不同包膜類型控釋氮肥減施對(duì)冬小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的影響

蔣麗萍 李國(guó)芳 苗中琴 劉玉東 錢欣 張慧 高英波 齊世軍 李宗新 劉開昌 劉樹堂 薛艷芳

摘要：以濟(jì)麥22為供試品種，以不施氮為對(duì)照（T1），設(shè)置6個(gè)施氮處理，分別為：推薦優(yōu)化施肥（純N 180 kg/hm2，T2），在T2處理基礎(chǔ)上上調(diào)30%（234 kg/hm2，T3），農(nóng)民習(xí)慣施肥（280 kg/hm2，T4），與T2處理等量施氮條件下，基肥一次性施用硫加樹脂尿素（T5）、熱固樹脂尿素（T6）和樹脂包膜尿素（T7）。結(jié)果表明，等量施氮條件下，與T2相比，T6和T7處理小麥產(chǎn)量分別增加7.8%和10.5%，氮肥利用率提高10.5個(gè)百分點(diǎn)和21.6個(gè)百分點(diǎn)，土壤氮依存率降低8.0個(gè)百分點(diǎn)和14.1個(gè)百分點(diǎn)。T5處理對(duì)小麥的增產(chǎn)作用與T2處理相當(dāng)，但氮肥利用效率較低，對(duì)土壤氮素依存率較強(qiáng)。與T4處理相比，減量施氮的T2和T6處理小麥產(chǎn)量分別降低7.6%和0.4%，T7小麥產(chǎn)量提高2.2%、氮肥利用率提高16.9個(gè)百分點(diǎn)、氮肥偏生產(chǎn)力提高58.8%。因此，本試驗(yàn)條件下，純氮量180 kg/hm2的樹脂包膜尿素一次性基施可提高小麥產(chǎn)量和氮肥利用率，達(dá)到高產(chǎn)、高效、節(jié)肥的目的，適合在該區(qū)域推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控釋氮肥;冬小麥;氮素利用效率;產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S143.1+5：S512.106.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2020）02-0064-06

Abstract Wheat cultivar Jimai 22 was used as the experiment material. Seven treatments were set as follows： no N application as control （T1）， recommended and optimized N application （180 kg N/hm2， T2）， 30% addition of N rate （234 kg N/hm2， T3）， traditional N rate （280 kg N/hm2， T4）， polymer-sulfur coated urea as basal fertilizer （T5）， thermosetting polymer coated urea as basal fertilizer （T6） and polymer coated urea as basal fertilizer （T7）. The one-off N application rate for T5～T7 treatments was 180 kg N/hm2， equal to T2 treatment. The results showed that compared with T2 treatment with the equal N application rate （180 kg N/hm2）， the grain yield of winter wheat increased by 7.8% and 10.5%， N use efficiency increased by 10.5 and 21.6 percentage points， and soil N dependence rate decreased by 8.0 and 14.1 percentage points， respectively， under T6 and T7 treatments. Although T5 treatment resulted in the equal yield to T2 treatment， but its N use efficiency was lower while soil N dependence rate was higher. Compared to T4 treatment， the grain yield of T2 and T6 treatments decreased by 7.6% and 0.4%， while that of T7 increased by 2.2%; the N use efficiency and N partial productivity of T7 increased by 16.9 percentage points and 58.8% respectively. In conclusion， one-off application of 180 kg N/hm2 of polymer coated urea as basal fertilizer could increase wheat yield and N use efficiency under the experiment conditions， which achieved higher yield and higher efficiency and saving fertilizer， so it was suitable for popularization and application in this area.

Keywords Controlled-release N fertilizer; Winter wheat; N use efficiency; Yield

小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物，種植面積和總產(chǎn)量均占全國(guó)糧食作物的21%左右[1]。氮素是影響小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)因素。中國(guó)已成為世界最大的氮肥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，預(yù)計(jì)到2050年會(huì)占世界消費(fèi)量的一半以上[2]，單位面積農(nóng)田每年氮肥施用量約是世界平均施用量的4倍[3]，但氮肥利用率僅為25%左右，而同期世界平均水平約為42%[4]。因此，通過(guò)合理氮肥管理，提高作s物氮肥利用效率，用更少的化學(xué)氮肥生產(chǎn)更多的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)綠色高效農(nóng)業(yè)的重要途徑之一。

