CRFA和CRFB处理的植株总氮素吸收积累量最高，CRFC处理最低，但处理间差异不显著；籽粒的吸收量CRFA和CRFB处理处于最高位，其次是OPT和CRFD处理；从氮素在植株不同器官的分配比例看，氮素在籽粒中的分配比例要远高于茎秆和叶片，除CK外，OPT处理中籽粒氮的分配比例高于其他施肥处理，但与CRFA、CRFB、CRFC、CRFD处理间差异不显著。

2.4 不同施肥处理下的冬小麦氮肥利用率

由图1和图2可以看出，CRFA和CRFB处理的氮肥利用率和氮肥农学效率均最高，与OPT相比，CRFA、CRFB的氮肥利用率分别提高5.09个百分点和4.33个百分点， CRFC处理的氮肥利用率最低，且与CRFA和CRFB处理差异显著；CRFC处理的氮肥农学效率也最低，与除CRFE处理外的其他处理差异显著。

3 讨论与结论

控释肥是能减缓或控制养分释放速度的新型肥料，是通过包膜层来调节肥料内部速效养分的释放速率，通过包膜材料的组成设计，最有可能实现养分的释放速率与作物的需肥规律相匹配[12]，在提高肥料利用率、减少环境污染等方面具有其他化学肥料无法比拟的优点[13]。自20世纪80年代以来，很多的农业科学家都将研究重点转向包膜控释肥，而且控释肥料的成功研制和推广应用，已经取得了一定的经济和生态效益[14]。不同控释肥的包膜材料和包膜工艺均不尽相同[15]，因此它的释放和适应性也不同。

判断一种肥料或者施肥方式是否可行，要从作物的群体结构、产量和养分利用率等多方面进行综合评价[16-18]。本试验通过5种不同控释肥一次性施入土壤，与当地的优化施肥相比， CRFA、CRFB、CRFD处理在冬小麦群体结构上没有显著差异，能达到预期的目标，而CRFC处理无论是分蘖数还是单株成穗数都处于最低位，但是其分蘖成穗率较高，这可能是由于CRFC处理施用的控释肥前期释放缓慢，无法满足冬小麦分蘖期的养分需求，后期逐步的释放，满足了冬小麦分蘖至成穗的养分需求。从两年的试验结果可以看出，与OPT处理相比，CRFA和 CRFB处理的产量保持优势，2014—2015年度，与对照相比，CRFB处理的增产率比OPT处理高4.20个百分点；2015—2016年度，CRFA处理的增产率比OPT处理高0.93个百分点，而CRFD处理的产量也与OPT处理相当。从收获指数看，CRFA、CRFB、CRFD处理和OPT处理差异均不显著，可以达到当地优化施肥的效果。

未来肥料研究的重点应是如何提高肥料效率与利用率，而不是继续大幅度提高施肥水平[19]。作物的生物量与养分的积累有着密切关系，养分积累是作物产量形成的基础[20]。植株总氮素吸收积累量、氮肥利用率和氮肥农学效率均是肥料积累的重要指标。本研究结果表明，各施氮处理中，CRFA和CRFB处理的植株总氮素吸收积累量、籽粒的吸收量、氮肥利用率和氮肥农学效率均处于最高位，而CRFC处理的表现较差且与其他处理差异显著。从氮素在植株不同器官的分配比例看，氮素在籽粒中的分配比例远高于茎秆和叶片，除CRFE外，其他施肥处理的籽粒氮的分配比例差异不显著。综合分析得出，与当地优化施肥相比，CRFA和CRFB的养分释放特性更符合当地冬小麦生长规律，其次是CRFD处理施用的控释肥。endprint

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