控釋氮肥對糜子農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

王 英，武俊英，劉景輝，馮學(xué)穎

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古薩拉齊 014109）

糜子（Panicum miliaceumL.），禾本科黍?qū)僖荒晟荼局参?，全國總種植面積約53.3 萬hm2[1]。我國北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)為糜子主栽區(qū)，普遍存在降水量少、土壤貧瘠等問題，而糜子具有生育期短、耐旱、耐瘠薄等特性[2]。因此，糜子在北方黃土高原干旱、半干旱地區(qū)糧食生產(chǎn)和農(nóng)民生活中具有不可替代的作用[3-5]。近年來，隨著化肥的使用，糜子生產(chǎn)效率越來越高，施氮對糜子產(chǎn)量貢獻(xiàn)達(dá)50%以上[6]。但黃土高原丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)集中化程度不高，為了簡化施肥、節(jié)約勞動力，農(nóng)戶在種植過程中存在著施肥量過高和“一炮轟”等不合理施肥方式[7]?？蒯尩释ㄟ^理化手段減緩了氮肥釋放速率，可以做到肥料釋放與作物需肥吻合，能夠提高養(yǎng)分利用率并增加作物產(chǎn)量，在應(yīng)用上也更有價(jià)值[8]。株高、莖粗等指標(biāo)是作物生長情況最直觀的體現(xiàn)。研究表明，尿素和緩釋肥混合施有利于夏玉米中后期的生長，尿素緩釋肥混合配比為3∶7時(shí)，夏玉米的株高、莖粗和葉面積最大且產(chǎn)量達(dá)到最大[9]。與普通化肥當(dāng)?shù)爻Ａ渴┓氏啾龋褂镁忈尫侍娲胀ɑ仕饷绲闹旮?、莖粗、葉寬等均顯著增加，其抗逆性提高[10]。趙營等[11]研究表明，緩/控釋肥和商品包膜尿素都能促進(jìn)春玉米的生長發(fā)育，可提高其株高和總生物量，且控釋肥更有利于春玉米的發(fā)育。胡大鵬[12]研究表明，四葉期一次性施入90 kg/hm2氮量的控釋肥可促進(jìn)棉花株高等指標(biāo)提高，利于建立良好株型。朱春霞[13]研究認(rèn)為，施用緩釋肥與習(xí)慣施肥相比，株高、旗葉長、穗長、結(jié)實(shí)率都有明顯增加，利于獲得更高的產(chǎn)量。

控釋氮肥肥效釋放與土壤性質(zhì)、微生物活動、溫度等條件密切相關(guān)[14]，因此，不同施用區(qū)域肥料釋放特性不盡相同。目前，關(guān)于控釋氮肥的研究主要集中在小麥、玉米等大宗作物，本試驗(yàn)通過控釋氮肥對黃土高原丘陵區(qū)糜子形態(tài)指標(biāo)和產(chǎn)量變化進(jìn)行分析，旨在探討黃土高原丘陵區(qū)糜子生產(chǎn)中控釋氮肥施用的可行性，為解決當(dāng)?shù)孛幼由a(chǎn)肥料單一的問題提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在內(nèi)蒙古清水河縣五良太鄉(xiāng)后腦包村（39°57′N，111°39′E）進(jìn)行，該地區(qū)是典型的黃土高原丘陵區(qū)，丘陵山地占90%以上，平均海拔1 374 m。年平均氣溫7.1 ℃，≥10 ℃積溫2 370 ℃，無霜期140 d，年日照時(shí)數(shù)為2 914 h，年平均大風(fēng)（指瞬間風(fēng)速達(dá)17 m/s，即八級以上）日數(shù)達(dá)19 d，年總輻射量570.6 kJ/cm2，干燥度3.94，年蒸發(fā)量2 577 mm，年均降水量365 mm，春旱尤為嚴(yán)重，屬典型的中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候。試驗(yàn)地土壤類型為黃綿土，土壤養(yǎng)分情況見表1。

