施氮量對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量及氮素利用的影響

周勃　賴(lài)寧　陳署晃　孫霞

摘要：為明確不同施氮處理對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量及氮素利用規(guī)律的影響，在新疆奇臺(tái)縣西地鎮(zhèn)西地村試驗(yàn)基地進(jìn)行肥力定位試驗(yàn)。以不施氮肥處理為對(duì)照（CK），共設(shè)置5個(gè)氮肥施用量梯度處理，分別為N0、N1、N2、N3、N4，研究冬小麥的產(chǎn)量及氮素利用規(guī)律。研究表明，施氮能夠顯著增加冬小麥的產(chǎn)量，處理N1、N2、N3、N4的產(chǎn)量分別比處理N0提高19.18%、36.90%、24.60%、16.27%;最大施氮量為277 kg/hm2，最佳施氮量為253 kg/hm2;最大施氮量冬小麥產(chǎn)量為7 594 kg/hm2，最佳施氮量冬小麥產(chǎn)量為7 580 kg/hm2。本研究可為新疆滴灌條件下冬小麥的氮肥合理施用提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：冬小麥;施氮量;產(chǎn)量;氮素利用規(guī)律

中圖分類(lèi)號(hào)： S147.2;S512.1+10.6? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）04-0061-04

小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大糧食作物，在新疆的種植面積約 80萬(wàn)hm2，占新疆糧食播種面積的53.89%，其中冬小麥約 56萬(wàn)hm2，其高產(chǎn)高效種植有著重要的社會(huì)和現(xiàn)實(shí)意義[1-3]。同時(shí)，新疆又是我國(guó)缺水最嚴(yán)重的省份之一，農(nóng)業(yè)用水量占到總用水量的95%，大力發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)、提高灌溉水利用率和水分利用效率是實(shí)現(xiàn)新疆經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的前提條件。因此，滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)近幾年得到迅速發(fā)展，僅2013年新疆種植的滴灌小麥就已達(dá)11萬(wàn)hm2，比2012年增長(zhǎng)了45.3%，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

氮素是作物生長(zhǎng)必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一，施用氮肥對(duì)作物增產(chǎn)具有重要的作用[4-6]。但由于氮肥在土壤中易發(fā)生轉(zhuǎn)化而損失，盲目用氮肥會(huì)造成減產(chǎn)，甚至環(huán)境污染等[5-7]。因此，探究不同施氮量對(duì)作物生長(zhǎng)的影響、找到適宜的施氮量，是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

本試驗(yàn)探討滴灌條件下不同施氮量對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，獲得滴灌冬小麥的氮肥適宜用量，研究小麥不同部位氮肥的利用率，對(duì)進(jìn)一步推廣滴灌冬小麥以及保障糧食安全具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在新疆奇臺(tái)縣西地鎮(zhèn)西地村，位于新疆東北部，天山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣。屬中溫帶大陸性半荒漠干旱性氣候，年平均氣溫5.5 ℃，極端最高氣溫39 ℃，極端最低氣溫-37.3 ℃，無(wú)霜期年平均153 d，年平均降水量269.4 mm。土壤層（壤土）厚度≥60 cm，各土壤層養(yǎng)分狀況見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

