旋耕方式下氮肥不同减施量对小麦产量效应的影响

2019-09-23许纪东聂胜委张巧萍范春燕张玉亭张浩光

山西农业科学 2019年9期

许纪东，聂胜委，张巧萍，范春燕，张玉亭，张浩光，何宁

（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.遂平县农业科学试验站，河南遂平463100；3.宝鸡市农业科学研究院，陕西岐山722400）

小麦生产在改善和提高人民生活质量、保障国家粮食安全等方面占据非常重要的地位，为保障国家粮食“十二连增”作出了重要贡献。粮食的持续性增产与化学肥料大量、过量施用密切相关。资料显示，2015 年我国农田化肥施用量为6 022.6 万t，与2000 年相比，以年均3%的速度递增；持续过量的肥料投入尽管获得了较高的粮食产量，同时也带来了氮肥淋失、地下水污染、土壤板结、酸化以及生态环境恶化等问题[1-2]。为此，国家提出了“一控、两减、三基本”目标，到2020 年实现化肥“零增长”，既保障粮食安全又使生态环境得到保护。

小麦生产上，除品种外，对小麦需肥特点和规律[3-6]、施肥技术与建议[7-18]、新型耕作技术[19-21]等方面研究较多。在当前施肥过量的大背景下，小麦氮肥减量施用方面，有研究认为，在225 kg/hm2基础上，氮肥减施10%～20%不会影响小麦产量，反而能增加产投比，提高经济效益[22]。也有研究认为，在180 kg/hm2基础上，减施5%～10%的氮肥可使小麦增产4%～7%，氮肥利用率提高7%～8%[23]。此外，在153 kg/hm2基础上，减施25%～75%的氮肥施用量，尽管显著降低了冬小麦的籽粒产量，但是短期内对土壤机械稳定性团聚体的平均质量直径、几何平均直径和分形维数均无显著影响[24]。说明氮肥减施的研究中，采用氮肥减施基准值不同，得出的研究结论也存在较大差异。总体来看，小麦生长季氮肥施用量水平较高，以陕西省渭北地区为例，20.2%农户施氮偏高，43.5%很高，施氮过量的农户占到总户数的63.7%[17]。而且，不同农户施氮最高水平与最低水平相差太大，用量最低为33 kg/hm2，最高为454 kg/hm2，平均188 kg/hm2[9]。

结合统计资料和现有农户调查的文献资料，认为在我国小麦主产区华北平原小麦季农田氮肥的施用量水平应为300 kg/hm2左右较合理[25]，并以此作为氮肥减施的基准值，本试验研究了旋耕（8～12 cm）方式下氮肥不同减施量对小麦产量效应的影响，旨在为实现氮肥科学合理的减量施用和资源高效利用提供借鉴。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于河南省驻马店市遂平县农业科学试验站（33°15′N、113°98′E）内，属亚热带湿润大陆性季风型气候。气候温和，雨量充沛，光照充足，四季分明，亚热带向暖温带过渡性气候特性比较明显。年平均气温15.1 ℃，日照时数2 126 h，降水量927mm，无霜期226 d。土壤类型为砂姜黑土，重壤偏黏，中性偏弱酸性（pH＝5.9），土地肥沃，试验地基础土壤有机质6.52 g/kg、碱解氮18.6 mg/kg、有效磷110.40 mg/kg、速效钾139.10 mg/kg。

1.2 试验材料

供试小麦品种为遂选101（豫审麦2015004），由河南平安种业有限公司、遂平县农业科学试验站选育。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，氮肥减施依据和基准采用本研究前期的研究结论[26]（300 kg/hm2），设置常量施氮（300 kg/hm2）（CK）、减氮10%（RF10）、减氮20%（RF20）、减氮30%（RF30）4 个氮肥水平，3 个减氮处理的施肥量分别为270，240，210kg/hm2，处理间磷肥、钾肥施用量均为82.5 kg/hm2，共计4 个处理，每个处理重复3 次，共计12 个小区，小区面积24.5 m×6.0 m。本研究中辅设不施氮肥小区，用于计算氮肥利用率。其中，氮肥的70%和全部的磷、钾肥作基肥在整地时一次性施入，剩余30%氮肥在拔节期作追肥施入。前茬作物为青贮玉米，收获后粉碎灭茬，整地方式为旋耕机旋耕，旋耕深度为8～12 cm，旋耕2 遍，播种。2017 年10 月29 日播种小麦，机器播种，播量150 kg/hm2，行距20 cm，2018 年6 月1 日收获。其他田间管理措施等保持一致。

1.4 测定项目及方法

小麦成熟期，每个小区选取有代表性的2 行各取1 m 双行样段进行田间群体数量调查，取0.5 m双行长度测定茎、根、叶及总干物质质量，室内考种测定穗长、穗粒数、千粒质量等指标；各处理实收4 m2测产。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel、SPSS 软件进行整理，用LSD 法进行显著性分析（P≤0.05 表示差异显著）。

