氮肥减量施用对冬小麦产量及经济效益的影响

郑春风 ，任 伟 ，车 军 ，杨 攀 ，徐福新 ，吴政卿

（1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南郑州450002；2.河南省农业科学院小麦研究所，河南郑州450002）

我国是全世界第一小麦生产大国、消费大国和进口大国，小麦是我国的三大粮食作物之一[1]。河南省是小麦生产大省，也是小麦消费大省，种植小麦的农户数量在全国最多[2]。河南小麦的经济发展与河南省农户的生活水平有直接联系。近年来，随生产资料价格的不断提高，小麦生产成本也越来越高，造成了农户“增产不增收”的现象，农户种植小麦效益较低，经济收入增长缓慢，严重打击了农户种植小麦的积极性[3]。尽管国家颁布了一系列惠农政策，对农户的农业补贴与对小麦价格的保护提高了农户种植小麦的积极性，但还是无法从本质上激发农户的积极性，需要从农户自身权益层面探索农户小麦种植效益提高的途径。张冬平等[4]研究认为，要稳定小麦生产，必须要提高小麦的生产效益，除了国家对小麦生产进行补贴之外，更重要的是要提高小麦的生产效率，以最少的资源投入获取最大的产量。据调查，自1984年以来，我国化肥用量持续增加[5]，目前，在华北平原地区，小麦季农民习惯施氮量达到了424 kg/hm2，远超过同期作物氮养分消耗量，化肥使用量的增加提高了小麦种植的投入成本，破坏了土壤结构，同时还带来了一系列的环境问题，不利于小麦生产的可持续发展[6]。如何解决过量施氮带来的环境问题，保障我国农业走上优质高产、高效、持续健康发展的道路，已引起社会各界的广泛关注。近年来，小麦施肥技术一直在不断地改进和发展，很多学者已开展了基于农民习惯的氮肥减量优化施用技术研究[7-10]，有研究报道指出，在河北、山东，氮肥减量优化处理的小麦产量比农民习惯施肥处理分别高13.7%，5.08%[11]。

本研究拟通过2个不同产量冬小麦品种为试验材料，在大田试验条件下分析减量施氮肥对冬小麦田间农艺性状及产量的影响，并结合调查分析其经济效益指标，旨在为制定化肥施用减量指标、氮肥在黄淮海区域的科学应用提供技术支撑，为进一步探索农户小麦种植收益提高的有效途径和河南省小麦生产可持续发展提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以小麦品种郑麦379、郑麦101为供试材料。

1.2 试验设计

研究于2016—2017年在新乡市新乡县大西庄村农户试验地（35°16′N，113°52′E）进行田间试验。磷肥施用量为重过磷酸钙（P2O5）120 kg/hm2，钾肥施用量为氯化钾（K2O）90 kg/hm2，均作基肥一次性施入；氮肥施用量为普通尿素（N）225 kg/hm2，基追比例为 1∶1，于拔节期追肥，控释尿素（N）225 kg/hm2，无追肥。试验地地力均匀，平坦，肥力上等，前作作物均为玉米，排灌方便。于9月20—21日划区，按方案施肥后用旋耕耙地2遍，参照河南区域半冬性小麦品种适宜播期，于10月12日播种，播量均为187.5 kg/hm2，行距为20 cm。试验共设6个处理，分别为处理1（不施N肥，CK）、处理2（常规施N肥）、处理3（尿素减N 10%）、处理4（尿素减N 20%）、处理5（尿素减N 30%）、处理6（控释尿素减N 20%）。每处理小区面积为30 m2，随机区组设计，重复3次。试验田栽培管理同一般高产田。试验前耕层土壤基本理化性状如表1所示。

表1 供试土壤基本理化性状

1.3 测定项目及方法

于越冬期、返青期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期进行田间调查，并记载其株高、次生根数、穗长、群体等农艺指标。于成熟期每小区随机取20株，按常规考种法考察其穗数、穗粒数、千粒质量，实收10 m2计产。

于整个播种至收割过程调查记录其生产成本费用：种子费用、肥料费用、追肥务工费用、农药费用、机械使用费用、灌溉费用，并调查单产及小麦收购价格。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0软件对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对冬小麦农艺性状及群体的影响

从表2可以看出，在成熟期的株高、次生根、穗长、冬前和春季分蘖上，各施氮肥处理均显著性高于不施氮肥处理1（CK）。对小麦品种郑麦379进行分析发现，在株高上，处理3、处理4和处理6显著性低于处理2，处理5与处理2间差异不显著，说明普通尿素习惯施用量减少10%～20%和等量控释尿素减少20%处理可提高植株的抗倒伏能力，为小麦稳产可打下良好基础；在次生根、穗长和群体性状上，各施氮肥处理表现趋势一致：处理2、处理3、处理4和处理6之间差异不显著，但均显著大于处理5，说明普通尿素习惯施用量减少10%～20%和等量控释尿素减少20%在小麦生长中后期可以使氮素养分持续供应，以满足次生根和穗长的生长需求，并表现出优异的群体性状，可为小麦高产奠定良好的物质基础，而普通尿素习惯施用量减少30%则不能够达到预期需求。小麦品种郑麦101试验结果与郑麦379一致。

