減量施氮對(duì)小麥生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量的影響

摘 要：小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物之一，在我國(guó)糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。小麥在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)氮肥的需求尤為突出，但過(guò)量施用氮肥不僅會(huì)影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，還會(huì)對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境造成污染。筆者以施氮量240 kg/hm2為對(duì)照，研究減施氮肥對(duì)小麥干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)減量10%施用氮肥時(shí)，小麥干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及品質(zhì)均能得到顯著提高；當(dāng)減量20%施用氮肥時(shí)，小麥干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及品質(zhì)與對(duì)照無(wú)顯著差異；繼續(xù)減少氮肥施用量，小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)均會(huì)顯著降低。

關(guān)鍵詞：氮肥；減量；小麥；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674-7909（2024）5-80-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.017

0 引言

我國(guó)是世界上最大的小麥生產(chǎn)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)小麥種植面積達(dá)0.236億 hm2，總產(chǎn)量達(dá)1.37萬(wàn)t［1］。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)和科技的進(jìn)步，我國(guó)小麥生產(chǎn)總體上呈穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，產(chǎn)量逐步提高，品質(zhì)也在不斷提升［2-3］。隨著農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，小麥種植技術(shù)和管理水平也在不斷提高。推廣現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)（如精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)等），能有效提高小麥種植的精細(xì)化管理水平［4］。

氮素是小麥體內(nèi)氨基酸、蛋白質(zhì)等多種化合物的重要組成部分，是小麥生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)［5］。充足的氮素供應(yīng)能促進(jìn)細(xì)胞分裂、長(zhǎng)大，提高光合作用效率［6］，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成和積累，提高籽粒的灌漿速度和品質(zhì)，促進(jìn)小麥分蘗和穗分化，增加穗粒數(shù)和粒重，從而實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量的增加［7］。此外，合理供應(yīng)氮素還能提高小麥的抗病性和適應(yīng)性，維持小麥的正常生理代謝活動(dòng)，提高其對(duì)逆境的抵抗能力［8］。然而，過(guò)量施用氮肥不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)小麥增產(chǎn)，還會(huì)產(chǎn)生一系列問題。當(dāng)施用過(guò)多氮肥后，作物難以完全吸收利用，導(dǎo)致大量氮肥殘留在土壤中，對(duì)土壤酸堿度、微生物及土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡產(chǎn)生極大影響。過(guò)量施用氮肥不僅會(huì)影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)，還會(huì)對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境造成危害，加劇土壤貧化和退化現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤中氮素平衡發(fā)生紊亂［9］。氮素供應(yīng)不足或供應(yīng)過(guò)剩都會(huì)對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響，并對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成負(fù)面影響。過(guò)量施用氮肥還會(huì)增加生產(chǎn)成本，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。因此，只有結(jié)合土壤肥力情況和小麥生長(zhǎng)需求，采用科學(xué)合理的施肥方式，才能最大程度發(fā)揮氮肥的作用，促進(jìn)小麥健康生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)高效［10］。

筆者采用試驗(yàn)法分析不同氮肥施用量對(duì)小麥干物質(zhì)含量、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，在保證小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，探索滿足小麥生長(zhǎng)所需的最佳施氮量，減少氮肥對(duì)土壤和水體造成的污染，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山東省濰坊市昌樂縣營(yíng)丘鎮(zhèn)。該地屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，夏季濕熱，冬季寒冷干燥，年平均氣溫為6.3 ℃，降水集中在6—8月，年平均降水量為400 mm，無(wú)霜期為130 d。試驗(yàn)地土壤pH值為7.3，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.34 g/kg，速效氮含量為39.37 mg/kg，速效鉀含量為161.97 mg/kg，有效磷含量為14.74 mg/kg，排水良好，且陽(yáng)光照射充足。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為“濟(jì)麥44”，試驗(yàn)用氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素（N≥46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5≥15%）、氯化鉀（K2O≥60%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)7個(gè)處理，分別為處理1（對(duì)照組，正常施用氮肥，施氮量為240 kg/hm2）、處理2（減量10%施用氮肥，施氮量為216 kg/hm2）、處理3（減量20%施用氮肥，施氮量為192 kg/hm2）、處理4（減量30%施用氮肥，施氮量為168 kg/hm2）、處理5（減量40%施用氮肥，施氮量為144 kg/hm2）、處理6（減量50%施用氮肥，施氮量為120 kg/hm2）、處理7（不施用氮肥）。每個(gè)處理重復(fù)試驗(yàn)3次，共計(jì)21個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)20 m、寬5 m，面積為100 m2。于2022年10月9日使用播種機(jī)對(duì)所有試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一播種，每667 m2的播種量為20 kg，播種行距為20 cm。各處理除氮肥施用量不同外，其余處理完全相同，過(guò)磷酸鈣、氯化鉀的施用量均為100 kg/hm2。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 取樣方法

