施用控释BB肥对冬小麦产量、氮素累积和氮肥利用率的影响

刘红恩,李金峰,刘世亮,冯梦喜,赵建中,孙广梅,聂兆君,王文亮(.河南农业大学 资源与环境学院，郑州 45000；.河南心连心化肥有限公司，河南新乡 4570；.商丘市民权县农业局，河南民权 476800)

施用控释BB肥对冬小麦产量、氮素累积和氮肥利用率的影响

刘红恩1,李金峰1,刘世亮1,冯梦喜2,赵建中3,孙广梅3,聂兆君1,王文亮1
(1.河南农业大学 资源与环境学院，郑州 450002；2.河南心连心化肥有限公司，河南新乡 453730；3.商丘市民权县农业局，河南民权 476800)

2013年10月-2014年6月在河南省商丘市民权县布置田间小区试验，研究施用控释BB肥对冬小麦产量及其构成要素、植株各部位对氮素吸收与累积及氮肥利用率的影响。结果表明，施用控释BB肥在所有处理中效果最佳，较农民习惯施肥在穗粒数、理论产量、实际产量、生物产量及收获指数等指标上分别增加20.61%、27.08%、8.41%、5.87%、4.44%；在籽粒氮质量分数、氮素累积量上分别增加24.81%、28.47%；在氮肥利用效率、氮肥贡献率上较农民习惯施肥分别增加89.56%、15.24%。施用控释BB肥在减氮20%的条件下，较农民习惯施肥和普通BB肥在冬小麦产量上没有显著的影响，但提高植株各部位对氮素的吸收及累积作用，同时明显提高氮肥的利用效率。说明，施用控释BB肥可以明显提高冬小麦产量及其构成要素，增加植株对氮素的吸收及累积量，提高氮肥利用率。

冬小麦；控释BB肥；产量；氮累积量；氮肥利用率

进入20世纪90年代以来，中国氮肥用量、化肥生产总量和施肥总量相继跃居世界首位[1]。其中氮肥用量达到全球氮肥用量的36%以上[2]，使中国成为全球第一氮肥消费大国。然而，随着中国氮肥用量的逐年增加，氮肥利用率并没有明显增加[3]。目前，中国氮肥利用率为30%～35%，低于发达国家水平10%～15%，每年有约1 500万t氮素(约占氮肥用量的60%)损失进入大气和水体[4]。正是由于中国农业生产面临着高氮肥投入量和低氮肥利用率的情况，引发了生产效益降低、能源浪费和环境污染等一系列问题。因此，合理施肥对于提高肥料利用率、降低环境污染具有重要意义。近年来，控释BB肥作为新型肥料越来越受到人们的关注，成为研究的热点[5-6]，控释BB肥可根据作物对养分的需要来调控养分释放速度，在保证作物养分供应的同时，防止肥料流失[5-7]。在玉米生产中，控释BB肥对提高玉米产量、品质和氮肥利用率具有重要意义[8-9]。赵霞等[10]研究发现，施用控释肥可优化农艺性状及提高光合性能指标，进而提高玉米产量。曾宪成[11]研究发现，在水稻上施用控释肥，可明显提高水稻抗性和产量，提高氮肥利用率。于淑芳等[12]研究发现，施用控释BB肥可以明显增加大蒜产量，提高蒜头的一级品率。为验证控释BB肥在壤质潮土上对冬小麦的应用效果，于2014年在河南民权开展控释BB肥对冬小麦产量、氮素累积及氮肥利用率影响的研究，以期为控释配方的优化及推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

于2013年10月-2014年6月在河南省商丘市民权县龙塘镇吴堂村进行试验。供试土壤为壤质潮土。土壤基本理化性状： pH 8.01(1∶5水提)，有机质20.35 g/kg，碱解氮45.50 mg/kg，速效磷5.66 mg/kg，速效钾91.00 mg/kg。

1.2 供试材料

供试小麦品种为‘郑麦9023’，由民权县农业局统一提供。试验用肥料为控释尿素(43.2%)、颗粒二铵(18-46-0)、颗粒氯化钾(60%)、过磷酸钙(16%)。控释尿素是通过特种设备将生物有机复合型材料加入尿液中，通过充分混合后形成控释剂-尿素复合体，施入土壤遇水后吸水膨胀，吸水层迅速组装成海绵状的网络结构，具有很强的耦合性，能够将尿素养分耦合在网络内，以控制养分挥发、流失，提高肥料利用率。以上肥料均由河南心连心化肥有限公司提供。

