华北平原地区春后弱苗冬小麦的中后期养分调控——基于河北省曲周县3个村庄13户农户的验证试验

牛新胜，王绍雷，闫勇，张宏彦*，张维超，任环英

（1.中国农业大学曲周实验站，河北曲周057250；2.曲周县气象站，河北曲周257250）

华北平原地区春后弱苗冬小麦的中后期养分调控
——基于河北省曲周县3个村庄13户农户的验证试验

牛新胜1，王绍雷1，闫勇1，张宏彦1*，张维超2，任环英2

（1.中国农业大学曲周实验站，河北曲周057250；2.曲周县气象站，河北曲周257250）

按照养分供应与作物需求在时间上同步以提高作物产量和养分利用效率的原则，根据小麦生长需肥的阶段性特点，基于华北平原地区农户小麦生产管理模式，研究了冬小麦春后弱苗在中后期氮肥以及磷钾硼肥综合调控措施下生长发育和产量的响应。本研究采用裂区试验设计，其中，主区为习惯追氮（返青期一次性追施氮肥120 kg/hm2）和优化追氮（返青期追施氮肥40 kg/hm2、拔节期追80 kg/hm2），副区为叶面喷施尿素＋磷酸二氢钾（5月15日和22日各喷施1次0.1%磷酸二氢钾＋1%尿素溶液）、硼肥＋尿素＋磷酸二氢钾（在叶面喷施尿素＋磷酸二氢钾处理的基础上，5月2日扬花期增加了1次喷施硼肥）、清水（在前述喷施叶面肥的时候喷施清水）3个因素，研究了冬小麦中后期不同养分调控处理对春后弱苗冬小麦生长动态、产量和养分效益的影响。结果表明：对于冬小麦春后弱苗，采取春后优化追氮方法能够提高穗粒数，有利于干物质的积累，延长叶片持绿时间，提高小麦籽粒产量4.60%；春后无论是优化追氮还是习惯追氮，在叶面喷施尿素＋磷酸二氢钾溶液条件下，扬花期喷施硼肥对小麦千粒重和产量均无显著影响；在优化追氮条件下，冬小麦生长后期叶面补充氮磷钾肥增产效果不显著，其增产效应可能被追氮后移的增产效应所掩盖。

华北平原；冬麦；弱苗；肥料利用率；产量；曲周县

从返青期起身开始，冬小麦进入生长发育的中后阶段，该阶段是冬小麦干物质积累和形成籽粒直至成熟的关键时期。从养分管理的角度看，小麦生长中后期应进行土壤追氮和叶片喷施氮磷钾肥等，以促进小麦发育与成熟。但在实际生产中，农民的施肥管理往往缺乏科学性。我们对河北省曲周县农户小麦春后追氮习惯调查时发现，有96.5%的农户是在返青~起身期甚至更早时间进行追肥，仅1.74%的农户是在拔节期追施。大量研究表明，返青~起身时追氮，会导致氮素利用效率降低，且土壤剖面中的硝酸盐残留增高[1]；而拔节或稍后时期追氮，能够延缓小麦根系衰老[2]，促进植株对氮素的吸收利用[3]，提高叶片叶绿素含量[4～7]和物质合成酶的活性[9]，增强生育后期的光合性能[8]，促进物质合成与转移，提高籽粒蛋白质组分和总量[10～12]，促进籽粒直链淀粉和总淀粉量达到最优[13]，改善籽粒品质[14]，因此，是实现产量与品质协同提高的最适安全追氮期[15～20]。由于目前多数农户小麦生产上春后追氮时间较早，所以，确定适宜的氮肥施用量与施肥时期是当前减少氮素损失的重点和核心[21]。

叶面施硼是小麦养分调控的重要措施之一，能够加速小麦生育期进程，促进其穗部性状优化，减轻“穗而不实”症的发生率，表现明显的增产优势[22]，施用时期以苗期、拔节孕穗期、抽穗开花期为佳[22，23]。小麦灌浆期叶面喷施磷酸二氢钾和尿素可以提高籽粒产量和营养品质[25～28]，且喷施磷酸二氢钾还对防治小麦生育后期干旱具有一定的效果[29]。上述冬小麦中后期的肥料效应大多是在相对单一的试验条件下得到的，很少在某个区域内众多农户的实际生产中得到进一步的验证。