近年來(lái)，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，高產(chǎn)栽培要求的氮肥深施和多次追施在生產(chǎn)上難以實(shí)施，基施“一炮轟”現(xiàn)象比例逐年上升[5]，嚴(yán)重影響了小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。緩控釋肥具有肥效期長(zhǎng)且穩(wěn)定的特點(diǎn)，為小麥簡(jiǎn)化施肥，減少施肥次數(shù)和數(shù)量并實(shí)現(xiàn)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、氮肥高效利用和節(jié)約農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力提供了新的思路和途徑[6-8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005—2015年，我國(guó)緩控釋氮肥的總生產(chǎn)量為2 100萬(wàn)噸，總推廣面積達(dá)到3 300萬(wàn)公頃[9]。目前包膜顆?？蒯尩手饕渲つ蛩亍⒘虬つ蛩?、硫加樹脂包膜尿素 [10，11]，它們可根據(jù)作物對(duì)養(yǎng)分的需求控制其養(yǎng)分釋放模式，使養(yǎng)分釋放與作物養(yǎng)分吸收基本同步，從而減少氮素?fù)p失，提高肥料利用率[12，13]，而且采用一次性施肥可大大節(jié)省施肥勞動(dòng)力。盡管前人關(guān)于控釋氮肥在小麥上增產(chǎn)、增效以及減少環(huán)境影響方面的研究報(bào)道較多[6-8，12，13]，但由于不同地區(qū)的土壤類型、氣候條件等各不相同，控釋氮肥在不同區(qū)域的應(yīng)用效果也不盡相同。此外，目前市場(chǎng)上的控釋肥料種類繁多，養(yǎng)分配比各異，很難因地制宜地發(fā)揮其最優(yōu)的效益[7，14]。因此，有必要在特定區(qū)域有針對(duì)性進(jìn)行控釋肥產(chǎn)品研發(fā)篩選，以期實(shí)現(xiàn)小麥增產(chǎn)增效。

本試驗(yàn)通過(guò)不同類型控釋氮肥減量施用，明確其對(duì)小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量及氮肥利用效率的影響，為冬小麥一次性施肥技術(shù)推廣應(yīng)用提供合適產(chǎn)品和用量，以期更好指導(dǎo)小麥生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年10月至2018年6月在山東省淄博市臨淄區(qū)朱臺(tái)鎮(zhèn)徐王村（118°12′E，36°57′N）進(jìn)行。試驗(yàn)地0～30 cm耕層土壤理化性狀：pH值7.8、有機(jī)質(zhì)含量18.8 g/kg、全氮0.60 g/kg、堿解氮73.6 mg/kg、速效磷30.8 mg/kg、速效鉀174.0 mg/kg。

1.2 供試肥料

普通尿素（N，46%），硫加樹脂包膜尿素（含氮量≥35%、含硫量≥20%），熱固樹脂尿素（含氮量≥44%）和樹脂包膜尿素（含氮量≥43%），三種控釋肥控釋期均為3個(gè)月。所用肥料均由金正大公司生產(chǎn)提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以不施氮肥為對(duì)照，共設(shè)6個(gè)施氮處理，見表1。小區(qū)面積為116 m2，重復(fù)3次。各處理磷肥（P2O5 90 kg/hm2）和鉀肥（K2O 90 kg/hm2）全部作基肥于播種前一次性均勻撒施，旋耕后播種。供試小麥品種為濟(jì)麥22，前茬作物為夏玉米。生育期內(nèi)無(wú)明顯病蟲害和雜草發(fā)生。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 收獲和測(cè)產(chǎn) 成熟期分別在每小區(qū)選取2行50 cm樣段植株，分為籽粒和秸稈兩部分，60～65℃條件下烘干后稱重，用不銹鋼磨樣機(jī)將烘干樣品磨碎后用于氮磷鉀含量測(cè)定。另外，每小區(qū)收獲10 m2 樣方，脫粒稱重，產(chǎn)量以14%的水分含量計(jì)算。

1.4.2 計(jì)算方法 氮肥利用率（%）=（施氮區(qū)作物吸氮量-不施氮區(qū)作物吸氮量）/施氮量 × 100;

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量;

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量;

土壤氮依存率（%）= 不施氮區(qū)作物吸氮量/施氮作物區(qū)吸氮量× 100[15]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;數(shù)據(jù)分析應(yīng)用 IBM SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行，采用Duncans法進(jìn)行顯著性分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由圖1看出，氮肥為普通尿素時(shí)，施氮量從0增加到280 kg/hm2，小麥產(chǎn)量逐漸增加，但3個(gè)施肥處理間差異不顯著。等氮量條件下（180 kg/hm2），與尿素分次施用處理（T2）相比，一次性施用熱固樹脂尿素（T6）和樹脂包膜尿素（T7）的處理小麥產(chǎn)量分別增加7.8%和10.5%，而硫加樹脂尿素（T5）則減產(chǎn)0.05%。與農(nóng)民習(xí)慣施氮處理（T4）相比，減氮35.7%的T2、T5和T6處理分別減產(chǎn)7.6%、7.7%、0.4%，而T7處理增產(chǎn)2.2%。