使用五點(diǎn)取樣法進(jìn)行采樣，即在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取5點(diǎn)，每點(diǎn)選取20株小麥進(jìn)行測(cè)試。

1.4.2 干物質(zhì)積累量測(cè)定

分別在小麥越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期和成熟期對(duì)每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行取樣，并將樣品置于105 ℃的烘箱中殺青30 min，于80 ℃條件下烘干至恒重，使用稱重設(shè)備來(lái)稱量各試驗(yàn)小區(qū)小麥干物質(zhì)累積量，并進(jìn)行記錄。

1.4.3 產(chǎn)量

在各處理中，隨機(jī)選取5個(gè)面積為1 m2的區(qū)域，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量，并根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算出各處理對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

1.4.4 品質(zhì)

用M9100型近紅外整粒谷物分析儀來(lái)測(cè)定各處理下的小麥粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、硬度指數(shù)、容重和沉降值等指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對(duì)小麥干物累積量的影響

各處理下小麥抽穗期、灌漿期、成熟期的干物質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

由表1可知，在抽穗期，以處理2的小麥干物質(zhì)累積量最高（6 297.8 kg/hm2），與處理3無(wú)顯著差異，但顯著高于處理1。之后隨著氮肥施用量的減少，小麥干物質(zhì)累積量越來(lái)越低，處理7（不施氮肥）的小麥干物質(zhì)累積量?jī)H為5 562.9 kg/hm2。在灌漿期，以處理2的小麥干物質(zhì)累積量最高（15 041.5 kg/hm2），與處理3無(wú)顯著性差異，但顯著高于其他處理的干物質(zhì)累積量，處理1、處理4的干物質(zhì)累積量無(wú)顯著差異，處理7的干物質(zhì)累積量最低。在成熟期，處理2和處理3的小麥干物質(zhì)累積量顯著高于其他處理下的小麥干物質(zhì)累積量，且隨著氮肥施用量的減少，干物質(zhì)累積量會(huì)越來(lái)越低。這是因?yàn)槭┯眠m量的氮素可促進(jìn)小麥生長(zhǎng)和對(duì)養(yǎng)分的吸收，有利于植株的光合作用和碳氮代謝。當(dāng)施氮量減少10%～20%時(shí)，雖然植株吸收到的氮素會(huì)有所減少，但并不會(huì)導(dǎo)致氮素缺乏，仍能維持植株正常生長(zhǎng)，有利于干物質(zhì)積累。但當(dāng)施氮量繼續(xù)減少時(shí)，植株吸收到的氮素會(huì)顯著減少，而氮素缺乏會(huì)導(dǎo)致植物代謝和生長(zhǎng)受到影響。氮素是蛋白質(zhì)的主要成分，當(dāng)?shù)毓?yīng)受限時(shí)，植物蛋白質(zhì)的合成速度減緩，從而影響干物質(zhì)的合成和積累，導(dǎo)致干物質(zhì)累積量下降。綜合分析不同處理下小麥抽穗期、灌漿期、成熟期的干物質(zhì)累積量可知，當(dāng)施氮量減少10%～20%時(shí)，有利于小麥干物質(zhì)積累。

2.2 不同施氮處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

各處理下小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和小麥產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

由表2可知，處理3的小麥穗數(shù)最高，處理2的千粒重最高，處理7的小麥穗數(shù)和千粒重最低；處理2的穗粒數(shù)最高（40.9粒），顯著高于其他處理，處理7的穗粒數(shù)最低（27.9粒）。通過(guò)折合小麥最終產(chǎn)量后發(fā)現(xiàn)，處理2的小麥折合產(chǎn)量最高（8 191.5 kg/hm2），處理3的小麥折合產(chǎn)量為8 062.4 kg/hm2，處理2和處理3的小麥折合產(chǎn)量無(wú)顯著性差異，處理1、處理3和處理4的小麥折合產(chǎn)量無(wú)顯著性差異，處理7的小麥折合產(chǎn)量最低（7 244.7 kg/hm2），顯著低于其他處理。這是因?yàn)楫?dāng)施氮量減少10%～20%時(shí)，小麥可能會(huì)更加有效利用土壤中的氮素，從而提高氮素的利用效率。同時(shí)，適當(dāng)減少氮肥施用量也會(huì)刺激小麥植株根系的發(fā)育，增加其對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，且此時(shí)土壤中的氮素量仍能滿足小麥葉綠素合成和光合作用所需。當(dāng)?shù)适┯昧坷^續(xù)降低時(shí)，光合作用會(huì)減弱，進(jìn)而影響小麥的穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。

