减量施氮对小麦生长特性及产量的影响

摘 要：小麦是我国重要的粮食作物之一，在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。小麦在生长过程中对氮肥的需求尤为突出，但过量施用氮肥不仅会影响小麦的产量和品质，还会对农田生态环境造成污染。笔者以施氮量240 kg/hm2为对照，研究减施氮肥对小麦干物质累积量、产量及品质的影响，发现当减量10%施用氮肥时，小麦干物质累积量、产量及品质均能得到显著提高；当减量20%施用氮肥时，小麦干物质累积量、产量及品质与对照无显著差异；继续减少氮肥施用量，小麦的产量和品质均会显著降低。

关键词：氮肥；减量；小麦；产量；品质

中图分类号：S511 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）5-80-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.017

0 引言

我国是世界上最大的小麦生产国。据统计，2023年我国小麦种植面积达0.236亿 hm2，总产量达1.37万t［1］。随着农业现代化的推进和科技的进步，我国小麦生产总体上呈稳定增长的态势，产量逐步提高，品质也在不断提升［2-3］。随着农业科技的进步和农业生产方式的转变，小麦种植技术和管理水平也在不断提高。推广现代化农业生产技术（如精准农业、智慧农业等），能有效提高小麦种植的精细化管理水平［4］。

氮素是小麦体内氨基酸、蛋白质等多种化合物的重要组成部分，是小麦生长发育的基础［5］。充足的氮素供应能促进细胞分裂、长大，提高光合作用效率［6］，加快营养物质的合成和积累，提高籽粒的灌浆速度和品质，促进小麦分蘖和穗分化，增加穗粒数和粒重，从而实现小麦产量的增加［7］。此外，合理供应氮素还能提高小麦的抗病性和适应性，维持小麦的正常生理代谢活动，提高其对逆境的抵抗能力［8］。然而，过量施用氮肥不仅无法实现小麦增产，还会产生一系列问题。当施用过多氮肥后，作物难以完全吸收利用，导致大量氮肥残留在土壤中，对土壤酸碱度、微生物及土壤生态系统的平衡产生极大影响。过量施用氮肥不仅会影响小麦产量和品质，还会对农田生态环境造成危害，加剧土壤贫化和退化现象，导致土壤中氮素平衡发生紊乱［9］。氮素供应不足或供应过剩都会对小麦的生长发育产生影响，并对小麦产量和品质造成负面影响。过量施用氮肥还会增加生产成本，导致经济效益降低。因此，只有结合土壤肥力情况和小麦生长需求，采用科学合理的施肥方式，才能最大程度发挥氮肥的作用，促进小麦健康生长，实现高产稳产与优质高效［10］。

笔者采用试验法分析不同氮肥施用量对小麦干物质含量、产量及品质的影响，在保证小麦产量和品质的前提下，探索满足小麦生长所需的最佳施氮量，减少氮肥对土壤和水体造成的污染，降低生产成本，促进农业可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山东省潍坊市昌乐县营丘镇。该地属温带大陆性季风气候区，夏季湿热，冬季寒冷干燥，年平均气温为6.3 ℃，降水集中在6—8月，年平均降水量为400 mm，无霜期为130 d。试验地土壤pH值为7.3，有机质质量分数为13.34 g/kg，速效氮含量为39.37 mg/kg，速效钾含量为161.97 mg/kg，有效磷含量为14.74 mg/kg，排水良好，且阳光照射充足。

1.2 试验材料

供试小麦品种为“济麦44”，试验用氮肥、磷肥、钾肥分别为尿素（N≥46%）、过磷酸钙（P2O5≥15%）、氯化钾（K2O≥60%）。

1.3 试验设计

试验共设计7个处理，分别为处理1（对照组，正常施用氮肥，施氮量为240 kg/hm2）、处理2（减量10%施用氮肥，施氮量为216 kg/hm2）、处理3（减量20%施用氮肥，施氮量为192 kg/hm2）、处理4（减量30%施用氮肥，施氮量为168 kg/hm2）、处理5（减量40%施用氮肥，施氮量为144 kg/hm2）、处理6（减量50%施用氮肥，施氮量为120 kg/hm2）、处理7（不施用氮肥）。每个处理重复试验3次，共计21个试验小区，每个试验小区长20 m、宽5 m，面积为100 m2。于2022年10月9日使用播种机对所有试验小区进行统一播种，每667 m2的播种量为20 kg，播种行距为20 cm。各处理除氮肥施用量不同外，其余处理完全相同，过磷酸钙、氯化钾的施用量均为100 kg/hm2。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 取样方法

使用五点取样法进行采样，即在每个试验小区随机选取5点，每点选取20株小麦进行测试。

1.4.2 干物质积累量测定

分别在小麦越冬期、拔节期、孕穗期、开花期和成熟期对每个试验小区进行取样，并将样品置于105 ℃的烘箱中杀青30 min，于80 ℃条件下烘干至恒重，使用称重设备来称量各试验小区小麦干物质累积量，并进行记录。