表2 冬小麦田间农艺性状调查

2.2 不同施肥处理对冬小麦产量及其构成因素的影响

由表3可知，在穗数、穗粒数、千粒质量及产量上，各施氮肥处理均显著高于不施氮肥处理1（CK）。对小麦品种郑麦379进行分析发现，与处理2相比，处理3、处理4和处理6每公顷穗数分别减少3.0万，4.5万，7.5万穗；穗粒数分别减少0.7，1.1，0.4粒；千粒质量分别减少 0，0.4，0.2 g；每公顷产量分别减少15.10，65.10，57.70 kg。对其进行显著性分析发现，以上各因素处理间的差异性均不显著，说明在常规施用磷钾肥的基础上，普通尿素习惯施用量减少10%～20%及等量控释尿素减少20%对小麦产量及其构成因素影响不大。进一步比较处理5与处理2发现，前者较后者每公顷穗数减少28.5万穗，穗粒数减少3.7粒，千粒质量减少2.2 g，每公顷产量减产了3.8%，且各因素均达到显著水平。说明普通尿素习惯施用量减少30%对小麦产量及构成因素的影响较大。小麦品种郑麦101试验结果与郑麦379一致。

表3 不同施肥处理对冬小麦产量及其构成因素的影响

2.3 不同施肥处理对冬小麦经济效益的影响

由表4可知，各施氮处理在收入、效益和产投比上均高于不施氮处理1（CK）。其中，小麦品种郑麦379的处理3、处理4和处理6较处理2每公顷收入减少幅度较小，分别减少34.8，149.7，132.75元，而效益分别增加63.00，46.05，567.60元，产投比分别增加0.07，0.12，0.54，相比之下，处理6的效益和产投比增加幅度较大；而处理5较处理2每公顷收入减少804.9元，效益减少511.35元，减少幅度均较大。小麦品种郑麦101，与处理2相比，处理3、处理4和处理6每公顷收入减少幅度较小，分别减少103.5，141.75，114.9 元，而效益分别增加 -5.70，54.00，585.45 元，产投比分别增加 0.04，0.11，0.52，相比之下，处理6的效益和产投比增加幅度较大；而处理5较处理2每公顷收入减少1 004.25元，效益减少710.7元，减少幅度均较大。综上说明，在常规施用磷钾肥的基础上，普通尿素习惯施用量减少10%～20%及等量控释尿素减量20%不仅不会造成2个品种小麦大幅度减产，反而还会增加产投比，提高小麦经济效益，尤其以控释尿素减量20%效益增加最大。而普通尿素习惯施用量减少30%对2个品种小麦的产量、收入和效益造成了较大幅度减少。

表4 冬小麦效益分析

3 结论与讨论

长期以来，小麦施肥技术一直在不断地改进和发展[12-15]。氮肥减量施用技术，是一种意在寻找土壤氮养分供应和作物氮养分需求之间平衡关系的施肥技术，在保证作物品质和产量的同时，提高肥料利用率，实现生态效益、社会效益和经济效益的最大化，进而实现农业的可持续发展。近年来，减量施肥技术在作物生产中得到了一定的推广和应用。邹晓锦等[16]通过研究氮肥减量10%～20%对玉米产量的影响发现，与农民习惯施肥（240 kg/hm2）相比，氮肥减量处理的玉米产量没有显著下降。有研究指出，在单一轮作模式下，与常规施氮处理（270 kg/hm2）相比，氮肥减量50%对水稻产量的影响不显著[17]。在蔬菜上，也有研究指出，在常规施氮水平下，氮肥减量10%～20%，可提高胡萝卜、花椰菜等蔬菜的产量[18]。本研究发现，在常规施用磷钾肥的基础上，普通尿素习惯施用量减少10%～20%及等量控释尿素减少20%对小麦产量及其构成因素影响不大，而普通尿素习惯施用量减少30%对小麦产量及构成因素的影响较大，产量减少3.8%。这与吴光磊等[19]研究发现“氮肥减量20%（225 kg/hm2）以内不会对小麦产量产生显著影响”的结果相一致。

近年来，对小麦的成本收益效率的评价一直是国内外研究人员和农业应用领域中关注的焦点问题[20]。农户在在小麦种植过程中需要多种要素的投入，如种子、肥料、灌溉和机械等要素，成本种类众多。如今，河南省小麦生产成本不断上升，严重地影响了农民种粮的积极性。降低生产成本、提高经济收益已经成为河南省小麦生产的当务之急[21]。蔡海燕等[22]研究认为，在成本构成之中，肥料投入对产量的影响最高。李文轩等[23]研究认为，当土壤养分不足的情况下，施用化肥能使作物显著增产，但是近年来农户对耕地多年连续使用化肥，土壤养分能够满足作物的需求，肥料对作物增产的效果越来越低。目前，有研究指出，在高肥力地块，减氮5%～10%，可以提高小麦产量[24]。

本研究在大田试验条件下，通过分析减量施氮肥对2个不同冬小麦品种的产量及经济效益指标发现，在常规施用磷钾肥的基础上，普通尿素习惯施用量减少10%～20%及等量控释尿素减量20%不仅不会造成2个品种小麦大幅度减产，反而还会增加产投比，提高小麦经济效益，尤其以控释尿素减量20%效益增加最大；而普通尿素习惯施用量减少30%对2个品种小麦的产量、收入和效益可造成较大幅度的减少。建议在小麦生产中，应根据各生态区土壤养分供应状况，重视氮肥的施用。普通尿素习惯施用量减少10%～20%及等量控释尿素减量20%的氮肥减量施用技术是一项投入少、实现经济效益最大化的施肥技术。