控释氮肥对糜子农艺性状及产量的影响

王 英，武俊英，刘景辉，冯学颖

（1.内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019；2.内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古萨拉齐 014109）

糜子（Panicum miliaceumL.），禾本科黍属一年生草本植物，全国总种植面积约53.3 万hm2[1]。我国北方旱作农业区为糜子主栽区，普遍存在降水量少、土壤贫瘠等问题，而糜子具有生育期短、耐旱、耐瘠薄等特性[2]。因此，糜子在北方黄土高原干旱、半干旱地区粮食生产和农民生活中具有不可替代的作用[3-5]。近年来，随着化肥的使用，糜子生产效率越来越高，施氮对糜子产量贡献达50%以上[6]。但黄土高原丘陵区农业集中化程度不高，为了简化施肥、节约劳动力，农户在种植过程中存在着施肥量过高和“一炮轰”等不合理施肥方式[7]。控释氮肥通过理化手段减缓了氮肥释放速率，可以做到肥料释放与作物需肥吻合，能够提高养分利用率并增加作物产量，在应用上也更有价值[8]。株高、茎粗等指标是作物生长情况最直观的体现。研究表明，尿素和缓释肥混合施有利于夏玉米中后期的生长，尿素缓释肥混合配比为3∶7时，夏玉米的株高、茎粗和叶面积最大且产量达到最大[9]。与普通化肥当地常量施肥相比，使用缓释肥替代普通化肥蒜苗的株高、茎粗、叶宽等均显著增加，其抗逆性提高[10]。赵营等[11]研究表明，缓/控释肥和商品包膜尿素都能促进春玉米的生长发育，可提高其株高和总生物量，且控释肥更有利于春玉米的发育。胡大鹏[12]研究表明，四叶期一次性施入90 kg/hm2氮量的控释肥可促进棉花株高等指标提高，利于建立良好株型。朱春霞[13]研究认为，施用缓释肥与习惯施肥相比，株高、旗叶长、穗长、结实率都有明显增加，利于获得更高的产量。

控释氮肥肥效释放与土壤性质、微生物活动、温度等条件密切相关[14]，因此，不同施用区域肥料释放特性不尽相同。目前，关于控释氮肥的研究主要集中在小麦、玉米等大宗作物，本试验通过控释氮肥对黄土高原丘陵区糜子形态指标和产量变化进行分析，旨在探讨黄土高原丘陵区糜子生产中控释氮肥施用的可行性，为解决当地糜子生产肥料单一的问题提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在内蒙古清水河县五良太乡后脑包村（39°57′N，111°39′E）进行，该地区是典型的黄土高原丘陵区，丘陵山地占90%以上，平均海拔1 374 m。年平均气温7.1 ℃，≥10 ℃积温2 370 ℃，无霜期140 d，年日照时数为2 914 h，年平均大风（指瞬间风速达17 m/s，即八级以上）日数达19 d，年总辐射量570.6 kJ/cm2，干燥度3.94，年蒸发量2 577 mm，年均降水量365 mm，春旱尤为严重，属典型的中温带半干旱大陆性季风气候。试验地土壤类型为黄绵土，土壤养分情况见表1。

表1 试验地土壤养分情况

1.2 供试材料和试验设计

供试糜子品种为当地主栽品种“黑糜子”，清水河农业局提供。供试肥料：控释氮肥（为释放期90 d的树脂包衣尿素，含46%N），尿素（含46%N），过磷酸钙（含12% P2O5），硫酸钾（含51% K2O）。

试验采用随机区组设计，7 个处理分别为：T0（不施肥）；TN（农民习惯施肥，普通尿素纯氮120 kg/hm2）；T1（等氮量控释氮肥，纯氮120 kg/hm2）；T2（控释氮肥减量10%，纯氮108 kg/hm2）；T3（控释氮肥减量20%，纯氮96 kg/hm2）；T4（控释氮肥减量30%，纯氮84 kg/hm2）；T5（控释氮肥减量40%，纯氮72 kg/hm2），各施氮处理氮肥均于播种时作基肥一次性施入。各处理除T0 外均于播种时一次施用过磷酸钙和硫酸钾，用量为P2O580 kg/hm2、K2O 25 kg/hm2。试验地采用机械条播，播种量为37.5 kg/hm2，行距25 cm，小区面积30 m2，重复3 次。除施肥外试验地整地播种、病虫害防治等管理措施均与当地相同。试验于2018年5月28日和2019年5月31日播种，于2018年9月27日和2019年9月26日收获。

