不同缓控释肥对小麦产量、氮素吸收及氮肥利用率的影响

来源:用户上传      作者:刘苹 李庆凯 林海涛 刘开昌 赵海军 宋效宗 沈玉文 王江涛

　　 摘要：为探索不同缓控释肥对小麦的节肥增产效果，通过大田小区试验，在山东省泰安市邱家店镇黄沟岗村设置不施氮（CK）、常规氮优化施肥（OPT）及5种缓控释肥一次性施入7个处理，研究不同施肥处理对小麦氮素吸收、氮肥利用率和产量的影响。结果表明：（1）与不施氮对照相比，施用氮肥增产显著。（2）自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥料处理产量显著高于其他处理，分别比OPT处理增产11.4%和10.2%;高塔有机硅缓释肥处理则显著低于其他施氮处理。（3）不同缓控释肥处理小麦秸秆和籽粒含氮量差异不显著，但秸秆生物量差异较明显，以鲁西脲甲醛复合肥处理最高。（4）自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥料处理氮肥利用率显著高于其他施肥处理，比OPT处理分别增加37.3%和35.3%。本试验条件下自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥料为适合当地土壤条件及小麦栽培使用的缓控释肥类型。
　　关键词：小麦;缓控释肥;氮肥利用率;产量
　　中图分类号：S145.5：S512.106.2  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）02-0070-05
　　Abstract In order to explore the effect of different slow-release and controlled-release fertilizers on fertilizer saving and yield increasing of wheat， we conducted a field trial in Huanggougang Village， Qiujiadian Town， Taian City. Seven fertilization treatments were set as no nitrogen application （CK）， conventional nitrogen sub-optimal fertilization （OPT） and five slow- and controlled-release fertilizers， in order to study their effects on nitrogen uptake， nitrogen use efficiency and yield of wheat. The results showed that： （1） compared with CK， the application of nitrogen fertilizer increased yield significantly. （2） The wheat yield was significantly higher under the self-made controlled-release fertilizer and Luxi slow-release mixed fertilizer treatments than that under the other treatments， which increased by 11.4% and 10.2% respectively compared with the OPT treatment. The yield under the High-Tower silicone slow-release fertilizer treatment was significantly lower than that of other nitrogen treatments. （3） There was no significant difference in nitrogen content in wheat straw and grains between different slow- and controlled-release fertilizer treatments， but the difference in straw biomass was obvious， and the straw biomass of the treatment with Luxi urea formaldehyde was the highest. （4） The nitrogen use efficiency of self-made controlled-release nitrogen fertilizer and Luxi slow-release mixed