活性腐殖酸缓释肥替代尿素对徐麦新品种产量和群体质量的影响

易媛， 张会云， 刘立伟， 王静， 朱雪成， 赵娜， 冯国华

（江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏 徐州 221131）

氮素是调控小麦生长发育最关键的营养元素之一，科学合理施用氮肥、培育健壮个体和调整高光效群体结构对保障小麦产量具有重要意义[1]。目前，小麦生产上氮肥主要选择尿素，原因为尿素施入土壤后会迅速溶解，并在土壤脲酶的作用下短时间内全部转化为铵态氮和硝态氮。但铵态氮易挥发损失，硝态氮易发生淋溶损失，短时间内氮素的大量供应不仅会导致氮肥利用率下降，而且会引发土壤酸化、地下水污染等生态环境问题[2-5]。因此，大力研发与推广氮肥新型肥料已成为降低麦田氮肥损失、提高氮肥利用率的有效途径之一。

缓释肥（slow-released fertilizer,SRF）作为新型的长效肥料，可以延缓养分的释放速度，使其与作物养分的吸收速率基本同步[6-7]，从而满足小麦生长发育各个时期的营养需求，对提高小麦产量潜力、节本增效有一定的促进作用[8-12]。赵霞等[13]研究表明，适量的缓释肥能显著提高和优化作物中后期农艺性状、叶面积等光合性能指标，进而提高产量。胡铁军等[14]研究认为，一次性基施缓释肥既可以提高冬小麦的产量，又可以降低化肥的投入量，减轻对生态环境的污染。近年来，腐殖酸活性肥料的研发与推广受到了广泛关注和认可。腐殖酸具有良好的化学特性和生物活性，施用腐殖酸复合肥料能改善土壤通气状况，提高土壤有机质含量，协调土壤水、气、热环境，为农作物生长创造良好条件[15-18]。前人研究多局限于缓释肥或活性腐殖酸等单一肥料，而对于活性腐殖酸与缓释肥掺混复合肥的应用效果未进行系统研究。基于此，本研究通过对比活性腐殖酸缓释复合肥与普通尿素的增产效果，旨在探讨不同氮肥处理对小麦生育期内群体质量的影响，以期为活性腐殖酸缓释肥运用于淮北地区小麦提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验于2019—2020年在江苏徐淮地区徐州 农 业 科 学 研 究 所 试 验 田 进 行（34°15′N，117°11′E），该地区属于亚热带温润气候。前茬为田菁（绿肥作物），土壤类型为轻壤土，0—20 cm耕层土壤pH为7.6，有机质含量20.2 g·kg-1、全氮含量1.08 g·kg-1、速效氮含量 62 mg·kg-1、速效钾含量105 mg·kg-1、速效磷含量 23.0 mg·kg-1，平均温度13.4℃，年平均降雨量294.6 mm，年平均日照时数1 255.6 h。

1.2 试验材料

供试品种为徐麦2023和徐麦38，均由江苏徐淮地区徐州农业科学研究所提供。尿素有效氮含量为46.3%；缓释肥为山东农大肥业科技有限公司生产的活性腐殖酸缓释掺混复合肥料（N-P2O5-K2O=25%-14%-6%），其中缓释氮含量≥8%，并添加活性腐殖酸成分。

1.3 试验设计

试验采用三因素裂区设计，以品种为主区，设徐麦2023、徐麦38 2个供试品种；以基肥种类为裂区，设尿素和缓释肥2个基肥处理；以追肥方式为小裂区，共设5个处理，具体处理见表1。于2019年10月14日播种，2020年6月5日收获，全生育期235 d。全生育期纯氮用量为240 kg·hm-2，基肥和追肥比例为5∶5（A1处理除外）。所有处理P2O5用量均为 135 kg·hm-2，K2O 用量均为 120 kg·hm-2，基肥和追肥比例为5∶5，A1（氮肥全基施）处理于拔节期仅追施磷钾肥，A2、A3、A4、A5处理磷钾肥追肥与氮肥追肥共同施用，除去缓释肥中的P2O5和K2O含量，各处理配施的磷钾肥种类为过磷酸钙（P2O5≥16%）和氯化钾（K2O≥60%）。播量为240万株·hm-2，小区面积为8.8 m2（1.6 m×5.5 m），采用2BXT2小区精量条播机（青岛普兰泰克机械科技有限公司），等行距种植，行距为23.3 cm，其他田间管理措施与当地大田一致。

表1 氮肥追肥处理设计Table 1 Design of nitrogen topdressing treatment

1.4 测定项目与方法

1.4.1 茎蘖动态测定 分别于越冬期（12月26日）、返青期（2月21日）、拔节期（3月5日）、孕穗期（4月11日）、开花期（4月23日）和成熟期（6月1日），每小区取1.0 m2具有代表性的区域进行茎蘖总数的定点调查，并计算茎蘖成穗率。