1.3 测定方法

在每小区内选择有代表性的30 株挂牌，于苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期用卷尺测量株高，即茎基部到最高点的长度。选取挂牌植株于拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期用游标卡尺测量茎粗，即基部以上1 cm 处宽度。在糜子拔节期、抽穗期和灌浆期选取挂牌植株测定全株叶片绿色部分的长和宽，根据公式单株叶面积=长×宽×0.76 进行计算。于成熟期取15株进行考种，测定主穗长，即主茎穗第一分枝基部到穗头的长度为穗长，并测定单株穗重和千粒重。将每个小区选取长势均匀的1 m×1 m 晾晒风干后脱粒称重，然后折算成公顷产量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2016 软件进行数据整理，采用SAS 9.4 统计学软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 控释氮肥减量对糜子株高的影响

由表2 可知，株高是反映作物生长状况的重要指标。在苗期，2018年和2019年糜子株高均呈TN＞T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T0 的趋势，其中TN、T1、T2、T3处理糜子株高显著高于T0 处理（P＜0.05）；各施肥处理糜子株高较T0 处理增幅5.52%～26.77%；T1、T2和T3 处理糜子株高与TN 差异不显著（P＞0.05）。在拔节期，各施肥处理糜子株高显著高于T0 处理（P＜0.05），2018年和2019年分别以TN 和T1 最高，达48.80 cm 和42.45 cm；两年各施肥处理糜子株高较T0 增加7.84%～27.06%；糜子株高随着氮肥减量呈降低趋势，各控释肥处理仅T1 处理两年与TN 处理差异均未达显著水平（P＞0.05）。抽穗期是糜子株高增长最快的时期，在这一时期糜子株高增长速率最大。抽穗期各处理糜子株高表现出T1＞TN＞T2＞T3＞T4＞T5＞T0 的趋势，各施肥处理糜子株高两年平均较T0 处理增加12.31%～26.77%；两年糜子株高均表现出T1 处理最高但与TN 处理差异不显著（P＞0.05），且两年TN 和T1 处理株高均显著高于T4和T5 处理（P＜0.05）。在灌浆期，各施肥处理株高均以T1 处理最高，且在2019年显著高于TN 处理；TN、T1、T2、T3、T4 和T5 处理两年较T0 处理增加17.93%、25.73%、22.98%、14.64%、11.14%和7.93%；T2、T3 处理下糜子株高较TN 处理有所降低，但差异不显著（P＞0.05）。在成熟期，各处理株高均达到全生育期最高；两年T1 处理糜子株高在成熟期均显著高于TN 处理（P＜0.05），两年较TN 处理增加8.82%和6.16%；T2、T3 处理下糜子株高与TN 处理差异不显著（P＞0.05）。

表2 控释氮肥对糜子株高的影响 单位：cm

2.2 控释氮肥减量对糜子茎粗的影响

由表3 可知，茎粗是作物生长情况直观的体现。随着生育时期的推进，糜子茎粗呈先升高后下降的趋势。在拔节期，各施肥处理糜子茎粗显著高于T0，TN、T1、T2、T3、T4 和T5 处理两年平均较T0 处理分别增加24.19%、29.84%、22.71%、19.79%、11.24%和8.22%；糜子茎粗两年均TN 处理最高，且表现为随施氮量的降低而减少的趋势，控释氮肥处理中仅T1 处理两年与TN 处理差异均不显著（P＞0.05）。在抽穗期，糜子茎粗T1 处理最高但与TN 处理差异不显著（P＞0.05）；随着氮肥的减施糜子茎粗呈降低趋势，除T4 和T5 处理显著低于TN 处理（P＜0.05）外，其他各控释肥处理与TN 处理差异不显著（P＞0.05）。在灌浆期糜子茎粗达到了整个生育期的最高值。灌浆期糜子茎粗T1 处理最高两年分别达到8.78 mm和7.92 mm，较TN 处理分别增加6.34%和4.39%；T2 处理两年分别较TN 处理增加1.53%和2.20%，差异未达显著水平（P＞0.05）。在成熟期，糜子茎粗较灌浆期有所降低，这可能是因为成熟期茎秆干物质向籽粒运输和茎秆失水造成的。成熟期糜子茎粗T1 处理最高，两年分别达8.47 mm 和8.10 mm；各施肥处理糜子茎粗均显著高于T0 处理，TN、T1、T2、T3、T4 和T5 处理两年平均较T0 处理分别增加15.38%、23.84%、19.95%、12.55%、12.83%和8.91%；随着氮肥减施糜子茎粗呈降低趋势，其中，T1 和T2 两年平均较TN 高7.30%、3.98%，T3、T4 和T5 较TN 降低2.21%～5.54%。

