肥料增效剂NAM 对小麦产量及氮肥农学利用率的影响

郜峰，董军红，周其军，杨春玲

（安阳市农业科学院，河南 安阳 455000）

小麦是我国第二大粮食作物，其种植面积和产量均次于水稻，在我国乃至世界粮食安全中具有十分重要的战略地位[1]。小麦产量既受品种遗传特性的影响，又受气候、土壤等环境条件，以及施肥、灌水等管理措施的影响[2]。近年来，随着农业生产的不断发展，作物产量水平不断提高，化肥用量也随之逐年增加，尤其是氮肥，目前，我国氮肥施用量占世界氮肥总施用量的30%，已成为世界氮肥最大的消费国，而氮肥平均利用率仅为30%～35%，远低于世界平均水平[3]。因此，选用合适的肥料增效剂，对肥料的养分释放特性进行改善，从而提高肥料的养分利用率，是获得小麦高产的关键[4]。

NAM 是中国科学院沈阳应用生态研究所开发的新型肥料增效剂，主要成分包括硝化抑制剂、脲酶抑制剂和磷活化剂，可有效控制氮素转化，提高土壤氮素的有效性[5，6]。国艳春等[5]和孙显旻等[7]分别在玉米和棉花上进行了研究，结果均表明，在常规施肥中添加NAM，可显著提高氮肥农学利用效率；古慧娟等[8]和孙艳等[9]在水稻上的研究结果也表明，NAM 可促进植株对全氮、全磷和全钾养分的吸收，从而提高氮肥利用率。前期的NAM 研究主要集中于玉米、水稻、棉花和蔬菜的应用效果上，截至目前，有关NAM 在小麦上的应用效果研究尚未见报道。以河南省审定小麦品种安麦1350 为试验材料，在常规施肥的基础上添加不同比例的NAM，研究NAM 添加比例对安麦1350 产量以及产量构成因素和氮肥农学利用率的影响，旨为安麦1350 高产、高效栽培技术提供数据支持，为氮肥的高效利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地简况

试验在安阳市北关区柏庄镇安阳市农业科学院试验基地进行。试验地位于东经114°21′、北纬36°12′，属暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.6 ℃，年平均降雨量650.0 mm，灌溉条件良好，干旱时采用地下水灌溉；土壤类型为壤土，0～20 cm 耕层土壤基础养分含量为全氮0.97 g/kg、速效磷16.4 mg/kg、速效钾189.6 mg/kg、有机质15.9 g/kg，pH 值7.1。

1.2 试验材料

小麦试材为2020 年通过河南省品种审定委员会审定的半冬性中熟品种安麦1350（审定编号：豫审麦20200057）。小麦所施肥料均为化肥，其中，氮肥用普通尿素（N 含量46.4%），磷肥用过磷酸钙（P2O5含量16%），钾肥用氯化钾（K2O 含量60%）。肥料增效剂为NAM，主要成分包括硝化抑制剂、脲酶抑制剂和磷活化剂，由中国科学院沈阳应用生态研究所开发并提供。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验NAM 添加比例（占氮肥总用量的比例）设0（不添加，作为添加NAM 处理的对照，CK1）、4‰、6‰和8‰计4 个处理；以不施氮肥作为CK2（表2），仅用于氮肥农学利用率的计算。小区面积30 m2，3 次重复，按照单因素随机区组设计进行排列。所有肥料均作为基肥在小麦播前整地时一次性施入，后期不再进行追肥。小麦2020 年10 月6 日播种，播量195 kg/hm2；2021 年6 月8 日收获；其他田间管理措施同大田常规。

表1 不同处理的施肥量和NAM 添加比例Table 1 Fertilizer application and NAM addition ratio of different treatments

1.3.2 测定项目与方法

1.3.2.1 小麦田间群体数量和株高[10]。小麦出苗后，每小区均选定1 m 双行样段，分别在苗期、拔节期和收获前期调查田间群体数量，计算成穗率。小麦开花后至成熟期，每小区均随机选择20 个主茎，测量株高〔地面至穗顶端（不连芒）的长度。