表1 試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分情況

1.2 供試材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試糜子品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N“黑糜子”，清水河農(nóng)業(yè)局提供。供試肥料：控釋氮肥（為釋放期90 d的樹脂包衣尿素，含46%N），尿素（含46%N），過磷酸鈣（含12% P2O5），硫酸鉀（含51% K2O）。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，7 個(gè)處理分別為：T0（不施肥）；TN（農(nóng)民習(xí)慣施肥，普通尿素純氮120 kg/hm2）；T1（等氮量控釋氮肥，純氮120 kg/hm2）；T2（控釋氮肥減量10%，純氮108 kg/hm2）；T3（控釋氮肥減量20%，純氮96 kg/hm2）；T4（控釋氮肥減量30%，純氮84 kg/hm2）；T5（控釋氮肥減量40%，純氮72 kg/hm2），各施氮處理氮肥均于播種時(shí)作基肥一次性施入。各處理除T0 外均于播種時(shí)一次施用過磷酸鈣和硫酸鉀，用量為P2O580 kg/hm2、K2O 25 kg/hm2。試驗(yàn)地采用機(jī)械條播，播種量為37.5 kg/hm2，行距25 cm，小區(qū)面積30 m2，重復(fù)3 次。除施肥外試驗(yàn)地整地播種、病蟲害防治等管理措施均與當(dāng)?shù)叵嗤Ｔ囼?yàn)于2018年5月28日和2019年5月31日播種，于2018年9月27日和2019年9月26日收獲。

1.3 測定方法

在每小區(qū)內(nèi)選擇有代表性的30 株掛牌，于苗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期用卷尺測量株高，即莖基部到最高點(diǎn)的長度。選取掛牌植株于拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期用游標(biāo)卡尺測量莖粗，即基部以上1 cm 處寬度。在糜子拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期選取掛牌植株測定全株葉片綠色部分的長和寬，根據(jù)公式單株葉面積=長×寬×0.76 進(jìn)行計(jì)算。于成熟期取15株進(jìn)行考種，測定主穗長，即主莖穗第一分枝基部到穗頭的長度為穗長，并測定單株穗重和千粒重。將每個(gè)小區(qū)選取長勢均勻的1 m×1 m 晾曬風(fēng)干后脫粒稱重，然后折算成公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SAS 9.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋氮肥減量對糜子株高的影響

由表2 可知，株高是反映作物生長狀況的重要指標(biāo)。在苗期，2018年和2019年糜子株高均呈TN＞T1＞T2＞T3＞T4＞T5＞T0 的趨勢，其中TN、T1、T2、T3處理糜子株高顯著高于T0 處理（P＜0.05）；各施肥處理糜子株高較T0 處理增幅5.52%～26.77%；T1、T2和T3 處理糜子株高與TN 差異不顯著（P＞0.05）。在拔節(jié)期，各施肥處理糜子株高顯著高于T0 處理（P＜0.05），2018年和2019年分別以TN 和T1 最高，達(dá)48.80 cm 和42.45 cm；兩年各施肥處理糜子株高較T0 增加7.84%～27.06%；糜子株高隨著氮肥減量呈降低趨勢，各控釋肥處理僅T1 處理兩年與TN 處理差異均未達(dá)顯著水平（P＞0.05）。抽穗期是糜子株高增長最快的時(shí)期，在這一時(shí)期糜子株高增長速率最大。抽穗期各處理糜子株高表現(xiàn)出T1＞TN＞T2＞T3＞T4＞T5＞T0 的趨勢，各施肥處理糜子株高兩年平均較T0 處理增加12.31%～26.77%；兩年糜子株高均表現(xiàn)出T1 處理最高但與TN 處理差異不顯著（P＞0.05），且兩年TN 和T1 處理株高均顯著高于T4和T5 處理（P＜0.05）。在灌漿期，各施肥處理株高均以T1 處理最高，且在2019年顯著高于TN 處理；TN、T1、T2、T3、T4 和T5 處理兩年較T0 處理增加17.93%、25.73%、22.98%、14.64%、11.14%和7.93%；T2、T3 處理下糜子株高較TN 處理有所降低，但差異不顯著（P＞0.05）。在成熟期，各處理株高均達(dá)到全生育期最高；兩年T1 處理糜子株高在成熟期均顯著高于TN 處理（P＜0.05），兩年較TN 處理增加8.82%和6.16%；T2、T3 處理下糜子株高與TN 處理差異不顯著（P＞0.05）。