冬小麥供試品種為新冬22，播種量375 kg/hm2，采取滴灌種植，滴灌帶布設(shè)方式為1管4行（緊鄰滴灌帶的為行1，外邊為行2），行距為15 cm，小區(qū)面積36 m2。2015年9月28日播種，10月7日出苗，灌溉方式為高壓滴灌，生育期灌溉8次，總灌水量6 300 m3/hm2。試驗(yàn)設(shè)N0、N1、N2、N3、N4共5個(gè)氮水平（表2），3次重復(fù)。供試氮肥為尿素（N 46%），磷肥為重過(guò)磷酸鈣（P2O5 46%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 51%）。30%氮肥、磷肥和鉀肥作為基肥，在小麥播種前施入，70%氮肥作為追肥隨水滴施，其中15%在返青期追施，20%在拔節(jié)期追施，20%在孕穗期追施，15%在灌漿期追施。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 植株樣品的采集和測(cè)定 在小麥返青期（4月7日）、拔節(jié)期（4月18日）、孕穗期（5月6日）、揚(yáng)花期（5月27日）、灌漿期（6月9日）、乳熟期（6月22日）、成熟期（7月10日）采取各處理行1、行2的小麥植株地上部樣品，按不同器官（莖、葉、籽粒）分開(kāi)，烘干、稱(chēng)質(zhì)量、粉碎，測(cè)定植株不同部位氮養(yǎng)分含量（濃H2SO4-H2O2消解法），同時(shí)測(cè)定小麥的穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和株數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.3.2 小麥測(cè)產(chǎn) 成熟后按各處理行1、行2收獲，測(cè)定各試驗(yàn)小區(qū)的株數(shù)、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素，測(cè)定所取籽粒樣品的千粒質(zhì)量，計(jì)算各試驗(yàn)小區(qū)的產(chǎn)量。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2007進(jìn)行預(yù)處理，Origin 8.0制圖，SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析和逐步回歸分析。肥料利用率的具體計(jì)算公式如下式：

肥料利用率=（施肥區(qū)作物吸收養(yǎng)分量-缺素區(qū)作物吸收養(yǎng)分量）/分量養(yǎng)分施用量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子分析

2.1.1 小麥產(chǎn)量分析 從表3可以看出，處理N2的行1、行2產(chǎn)量最高，分別為3 961、3 910 kg/hm2，都顯著高于其他處理（P<0.05），但二者間沒(méi)有顯著差異;處理N3、N1的行1行2均沒(méi)有顯著差異;處理N0的行1行2的產(chǎn)量最低，顯著小于其他處理（P<0.05），但行1行2間差異不顯著。處理N2的總產(chǎn)量最高，為7 871 kg/hm2，顯著大于其他處理（P<0.05），比處理N0增產(chǎn)36.90%;處理N3總產(chǎn)量為 7 164 kg/hm2，顯著大于處理N1、N4、N0（P<0.05），比處理N0增產(chǎn)24.60%。處理N1、N4平均產(chǎn)量顯著大于處理N0（P<0.05），比處理N0分別增產(chǎn)19.18%、16.27%，但二者間沒(méi)有顯著差異。

2.1.2 小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子分析 從表4可以看出，各處理的小麥穗長(zhǎng)沒(méi)有顯著差異，表明施用氮肥對(duì)小麥穗長(zhǎng)影響不顯著。各處理的小麥穗粒數(shù)隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，處理N2的行2穗粒數(shù)最多，為33.82粒，而處理N0的行1穗粒數(shù)最少，僅為29.69粒，但是各處理的行1、行2間均沒(méi)有顯著差異。各處理的小麥千粒質(zhì)量差異顯著，處理N1的行1行2千粒質(zhì)量最大，分別為48.00、48.70 g，顯著大于處理N2、N3、N4（P<0.05），而與處理N0沒(méi)有顯著差異;處理N2、N3、N4的千粒質(zhì)量均沒(méi)有顯著差異;各處理的行1行2間均沒(méi)有顯著差異。各處理的株數(shù)表現(xiàn)為隨施氮量的增加而增加的趨勢(shì)，處理N4的行1行2株數(shù)最多，與處理N0、N1達(dá)到了顯著差異（P<0.05），與處理N2、N3差異不顯著;而處理N0的株數(shù)最少，顯著低于其他處理（P<0.05）;各處理的行1行2間均沒(méi)有顯著差異。各處理的小麥有效株數(shù)隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，處理N2有效株數(shù)最多，顯著大于其他處理（P<0.05），而處理N1、N2、N3間沒(méi)有顯著差異，但都顯著高于處理N0;而各處理的行1行2間均沒(méi)有顯著差異。各處理的小麥無(wú)效株數(shù)隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，處理N4的無(wú)效株數(shù)最多，顯著高于其他處理（P<0.05）;其次是處理N3，無(wú)效株數(shù)顯著高于處理N0、N1、N2（P<0.05），而處理N0、N1、N2無(wú)效株數(shù)表現(xiàn)為N1>N0>N2，但三者間沒(méi)有顯著差異。