1.3.2.2 小麦产量性状[11]。小麦成熟时，测定小麦的穗长、穗粒数、单穗重和千粒重；小区单独收获，测产。

1.3.2.3 氮肥偏生产力和氮肥农学利用率。根据指标公式[12]计算得到：

氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮处理产量/总施氮量

氮肥农学利用率（kg/kg）=（施氮处理产量-不施氮处理产量）/总施氮量

1.3.3 数据统计分析 利用DPS 软件和Excel 软件进行数据处理和方差分析[13]。

2 结果与分析

2.1 不同添加比例NAM 处理对小麦主要生育期群体数量的影响

等氮量施肥条件下，添加NAM 处理的小麦基本苗数量为265.0 万～273.3 万株/hm2，均＜CK1，不同添加比例处理之间及其与CK1之间差异均不显著（表2）。表明是否添加NAM 对小麦基本苗数量影响不大。

表2 不同添加比例NAM 处理对小麦主要生育期群体数量的影响Table 2 Effects of NAM treatments with different addition proportions on population number at main growth stage of wheat

等氮量施肥条件下，添加NAM 处理的小麦冬后群体数量为1 015.1 万～1 058.1 万株/hm2、有效穗数为488.4 万～512.0 万个/hm2、成穗率为48.1%～48.4%，均＞CK1，指标值均随NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的变化，其中，添加6‰处理的指标值均为最高，较CK1分别增加5.6%、7.1%和0.7 百分点，除成穗率外其他2 个指标与CK1差异均达到了显著水平；其他2 个添加比例处理的指标值与CK1差异均不显著。NAM 添加比例不同，小麦冬后群体数量、有效穗数和成穗率均差异不大。可以看出，添加NAM 处理可促进小麦冬后群体数量和有效穗数增多，提高小麦成穗率，其中添加比例为6‰时效果显著。

2.2 不同添加比例NAM 处理对小麦株高、穗长和单穗重的影响

等氮量施肥条件下，添加NAM 处理的小麦株高为70.8～73.7 cm、穗长为7.6～8.1 cm、单穗重为1.30～1.43 g，均＞CK1，指标值均随NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的变化，其中，添加6‰处理的指标值均为最高且显著＞CK1，较CK1分别增加7.9%、12.5%和14.49%（表3）。NAM 添加比例不同，小麦株高差异不大；穗长和单穗重差异显著，其中添加4‰处理的穗长和添加8‰处理的单穗重显著＜添加6‰处理，但添加4‰与8‰处理的指标值差异均不显著。可以看出，添加NAM 处理可促进小麦株高和麦穗生长，提高单穗重，其中添加比例为6‰时效果显著。

表3 不同添加比例NAM 处理对小麦株高、穗长和单穗重的影响Table 3 Effects of NAM treatments with different proportions on plant height, ear length and ear weight of wheat

2.3 不同添加比例NAM 处理对小麦产量及其构成因素的影响

等氮量施肥条件下，添加NAM 处理的小麦有效穗数为488.4 万～512.0 万个/hm2、穗粒数为34.1～35.9粒、千粒重为38.0～39.8 g、产量为5 846.5～6 317.3 kg/hm2，均＞CK1，指标值均随NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的变化，其中，添加6‰处理的指标值均为最高，有效穗数和穗粒数显著＞CK1，千粒重和产量极显著＞CK1，较CK1分别增加7.1%、8.5%、5.6%和10.9%；添加4‰处理的指标值次之，产量构成三因素虽然均略＞CK1，但产量极显著＞CK1，增产率为5.5%；而添加8‰处理的所有指标值与CK1差异均不显著（表4）。NAM 添加比例不同，小麦有效穗数和穗粒数差异不大；千粒重和产量差异极显著，其中添加6‰处理除千粒重与添加4‰处理差异不显著外，其他指标与其他2 个添加比例处理差异均达到了极显著水平，而添加4‰与8‰处理的指标值差异均不显著。可以看出，添加NAM 处理可提高产量构成三因素水平，进而提高小麦产量，其中添加比例为4‰～6‰增产效果极其显著，以添加6‰处理效果最好，该处理下可同时明显提高产量及其构成三因素。