1.4.2 叶面积指数测定 分别于各主要生育时期取10株具有代表性的植株，用LI-3000C叶面积仪（美国LI-COR公司）测定叶面积，并计算叶面积指数。

1.4.3 干物质积累量测定 将测量叶面积后的植株地上部置于105℃烘箱中杀青30 min后，80℃烘干至恒重，计算单株干重，并根据基本苗计算各生育时期的干物质积累量，其中花后干物质积累量的计算方法见公式（3）。

1.4.4 产量及收获指数测定 成熟期每小区田间调查1.0 m2的穗数、每穗结实粒数，收获、脱粒后称重，数1 000粒称重，测量籽粒含水率，换算含水率13%时的千粒重和产量，计算收获指数，每个处理设3次重复。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2003进行数据整理，采用SPSS 21.0软件对数据进行差异显著性检验分析（P=0.05、0.01）和相关性分析，采用SigmaPlot 10.0进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥处理对产量及其构成因素的影响

由表2可知，与尿素相比，基肥施用缓释肥增产潜力更高，不同追肥处理对产量有显著的调控作用，各处理下平均产量均表现为A2＞A5＞A3＞A4＞A1，2个品种均在A1处理下产量最低；同时，2个品种A2处理下产量均高于A3处理。与基施尿素+A3处理相比，基施缓释肥+A2处理可使徐麦2023和徐麦38分别增产2.86%和3.06%，表明该施肥模式的增产潜力和应用价值均较高。2个品种相比，徐麦38增产潜力更高。基肥种类对千粒重的影响达到了显著水平，基肥施用缓释肥的处理平均千粒重高于尿素处理；同时，每穗粒数、千粒重对追肥方式的响应达到了显著水平，且以拔节期追施尿素的处理每穗粒数较高。各施肥处理对穗数的影响较小，差异不显著（P＞0.05）。

表2 不同氮肥处理对产量及其构成因素的影响Table 2 Effects of different nitrogen treatment on yield and its component factors

2.2 不同氮肥处理对叶面积指数的影响

由表3可知，2个品种各施氮处理下叶面积指数动态变化规律一致，均表现为在孕穗期叶面积指数最高。基肥施用缓释肥在各主要生育期的叶面积指数平均值均高于尿素处理下的同生育时期的值（徐麦38越冬期和返青期除外），尤其是孕穗期差异较大，达到显著水平。越冬期、返青期、拔节期A1处理的叶面积指数均高于其他处理，孕穗期和开花期叶面积指数均表现为A2显著高于其他处理，表明返青期追施缓释肥有利于延长小麦生育中后期叶片功能期，增强光合作用和物质生产。

表3 不同氮肥处理对叶面积指数的影响Table 3 Effects of different nitrogen fertilizer treatments on leaf area index

2.3 不同氮肥处理对茎蘖数及茎蘖成穗率的影响

2个品种拔节期高峰苗受施肥处理的调控规律基本一致，A1处理下2个品种拔节期高峰苗较高，但成熟期穗数和茎蘖成穗率较低；同时，2个品种平均高峰苗数均表现为基肥施用尿素的处理高于基肥施用缓释肥的处理，但最终成熟期平均茎蘖数和平均茎蘖成穗率均显著低于施用缓释肥的处理（表4、图1），说明拔节期应建立合理的群体质量基础，过高的高峰苗数会在拔节期后分蘖成穗能力下降，并不利于最终穗数的形成。春季追肥以返青期追施缓释肥和拔节期追施尿素更有利于后期穗数的形成，茎蘖成穗率较高，茎蘖成穗率以A2和A5处理最高，说明返青期追施缓释肥与拔节期追施尿素效果相当，均可更好地满足拔节后小麦快速生长所需的养分需求，有效减少无效分蘖，增加最终穗数量。

图1 不同施肥处理对2个品种茎蘖成穗率的影响Fig.1 Effects of different nitrogen treatments on earbearing tiller percentages in two wheat varieties

表4 不同氮肥处理对茎蘖数的影响Table 4 Effects of different nitrogen fertilizer treatments on number of stem and tiller （104·hm-2）

2.4 不同氮肥处理对干物质积累的影响

由表5可知，随着生育进程的推移，小麦群体干物质积累量呈递增趋势，尤其是拔节期后干物质开始快速积累，至成熟期干物质积累达到峰值。2个供试品种间各主要生育时期干物质积累量差异较小。2种基肥施用方式相比，基施尿素在各生育期的平均干物质积累量均大于基施缓释肥，但除了返青期和拔节期的差异达到显著水平外，其他各生育时期差异均不显著（P＞0.05）。追肥方式对各主要生育期干物质积累量均具有显著的调控作用，氮肥全部基施处理下（A1）各生育期的干物质积累量较高，其他4种追肥方式生育前期（返青前）干物质积累量差异较小，而到生育中后期（开花期和成熟期）平均干物质积累量从大到小依次为A4＞A5＞A3＞A2。