表3 控释氮肥对糜子茎粗的影响 单位：mm

2.3 控释氮肥减量对糜子单株叶面积的影响

由图1 可知，叶片是作物进行光合作用的主要器官，叶面积的大小直接影响作物光合同化产物的积累。本试验表明，从拔节期到灌浆期糜子单株叶面积呈增加的趋势。除2019年拔节期T5 处理外，各施肥处理糜子单株叶面积均显著高于T0 处理（P＜0.05）。在拔节期，施肥显著增加了糜子单株叶面积，各施肥处理糜子单株叶面积较T0 处理增幅15.41%～38.62%。糜子单株叶面积两年均以TN 处理最高，分别达450.92 cm2和376.42 cm2；T1、T2 处理糜子单株叶面积两年均与TN 处理差异不显著（P＞0.05），T5 处理糜子单株叶面积两年均显著低于TN 处理（P＜0.05）。在抽穗期，随着氮肥减施糜子单株叶面积呈降低趋势，T1 和T2 处理两年平均较TN 处理分别增加7.62%、3.84%，T3、T4 和T5 处理两年平均较TN 处理分别降低2.34%、8.43%和12.82%。T5 处理糜子单株叶面积两年均显著低于TN 处理（P＜0.05）。灌浆期是作物进行光合作用形成产量的关键时期，叶面积大小决定其光合能力的强弱。在灌浆期，糜子单株叶面积表现出T1＞T2＞TN＞T3＞T4＞T5＞T0 的趋势；T1 处理两年均显著高于TN 处理（P＜0.05），两年平均较TN 增加7.78%；T2 处理糜子单株叶面积两年平均较TN 增加3.23%，但差异未达显著水平（P＞0.05）；T3、T4 和T5 处理糜子单株叶面积均低于TN 处理，两年平均较TN 处理低2.04%、7.84%和11.10%，其中仅T4、T5 处理两年显著低于TN 处理（P＜0.05）。

图1 控释氮肥对糜子单株叶面积的影响

2.4 控释氮肥减量对糜子产量及其构成因素的影响

由表4 可知，各施肥处理糜子产量两年均显著高于T0 处理（P＜0.05），较T0 处理增产30.31%～42.92%。糜子产量两年均以T1 处理最高，除与T2 处理差异不显著（P＞0.05）外，均显著高于其他处理（P＜0.05），2018年和2019年较TN 处理分别高4.96%和3.88%。T3 处理与TN 处理两年差异均不显著（P＞0.05），这说明控释氮肥减量20%与普通尿素施用效果相同。T4、T5 处理糜子产量显著低于TN 处理（P＜0.05），降幅3.19%～5.29%。两年数据表明，TN、T1、T2 和T3处理糜子穗长均显著高于T0 处理（P＜0.05），这说明施肥可以增加糜子穗长，且随着控释氮肥减量糜子穗长呈降低趋势。施肥可以提高糜子千粒重，各施肥处理较不施肥（T0 处理）增幅1.22%～8.94%。糜子千粒重为随着施氮量的减少而减少，但各施肥处理间差异不显著（P＞0.05）。各施肥处理糜子公顷穗数两年均显著高于T0 处理（P＜0.05），增幅8.23%～15.69%。糜子公顷穗数两年均以T1 处理最高且显著高于T4 和T5 处理（P＜0.05），T4 和T5 较TN 处理降幅3.14%～7.37%。糜子单株穗重两年均以T1 处理最高，且表现为随氮肥减施而降低的趋势，其中TN、T1、T2、T3 处理与T1 处理差异不显著（P＞0.05），T4 和T5 处理显著低于T1 处理（P＜0.05）。

