氮肥運(yùn)籌對(duì)高產(chǎn)冬小麥產(chǎn)量、氮素積累及土壤無機(jī)氮?dú)埩舻挠绊?/h1>

2014-04-08 02:52:40王宜倫張秀艷韓燕來譚金芳

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)訂閱 2014年4期 收藏

關(guān)鍵詞：產(chǎn)量

王宜倫， 張 許， 張秀艷， 任 麗， 韓燕來， 譚金芳

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.鄭州工業(yè)貿(mào)易學(xué)校地質(zhì)工程與資源勘查系，河南 鄭州 450007)

氮素是影響冬小麥子粒產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，合理的氮肥用量和施用方法可提高冬小麥產(chǎn)量、改善品質(zhì)和提高氮肥利用率[1,2]，過量或不合理的施用氮肥不僅不利于冬小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，還會(huì)降低氮肥利用率，增加氮肥損失，對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅，因此合理的氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和生態(tài)安全生產(chǎn)具有重要意義[3～6].前人就不同地區(qū)、不同產(chǎn)量水平以及不同環(huán)境條件下的冬小麥氮肥運(yùn)籌效應(yīng)進(jìn)行了較多研究報(bào)道[7～15]，研究表明，氮肥分期施用、“氮肥后移”可以顯著提高冬小麥產(chǎn)量和改善子粒品質(zhì)[16～18]，促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收利用，提高氮肥利用率[19～21]，降低土壤氮素表觀盈余量[22]，提高0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮的積累量，減少20～100 cm土層土壤硝態(tài)氮的累積[23].這些研究多側(cè)重于不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)產(chǎn)量、品質(zhì)、生理特性、氮素吸收利用及土壤無機(jī)氮等某些單一指標(biāo)的影響，高產(chǎn)區(qū)不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)冬小麥產(chǎn)量、氮素吸收及土壤無機(jī)氮平衡的系統(tǒng)研究報(bào)道較少.豫北地區(qū)是全國小麥高產(chǎn)區(qū)，科學(xué)施肥是發(fā)展冬小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效生產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一，因此，在已有研究[20]的基礎(chǔ)上，本研究探討了不同氮肥用量及基追比例對(duì)豫北高產(chǎn)冬小麥子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量、植株氮素積累及土壤無機(jī)氮平衡的影響，以期為該地區(qū)冬小麥合理施用氮肥提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)于2008—2009年在河南省鶴壁市浚縣農(nóng)科所試驗(yàn)園區(qū)內(nèi)進(jìn)行.供試地塊常年為冬小麥、夏玉米輪作，玉米秸稈在冬小麥播前粉碎翻入土壤，冬小麥秸稈粉碎后在玉米季覆蓋還田.供試土壤類型為黏壤質(zhì)潮土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)為16.0 g·kg-1，全氮為1.1 g·kg-1，堿解氮為66.5 mg·kg-1，無機(jī)氮為13.2 mg·kg-1，速效磷為13.6 mg·kg-1，速效鉀為95.8 mg·kg-1.

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)施氮處理，N1：不施氮肥；N2：施氮120 kg·hm-2，基肥∶返青肥∶拔節(jié)肥=1∶3∶2；N3：施氮120 kg·hm-2，基肥∶返青肥∶拔節(jié)肥=1∶1∶1；N4：施氮180 kg·hm-2，基肥∶返青肥∶拔節(jié)肥=1∶3∶2；N5：施氮180 kg·hm-2，基肥∶返青肥∶拔節(jié)肥=1∶1∶1.磷肥用量90 kg·hm-2P2O5，全部在播前基施；鉀肥用量為90 kg·hm-2K2O，50%播前基施，50%拔節(jié)期追施.試驗(yàn)用氮肥為尿素(N，46%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O5，16%)，鉀肥為氯化鉀(K2O，60%).供試冬小麥品種為衡觀35，播量165 kg·hm-2，于2008-10-18播種，2009-06-07收獲.小區(qū)面積為30 m2，4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列.田間其他管理措施同當(dāng)?shù)亓?xí)慣管理方法.

1.3樣品采集與分析

在播前采集0～20 cm土壤樣品，風(fēng)干后，粉碎、過篩.用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機(jī)質(zhì)，半微量凱氏法測定土壤全氮，擴(kuò)散法測定土壤堿解氮，Olsen法測定土壤速效磷，乙酸銨浸提——火焰光度法測定土壤速效鉀.

在返青期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期每20 cm 1層采集各小區(qū)0～40 cm土壤樣品，成熟期采集各小區(qū)0～100 cm土壤樣品，用0.01 mol·L-1CaCl2浸提——流動(dòng)注射分析測定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量.

在返青期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期和成熟期(分為秸稈和子粒兩部分)采集各小區(qū)植株樣品，105 ℃殺青15 min，65～75 ℃烘干，稱重.樣品粉碎后，用濃H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定植株全氮含量.

小麥成熟后收獲每小區(qū)3個(gè)3 m2樣段計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量.