曲周县2009年冬季低温天气来得早，10月平均气温仅0.28℃，为2007～2010年最低的一年。受此低温影响，该县部分冬小麦冬前发育不良，分蘖不足，造成弱苗。为了把上述冬小麦中后期的肥料管理技术运用到相对复杂的实际生产上，2010年2～6月在河北省曲周县选择一些春后弱苗麦田进行了小麦中后期养分调控的产量效应试验，研究结果可为华北地区氮肥高效利用和春后弱苗冬小麦高产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

曲周县位于河北省南部，是华北平原典型的冬小麦生产区域，地处海河低平原区，在漳河冲积、漳河-滏阳河冲积平原与黄河冲积平原的交汇处，地理位置东经114°50′30″～115°13′30″、北纬36°34′45″～36°57′57″。该区属温带半湿润大陆性季风气候区，平均气温13.1℃，≥0℃积温4 982℃，≥10℃积温4 472℃，无霜期201d，热量能够满足一年两熟作物的需要；多年平均降水量542.8 mm，集中分布在7～9月（占全年降水量的2/3），蒸发量为降水量的3.3倍[30]。

2010年2～6月在河北省曲周县第四疃镇的焦庄、刘庄和平房李庄3个自然村，选择有代表性的16户春后弱苗麦田进行小麦中后期养分调控管理试验。这些田块冬小麦播期～返青前的管理措施不尽相同，均是农户各自按照其当地管理习惯模式进行的，种植的冬小麦品种有良星99、邯-6172和石4185，平均基肥施用量为氮（N）113.0kg/hm2、磷（P2O5）187.6 kg/hm2、钾（K2O）51.8 kg/hm2。试验地土壤均为改良盐化潮土，基础养分含量为全氮（0.91±0.027）g/kg（其中碱解氮149.2±66.5 mg/kg）、有机质（14.2±6.30）g/kg、有效磷（14.22±6.30）mg/kg、速效钾（116.1±25.8）mg/kg，pH值8.8±0.13。供试肥料有尿素（N含量46%，沧州大化集团有限责任公司）、磷酸二氢钾（KH2PO4含量＞99%，河北硅谷肥业有限公司）和硼砂（Na2B4O7·10H2O含量＞99.5%，国药集团化学试剂有限公司）。

采用裂区试验设计，其中，主区为春后追施氮肥（A，尿素施用量120 kg/hm2），设习惯追氮（A1，返青期一次性追施）和优化追氮（A2，返青期追1/3、拔节期追2/3）2个水平；副区为叶面喷肥（B），设喷施尿素＋磷酸二氢钾〔B1，扬花期（5月15日）和灌浆期（5月22日）各喷施1次0.1%磷酸二氢钾＋1%尿素溶液，每次喷施量均为225 kg/hm2〕、硼肥＋尿素＋磷酸二氢钾〔B2，在B1处理的基础上于扬花期（5月2日）增加喷施1次硼肥（750 g/hm2硼砂溶于375 kg/hm2清水）〕和清水（B3，CK，5月15日和22日各喷施等量清水）3个水平。对于每一田块，先将其等面积分为两半（小麦群体和苗情尽可能均匀一致），作为2个主区；然后，将每个主区又平均分为3个等面积的副区，进行叶面喷肥处理。小区面积99～336 m2，其中，行长为9.2～27.0 m，平均31.3 m；行数22.9～99.3行/区，平均52.7行/区；行距12～16cm，平均15cm。由于其中3户在麦田管理过程中没有严格按照试验处理要求进行，最终得到13份有效数据。

1.3.2 测定项目与方法

1.3.2.1 群体数量。3月15日，调查小麦返青期的总茎数；3月25日（拔节期前），调查小麦的最高总茎数。

1.3.2.2 产量构成因素。6月8日（成熟期），每块试验麦田随机选择3个样点，每个样点随机选取1 m2样方，收获地上部分，带回实验室，测定小麦的成穗数、穗粒数和千粒重。