fertilizer were significantly higher than that in other fertilizer treatments， which increased by 37.3% and 35.3% respectively compared with OPT treatment. The self-made controlled-release nitrogen fertilizer and the Luxi slow-release mixed fertilizer were selected as the types suitable for local soil conditions and wheat cultivation.
　　Keywords Wheat; Slow- and controlled-release fertilizer; Nitrogen use efficiency; Yield
　　 氮肥在世界粮食增产方面发挥着重要作用。近年来随着氮肥施用量迅速增加，氮肥增产效应呈递减趋势，氮肥当季利用率偏低、损失率偏高、环境风险增加等问题日益凸显[1]。我国氮肥当季利用率仅为30%～35%，化肥利用率低不仅造成资源浪费，而且带来了严重的生态和环境问题[2]。如何有效提高肥料利用率、增加作物产量已成为现代农业科学亟待解决的关键性问题。缓控释肥是一种对养分釋放速率进行调节的新型肥料，具有养分释放与作物吸收同步、肥效周期长、节省追肥所需劳动力投入等优点[3]。与速效氮肥相比，缓控释肥能减少养分挥发和淋溶损失，提高肥料利用率，减轻施肥对环境的污染，改善作物生长发育状况而显著提高产量[4，5]。 　　小麦是世界上三大主粮作物之一，是人们最重要的碳水化合物来源，在粮食安全中占有举足轻重的地位[6]。近年来，不少学者针对控释肥在小麦上的应用效果开展了不少研究，发现与等养分普通化肥相比，施用缓控释肥可取得较好的经济和环境效益[7-9]。研究表明，缓控释肥的肥效与作物品种、运筹方式、地力水平和灌溉方式等因素有关[10-13]。目前市场上缓控释肥品种繁多，由于其生产原料、加工工艺、控释机制等不同，不同肥料产品间肥效亦差异较大[5，14]。鉴于此，本研究在山东省泰安市邱家店镇黄沟岗村设置大田小区试验，分析5种不同缓控释肥处理对小麦氮素吸收、氮肥利用率及产量的影响，为选择适合当地小麦优质高效栽培的缓控释肥及其在当地的推广应用提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验于2016年10月至2017年6月在泰安市邱家店镇黄沟岗村（117°29′E，36°18′N）进行。试验田土壤类型为褐土，质地为黏土，地势平坦，灌溉良好。前茬作物为玉米，耕前0～30、30～60、60～90 cm土壤基础地力见表1。
　　1.2 试验设计
　　试验共设7个处理：OPT为常规氮优化施肥处理（N 210 kg/hm2，P2O5 70.5 kg/hm2，K2O 105 kg/hm2），氮肥为尿素，1/2作为基肥，1/2用于追肥，返青拔节期施入;CK不施氮，只基施磷钾肥（P2O5 70.5 kg/hm2，K2O 105 kg/hm2）;T1～T5分别为选用高塔有机硅缓释肥（N-P2O5-K2O：30-10-10）、鲁西脲甲醛复合肥（N-P2O5-K2O：28-5-7）、鲁西缓释掺混肥料（N-P2O5-K2O：29-5-6）、金正大控释肥（N-P2O5-K2O：28-8-8）和山东省农业科学院农业资源与环境研究所自制控释氮肥（N 44%），氮磷钾养分投入量均与OPT相同，磷钾不足部分用重过磷酸钙和硫酸钾补齐，肥料均一次性施入。试验采用随机区组设计，重复3次。小区面积为30 m2（6.67 m×4.5 m），包括3畦，每畦播种6行小麦。供试小麦品种为菏麦18，播种量为150 kg/hm2，行距20 cm，南北種植。10月5日施肥旋耕，10月6日播种，次年6月5日收获。田间栽培管理按小麦高产要求进行。
　　1.3 测定项目及方法
　　1.3.1 小麦产量及秸秆生物量 小麦成熟期每小区选取5 m2从根部贴地处割下，脱粒后计产。每小区另取1 m双行，测定公顷穗数、穗粒数和千粒重。将小麦秸秆放入烘箱中于105℃下杀青30 min，80℃烘干至恒重，称取其干物质量，折合单位面积秸秆生物量。
　　1.3.2 小麦秸秆含氮量、籽粒含氮量及氮肥利用率 将各处理烘干的小麦秸秆、籽粒单独粉碎，分别用硫酸-双氧水消化后，采用凯氏定氮法测小麦秸秆和籽粒全氮含量[15]，参照文献[16]计算各处理氮肥利用率。氮肥利用率（%）=（施肥区作物地上部分吸氮量-对照区作物地上部分吸氮量）/施氮量×100。
　　1.4 数据处理与分析
　　用Microsoft Excel 2013处理试验数据，用SPSS 16.0进行处理间各指标的差异显著性检验，用 LSD法进行多重比较。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同缓控释肥处理对小麦产量及其构成因素的影响