表4 不同添加比例NAM 处理对小麦产量及其构成因素的影响Table 4 Effects of NAM treatments with different proportions on yield and its components of wheat

进一步对添加比例6‰处理极显著增产的原因进行分析，发现该处理下有效穗数和穗粒数显著＞CK1，千粒重和产量极显著＞CK1。说明千粒重的提高是促进小麦增产的最主要原因，其次是有效穗数和穗粒数的增多。

2.4 不同添加比例NAM 处理对小麦氮肥偏生产力和氮肥农学利用率的影响

等氮量施肥条件下，添加NAM 处理的小麦氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均＞CK1，且指标值均随NAM 添加比例的增大呈先升高后降低的变化，其中，添加6‰处理的小麦氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均为最高，分别达到42.1 和7.9 kg/kg，均极显著＞CK1，较CK1分别提高10.8%和107.9%；其次是添加4‰处理，2 个指标值均显著＞CK1，较CK1分别提高5.5%和55.3%；而添加8‰处理的2 个指标值与CK1差异均不显著（表5）。NAM 添加比例不同，小麦氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均差异较大，其中添加6‰处理的2 个指标值均显著较高，而添加4‰与8‰处理的指标值差异均不显著。可以看出，添加NAM 处理可提高氮肥偏生产力和氮肥农学利用率，其中添加比例为4‰～6‰时效果显著，以添加6‰处理效果最好。

表5 不同添加比例NAM 处理对小麦氮肥偏生产力和氮肥农学利用率的影响Table 5 Effects of NAM treatments with different proportions on partial productivity of nitrogen fertilizer and agronomic utilization of nitrogen fertilizer of wheat

3 结论与讨论

3.1 讨论

随着世界人口的增加，人们对农产品的需求量越来越大，化肥已成为提高作物产量的最有效措施，尤其是氮肥，作为农业生产中主要的限制营养因子，在作物增产中发挥着重要作用，在保障我国粮食安全中具有十分重要的意义[14，15]。本研究结果表明，在等氮量施肥条件下，添加NAM 可提高小麦产量及其构成因子。NAM 对小麦增产的影响有2 个方面：一方面是通过增加小麦冬后群体数和有效穗数，进而提高了小麦成穗率，为夺取小麦高产奠定了良好基础；另一方面是通过提高小麦穗长、穗粒数和千粒重，从而提高单穗重来实现增产，这与桂召贵等[16]的研究结果一致。

NAM 可提高土壤氮素的有效性，从而提高氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率。国艳春等[5]和孙显旻等[7]分别在玉米和棉花的研究结果表明，在常规施肥中添加NAM，可使氮肥农学利用效率分别提高34.38%和19.3%；古慧娟等[8]和孙艳等[9]在水稻上的研究表明，NAM 可促进植株对全氮、全磷和全钾养分的吸收，提高氮肥利用率至40.58%。本研究结果表明，与常规施肥相比，常规施肥+添加NAM 处理均能提高氮素的有效性，从而提高氮肥偏生产力和氮肥农学利用率，减少氮肥损失，降低氮肥对环境造成的危害。这与国艳春等的研究结果一致。说明NAM 对提高小麦产量、保障粮食安全具有十分重要的意义。

3.2 结论

在施用氮肥时，添加肥料增效剂NAM 能够提高小麦产量和氮肥农学利用率，但不同添加比例的影响效果不同，从综合表现来看，常规施肥+6‰NAM 处理效果最好，小麦产量最高，达到6 317.3 kg/hm2，较常规施肥增产10.8%，差异达到了极显著水平；氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均达到最大值，分别为42.1 kg/kg 和7.9 kg/kg，较常规施肥分别提高10.8%和107.9%。在安阳地区小麦生产时，按照总施氮量6‰的比例添加肥料增效剂NAM，可同时实现小麦高产和氮肥的高效利用。