1.4.3 产量

在各处理中，随机选取5个面积为1 m2的区域，调查穗数、穗粒数、千粒重和产量，并根据测定结果计算出各处理对应的数据。

1.4.4 品质

用M9100型近红外整粒谷物分析仪来测定各处理下的小麦粗蛋白质含量、湿面筋含量、硬度指数、容重和沉降值等指标。

2 结果与分析

2.1 不同施氮处理对小麦干物累积量的影响

各处理下小麦抽穗期、灌浆期、成熟期的干物质含量统计结果见表1。

由表1可知，在抽穗期，以处理2的小麦干物质累积量最高（6 297.8 kg/hm2），与处理3无显著差异，但显著高于处理1。之后随着氮肥施用量的减少，小麦干物质累积量越来越低，处理7（不施氮肥）的小麦干物质累积量仅为5 562.9 kg/hm2。在灌浆期，以处理2的小麦干物质累积量最高（15 041.5 kg/hm2），与处理3无显著性差异，但显著高于其他处理的干物质累积量，处理1、处理4的干物质累积量无显著差异，处理7的干物质累积量最低。在成熟期，处理2和处理3的小麦干物质累积量显著高于其他处理下的小麦干物质累积量，且随着氮肥施用量的减少，干物质累积量会越来越低。这是因为施用适量的氮素可促进小麦生长和对养分的吸收，有利于植株的光合作用和碳氮代谢。当施氮量减少10%～20%时，虽然植株吸收到的氮素会有所减少，但并不会导致氮素缺乏，仍能维持植株正常生长，有利于干物质积累。但当施氮量继续减少时，植株吸收到的氮素会显著减少，而氮素缺乏会导致植物代谢和生长受到影响。氮素是蛋白质的主要成分，当氮素供应受限时，植物蛋白质的合成速度减缓，从而影响干物质的合成和积累，导致干物质累积量下降。综合分析不同处理下小麦抽穗期、灌浆期、成熟期的干物质累积量可知，当施氮量减少10%～20%时，有利于小麦干物质积累。

2.2 不同施氮处理对小麦产量的影响

各处理下小麦穗数、穗粒数、千粒重和小麦产量统计结果见表2。

由表2可知，处理3的小麦穗数最高，处理2的千粒重最高，处理7的小麦穗数和千粒重最低；处理2的穗粒数最高（40.9粒），显著高于其他处理，处理7的穗粒数最低（27.9粒）。通过折合小麦最终产量后发现，处理2的小麦折合产量最高（8 191.5 kg/hm2），处理3的小麦折合产量为8 062.4 kg/hm2，处理2和处理3的小麦折合产量无显著性差异，处理1、处理3和处理4的小麦折合产量无显著性差异，处理7的小麦折合产量最低（7 244.7 kg/hm2），显著低于其他处理。这是因为当施氮量减少10%～20%时，小麦可能会更加有效利用土壤中的氮素，从而提高氮素的利用效率。同时，适当减少氮肥施用量也会刺激小麦植株根系的发育，增加其对养分的吸收能力，且此时土壤中的氮素量仍能满足小麦叶绿素合成和光合作用所需。当氮肥施用量继续降低时，光合作用会减弱，进而影响小麦的穗粒数、千粒重和产量。

2.3 不同施氮处理对小麦品质的影响

各处理下小麦品质统计结果见表3。

由表3可知，处理2的小麦粗蛋白质含量、容重及沉降值均显著高于其他处理。对比不同处理下的小麦湿面筋率和硬度指数后发现，处理1、处理2、处理3、处理4无显著差异，当氮肥施用量继续降低时，小麦的湿面筋率和硬度指数会显著降低。综上所述，当施氮量减少10%～30%时，小麦品质的变化不大；当氮肥施用量减少超过30%时，小麦品质会显著降低；当氮肥施用量为0时，小麦品质最低。氮素是小麦合成蛋白质的关键元素。当氮肥施用量减少10%时，小麦植株为了维持正常生长和代谢，可能会更加高效利用氮素，使小麦蛋白质的合成更为集中和有效。同时，小麦植株通过优化养分分配，可使更多养分用于籽粒的形成和充实，进而提高容重。当氮肥施用量减少超过30%时，氮素供应逐渐不足，小麦生长受限，会影响小麦蛋白质的合成和籽粒的充实，导致粗蛋白质含量、湿面筋率、容重、硬度指数及沉降值下降。

3 结束语

小麦是我国主要的粮食作物之一，其对氮肥的需求尤为突出。近年来，我国在种植小麦时会过量施用氮肥，导致土壤中残留大量氮素，对土壤酸碱度、微生物及土壤生态系统平衡产生极大影响，不仅会影响小麦的产量和品质，还会危害农田生态环境，加剧土壤贫化和退化。笔者以施氮量240 kg/hm2为对照，通过研究不同施氮处理对小麦干物质累积量、产量及品质的影响，发现当减量10%施用氮肥时，小麦干物质累积量、产量及品质显著提高，当减量20%施用氮肥时，小麦干物质累积量、产量及品质无显著差异，但当继续减少氮肥施用量时，小麦的产量和品质会显著降低。因此，在小麦种植过程中，可结合土壤肥力情况和小麦生长需求进行合理的减量施肥，以最大程度发挥氮肥的作用，促进小麦的健康生长和高产优产，减少氮肥对土壤和水体的污染，维持生态平衡，促进农业生产向更加环保、高效和可持续方向发展。

参考文献：

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作者简介：冯庆俊（1980—），男，本科，中级农艺师，研究方向：虫害防治技术。