2 结果与分析

2.1 氮肥不同减施量对小麦成熟期器官干物质积累的影响

从表1 可以看出，氮肥减量施用一定比例后，RF10、RF20、RF30 处理的穗长分别较CK（6.33 cm）处理有不同程度的增加，增加了0.34～0.67 cm，但是差异未达到显著水平。说明在300 kg/hm2施用量条件下，减施一定比例的氮肥，有助于小麦穗长增加。

各器官干物质积累方面，氮肥减量施用一定比例后，均有助于茎、根的生长和总干物质质量的增加，RF10、RF20、RF30 处理较CK 处理均有一定幅度的增加，但是所有处理之间差异均不显著。

表1 旋耕方式下氮肥不同减施量对小麦穗长和干物质积累的影响

2.2 氮肥不同减施量对小麦产量的影响

由表2 可知，氮肥减施一定比例后，RF10、RF20、RF30 处理小麦群体穗数均低于CK；穗粒数有所增加，各处理的穗粒数大小依次为RF20（35.33）＞RF30（35.00）＞RF10（34.00）＞CK（33.67），但是各处理间的群体穗数、穗粒数没有显著差异；与CK（48.67g）相比，RF10、RF20 处理的千粒质量下降，分别为48.07，46.33 g，其中，RF20 处理显著低于对照（P≤0.05）；RF30 处理的千粒质量增加，但是与EF（CK，48.67 g）相比差异不显著。施用量条件下，氮肥减施一定量，不会显著影响小麦产量。

2.3 氮肥不同减施量对小麦氮肥利用率的影响

表2 旋耕方式下氮肥不同减施量对小麦产量构成的影响

由图1 可知，CK、RF10、RF20、RF30 处理的籽粒产量分别为7 985.6，7 761.3，8 071.3，6 919.4 kg/hm2，与CK 相比，RF10、RF30 处理的减产幅度分别为224.3，1 066.2 kg/hm2，其中，RF30 处理显著减产（P≤0.05）；RF20 处理的产量则略高于对照，CK、RF10、RF20 处理之间差异不显著。说明在300 kg/hm2

由图2 可知，氮肥减施后，与CK（11.28 kg/kg）相比，除RF30（11.03 kg/kg）处理的氮肥农学利用率略有下降外，RF10、RF20 处理的氮肥农学利用率（11.70，14.45 kg/kg）均有提高，分别提高0.42，3.17 kg/kg；CK、RF10、RF20、RF30 处理的氮肥偏生产力分别为26.62，28.75，33.63，32.95 kg/kg，3 个减氮处理分别比对照提高2.13，7.01，6.33 kg/kg。说明在300 kg/hm2基础上减施一定的氮肥，更有利于提高氮肥吸收利用率，增加氮肥对小麦产量的贡献。

3 讨论

小麦氮肥减量施用方面，已有研究表明，在225 kg/hm2基础上，氮肥减施10%～20%不会大幅降低小麦产量，且能增加产投比，提高经济效益[22]；在180 kg/hm2基础上，减少5%～10%的氮肥实现小麦增产4%～7%[24]。而本研究表明，在氮肥投入量为300 kg/hm2时，减少10%，20%的氮肥投入对小麦的产量影响差异不显著；氮肥减施量达到30%时，显著减产（减少1 066.2 kg/hm2）。减施10%，20%，30%氮肥后，氮肥的投入量分别为270，240，210 kg/hm2，小麦籽粒产量分别为7 761.3，8 071.3，6 919.4 kg/hm2。而有研究表明，以225 kg/hm2为基准的研究中，氮肥减施10%，20%的产量为分别为9134.9，9 084.9 kg/hm2（郑麦379）和8 805.0，8 788.4 kg/hm2（郑麦101）[22]；以180 kg/hm2为基准的研究中，氮肥减少5%，10%的产量分别为6 316.5，6 126 kg/hm2（濮麦10）[24]。本研究中，氮肥投入量为210 kg/hm2（减施30%氮肥）已经导致显著减产现象，这也高于其他研究中的氮肥减施10%分别为202.5 kg/hm2（减施基准值为225 kg/hm2）和162 kg/hm2（减施基准值为180 kg/hm2）的施肥量。可能存在2 种原因，一是其他研究中的土壤基础肥力过高，远远满足了小麦生长的氮肥需求量；另一种可能是由于不同小麦品种的氮吸收效率存在差异。总之，在当地施肥水平以及栽培条件下，均可达到不显著减产而实现氮肥减施的目的。

此外，由于本试验是在大田中进行的，只有1 a的试验数据，同时试验受天气、降水、田间管理等多个因素影响，所得结论是暂时的，更为准确的研究结论还有待于进一步研究。