2.2 小麥干物質(zhì)積累與分配

由圖1可知，處理N4的行2行1的葉干物質(zhì)分別為673、662 kg/hm2，顯著高于處理N1、N0（P<0.05），與處理N2、N3沒(méi)有顯著差異;處理N0行2行1的葉干物質(zhì)分別為467、468 kg/hm2，顯著小于除了與N1處理外的其他處理（P<0.05）;處理N2的行2行1總?cè)~干物質(zhì)比處理N0增加33.14%。處理N1、N2、N3、N4的行1行2莖干物質(zhì)差異不顯著，但都顯著大于處理N0（P<0.05），其中處理N2的行1行2平均莖干物質(zhì)比處理N0增加37.07%。處理N2的行1行2的籽粒干物質(zhì)顯著高于其他處理（除了N3的行2外）（P<0.05），分別為4 046、3 971 kg/hm2，總籽粒干物質(zhì)比處理N0增加35.97%;處理N1、N3、N4行1的籽粒干物質(zhì)差異不顯著，處理N3行2的籽粒干物質(zhì)與處理N1行2無(wú)顯著差異，但顯著高于處理N4行2（P<0.05），而N1、N3、N4的行1行2的籽粒干物質(zhì)都顯著大于處理N1的行1行2（P<0.05）。處理N2行1的葉、莖、籽?？偢晌镔|(zhì)達(dá)到14 217 kg/hm2，顯著高于其他處理（P<0.05），行2為14 187 kg/hm2，除了處理N3的行2外，與其他處理行2都達(dá)到了顯著差異（P<005）;處理N0行1行2總干物質(zhì)均顯著小于其他處理（P<005），而處理N1、N3、N4間沒(méi)有顯著差異。

2.3 小麥氮素吸收與分配

從表5可知，各處理的行1小麥莖氮素吸收量以處理N4最大，為13.02 kg/hm2，其次是處理N3，為11.17 kg/hm2，且二者間沒(méi)有顯著差異，但都與其他處理的行2達(dá)到了顯著差異（P<0.05），而處理N2、N1、N0的行2小麥莖氮素吸收量差異不顯著。各處理的行2小麥莖氮素吸收量以處理N4、N3較大，分別為12.89、12.75 kg/hm2，二者間沒(méi)有顯著差異，均與處理N2、N0的行2達(dá)到了顯著差異（P<0.05），與處理N1沒(méi)有顯著差異，而處理N1、N2與N0的行2小麥莖氮素吸收量差異顯著。同一處理的行1行2的莖的氮素吸收量均沒(méi)有顯著差異。

各處理的小麥葉氮素吸收量隨著氮肥施用量的增加而增加，且處理間差異顯著（P<0.05）。行1的葉氮素吸收量以處理N4最大（13.04 kg/hm2），處理N0最?。?.45 kg/hm2）;行2的葉氮素吸收量以處理N4最大（13.32 kg/hm2），處理N0最?。?.45 kg/hm2）;同一處理的行1行2的葉的氮素吸收量均沒(méi)有顯著差異。

各處理的小麥籽粒氮素吸收量具有隨著氮肥施用量的先增加后減少的趨勢(shì)，且處理間差異顯著（P<0.05）。行1的籽粒氮素吸收量以處理N2最大，為94.14 kg/hm2，顯著大于其他處理（P<0.05）;其次是處理N3，顯著大于處理N1、N4、N0（P<0.05），處理N1、N4均顯著高于處理N0（P<0.05），但二者間沒(méi)有顯著差異。行2的籽粒氮素吸收量以處理N3最大，為93.32 kg/hm2，其次是處理N2，顯著高于其他處理（P<0.05），但處理N3和N2行2的籽粒氮素吸收量沒(méi)有顯著差異;處理N0為41.87 kg/hm2，顯著小于其他處理（P<0.05）。同一處理（除處理N3外）的行1行2的籽粒的氮素吸收量均沒(méi)有顯著差異。