1.3 试验设计

试验共设置5个处理，T1：PK处理(不施氮肥，过磷酸钙656.25 kg/hm2，氯化钾75 kg/hm2)；T2：农民习惯施肥(基施25-7-8复合肥750 kg/hm2，于次年3月份追施尿素150 kg/hm2)；T3：普通BB肥29-14-6(普通尿素380.1 kg/hm2)；T4：控释BB肥29-14-6(控释尿素408.3 kg/hm2)；T5：控释BB肥23-14-6(在T4的基础上减氮20%，控释尿素304.2 kg/hm2)。

其中T3、T4、T5处理所用磷肥均采用颗粒二铵(228.3 kg/hm2)；钾肥均采用氯化钾(75 kg/hm2)。除T2处理(农民习惯施肥)以外，其他各处理所施肥料均用做基肥一次性施入。试验采取随机区组排列，重复3次，小区面积5 m×6 m=30 m2。同时设置保护行和观察道。所有处理的种植密度及其他水肥管理措施按照当地高产优质小麦生产技术规程进行，各项措施由专人在同一个工作日内完成。

1.4 测试项目与方法

小麦成熟后，按照一米双行法调查产量构成要素，1 m2样方实打实收计产。取每处理植株样，分为籽粒、颖壳、茎叶等，计算各部位生物量，并烘干粉碎，测定各部位氮质量分数，计算氮肥利用效率。植株氮磷钾采用硫酸-双氧水消煮法测定，全氮采用凯氏定氮法测定[13]。

以下参数计算公式参照彭少兵等[3]及邹娟等[14]的方法, 用以表征肥料的利用效率。

氮素积累量=非收获物干质量×非收获物氮质量分数+收获物干质量×收获物氮质量分数

氮肥偏生产力=施氮肥区产量/施氮肥量

氮肥农学效率= (施氮肥区产量-不施氮肥区产量)/施氮肥量

氮肥利用效率=(施氮肥区植株地上部氮素积累量-不施氮肥区植株地上部氮素积累量)/施氮量×100%

氮肥贡献率=(施氮肥区产量-不施氮肥区产量)/施氮肥区产量×100%

1.5 统计分析

采用Excel 2003 和 SPSS 10.0软件进行数据处理和统计分析，采用LSD-test法(P<0.05)对处理平均值进行多重比较。

2 结果与分析

2.1施用控释BB肥对冬小麦产量及其构成因素的影响

由表1 可知，与T1处理(PK处理、不施氮肥)相比，其他施氮处理(T2、T3、T4、T5)在穗数、穗粒数、理论产量、实际产量、生物产量、收获指数等各指标上均高于T1处理，且在穗数、穗粒数、理论产量、实际产量等指标上达到显著差异水平(P<0.05)，其中施氮处理较T1处理实际产量增产幅度达43.20%～63.57%。说明施用氮肥能够提高冬小麦的产量及其构成要素。

与T2(农民习惯施肥)处理相比，T3(普通BB肥)、T4(控释BB肥)、T5(控释BB肥减氮20%)处理在穗粒数、千粒质量、理论产量、收获指数等方面均高于T2处理。其中T3、T4、T5处理穗粒数较T2处理分别增加9.09%、20.61%、5.80%；理论产量分别增加6.38%、27.08%、6.94%；收获指数分别增加2.22%、4.44%、4.44%。说明，使用BB肥较农民习惯施肥能够增加冬小麦产量及其构成要素，其中施用控释BB肥(T4)效果最佳，能够大幅度地提高冬小麦理论产量。

与T2处理相比，T4处理在实际产量、生物产量等指标上均高于T2处理，且在所有处理中其值最大，较T2处理分别高出8.41%、5.87%。但是T3、T5处理在实际产量和生物产量等指标上均低于T2处理，但差异均未达到显著水平(P>0.05)。说明，施用控释BB肥能够增加冬小麦产量及生物量，在减氮20%的条件下产量、生物量虽然有所降低，但是差异并不显著。

2.2施用控释BB肥对冬小麦各部位氮质量分数的影响

由图1可知，与T1处理相比，T2、T3、T4、T5处理籽粒、茎叶、颖壳各部位氮质量分数均高于T1处理。其中，T2处理的籽粒、茎叶、颖壳氮质量分数较T1处理分别增加189.13%、16.67%、15.30%。且在籽粒氮质量分数方面达到显著差异水平(P<0.05)。说明，使用氮肥能显著增加冬小麦各部位氮质量分数，并促进氮素向籽粒的运输。

表1 不同处理的冬小麦产量及其构成因素Table 1 Yield and its components of winter wheat of different treatments

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters in same column indicate significant differences under various treatments(P<0.05).The same below.