表2 控釋氮肥對糜子株高的影響 單位：cm

2.2 控釋氮肥減量對糜子莖粗的影響

由表3 可知，莖粗是作物生長情況直觀的體現(xiàn)。隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，糜子莖粗呈先升高后下降的趨勢。在拔節(jié)期，各施肥處理糜子莖粗顯著高于T0，TN、T1、T2、T3、T4 和T5 處理兩年平均較T0 處理分別增加24.19%、29.84%、22.71%、19.79%、11.24%和8.22%；糜子莖粗兩年均TN 處理最高，且表現(xiàn)為隨施氮量的降低而減少的趨勢，控釋氮肥處理中僅T1 處理兩年與TN 處理差異均不顯著（P＞0.05）。在抽穗期，糜子莖粗T1 處理最高但與TN 處理差異不顯著（P＞0.05）；隨著氮肥的減施糜子莖粗呈降低趨勢，除T4 和T5 處理顯著低于TN 處理（P＜0.05）外，其他各控釋肥處理與TN 處理差異不顯著（P＞0.05）。在灌漿期糜子莖粗達(dá)到了整個(gè)生育期的最高值。灌漿期糜子莖粗T1 處理最高兩年分別達(dá)到8.78 mm和7.92 mm，較TN 處理分別增加6.34%和4.39%；T2 處理兩年分別較TN 處理增加1.53%和2.20%，差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05）。在成熟期，糜子莖粗較灌漿期有所降低，這可能是因?yàn)槌墒炱谇o稈干物質(zhì)向籽粒運(yùn)輸和莖稈失水造成的。成熟期糜子莖粗T1 處理最高，兩年分別達(dá)8.47 mm 和8.10 mm；各施肥處理糜子莖粗均顯著高于T0 處理，TN、T1、T2、T3、T4 和T5 處理兩年平均較T0 處理分別增加15.38%、23.84%、19.95%、12.55%、12.83%和8.91%；隨著氮肥減施糜子莖粗呈降低趨勢，其中，T1 和T2 兩年平均較TN 高7.30%、3.98%，T3、T4 和T5 較TN 降低2.21%～5.54%。

表3 控釋氮肥對糜子莖粗的影響 單位：mm

2.3 控釋氮肥減量對糜子單株葉面積的影響

由圖1 可知，葉片是作物進(jìn)行光合作用的主要器官，葉面積的大小直接影響作物光合同化產(chǎn)物的積累。本試驗(yàn)表明，從拔節(jié)期到灌漿期糜子單株葉面積呈增加的趨勢。除2019年拔節(jié)期T5 處理外，各施肥處理糜子單株葉面積均顯著高于T0 處理（P＜0.05）。在拔節(jié)期，施肥顯著增加了糜子單株葉面積，各施肥處理糜子單株葉面積較T0 處理增幅15.41%～38.62%。糜子單株葉面積兩年均以TN 處理最高，分別達(dá)450.92 cm2和376.42 cm2；T1、T2 處理糜子單株葉面積兩年均與TN 處理差異不顯著（P＞0.05），T5 處理糜子單株葉面積兩年均顯著低于TN 處理（P＜0.05）。在抽穗期，隨著氮肥減施糜子單株葉面積呈降低趨勢，T1 和T2 處理兩年平均較TN 處理分別增加7.62%、3.84%，T3、T4 和T5 處理兩年平均較TN 處理分別降低2.34%、8.43%和12.82%。T5 處理糜子單株葉面積兩年均顯著低于TN 處理（P＜0.05）。灌漿期是作物進(jìn)行光合作用形成產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期，葉面積大小決定其光合能力的強(qiáng)弱。在灌漿期，糜子單株葉面積表現(xiàn)出T1＞T2＞TN＞T3＞T4＞T5＞T0 的趨勢；T1 處理兩年均顯著高于TN 處理（P＜0.05），兩年平均較TN 增加7.78%；T2 處理糜子單株葉面積兩年平均較TN 增加3.23%，但差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05）；T3、T4 和T5 處理糜子單株葉面積均低于TN 處理，兩年平均較TN 處理低2.04%、7.84%和11.10%，其中僅T4、T5 處理兩年顯著低于TN 處理（P＜0.05）。