　　由表2可知，不同缓控释肥处理对小麦的穗粒数和千粒重影响较小，对公顷穗数的影响较大。自制控释氮肥（T5）和鲁西缓释掺混肥料（T3）公顷穗数最高，每公顷分别为591.0万穗与589.5万穗，显著高于其他处理（P<0.05），但两处理间差异不显著（P>0.05）;其次为金正大控释肥（T4）、常规氮优化施肥（OPT）和鲁西脲甲醛复合肥（T2）处理，且三者之间亦差异不显著（P>0.05）;高塔有机硅缓释肥（T1）处理的公顷穗数较低，除与鲁西脲甲醛复合肥（T2）差异不显著外（P>0.05），显著低于其他4个施肥处理（P<0.05）。
　　籽粒产量是公顷穗数、穗粒数和千粒重三个指标共同作用的结果。综合来看，自制控释氮肥（T5）和鲁西缓释掺混肥料（T3）处理的小麦产量较高，分别比OPT显著增产11.4%和10.2%（P<0.05）。金正大控释肥（T4）和鲁西脲甲醛复合肥（T2）处理的小麦产量与OPT相近，差异不显著（P>0.05），而高塔有机硅缓释肥（T1）处理小麦产量显著低于OPT处理（P<0.05）。6个施肥处理的公顷穗数、穗粒数、千粒重及产量均显著高于不施氮肥对照（P<0.05）。
　　2.2 不同缓控释肥处理对小麦秸秆生物量和含氮量的影响
　　由表3可以看出，施肥处理的小麦秸秆生物量、秸秆含氮量以及籽粒含氮量均显著高于CK（P<0.05）。各处理秸秆生物量介于7 395～9 795 kg/hm2，鲁西脲甲醛复合肥（T2）和金正大控释肥（T4）处理的小麦秸秆生物量相对较高，其次为高塔有机硅缓释肥（T1）、自制控释氮肥（T5）和鲁西缓释掺混肥料（T3），OPT处理的秸秆生物量相对较低。施用不同缓控释肥对秸秆和籽粒的含氮量无明显影响，各处理间差异不显著（P>0.05）。
　　2.3 不同缓控释肥处理对氮肥利用率的影响
　　由图1可以看出，自制控释氮肥（T5）和鲁西缓释掺混肥料（T3）处理氮肥利用率较高，分别达到42.0%和41.4%，显著高于其他处理（P<0.05），比OPT分别增加37.3%和35.3%;高塔有机硅缓释肥处理（T1）氮肥利用率与OPT接近，鲁西脲甲醛复合肥（T2）和金正大控释肥（T4）氮肥利用率略高于OPT，分别为34.5%和35.9%。
　　
　　3 讨论与结论
　　近年来，缓控释肥已被广泛用于水稻、小麦、玉米、蔬菜等作物，在作物节肥增产、改善农产品品质、培肥地力和降低环境污染等方面作用明显[4，8，5，17]。谢培才等[18]研究发现，小麦和玉米施用包膜复合肥，氮素利用率可提高9.14%和5.03%，磷素利用率提高17.52%和11.22%，钾素利用率提高8.35%和11.26%。与等养分化肥相比，施用掺混型缓释肥能使冬小麦产量提高23.77%，小麦籽粒粗蛋白、氨基酸、湿面筋和总糖含量分别增加3.49%、21.33%、4.58%和43.75%[9]。相同施氮量条件下，一次性施用缓控释肥处理玉米产量显著高于尿素处理，增幅达2.8%～14.9%[19]。本研究发现，在同等养分投入量条件下，自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥处理小麦产量较高，比常规氮优化施肥处理分别增产11.4%和10.2%，高塔有机硅缓释肥显著低于常规氮优化施肥，鲁西脲甲醛复合肥和金正大控释肥则均与常规氮优化施肥差异不显著。缓控释肥节肥增产建立在养分释放切合作物生长发育需求的基础上，其释放特点、生产材料和加工工艺等方面不同造成的肥效差异影响了各处理小麦产量[20，21]。 　　氮素是小麦生长发育所需重要营养元素之一，可调控小麦生长发育的多个过程[22]。本研究发现，与不施氮对照相比，常规氮优化施肥和缓控释肥处理均增产显著，但施肥处理之间籽粒和秸秆氮含量差异不明显。不同施肥处理主要通过改变小麦籽粒产量和秸秆干重的方式影响氮肥利用率，以自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥料处理的氮肥利用率较高。与常规氮优化施肥处理相比，5种缓控释肥均显著增加了小麦秸秆生物量，其中自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥料处理显著低于其他3种缓控释肥处理，这可能是不同施肥处理小麦对磷、钾等其他元素吸收存在差异，造成干物质合成与运输差异，进而影响到小麦秸秆生物量。研究表明，缓控释肥主要通过提高肥料利用率、促进作物生长和调节土壤养分等途径来提高作物产量[23-25]。本研究中，不同缓控释肥主要通过改变公顷穗数和氮肥利用的方式影响小麦产量。综合各缓控释肥处理对小麦产量和氮肥利用率的影响，自制控释氮肥和鲁西缓释掺混肥料一次性施入可简化小麦施肥技术，降低劳动成本，实现轻简化和高效施肥，建议在泰安当地推广使用。
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