各處理的小麥總氮素吸收量差異顯著，行1以處理N2最大，為110.29 kg/hm2;其次是處理N3，為109.16 kg/hm2;處理N0最小，為51.79 kg/hm2。行2以處理N3最大，為117.51 kg/hm2;其次是處理N2，為109.43 kg/hm2;處理N0最小，為51.97 kg/hm2。處理N1、N2、N3、N4的平均氮肥利用率為65.04%、48.32%、34.14%、21.18%。

2.4 肥料效應(yīng)

根據(jù)小麥不同氮肥用量試驗(yàn)的產(chǎn)量結(jié)果用一元二次方程擬合出產(chǎn)量y和施氮量x的關(guān)系式（圖2），即氮肥的效應(yīng)方程：y=-0.024 3x2+13.462x+5 729.6（r2=0.918 3* *），按照當(dāng)年當(dāng)?shù)氐男←準(zhǔn)召?gòu)價(jià)3.0元/kg、氮肥價(jià)格2.6元/kg，由氮肥的效應(yīng)方程可得出：最大施氮量為277 kg/hm2，最佳施氮量為253 kg/hm2，最大施氮量小麥產(chǎn)量為7 594 kg/hm2，最佳施氮量小麥產(chǎn)量為 7 580 kg/hm2。

3 討論與結(jié)論

氮是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，氮肥對(duì)于提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有重要作用。研究表明，施用氮肥可顯著提高小麥產(chǎn)量，對(duì)小麥產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率可達(dá)20%以上[8]。然而過(guò)量施用氮肥，非但不能增加小麥的產(chǎn)量，還會(huì)造成小麥減產(chǎn)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題。因此，確定小麥氮肥的合理施用量非常重要。不同地區(qū)小麥適宜的施氮量有很大差異。張福鎖等研究認(rèn)為，華北平原高產(chǎn)地塊冬小麥氮素的需求量為 174 kg/hm2[9];李裕元等研究表明，豫西黃土丘陵區(qū)小麥適宜施氮量為138 kg/hm2[10];趙新春等認(rèn)為，施氮量80 kg/hm2是黃土高原南部小麥的最佳氮肥施用量[11];孔令聰?shù)妊芯空J(rèn)為，小麥在淮北地區(qū)中等肥力地塊的適宜施氮量為150～225 kg/hm2[12]。而新疆奇臺(tái)縣滴灌冬小麥氮肥平均用量為322.4 kg/hm2，已大大高于其他地區(qū)的氮肥合理施用量。本研究認(rèn)為，施氮能夠顯著增加小麥的產(chǎn)量，處理N1、N2、N3、N4的小麥產(chǎn)量分別比處理N0提高了19.18%、36.90%、24.60%、16.27%，小麥產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。施氮量為253 kg/hm2時(shí)，小麥產(chǎn)量可達(dá) 7 580 kg/hm2。

作物產(chǎn)量的形成是產(chǎn)量構(gòu)成因子共同作用的結(jié)果。張炳勇等認(rèn)為，適當(dāng)增施氮肥可促進(jìn)小麥穗的發(fā)育，使單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)增加，提高粒質(zhì)量，最終提高小麥產(chǎn)量[8]。在本試驗(yàn)不同氮肥處理下，小麥穗粒數(shù)隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，進(jìn)一步對(duì)小麥干物質(zhì)積累與分配進(jìn)行分析，可以看出小麥的籽粒干物質(zhì)量隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，而葉片的干物質(zhì)量表現(xiàn)為隨施氮量的增加而增加，說(shuō)明施用氮肥會(huì)增強(qiáng)小麥的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，過(guò)量施用氮肥后營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)會(huì)對(duì)生殖生長(zhǎng)造成抑制作用，進(jìn)而影響小麥的籽粒產(chǎn)量，并且與本研究中氮素在小麥莖、葉和籽粒中的分配規(guī)律相一致。最終由氮肥的效應(yīng)方程可得出：滴灌冬小麥在新疆奇臺(tái)的最大施氮量為277 kg/hm2，最佳施氮量為 253 kg/hm2。本研究結(jié)果與前人對(duì)作物氮肥利用規(guī)律的研究結(jié)果[13-16]相一致，冬小麥的施氮量會(huì)由于品種、氣候、地域等差異而有所變化。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中須要根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[17-22]。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡 誠(chéng)，樂(lè)群芬，孫 斌，等. 氮肥用量與施用方法對(duì)土壤養(yǎng)分與小麥生長(zhǎng)的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，30（9）：2017-2023.