表4 控释氮肥减量对糜子产量及其构成因素的影响

2.5 糜子产量与农艺性状相关性

由表5 可知，糜子株高、茎粗和单株叶面积三者之间呈极显著正相关，说明在糜子生长过程中农艺性状变化表现出一致性。糜子产量与单株叶面积呈极显著正相关，与株高和茎粗显著正相关，表明施用控释氮肥可提高糜子株高、茎粗和单株叶面积，是糜子高产的重要前提。

表5 糜子产量与农艺性状相关性

3 讨论

形态指标是作物生长情况最直接的反映，较适宜的株高、茎粗和叶面积也是作物产量形成的必要条件。施用氮肥可显著提高作物株高和叶面积指数[15-16]。施用控释氮肥较常规施肥更能提高小麦[17-18]、马铃薯[19]叶面积，促进作物光合产物的积累。研究表明，施用缓释肥利于改善水稻农艺性状，为水稻增产打下基础，且早稻以控释氮肥减量10%、晚稻以控释氮肥减量30%株高达到最大值[20-21]。有研究认为，施用控释氮肥对马铃薯茎粗影响较小[19]。本试验中施用氮肥对糜子生长有明显的促进作用，且施用控释氮肥较尿素处理显著提高了糜子生长后期株高、茎粗和单株叶面积。但随着控释氮肥减量糜子各形态指标均呈降低趋势，糜子株高、茎粗和叶面积在减氮20%以上时差异即达显著水平。糜子农艺性状主要受土壤速效氮含量的影响，这与控释肥肥效释放密切相关。

前人研究表明，施用控释尿素可以增加玉米[22]、水稻[23]籽粒产量。树脂膜控释尿素可显著提高小麦籽粒产量幅度10.4%～16.5%[24]。朱红英等[25]研究表明，控释肥料的施用比普通肥料提高玉米产量1.98%～19.02%。这与本试验结果相同，施用控释尿素显著提高了糜子产量，但施用控释氮肥较普通尿素增产幅度较小。这说明在当地糜子生产中控释氮肥的供肥能力较施用尿素提高较小。在一些研究中，减氮后作物籽粒产量并没有显著降低。有研究表明，控释氮肥减氮0～20%施用对春玉米产量没有显著的影响[26]。孙晓等[27]研究认为，各缓/控释氮肥减量20%较常规施肥并不减产。也有研究认为，控释尿素的使用量为普通尿素的50%～75%较为高效和经济[28]。但本试验结果表明，减少施氮量后糜子产量呈现不同程度的下降，在减氮量大于20%时糜子产量较尿素施用显著降低。王君杰等[29]研究认为，在不同氮肥施用条件下公顷穗数是影响糜子产量的关键因素。本试验也表明，千粒重对产量的影响较小，糜子产量的增加主要是通过增加穗数和单株粒重实现的。在本试验中控释氮肥施用对糜子形态指标和产量的提升幅度较小，这可能是由于控释氮肥肥效释放与作物需肥不匹配导致的。控释氮肥肥效释放与土壤水热、微生物等条件密切相关。黄土高原丘陵区降雨量相对较少，气温偏低，当地的黄绵土也不利于土壤水分及氮素的保蓄，这可能是影响控释氮肥肥效释放的主要因素。

4 结论

与施用尿素相比，等氮量施用控释氮肥可提高糜子生育后期株高、茎粗和单株叶面积。但随着控释氮肥的减量糜子农艺性状呈降低趋势，减氮量大于20%时糜子株高、茎粗和单株叶面积显著低于尿素处理。施用控释氮肥较不施肥处理提高了糜子产量30.31%～42.92%。随着控释氮肥减量糜子产量呈下降趋势，减氮量20%以上时糜子产量显著低于尿素处理。综上所述，控释氮肥纯氮120 kg/hm2一次性基施糜子产量高，是适合当地糜子种植的控释氮肥施用量。