1.4計(jì)算統(tǒng)計(jì)方法

植株吸氮量(kg·hm-2)= 植株氮含量(%)×植株干物重(kg·hm-2)

蛋白質(zhì)量(kg·hm-2)= 子粒干物重(kg·hm-2)×子粒氮含量(%)×5.8/100

土壤無機(jī)氮含量(mg·kg-1)= 硝態(tài)氮含量(mg·kg-1)+銨態(tài)氮含量(mg·kg-1)

表觀殘留無機(jī)N (kg·hm-2) = 土層厚度×土壤容重×無機(jī)氮N濃度/10

土壤氮素表觀凈礦化量(kg·hm-2)=不施氮小區(qū)作物吸氮量+不施氮小區(qū)土壤殘留N-不施氮小區(qū)土壤起始N

氮素表觀損失(kg·hm-2)=施氮量+土壤起始N+土壤氮素凈礦化量-作物收獲帶走量-收獲后土壤殘留N

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS 7.05軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，用Sigma plot 10.0作圖.

2 結(jié)果與分析

2.1氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

從表1可以看出，施用氮肥冬小麥子粒產(chǎn)量增加6.62%～12.57%，以N5最高，為10 032.24 kg·hm-2；蛋白質(zhì)產(chǎn)量增加12.53%～31.42%，以N4最高，為1 147.34 kg·hm-2.N2子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著低于N4，N3與N5差異不明顯，這說明基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2時(shí)，施氮120～180 kg·hm-2范圍內(nèi)冬小麥子粒及蛋白質(zhì)產(chǎn)量隨著氮肥用量增加而增加；基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶1∶1時(shí)，施氮120～180 kg·hm-2范圍內(nèi)增施氮肥對(duì)冬小麥子粒及蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響較小.

表1 施氮對(duì)冬小麥子粒與蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響

表1還表明，N2子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量明顯低于N3，N4子粒產(chǎn)量與N5差異不顯著，而蛋白質(zhì)產(chǎn)量明顯高于N5，說明施氮120 kg·hm-2時(shí)，增加基肥比例可提高冬小麥子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量，施氮180 kg·hm-2時(shí)，增加追肥比例提高了蛋白質(zhì)產(chǎn)量，而對(duì)子粒產(chǎn)量影響不大.綜合冬小麥子粒及蛋白質(zhì)產(chǎn)量來看，N4氮肥運(yùn)籌模式具有增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)雙重效果.

2.2氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥地上部氮素積累的影響

從表2可以看出，施氮處理各生育期植株地上部氮積累量均顯著高于不施氮處理，施用氮肥促進(jìn)了冬小麥對(duì)氮素的吸收.冬小麥植株地上部氮積累量返青期N2N3，N4>N5，這說明施氮水平相同時(shí)，返青期前冬小麥地上部氮素積累量隨著基施氮肥比例的增加而增加，返青期后則隨著追施氮肥比例的增加而增加.

表2 冬小麥不同生育期氮素積累量

表2還表明，各生育期冬小麥植株地上部氮積累量N2

2.3氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥耕層土壤無機(jī)氮含量變化的影響

由圖1可以看出，施用氮肥提高了冬小麥各生育期耕層土壤無機(jī)氮含量.各生育期耕層土壤無機(jī)氮含量N2N3，說明施氮120 kg·hm-2時(shí)，拔節(jié)期前冬小麥耕層土壤無機(jī)氮含量隨著基肥比例的增加而增加，拔節(jié)期后則隨著追肥比例的增加而增加.灌漿期前冬小麥耕層土壤無機(jī)氮含量N4N5，說明施氮180 kg·hm-2時(shí)，灌漿期前冬小麥耕層土壤無機(jī)氮含量隨著基肥比例的增加而增加，增加追肥比例有利于增加灌漿期后耕層土壤無機(jī)氮含量.

圖1 冬小麥不同生育期耕層土壤無機(jī)氮含量

2.4氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥成熟期0～100cm土壤無機(jī)氮含量分布的影響

從圖2可以看出，0～100 cm各處理土壤無機(jī)氮含量均隨著土壤深度的增加逐漸降低.80 cm以上土層土壤無機(jī)氮含量N4明顯高于N2，N5明顯高于N3，且差異顯著性隨深度增加逐漸降低，說明氮肥基追比例相同時(shí)，0～80 cm土層土壤無機(jī)氮含量隨著氮肥用量的增加而增加，增加幅度隨著土壤深度增加而逐漸降低.0～60 cm土層土壤無機(jī)氮含量N2明顯高于N3，N4明顯高于N5；60～100 cm土層N2與N3，N4與N5差異均不明顯，說明氮肥用量相同時(shí)，增加追肥比例，60 cm以上土層土壤無機(jī)氮含量明顯增加，60 cm以下土層受其影響不明顯.與播前0～100 cm土層土壤無機(jī)氮含量分布情況相比，成熟期N4與其吻合程度較好，0～20 cm土層稍有降低，20～80 cm土層稍有增加，80～100 cm土層則明顯降低，說明N4較好地維持了冬小麥季土壤無機(jī)氮的平衡情況，且顯著降低了深層土壤無機(jī)氮的含量.