[2]安婷婷，侯小畔，周亞男，等. 氮肥用量對(duì)小麥開(kāi)花后根際土壤特性和產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（17）：3352-3364.

[3]竇曉靜，張彥紅，耿慶龍，等. 施氮量對(duì)春小麥生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分積累的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，54（7）：1191-1199.

[4]喬江飛，賴(lài) 寧，耿慶龍，等. 不同滴灌年限小麥土壤養(yǎng)分積累時(shí)空變異特征[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，54（4）：667-674.

[5]吳曉麗，李朝蘇，湯永祿，等. 氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥產(chǎn)量、氮素利用效率和光能利用率的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2017，28（6）：1889-1898.

[6]侯云鵬，韓立國(guó)，孔麗麗，等. 不同施氮水平下水稻的養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及土壤氮素平衡[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（4）：836-845.

[7]紀(jì)德智，王 端，趙京考，等. 不同氮肥形式對(duì)玉米氮、磷、鉀吸收及氮素平衡的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2014，28（4）：104-109.

[8]張炳勇，崔日鮮. 氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥光合特性和產(chǎn)量的影響[J]. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，27（3）：195-199，204.

[9]張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等. 中國(guó)主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915-924.

[10]李裕元，郭永杰，邵明安. 施肥對(duì)丘陵旱地冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育和水分利用的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2000，18（1）：15-21.

[11]趙新春，王朝輝. 半干旱黃土區(qū)不同施氮水平冬小麥產(chǎn)量形成與氮素利用[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（5）：65-70，91.

[12]孔令聰，汪建來(lái)，曹承富，等. 主要栽培措施對(duì)中筋小麥皖麥44產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2004，24（4）：84-87.

[13]何曉雁，郝明德，李慧成，等. 黃土高原旱地小麥?zhǔn)┓蕦?duì)產(chǎn)量及水肥利用效率的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（6）：1333-1340.

[14]潘圣剛，翟 晶，曹湊貴，等. 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻養(yǎng)分吸收特性及稻米品質(zhì)的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（3）：522-527.

[15]潘圣剛，曹湊貴，蔡明歷，等. 不同灌溉模式下氮肥水平對(duì)水稻氮素利用效率、產(chǎn)量及其品質(zhì)的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15（2）：283-289.

[16]郝明德，王旭剛，黨廷輝，等. 黃土高原旱地小麥多年定位施用化肥的產(chǎn)量效應(yīng)分析[J]. 作物學(xué)報(bào)，2004，30（11）：1108-1112.

[17]姜麗娜，齊冰玉，徐光武，等. 水氮對(duì)根箱種植冬小麥根系生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（14）：42-45.

[18]孟自力，王和洲，閆向泉，等. 施氮量對(duì)小麥商麥156光合特性、冠層光截獲及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（23）：76-79.

[19]毛祥敏，鐘雯雯，王興亞，等. 種植方式與施氮量對(duì)小麥光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（3）：56-60.

[20]李 彬，張 旭，仲 敏，等. 不同基施氮肥量對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2018，39（1）：40-43.

[21]何 杰，張敬昇，王昌全，等. 包膜控釋氮肥配施尿素對(duì)冬小麥產(chǎn)量與氮素積累及利用的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，46（3）：1-8.

[22]張禮軍，張耀輝，魯清林，等. 耕作方式和氮肥水平對(duì)旱地冬小麥籽粒品質(zhì)的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2017，31（8）：1567-1575.王 奇，陳培賽，周 佳，等. 粉壟耕作對(duì)甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（4）：65-68.