图中不同小写字母表示同一部位不同处理间差异显著(P<0.05)。下同 Different lowercase letters indicate significant differences under various treatments in the same part atP<0.05. The same below

图1不同处理冬小麦各部位氮质量分数
Fig.1Nitrogenmassfractionindifferentpartsofwinterwheatindifferenttreatments

与T2处理相比，T3、T4、处理籽粒、茎叶、颖壳各部位氮质量分数均高于T2处理，T5处理的茎叶、颖壳氮质量分数也高于T2处理。其中，T4处理在所有处理中各部位氮质量分数均最高，茎叶、颖壳氮质量分数较其他处理均达到显著差异水平(P<0.05)。T3、T4处理的籽粒氮质量分数较T2处理分别增加16.54%、24.81%。T3、T4、T5处理的茎叶氮质量分数较T2处理分别增加35.71%、192.86%、128.57%；颖壳氮质量分数较T2处理分别增加19.42%、94.82%、11.33%。说明，使用BB肥较农民习惯施肥在减少氮肥用量的前提条件下，仍能提高冬小麦各部位氮质量分数，并促进氮素向籽粒的转移。在各个处理中，施用控释BB肥较普通BB肥效果更佳，能够大幅度提高冬小麦各部位氮质量分数，但在减氮20%的情况下，导致籽粒氮质量分数有所降低。

2.3施用控释BB肥对冬小麦各部位氮素累积量的影响

由表2可知，与T1处理相比，其他各处理籽粒氮累积量、茎叶氮累积量、颖壳氮累积量、总氮累积量均高于T1处理，且均达到显著差异水平(P<0.05)。说明，施用氮肥可以显著增加冬小麦植株各部位氮累积量及植株总氮累积量。

与T2处理相比，T3、T4处理的籽粒氮累积量分别增加4.87%、28.47%，颖壳氮累积量较T2处理分别增加4.80%、111.58%，总氮累积量较T2处理分别增加7.44%、47.12%。T3、T4、T5处理的茎叶氮累积量较T2处理分别增加37.56%、220.63%、126.97%；其中，T4处理在所有处理中的籽粒氮累积量、茎叶氮累积量、颖壳氮累积量、总吸氮量均最高，并在茎叶、颖壳中的氮累积量达到显著差异水平(P<0.05)。但T5处理与T2相比，在籽粒氮累积量、颖壳氮累积量、总氮累积量指标上均低于T2处理，其中籽粒氮累积量、总氮累积量分别降低47.87%、32.79%。说明，使用BB肥较农民习惯施肥在降低用氮量的条件下，仍能增加植株各部位氮累积量及总氮累积量，其中施用控释BB肥的效果最好，各部位氮累积量及总累积量均达到最大值。但是，在施用控释BB肥减氮20%的条件下，冬小麦籽粒、颖壳氮累积量及总氮累积量均有所降低。进一步说明，在冬小麦生产中氮素的投入量直接影响着植株对氮素的吸收与累积。

表2 不同处理冬小麦各部位氮素累积量Table 2 Nitrogen accumulation in different parts of winter wheat in different treatments kg/hm2

2.4施用控释BB肥对冬小麦氮肥利用效率的影响

由表3可知，与处理T2相比，施用BB肥处理(T3、T4、T5)在氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用效率等指标上均高于T2处理。其中，T3处理在氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用效率这几个指标上较T2处理分别增加42.01%、27.06%、14.62%。说明，施用普通BB肥较农民习惯施肥可提高氮肥利用率。

与T2处理相比，T4、T5处理的氮肥偏生产力较T2处理分别增加62.22%、72.20%，氮肥农学效率较T2处理分别增加86.89%、55.24%，氮肥利用效率较T2处理分别增加89.56%、73.42%。氮肥贡献率T4处理较T2处理增加15.24%。说明，施用控释BB肥较农民习惯施肥、普通BB肥能提高氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥贡献率、氮肥利用效率，促进氮肥的高效利用。但在减氮20%的条件下，氮肥农学效率、氮肥利用效率较不减氮处理均有所降低，但高于农民习惯施肥和普通BB肥处理。

表3 不同处理冬小麦氮肥利用效率Table 3 Nitrogen utilization efficiency of winter wheat in different treatments

3 讨 论

氮素是影响冬小麦产量的重要因素，合理的氮肥用量不仅能够增加冬小麦产量、产量构成要素，还能提高氮肥利用效率，实现节约能源，保护环境的目的。沈海军等[15]研究表明在一定范围内，冬小麦产量随施氮量的增加而显著提高。本试验也得到相同的结论，施氮处理较不施氮处理产量的增加幅度达43.20%～63.57%，其中施用控释BB肥处理增产幅度在所有处理中达到最大值，为63.57%，说明在降低氮肥投入量的同时仍然能够提高冬小麦产量及其构成要素。这一结论与范玲超等[16]、孙克刚等[17]研究结果相一致。