表5 不同施肥处理对2个品种干物质积累量的影响Table 5 Effects of different nitrogen treatments on dry matter accumulation （kg·hm-2）

2.5 不同氮肥处理对收获指数的影响

由图2可知，基肥施用缓释肥处理的收获指数显著高于基肥施用尿素处理。各追肥方式中，A1处理下收获指数最低，而A2处理收获指数较高。徐麦38收获指数极显著高于徐麦2023，说明该品种光合干物质转换率较高。

图2 不同施肥处理对2个品种收获指数的影响Fig.2 Effects of different nitrogen treatments o on harvest index in two wheat varieties

2.6 产量与各主要群体质量指标的相关关系

相关分析表明，籽粒产量与总结实粒数、粒重叶面积比、收获指数、花后干物质积累量呈极显著线性正相关关系（P＜0.01），与粒数叶面积比呈极显著抛物线关系（图3），且粒数叶面积比控制在32.0左右产量潜力较大，生产中应重点协同提高上述群体质量指标，以提高产量。

图3 产量与各主要群体质量指标的相关关系Fig.3 Correlation between yield and quality index of main populations

3 讨论

本研究中，2个品种均在氮肥全部基施条件下产量最低，说明传统的氮肥“一炮轰”模式利用率较低，这与马泉等[19]、孙旭东等[20]的研究结果一致。马富亮等[11]研究认为，缓释尿素一次性基施与普通尿素分次施用的小麦产量相当，而本研究结果表明，缓释肥全基施与普通尿素分次施用处理下的产量存在差异，推测主要是因为缓释肥种类不同，其养分释放性能也不同，且与追肥季节土壤墒情密切相关；同时，淮北麦区小麦生育期为240 d左右，缓释肥一次性基施易出现后期脱肥的现象，因此，生产上氮肥应分次施用才能满足整个生育期内的养分需求。本研究结果表明，无论是基肥还是春季追肥，均以施用缓释肥增产效果较好，原因为施用缓释肥能控制养分释放速度，可更好地满足小麦生育中后期养分需求，不仅能增加穗粒数，而且显著提高了千粒重，这与郑文魁等[21]的研究结果一致。且缓释肥追施时期以返青期最优，拔节期施用缓释肥因其释放慢，养分释放不完全，导致拔节-开花期吸肥高峰期内养分供应不足，无法充分发挥肥效。返青期追施缓释肥的释放速率与作物养分的吸收速率基本同步，可满足拔节期后小麦快速生长所需的养分；同时，本研究应用的缓释肥增加了活性腐殖酸成分，可有效改善土壤团粒结构，促进作物对氮素的吸收，有利于提高氮肥利用率，促进小麦增产[22-23]。与农民惯用施肥模式（基肥和拔节肥均施用尿素）相比，播种前和返青期施用活性腐殖酸缓释肥使徐麦2023和徐麦38分别增产2.86%和3.06%，表明该施肥模式在生产上有较好的增产潜力，值得生产应用和推广。

为达到小麦高产的目的，通常需要提高开花后干物质积累量，在适宜叶面积指数基础上提高粒叶比、总结实粒数、有效和高效叶面积比率，实现高粒叶比；同时，在获得适宜穗数的基础上提高茎蘖成穗率[24-26]。本研究结果表明，籽粒产量与总结实粒数、花后干物质积累量、收获指数、粒重叶面积比呈极显著线性正相关关系。因此，在构建合理群体结构的基础上，减少无效分蘖、增加开花至成熟阶段的干物质积累、同步提高生物产量和收获系数是实现小麦高产的基本途径。前人研究认为，缓释肥与普通尿素相比，能协调小麦茎蘖动态，并显著促进花后干物质的积累，有利于获得高产[27]；同时，使用活性腐殖酸肥料后冬小麦群体发育动态平稳、植株个体性状和产量构成因素均得到显著改善，且抗倒伏能力明显增强，有利于形成理想的小麦高产栽培结构群体[28]。本研究中所使用的肥料结合了树脂包膜缓释肥与活性腐殖酸复合肥的优势，基肥和返青肥共同施用可充分发挥肥效，建立合理的群体结构，减少拔节期后无效和低效光合物质生产，提高生育中后期LAI、花后干物质积累量、茎蘖成穗率、叶面积指数、粒叶比等主要群体质量指标，并使光合产物更多地向穗部分配，进而提高了千粒重；此外，可在小麦返青期降雨时施缓释肥或灌水，以简化施肥程序，提高江苏淮北地区小麦产量。