1.3.2.3 地上部干物质量与产量。分别在扬花期（5月2日）和收获期（6月11日），每个试验点随机选择3个样点，每个样点随机选取1 m2样方，收取地上部分，带回实验室，称量总鲜重，其中，成熟期样品称取鲜重后脱粒并称取籽粒总鲜重；然后，分取鲜样约0.5 kg，先置于烘箱内105℃杀青20 min，再80℃烘干至恒重，烘干后称量总干重以及籽粒干重。计算各主要生育期的地上部干物质量，以及按15%含水量折算后的籽粒产量。

1.3.2.4 叶片SPAD值。分别于4月19日、5月7日、5月15日、5月20日和6月8日，每小区随机选取有代表性的小麦植株30株，使用便携式叶绿素仪（SPAD 502 PLUS DL），测定其最上部第1片展开叶的SPAD值。

1.3.2.5 肥料偏生产力。计算公式[20]为：

其中，PFP：肥料偏生产力（kg/kg）；Y：施用某一特定肥料作物的产量（kg/hm2）；F：施用某一特定肥料的数量（kg/hm2）。

1.3.3 数据处理采用Excel和SAS（Version 9.1.3）软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 春后氮素分期调控下冬小麦的生长动态和产量效应

2.1.1 群体动态A1与A2处理的小麦返青期总茎数差异不显著，原因是小麦返青期前田间管理比较一致；A1处理的小麦最高总茎数显著＞A2处理（表1），表明春后习惯追氮方法较优化追氮方法明显促进了冬小麦二次分蘖，致使春后小麦分蘖数量明显增多。而春后小麦群体过大，会导致养分过早消耗，造成孕穗和灌浆期脱肥，或者可能因第一二茎节伸长[31]而易发生倒伏造成减产。

表1 春后不同追氮方法对冬小麦群体动态、产量构成因素和产量的影响Table 1 Effects of N application in spring on the population structure，yield component factors and yield of winter wheat

2.1.2 产量指标产量受成穗数、穗粒数和千粒重的综合影响。A2处理的小麦成穗数和千粒重均＜A1处理，但差异并不显著；穗粒数显著＞A1处理，与前人氮素后移的研究结果[31～33]一致；最终，产量显著＞A1处理，增产率为4.60%。表明穗粒数明显增多是春后优化追氮施肥方法显著增产的主要原因。

2.1.3 地上部干物质积累量扬花～收获期，A2处理的小麦地上部干物质积累量始终＞A1处理，但差异均不显著（表2）。表明春后优化追氮方法较习惯追氮方法对小麦地上部干物质积累有一定的积极作用，但效果并不明显。本研究结果与沈建辉等[34]“追氮延迟到拔节期能显著提高小麦地上部干物质积累量，特别是提高花后干物质累积”的研究结论不一致，可能与氮素总运筹、其他栽培因素以及冬小麦春后苗情有关，具体原因还需进一步验证。

表2 春后不同追氮方法对冬小麦地上部干物质积累量的影响（t/hm2）Table 2 Effects of N application in spring on the dry matter accumulation above ground of winter wheat

2.1.4 叶片SPAD值拔节～乳熟期，A2处理的小麦叶片SPAD值除拔节期显著＜A1处理外，其他生育期均＞A1处理，其中，灌浆期和乳熟期与A1处理差异达到了显著水平（表3）。表明春后优化追氮方法较习惯追氮方法可以使冬小麦在生育后期保持较高的叶绿素含量，能够促进干物质的进一步积累，为提高产量奠定了物质基础。