2.2 不同施氮處理對(duì)小麥籽粒和秸稈氮含量的影響

圖2結(jié)果顯示，與不施氮處理（T1）相比，各施氮處理可使小麥籽粒氮含量增加0.5%～6.5%，但各處理間差異不顯著。對(duì)于小麥秸稈氮含量，與T1處理相比，除T5處理外，其他施氮處理均可顯著增加秸稈氮含量，增幅為23.0%～43.2%，其中T7處理增幅最高。

2.3 不同施氮處理對(duì)小麥地上部氮素積累量的影響

由圖3看出，氮肥為普通尿素時(shí)，施氮量從180 kg/hm2增加到280 kg/hm2時(shí)，小麥籽粒和秸稈氮素積累量均呈增加趨勢(shì)，分別較T1處理增加8.6%～18.4%和32.2%～64.4%，但T2、T3、T4處理間差異不顯著。地上部氮素總積累量表現(xiàn)為T4比T2處理增加14.1%，差異達(dá)顯著水平。

等量施氮條件下（180 kg/hm2），與T2相比，T6和T7處理小麥籽粒氮素積累量分別增加2.9%和8.5%，秸稈氮素積累量增加23.0%和42.3%，地上部氮素總積累量增加9.6%和19.8%;而T5與T2處理相比，小麥籽粒、秸稈和地上部總氮素積累量分別降低3.8%、9.5%和5.7%。與農(nóng)民習(xí)慣施氮處理（T4）相比，T5和T6處理小麥地上部氮素積累量分別降低17.4%和4.0%，而T7處理地上部氮素積累量增加5.0%。

2.4 不同施氮處理對(duì)氮肥利用率的影響

由表2看出，氮肥為普通尿素時(shí)，隨施氮量增加，氮素收獲指數(shù)從T1處理的70.7%降低到T4處理的64.0%，但T2、T3、T4處理間差異不顯著。等氮量條件下，T2、T5、T6和T7處理的氮素收獲指數(shù)分別為66.6%、68.0%、62.6%和60.4%。隨施氮量增加（T2～T4），氮肥利用率無(wú)顯著差異，氮肥偏生產(chǎn)力顯著下降，土壤氮依存率為T4顯著低于T2。等量施氮條件下，與尿素分次施用處理（T2）相比，T6和T7處理的氮肥利用率分別提高10.5個(gè)百分點(diǎn)和21.6個(gè)百分點(diǎn)，氮肥偏生產(chǎn)力分別提高7.6%和10.4%，土壤氮依存率分別降低8.0個(gè)百分點(diǎn)和14.1個(gè)百分點(diǎn)。與農(nóng)民習(xí)慣施氮處理（T4）相比， T6和T7處理的氮肥利用率分別提高5.8個(gè)百分點(diǎn)和16.9個(gè)百分點(diǎn)，氮肥偏生產(chǎn)力分別提高54.8%和58.8%。

2.5 不同施氮處理對(duì)籽粒和秸稈磷鉀含量和積累量的影響

表3結(jié)果表明，等量施氮條件下，不同種類氮肥處理下，小麥籽粒磷鉀含量及秸稈鉀含量均無(wú)顯著差異。對(duì)于秸稈磷含量，T7處理顯著高于T5處理，但與T2和T6處理間無(wú)顯著差異，小麥地上部（籽粒+秸稈）磷鉀積累量有相似規(guī)律?？傊偷厣喜筐B(yǎng)分積累量而言，與T2處理相比，T5～T7處理可使地上部鉀積累量增加13.8%～25.6%，磷積累量?jī)HT7較T2處理增加23.7%。

3 討論與結(jié)論

控釋肥是能減緩或控制養(yǎng)分釋放速度的新型肥料，是通過(guò)包膜層來(lái)調(diào)節(jié)肥料內(nèi)部速效養(yǎng)分的釋放速率，通過(guò)包膜材料的組成設(shè)計(jì)，最有可能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的釋放速率與作物的需肥規(guī)律相匹配[16]，在提高肥料利用率、減少環(huán)境污染、一次性施肥節(jié)省勞動(dòng)力等方面具有其他化學(xué)肥料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)[17]。