施氮量是影响冬小麦氮素吸收及利用的重要因素，氮吸收利用是干物质生产和产量形成的基础，适当的施氮量可以提高冬小麦对氮素的吸收和累积，随着施氮量的进一步增大，冬小麦对氮素的吸收效率和利用效率呈降低趋势[18]。本试验结果表明：施氮处理与不施氮处理相比能够显著增加冬小麦各部位氮质量分数及累积量。在所有处理中，施用控释BB肥的效果最佳，较农民习惯施肥在降低用氮量的条件下，籽粒、颖壳、茎叶氮质量分数分别增加24.81%、192.86%、94.82%；各部位氮累积量分别增加28.47%、220.63%、111.58%；氮肥利用效率增加89.56%。在减氮20%的条件下，各部位氮质量分数、氮累积量、氮肥利用效率较不减氮处理均有所降低，但是依然高于农民习惯施肥处理。这一结果与杨春蕾[19]、杨俊刚[20]、孙克刚等[1]研究结果相一致。

4 结 论

综上所述，在冬小麦的生产应用中，氮素的作用十分关键。施用BB肥较农民习惯施肥、在降低氮肥投入量的同时，仍能达到非常明显的增产效果，增加冬小麦各部位氮含量及氮累积量，并提高氮肥的利用率。其中施用控释BB肥的效果最佳，在提高冬小麦产量、增加植株对氮素的吸收和累积、提高肥料的利用率方面均有显著效果。所以，控释BB肥的研究与应用，是实现农业可持续发展的必由之路，这对构建资源节约型、环境友好型新型农业的发展具有十分重要的意义。

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EffectsofRelease-controlledBulkBlendingFertilizeronGrainYield,NitrogenAbsorptionandUtilizationEfficiencyinWinterWheat

LIU Hongen1, LI Jinfeng1, LIU Shiliang1, FENG Mengxi2, ZHAO Jianzhong3, SUN Guangmei3, NIE Zhaojun1and WANG Wenliang1
(1.College of Resources and Environment, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.Heart to Heart Chemical Fertilizer Co., LTD, Xinxiang Henan 453730, China; 3.Agricultural Bureau of Shangqiu City, Minquan Henan 476800, China)

In order to study the effect of release-controlled bulk blending (BB) fertilizer application on the yield, yield components, nitrogen (N) absorption and accumulation of each organ, as well as nitrogen utilization efficiency (NUE) in winter wheat, a field experiment was conducted from October 2013 to June 2014 at Minquan, Shangqiu, Henan province. The results showed that the release-controlled BB fertilizer application had better effect than other treatments. Compared with the farmers’ fertilization, release-controlled BB fertilizer application increased grain number per spike, theoretical yield, actual yield, biological yield, harvest index, N mass fraction and accumulations in grain, NUE and N contribution rate by 20.61%, 27.08%, 8.41%, 5.87%, 4.44%, 24.81%, 28.47%, 89.56% and 15.24%, respectively. Under the condition of 20% reducing N application based on the release-controlled BB fertilizer application, the yield was not affected, but N absorption and accumulation, NUE increased significantly comparing with the farmers’ fertilization and ordinary BB fertilizer application. In short, the lose-controlled BB fertilizer application could significantly improve yield and yield components, N absorption and accumulation and NUE.

Winter wheat; Release-controlled Bulk Blending fertilizer; Yield; N accumulation; Nitrogen utilization efficiency (NUE)

2016-05-22

2016-07-25

Henan Provincial Government and the Chinese Academy of Sciences Cooperation Project(No.CXJQ120112)；Key Scientific and Technological Problems in Henan Province(No.152102110050)；The National Natural Science Foundation(No.41201286);Study on Selenium Xiaodong Screening of Wheat Varieties and the Mechanism of Subsidy Scheme in Henan Province “Young Teachers”(No.2013-45).

LIU Hongen, male,Ph.D,associate professor,master supervisor.Research area:mechanism of trace element nutrition in plants. E-mail: liuhongen7178@126.com

S512.1+1；S143.5

A

1004-1389(2017)09-1311-06

(责任编辑：潘学燕Responsibleeditor:PANXueyan)

西北农业学报 2017，26(9)：1317⁃1323ActaAgriculturaeBoreali⁃occidentalisSinicadoi：10．7606/j．issn．1004-1389．2017．09．008

日期：2017-09-12

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170912.1740.016.html

2016-05-22

2016-07-25

河南省政府与中国科学院合作项目(CXJQ120112)；河南省重点科技攻关(152102110050)；国家自然科学基金 (41201286)；河南省青年骨干教师资助计划(2013-45)。

刘红恩，男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事植物微量元素营养机理研究。E-mail: liuhongen7178@126.com

王文亮，男，硕士，副教授，硕士生导师，主要从事植物营养与施肥研究。E-mail：ndzhwang@163.com

CorrespondingauthorWANG Wenliang,male,master,associate professor,master supervisor.Research area:plant nutrition and fertilization. E-mail: ndzhwang@163.com