圖1 控釋氮肥對糜子單株葉面積的影響

2.4 控釋氮肥減量對糜子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4 可知，各施肥處理糜子產(chǎn)量兩年均顯著高于T0 處理（P＜0.05），較T0 處理增產(chǎn)30.31%～42.92%。糜子產(chǎn)量兩年均以T1 處理最高，除與T2 處理差異不顯著（P＞0.05）外，均顯著高于其他處理（P＜0.05），2018年和2019年較TN 處理分別高4.96%和3.88%。T3 處理與TN 處理兩年差異均不顯著（P＞0.05），這說明控釋氮肥減量20%與普通尿素施用效果相同。T4、T5 處理糜子產(chǎn)量顯著低于TN 處理（P＜0.05），降幅3.19%～5.29%。兩年數(shù)據(jù)表明，TN、T1、T2 和T3處理糜子穗長均顯著高于T0 處理（P＜0.05），這說明施肥可以增加糜子穗長，且隨著控釋氮肥減量糜子穗長呈降低趨勢。施肥可以提高糜子千粒重，各施肥處理較不施肥（T0 處理）增幅1.22%～8.94%。糜子千粒重為隨著施氮量的減少而減少，但各施肥處理間差異不顯著（P＞0.05）。各施肥處理糜子公頃穗數(shù)兩年均顯著高于T0 處理（P＜0.05），增幅8.23%～15.69%。糜子公頃穗數(shù)兩年均以T1 處理最高且顯著高于T4 和T5 處理（P＜0.05），T4 和T5 較TN 處理降幅3.14%～7.37%。糜子單株穗重兩年均以T1 處理最高，且表現(xiàn)為隨氮肥減施而降低的趨勢，其中TN、T1、T2、T3 處理與T1 處理差異不顯著（P＞0.05），T4 和T5 處理顯著低于T1 處理（P＜0.05）。

表4 控釋氮肥減量對糜子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.5 糜子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀相關(guān)性

由表5 可知，糜子株高、莖粗和單株葉面積三者之間呈極顯著正相關(guān)，說明在糜子生長過程中農(nóng)藝性狀變化表現(xiàn)出一致性。糜子產(chǎn)量與單株葉面積呈極顯著正相關(guān)，與株高和莖粗顯著正相關(guān)，表明施用控釋氮肥可提高糜子株高、莖粗和單株葉面積，是糜子高產(chǎn)的重要前提。