本研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)蕿槠胀蛩貢r(shí)，與農(nóng)民習(xí)慣處理（280 kg/hm2）相比，推薦優(yōu)化施氮量180 kg/hm2（減氮35.7%）的尿素分次施用處理盡管未顯著降低小麥產(chǎn)量，但有減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)（產(chǎn)量降低7.6%）。等量施氮條件下（180 kg/hm2），三種控釋氮肥產(chǎn)品中，樹脂包膜尿素在增加小麥產(chǎn)量和提高氮素利用效率方面均起到較好的作用，熱固樹脂尿素次之，二者均優(yōu)于等氮量普通尿素分次施用，硫加樹脂包膜尿素對(duì)小麥的增產(chǎn)作用與尿素分次施用相當(dāng)，但氮肥利用效率較低，對(duì)土壤氮素依存率較強(qiáng)。因此，在本試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，推薦優(yōu)化施氮量條件下，樹脂包膜尿素較其他兩種肥料更能促進(jìn)小麥氮素吸收，提高小麥產(chǎn)量和氮肥利用率，適合在該區(qū)域推廣樹脂包膜尿素小麥季一次性基施。與本研究結(jié)果一致，馬富亮等[18]研究表明，硫膜控釋尿素和樹脂膜控釋尿素在增加小麥產(chǎn)量、改善小麥籽粒品質(zhì)和提高氮素利用率方面均起到較好的作用，其中樹脂膜控釋尿素比硫膜控釋尿素表現(xiàn)出更好的增產(chǎn)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了氮素的高效利用，可能的原因是樹脂膜控釋尿素釋放速率較慢，更能有效防止硝態(tài)氮淋失和氨揮發(fā)損失，降低土壤氮素依存率，使小麥對(duì)土壤氮的依賴性逐漸減弱，對(duì)肥料氮的依賴性逐漸增強(qiáng)，進(jìn)而提高小麥氮素吸收能力，有效提高氮素利用率。鄭沛等[19]研究也表明，施氮量在210 kg/hm2時(shí)，硫加樹脂尿素和樹脂包膜尿素較普通尿素分別增產(chǎn)10.1%和28.2%，樹脂包膜尿素增產(chǎn)效果優(yōu)于硫加樹脂尿素。孫云保等[20]四年肥料定位試驗(yàn)結(jié)果表明，與尿素分次施用相比（N，180 kg/hm2），減氮30%的樹脂包膜尿素處理（126 kg/hm2）小麥四年平均減產(chǎn)2.1%，玉米平均增產(chǎn)1.27%，但均未達(dá)到顯著水平，表明減氮30%的樹脂包膜尿素仍可維持小麥-玉米輪作體系周年穩(wěn)產(chǎn)。但鄭文魁等[13]研究表明，硫包膜尿素和硫加樹脂包膜尿素較樹脂包膜尿素在小麥產(chǎn)量和氮肥利用率方面差異不顯著，在增加土壤酶活性方面效果優(yōu)于樹脂包膜尿素。

本研究結(jié)果進(jìn)一步表明，等量施氮條件下，與尿素分次施用相比，樹脂包膜尿素一次性基施可提高小麥地上部氮磷鉀積累量，分別提高19.8%、23.7%和25.6%。張務(wù)帥等[21]田間試驗(yàn)結(jié)果也表明，樹脂包膜尿素一次性施用較等氮量尿素分次施用的小麥地上部氮鉀積累量分別增加13.7%和9.4%，而地上部磷積累量?jī)H增加0.1%。馮愛青等[22]盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，樹脂包膜尿素一次性施用較等氮量尿素分次施用可使小麥地上部植株氮磷鉀吸收量分別提高24.5%、45.3%和21.9%，減氮30%的樹脂包膜尿素一次性基施仍可維持小麥地上部養(yǎng)分吸收能力，可能的原因是樹脂包膜尿素施用提高了土壤酶活性（如土壤脫氫酶、脲酶、中性磷酸酶），有利于改善土壤生物化學(xué)環(huán)境，從而提高小麥產(chǎn)量和養(yǎng)分（氮磷鉀）吸收和利用。

綜上所述，在本試驗(yàn)區(qū)域，與農(nóng)民習(xí)慣施氮處理（280 kg/hm2）相比，推薦優(yōu)化施氮量180 kg/hm2（減氮35.7%）時(shí)，普通尿素分次施用盡管沒(méi)有顯著降低小麥產(chǎn)量，但有減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)（產(chǎn)量降低7.6%），樹脂包膜尿素一次性基施較農(nóng)民習(xí)慣施肥小麥產(chǎn)量提高2.2%，地上部氮磷鉀積累量分別提高19.8%、23.7%和25.6%，氮肥利用率提高16.9個(gè)百分點(diǎn)、氮肥偏生產(chǎn)力提高58.8%，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、節(jié)肥的目的。因此，在小麥生產(chǎn)中推廣控釋氮肥的一次性基施具有重要的實(shí)踐意義。然而在“減肥增效”的背景下，減量施用控釋氮肥能否持續(xù)保持小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)性生產(chǎn)，還有待更深入地研究。

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