2.3 不同施氮處理對(duì)小麥品質(zhì)的影響

各處理下小麥品質(zhì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

由表3可知，處理2的小麥粗蛋白質(zhì)含量、容重及沉降值均顯著高于其他處理。對(duì)比不同處理下的小麥濕面筋率和硬度指數(shù)后發(fā)現(xiàn)，處理1、處理2、處理3、處理4無(wú)顯著差異，當(dāng)?shù)适┯昧坷^續(xù)降低時(shí)，小麥的濕面筋率和硬度指數(shù)會(huì)顯著降低。綜上所述，當(dāng)施氮量減少10%～30%時(shí)，小麥品質(zhì)的變化不大；當(dāng)?shù)适┯昧繙p少超過(guò)30%時(shí)，小麥品質(zhì)會(huì)顯著降低；當(dāng)?shù)适┯昧繛?時(shí)，小麥品質(zhì)最低。氮素是小麥合成蛋白質(zhì)的關(guān)鍵元素。當(dāng)?shù)适┯昧繙p少10%時(shí)，小麥植株為了維持正常生長(zhǎng)和代謝，可能會(huì)更加高效利用氮素，使小麥蛋白質(zhì)的合成更為集中和有效。同時(shí)，小麥植株通過(guò)優(yōu)化養(yǎng)分分配，可使更多養(yǎng)分用于籽粒的形成和充實(shí)，進(jìn)而提高容重。當(dāng)?shù)适┯昧繙p少超過(guò)30%時(shí)，氮素供應(yīng)逐漸不足，小麥生長(zhǎng)受限，會(huì)影響小麥蛋白質(zhì)的合成和籽粒的充實(shí)，導(dǎo)致粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋率、容重、硬度指數(shù)及沉降值下降。

3 結(jié)束語(yǔ)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物之一，其對(duì)氮肥的需求尤為突出。近年來(lái)，我國(guó)在種植小麥時(shí)會(huì)過(guò)量施用氮肥，導(dǎo)致土壤中殘留大量氮素，對(duì)土壤酸堿度、微生物及土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡產(chǎn)生極大影響，不僅會(huì)影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，還會(huì)危害農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，加劇土壤貧化和退化。筆者以施氮量240 kg/hm2為對(duì)照，通過(guò)研究不同施氮處理對(duì)小麥干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)減量10%施用氮肥時(shí)，小麥干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及品質(zhì)顯著提高，當(dāng)減量20%施用氮肥時(shí)，小麥干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及品質(zhì)無(wú)顯著差異，但當(dāng)繼續(xù)減少氮肥施用量時(shí)，小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)會(huì)顯著降低。因此，在小麥種植過(guò)程中，可結(jié)合土壤肥力情況和小麥生長(zhǎng)需求進(jìn)行合理的減量施肥，以最大程度發(fā)揮氮肥的作用，促進(jìn)小麥的健康生長(zhǎng)和高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)，減少氮肥對(duì)土壤和水體的污染，維持生態(tài)平衡，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向更加環(huán)保、高效和可持續(xù)方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］張皖玉，張志勇，張瀟斌，等.不同施氮量對(duì)小麥-玉米輪作體系氮素利用的影響［J/OL］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1-17（2024-03-22）［2024-03-27］.https：//doi.org/10.16445/j.cnki.1000-2340.20240321.001.

［2］白娟，李廣信.不同施氮量對(duì)冬小麥生長(zhǎng)生理參數(shù)的影響［J］.農(nóng)業(yè)科技通訊，2023（9）：48-52.

［3］鄭天翔，程紅玉，郭增鵬，等.減量施氮對(duì)河西灌區(qū)春小麥光合特性及產(chǎn)量的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024（1）：94-101，112.

［4］高新，汪燁霖，朱泰武，等.不同施氮量對(duì)春小麥灌漿速率和產(chǎn)量的影響［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（2）：310-317.

［5］張廷澤，張歡歡.追氮量對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)及硒吸收的影響［J］.基層農(nóng)技推廣，2024（3）：28-31.

［6］崔永增，韓江偉，姚海坡，等.有機(jī)肥替代氮肥對(duì)冬小麥氮素吸收利用的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2024（1）：135-142.

［7］尚文鼎.探討氮素代謝對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.黑龍江糧食，2023（9）：35-37.

［8］張建華，解麗麗，裴磊，等.不同施氮措施對(duì)強(qiáng)筋小麥生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)［J］.農(nóng)業(yè)科技通訊，2023（11）：44-47.

［9］姚海坡，張經(jīng)廷，姚艷榮，等.長(zhǎng)期定位條件下氮肥對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥氮素利用率及產(chǎn)量的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023（24）：71-77.

［10］于海濤，劉亞男，代興龍，等.施氮水平與種植密度互作對(duì)魯東小麥病蟲害發(fā)生、產(chǎn)量與氮素利用率的影響［J］.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023（12）：1370-1378.

作者簡(jiǎn)介：馮慶?。?980—），男，本科，中級(jí)農(nóng)藝師，研究方向：蟲害防治技術(shù)。