表5 糜子產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀相關(guān)性

3 討論

形態(tài)指標(biāo)是作物生長情況最直接的反映，較適宜的株高、莖粗和葉面積也是作物產(chǎn)量形成的必要條件。施用氮肥可顯著提高作物株高和葉面積指數(shù)[15-16]。施用控釋氮肥較常規(guī)施肥更能提高小麥[17-18]、馬鈴薯[19]葉面積，促進(jìn)作物光合產(chǎn)物的積累。研究表明，施用緩釋肥利于改善水稻農(nóng)藝性狀，為水稻增產(chǎn)打下基礎(chǔ)，且早稻以控釋氮肥減量10%、晚稻以控釋氮肥減量30%株高達(dá)到最大值[20-21]。有研究認(rèn)為，施用控釋氮肥對馬鈴薯莖粗影響較小[19]。本試驗(yàn)中施用氮肥對糜子生長有明顯的促進(jìn)作用，且施用控釋氮肥較尿素處理顯著提高了糜子生長后期株高、莖粗和單株葉面積。但隨著控釋氮肥減量糜子各形態(tài)指標(biāo)均呈降低趨勢，糜子株高、莖粗和葉面積在減氮20%以上時(shí)差異即達(dá)顯著水平。糜子農(nóng)藝性狀主要受土壤速效氮含量的影響，這與控釋肥肥效釋放密切相關(guān)。

前人研究表明，施用控釋尿素可以增加玉米[22]、水稻[23]籽粒產(chǎn)量。樹脂膜控釋尿素可顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量幅度10.4%～16.5%[24]。朱紅英等[25]研究表明，控釋肥料的施用比普通肥料提高玉米產(chǎn)量1.98%～19.02%。這與本試驗(yàn)結(jié)果相同，施用控釋尿素顯著提高了糜子產(chǎn)量，但施用控釋氮肥較普通尿素增產(chǎn)幅度較小。這說明在當(dāng)?shù)孛幼由a(chǎn)中控釋氮肥的供肥能力較施用尿素提高較小。在一些研究中，減氮后作物籽粒產(chǎn)量并沒有顯著降低。有研究表明，控釋氮肥減氮0～20%施用對春玉米產(chǎn)量沒有顯著的影響[26]。孫曉等[27]研究認(rèn)為，各緩/控釋氮肥減量20%較常規(guī)施肥并不減產(chǎn)。也有研究認(rèn)為，控釋尿素的使用量為普通尿素的50%～75%較為高效和經(jīng)濟(jì)[28]。但本試驗(yàn)結(jié)果表明，減少施氮量后糜子產(chǎn)量呈現(xiàn)不同程度的下降，在減氮量大于20%時(shí)糜子產(chǎn)量較尿素施用顯著降低。王君杰等[29]研究認(rèn)為，在不同氮肥施用條件下公頃穗數(shù)是影響糜子產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。本試驗(yàn)也表明，千粒重對產(chǎn)量的影響較小，糜子產(chǎn)量的增加主要是通過增加穗數(shù)和單株粒重實(shí)現(xiàn)的。在本試驗(yàn)中控釋氮肥施用對糜子形態(tài)指標(biāo)和產(chǎn)量的提升幅度較小，這可能是由于控釋氮肥肥效釋放與作物需肥不匹配導(dǎo)致的?？蒯尩史市п尫排c土壤水熱、微生物等條件密切相關(guān)。黃土高原丘陵區(qū)降雨量相對較少，氣溫偏低，當(dāng)?shù)氐狞S綿土也不利于土壤水分及氮素的保蓄，這可能是影響控釋氮肥肥效釋放的主要因素。

4 結(jié)論

與施用尿素相比，等氮量施用控釋氮肥可提高糜子生育后期株高、莖粗和單株葉面積。但隨著控釋氮肥的減量糜子農(nóng)藝性狀呈降低趨勢，減氮量大于20%時(shí)糜子株高、莖粗和單株葉面積顯著低于尿素處理。施用控釋氮肥較不施肥處理提高了糜子產(chǎn)量30.31%～42.92%。隨著控釋氮肥減量糜子產(chǎn)量呈下降趨勢，減氮量20%以上時(shí)糜子產(chǎn)量顯著低于尿素處理。綜上所述，控釋氮肥純氮120 kg/hm2一次性基施糜子產(chǎn)量高，是適合當(dāng)?shù)孛幼臃N植的控釋氮肥施用量。