施肥次數(shù)對小麥產(chǎn)量效益和氮肥效率的影響

許愛霞， 于倩倩， 王芹， 王宏澤， 寧運旺

(1.泰州市姜堰區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 江蘇 泰州 225500； 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所， 江蘇 南京 210014)

江蘇是我國糧食生產(chǎn)大省，其小麥生產(chǎn)以高投入、高產(chǎn)出著稱。據(jù)2020年江蘇省主要農(nóng)作物施肥調(diào)查白皮書顯示，2020年江蘇小麥平均施氮量為243.6 kg·hm-2，平均產(chǎn)量為6.27 t·hm-2。江蘇小麥習(xí)慣施肥的突出特點是次數(shù)多、施肥量大，其施肥次數(shù)多達(dá)2～6次[1]。施肥次數(shù)多不僅造成勞動力成本增加，加劇農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力緊缺矛盾，還會導(dǎo)致氮肥施用量顯著增加[2]，從而增加環(huán)境排放[3]。減少施肥次數(shù)對減少小麥勞動力成本和化肥用量都具有重要意義。

一次施肥由于其突出的省工特性已經(jīng)有很多穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的報道[4-5]，但其效果并不穩(wěn)定，且由于其較高的肥料價格在生產(chǎn)中也鮮有應(yīng)用[6]。由于小麥吸收的養(yǎng)分大部分來自土壤，且小麥只有分蘗期和抽穗期2個養(yǎng)分吸收關(guān)鍵期[7]，只包括基肥和拔節(jié)肥的“一基一追”2次施肥可能既符合小麥需肥規(guī)律以滿足小麥關(guān)鍵生育期養(yǎng)分需求，還可提高肥料效率、穩(wěn)定小麥產(chǎn)量和種植效益。本研究通過比較條播和撒播條件下一次施肥、一基一追和一基二追對小麥產(chǎn)量效益和氮肥效率的影響，以期為小麥輕簡高效施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2020年10月—2021年6月在泰州市姜堰區(qū)張甸鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗區(qū)域位于32°30′N，120°09′E，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，常年平均氣溫14.5 ℃，年降水量991.7 mm，四季分明。供試小麥品種為本區(qū)域普遍種植的農(nóng)麥88，土壤為長江沖積物發(fā)育的高砂土，有機質(zhì)含量為21.4 g·kg-1，pH 7.67，堿解氮含量為123.7 mg·kg-1，有效磷含量為34.3 mg·kg-1，速效鉀含量為44 mg·kg-1。供試化肥分別為含N 46.2%的普通尿素、含N 44.0%的聚合物包膜尿素、含P2O512.0%的過磷酸鈣和含K2O 60.0%的氯化鉀。

1.2 試驗處理

田間試驗設(shè)6個處理，分別是撒播和條播方式下的一次施肥、一基一追和一基二追。各處理氮磷鉀用量均一致，分別為N 240 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2和K2O 45 kg·hm-2。大區(qū)設(shè)計，重復(fù)3次，大區(qū)面積100 m2。磷鉀肥均做基肥一次施用，一基一追和一基二追的氮肥運籌分別為7-0-3和4-2-4(基肥-分蘗肥-拔節(jié)肥)。一基一追和一次施肥處理的基肥中，氮肥由60%的普通尿素和40%包膜尿素組成；一基二追處理的基肥氮肥為普通尿素。磷鉀肥分別為過磷酸鈣和氯化鉀，追肥均為普通尿素。

1.3 田間管理與取樣測試

前茬作物水稻，秸稈還田?；嗜鍪┖笮烊胪寥篮笤俨シN。小麥播種時間為2020年11月5日，667 m2播種量為12.5 kg。分別于2月27日和3月30日追施分蘗肥和拔節(jié)孕穗肥。過程中病蟲草害防治措施一致。收獲前取植株樣，取樣時在每個小區(qū)的中間位置選擇長勢中等的0.5 m2樣框，調(diào)查總有效穗數(shù)，并選擇20穗中等長勢的麥穗，齊地剪斷，帶回室內(nèi)調(diào)查穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重，隨后留樣，用凱氏滴定法測定全氮。

1.4 數(shù)據(jù)分析

取樣后收獲實產(chǎn)，計算氮素利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮素盈余。氮素利用效率為成熟期小麥氮素攝取量占施氮量的百分比，氮肥偏生產(chǎn)力為成熟期小麥籽粒產(chǎn)量與施氮量的比值，氮素盈余為成熟期施氮量與小麥氮素攝取量的差值。用IBM SPSS Statistics 19進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其組成

小麥產(chǎn)量以一基二追最高，但與一基一追的產(chǎn)量差異不顯著，而顯著高于一次施肥(表1)。一次施肥的每穗粒數(shù)顯著降低，其中撒播條件下與多次施肥相比減少11.3%～12.1%、條播條件下與多次施肥相比減少9.2%～9.8%；而一基一追的每平方米穗數(shù)也有所下降，但差異不顯著，其中撒播條件下與其他施肥模式相比減少3.0%～5.6%、條播條件下與其他施肥模式相比減少3.5%～5.8%。一次施肥比一基二追的產(chǎn)量顯著減少8.3%～8.6%，而一基一追比一基二追的產(chǎn)量雖然差異不顯著，但也減少3.2%～4.3%。