2.2 喷施叶面肥对冬小麦千粒重和产量的影响

2.2.1 扬花期叶面施硼的肥料效应A1条件下，B2处理的小麦产量＜B1处理、千粒重＞B1处理，A2条件下B2处理的小麦产量＞B1处理、千粒重与B1处理相同，但差异均未达到显著水平（表4）。表明春后无论是习惯追氮方法还是优化追氮方法，在叶面喷施尿素＋磷酸二氢钾的基础上，扬花期叶面施硼较不施硼对小麦千粒重和产量影响均不明显。研究表明，硼肥的增产效应与土壤供硼水平、品种基因型有关[23]，还与栽培措施有关。Rawson[35]研究显示，缺硼引起的小花不育时期较短，发生在旗叶叶尖露出至该叶全部伸展，改善这一时期的硼素营养和环境条件（温度、水分），可以促进雌雄性器官的发育，提高结实率。本研究结果与前人研究结果存在一些差异，分析原因，可能与本研究中的小麦品种不尽相同，发育时期有所差异，可能会掩盖某些低硼敏感型品种的肥料效应有关；也可能与本研究中叶面喷施硼肥的时间相对较迟（小麦已经开花），错过了硼肥敏感期有关。具体原因还有待进一步研究。

表3 春后不同追氮方法对冬小麦叶片SPAD值的影响Table 3 Effects of N application in spring on SPAD value of winter wheat

表4 花期不同叶面喷肥对冬小麦产量和千粒重的影响Table 4 Effects of foliar fertilization at flowering stage on the yield and 1 000-grain weight of winter wheat

2.2.2 扬花期和灌浆期叶面喷施尿素+磷酸二氢钾溶液的肥料效应A1条件下，B1和B2处理的小麦产量均显著＞B3处理；A2条件下，B1和B2处理的小麦产量＞B3处理，但差异不显著（表4）。表明春后采用习惯追氮方法时，在小麦扬花期和灌浆期各叶面喷施1次尿素+磷酸二氢钾溶液能明显提高产量；而采用优化追氮方法时，在小麦扬花期和灌浆期各叶面喷施1次尿素+磷酸二氢钾溶液对提高产量效果不显著。由此我们认为，在冬小麦花期叶面补充氮磷钾肥的增产效果还与其生育后期的氮肥管理措施有关，追氮后移的增产效应可能会掩盖花期叶面喷施尿素＋磷酸二氢钾溶液的增产效应。

A1和A2条件下，B1和B2处理的小麦千粒重＞B3处理，但差异均不显著。表明春后无论是采用习惯追氮方法还是采用优化追氮方法，在小麦扬花期和灌浆期各叶面喷施1次尿素＋磷酸二氢钾溶液较喷施清水对提高小麦千粒重效果不明显。有学者认为，小麦叶面喷施磷酸二氢钾的增产效果与土壤的供磷水平有关[37～40]，或者是在氮磷营养严重失调的情况下才有可能获得较明显的效果（特别是早期喷施）[36，37]。本研究条件下，小麦扬花期和灌浆期各叶面喷施1次尿素＋磷酸二氢钾溶液对增加粒重效果不明显，可能与试验土壤的速效磷含量（14.2 mg/kg）处于中高水平有关。

2.3 春后氮素分期调控下的养分效益

A2处理的N、P2O5、K2O肥料偏生产力均显著＞A1处理（表5）。表明春后优化追氮方法较习惯追氮方法能明显提高氮磷钾肥的产出效益。

表5 冬小麦中后期氮肥调控对肥料偏生产力的影响（kg/kg）Table 5 Effects of N controlling at middle and late growth stage of winter wheat on the partial factor productivity

A2处理的氮肥偏生产力为33.6 kg/kg，与王旭等[40]报道的黄淮海生态区氮肥偏生产力（33.9 kg/kg）相近，但是低于43.0 kg/kg的全国平均水平[3]。本研究条件下，春后无论是采用习惯追氮方法还是采用优化追氮方法，氮肥偏生产力均较低，与农户冬小麦生产上氮肥投入量（基肥平均113kg/hm2、追肥120 kg/hm2，总量达到233 kg/hm2）较高有密切关系。因此，要提高氮素的利用效率，除了采用优化追氮方法外，还要控制氮肥的总投入量。