表1 不同施肥次數(shù)的小麥產(chǎn)量及其組成

2.2 生物量積累和分配

生物量積累和分配是判斷小麥平衡生長的指標(biāo)之一。相同施肥次數(shù)下，條播小麥的籽粒生物量略高于撒播小麥、秸稈生物量則明顯高于撒播小麥；條播處理的總生物量比撒播處理略高，而收獲指數(shù)比撒播處理低，但差異都不顯著(表2)。相同播種方式下，施肥次數(shù)對小麥籽粒、秸稈和總生物量的影響都不明顯。不同處理小麥的收獲指數(shù)為48.5%～53.2%，處理之間無顯著差異，但收獲指數(shù)隨施肥次數(shù)增加而增加的趨勢較為明顯。

表2 不同施肥次數(shù)的小麥生物量積累和分配

2.3 氮素吸收和分配

氮素吸收和分配是小麥產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)之一。相同施肥次數(shù)下，條播處理的秸稈吸氮量為31.6～40.7 kg·hm-2，比撒播處理顯著提高；不同播種方式對小麥籽粒吸氮量和氮素收獲指數(shù)的影響均不顯著。相同播種方式下，一次施肥處理的籽粒和秸稈吸氮量比一基一追分別顯著減少7.8%～13.0%和22.4%～31.9%，比一基二追分別減少12.6%～14.3%和20.4%～31.0%；而一次施肥的氮收獲指數(shù)比一基一追和一基二追都有所增加，但差異不顯著(表3)。

表3 不同施肥次數(shù)的小麥氮素吸收和分配

2.4 氮利用效率和氮素盈余

氮利用效率和氮素盈余是判斷合理施肥的重要依據(jù)。表4可知，相同施肥次數(shù)下，播種方式對小麥的氮利用效率和氮素盈余的影響較小。相同播種方式下，一次施肥顯著降低氮利用效率而增加氮素盈余和氮素盈余率，與此同時偏生產(chǎn)力也有明顯下降；一基一追和一基二追的氮利用效率和氮素盈余非常接近。一次施肥的氮利用效率為58.1%～62.2%，分別比一基一追降低7.9～12.0百分點，比一基二追降低10.4～12.6百分點；一次施肥的氮肥偏生產(chǎn)力為26.3～26.8 kg·kg-1；一次施肥的氮素盈余為90.8～100.5 kg·hm-2，分別比一基一追和一基二追增加19.1～28.8和25.0～30.2 kg·hm-2；一次施肥的氮素盈余率為37.8%～41.9%。

2.5 施肥成本和經(jīng)濟效益

技術(shù)成本和效益是農(nóng)戶是否采納的關(guān)鍵。表5顯示，相同施肥次數(shù)下，條播小麥和撒播小麥的投入成本相同，但由于產(chǎn)量原因，條播小麥比撒播小麥的產(chǎn)值和利潤都略有增加。而相同播種方式下，一次施肥、一基一追和一基二追的肥料成本分別為2 819.3、2 507.7和1 780.3元·hm-2，雖然撒播條件下一次施肥和一基一追的施肥用工成本分別比一基二追減少300和150元·hm-2，其施肥成本反而比一基二追增加，加之產(chǎn)量損失，一次施肥和一基一追的利潤僅為537.6～784.9元·hm-2和1 480.5～1 539.3元·hm-2，比一基二追減少。

表4 不同施肥次數(shù)的小麥氮利用效率和氮素盈余

表5 不同施肥次數(shù)的小麥?zhǔn)┓食杀竞徒?jīng)濟效益 單位：元·hm-2

3 小結(jié)與討論

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，一方面農(nóng)業(yè)從業(yè)人口嚴(yán)重不足且老齡化比例較高，另一方面隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格提高，農(nóng)戶迫切需求低成本、輕簡化的實用農(nóng)業(yè)技術(shù)。

就小麥?zhǔn)┓识裕淮问┓试缫岩鹑藗冴P(guān)注，譚德水等[4]報道，控釋氮肥一次施用可有效調(diào)控小麥春季分蘗群體，提高分蘗成穗率，產(chǎn)量略增0.3%，氮肥利用率提高11.7百分點；鄧先亮[5]報道，小麥一次性基施含腐殖酸控釋摻混肥的產(chǎn)量略增2.21%。然而，由于一次性施肥所依賴的緩控釋肥料養(yǎng)分釋放受到土壤水分、溫度等因素的影響，不同區(qū)域氣候和土壤條件下的一次施肥的效果并不穩(wěn)定。朱德進(jìn)等[8]報道一次施肥的小麥產(chǎn)量明顯低于分次施肥，鄧先亮[5]報道小麥一次性基施包膜尿素產(chǎn)量減少0.74%；且由于一次施肥所用肥料的價格較高，一次性施肥仍在生產(chǎn)實際中應(yīng)用很少。最近有研究表明，基肥結(jié)合拔節(jié)期追肥可在減少施肥次數(shù)的同時穩(wěn)定小麥產(chǎn)量，提高氮肥效率和經(jīng)濟效益，但其效果與所選用的基肥類型有關(guān)。殷毅凡[9]報道春后小麥追肥顯著提高成穗率和產(chǎn)量，寧運旺等[10]報道，采用穩(wěn)定性氮肥作基肥結(jié)合拔節(jié)期追肥可穩(wěn)定小麥產(chǎn)量，而采用包膜型緩控釋氮肥的效果并不穩(wěn)定。本文采用包膜尿素做基肥，無論是一次施肥還是一基一追，小麥產(chǎn)量都比一基二追有所減少，特別是一次施肥不僅顯著降低產(chǎn)量、減少經(jīng)濟效益，還顯著降低氮肥效率、增加氮素盈余。表明，在姜堰高砂土上，采用包膜型尿素做基肥，一次施肥和一基一追都會造成小麥減產(chǎn)、經(jīng)濟效益受損。