本研究条件下，磷肥的偏生产力为22.6～74.7kg/kg，变动幅度较大，与农户冬小麦生产上磷肥的投入量差异较大有关，其平均值低于黄淮海地区（62.5kg/kg）[40]和全国平均水平（63.7 kg/kg）[20]；钾肥的偏生产力为70.0～271.9 kg/kg，变动幅度更大，与农户冬小麦生产上施用钾肥差异很大有关，调查结果显示很多农户施肥以氮磷肥为主、不施用钾肥，其平均值高于黄淮海地区（85.5 kg/kg）[40]和全国平均水平（72.2 kg/kg）[20]。A2处理的磷肥、钾肥偏生产力分别较A1处理提高了5.18%和5.00%，表明在小麦拔节期前追施氮肥能够促进磷钾肥的吸收。本研究结果与苏德纯等“拔节期追氮促进磷和钾的吸收”[41]的研究结果一致。

3 结论与讨论

选择春后群体数量低、苗情弱的冬小麦为试验对象，分别在春后习惯追氮和优化追氮管理条件下，研究了扬花期叶片喷施硼肥以及扬花期和灌浆期各叶面喷施1次尿素＋磷酸二氢钾溶液中后期养分调控措施下，冬小麦的生长和产量响应情况。结果显示，对于冬小麦春后弱苗，采取提前水氮管理以及后氮素移至拔节期施用能够提高穗粒数，有利于干物质的积累，延长叶片持绿时间，提高小麦产量4.60%；在优化追氮或习惯追氮、叶面喷施尿素+磷酸二氢钾的条件下，扬花期喷施硼肥对小麦千粒重或产量均无明显影响，可能与当地土壤硼肥供应水平有关；优化追氮条件下，冬小麦生育后期叶面补充氮磷钾增产不显著，其增产效应可能是被追氮后移的增产效应所掩盖。

氮肥是小麦生长的重要肥料，优化氮肥管理对华北地区冬小麦增产和提高氮肥利用效率具有极其重要的作用。在生产中，须根据春后小麦实际的生长情况，灵活分配氮肥的投入量，以实现与小麦不同生育期需求的匹配。既要做到总量控制，又要根据作物在关键期的需求合理分配，以实现冬小麦高产与肥料的高效利用。

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Nutrition Regulation for Weak Seedling of Winter Wheat in Early Spring in North China Plain

NIU Xin-sheng1，WANG Shao-lei1，YAN Yong1，ZHANG Hong-yan1*，ZHANG Wei-chao2，REN Huan-ying2
（1.Quzhou Experimental Station of China Agricultural University，Quzhou 057250，China；2.Quzhou Meteorological Station，Quzhou 057250，China）

According to the principle of synchronizing the demand and supply of nutrient to improve crop yield and nutrient use efficiency，and the fertilizer requirement characteristics of each stage of wheat，based on the wheat production management model in North China Plain，the effects of comprehensive regulation of N，P，K and B fertilizers on the growth，yield and nutrient benefit of weak seedling of winter wheat in early spring were studied by means of the split plot design.The main plots were conventional N application with 120 kg/hm2applied once at returning green stage，and optimized N application with 40 kg/hm2and 80 kg/hm2applied at returning green stage and jointing stage，respectively.There are three factors arranged three treatments of foliar fertilization at flowering stage in subplot including urea＋KH2PO4，B＋urea＋KH2PO4andwater as control.The results showed that optimized topdressing N in early spring could improve the grain number per spike，dry matter accumulation above ground，delay the greening of leaf and increase the grain yield by 4.60%of weak wheat seedlings.No matter optimized N application or conventional N application，under the condition of foliar fertilizng urea and KH2PO4，the application of B fertilizer at flowering stage had no significant influences on the 1 000-grain weight and yield of wheat.Under the condition of optimized N application，the effect of supplying of N，P and K at late growth stage on increasing yield of wheat might be masked by that of topdressing N later.

North China Plain；Winter wheat；Weak seedling；Fertilizer use efficiency；Yield；Quzhou County

S521.1＋1

A

1008-1631（2017）03-0014-06

2016-11-16

河北省农业科技集成创新与示范基地建设：曲周实验站小麦玉米技术创新与集成科研试验基地建设；农业部公益性行业计划专项（201503106）

牛新胜（1971-），男，安徽濉溪人，高级农艺师，博士，主要从事农业资源与环境研究。E-mail：xinshengniu@163.com。

张宏彦（1972-），男，陕西合阳人，副教授，博士，主要从事植物营养研究。E-mail：zhanghy@cau.edu.cn。