圖2 冬小麥成熟期0 ～100 cm土壤無機(jī)氮含量

2.5氮肥運(yùn)籌方式對(duì)100cm土壤氮素平衡的影響

表3表明，施用氮肥提高了冬小麥?zhǔn)斋@后土壤無機(jī)氮?dú)埩袅?N4、N5的殘留無機(jī)氮均高于N2、N3，說明高施氮量增加了土壤無機(jī)氮?dú)埩?土壤殘留無機(jī)氮N2>N3、N4>N5，表明增加冬小麥返青期和拔節(jié)期追肥可以提高土壤無機(jī)氮?dú)埩袅?土壤氮素表觀損失N2

3 討論

根據(jù)冬小麥需肥規(guī)律，合理分配氮肥是保證冬小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及高效生產(chǎn)的重要措施.王晨陽等[24]研究認(rèn)為超高產(chǎn)冬小麥以施氮240 kg·hm-2、底追比例5∶5為宜.馬興華等[25]研究表明，相同氮肥底追比例時(shí)，施氮量從240 kg·hm-2降至168 kg·hm-2小麥子粒產(chǎn)量無明顯變化，蛋白質(zhì)含量增加；施氮量為168 kg·hm-2且全部于拔節(jié)期追施可兼顧產(chǎn)量、品質(zhì)和效益.本研究表明，施氮120 kg·hm-2時(shí)，降低氮肥基追比例，冬小麥子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均明顯降低；施氮180 kg·hm-2時(shí)，冬小麥子粒產(chǎn)量變化不明顯，蛋白質(zhì)產(chǎn)量明顯增加，這與李友軍等[26]報(bào)道相一致.基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶1∶1時(shí)，低施氮量下冬小麥子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量降低不明顯；基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2時(shí)，高施氮量的冬小麥子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量明顯增加.冬小麥生產(chǎn)中，施氮量較低時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加基肥比例，以提高子粒產(chǎn)量和改善品質(zhì)；施氮量較高時(shí)，應(yīng)增加追施氮肥比例，以改善品質(zhì).

表3 冬小麥?zhǔn)斋@后土壤氮素的表觀平衡

合理施用氮肥可促進(jìn)冬小麥植株對(duì)氮素的吸收，增加植株地上部氮素積累量.陳祥等[27]研究認(rèn)為，冬小麥氮素累積主要集中在返青后期至灌漿期，氮肥50%作為基肥，50%返青后追施有利于小麥對(duì)氮素的吸收.裴雪霞等[22]研究表明，氮肥后移可降低小麥生育前期氮素積累量，增加生育后期氮素積累量.本研究與之基本一致，冬小麥高產(chǎn)區(qū)增加氮肥用量，冬小麥植株地上部氮素積累量增加；增加返青期和拔節(jié)期追氮比例，冬小麥地上部氮素積累量返青期前降低，返青期后增加.施氮量180 kg·hm-2，基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2較好地促進(jìn)了冬小麥對(duì)氮素的吸收利用，有利于冬小麥高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)生產(chǎn).

氮肥運(yùn)籌對(duì)土壤無機(jī)氮(硝態(tài)氮和銨態(tài)氮)含量具有顯著影響[12,13]，吳金水等[28]研究則認(rèn)為氮肥運(yùn)籌對(duì)土壤無機(jī)氮含量影響不顯著.造成前人研究結(jié)果不一致的原因主要是作物氮素吸收動(dòng)力學(xué)、氮肥管理、降雨量、灌溉管理、土壤質(zhì)地和土壤氮轉(zhuǎn)化等因素[15].本研究表明，耕層土壤無機(jī)氮含量隨氮肥用量增加而增加，在施氮量較低時(shí)隨著生育進(jìn)程逐漸降低，施氮量較高時(shí)在孕穗期前上升，孕穗期后逐漸降低，增加追施氮肥比例，土壤無機(jī)氮含量返青期前降低，返青期后明顯增加.施氮180 kg·hm-2，基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2，土壤無機(jī)氮?dú)埩袅枯^大，表觀損失較少，可維持冬小麥季0～100 cm土壤無機(jī)氮平衡.

當(dāng)前農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，簡化生產(chǎn)是今后農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，將本氮肥運(yùn)籌技術(shù)進(jìn)行簡化和物化，針對(duì)高產(chǎn)冬小麥養(yǎng)分吸收特性，結(jié)合肥料緩/控釋技術(shù)，生產(chǎn)高產(chǎn)冬小麥專用配方肥，對(duì)于實(shí)現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)、高效和簡化施肥具有重要意義.

4 結(jié)論

豫北高產(chǎn)區(qū)冬小麥?zhǔn)┑@著增產(chǎn)6.62%～12.57%，基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2時(shí)增施氮肥冬小麥子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著增加，基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶1∶1時(shí)增施氮肥對(duì)子粒和蛋白質(zhì)產(chǎn)量無顯著影響.施氮120 kg·hm-2時(shí)，增加基肥比例具有增產(chǎn)效果，整個(gè)生育期內(nèi)耕層土壤無機(jī)氮含量緩慢下降.施氮180 kg·hm-2時(shí)，增加追肥比例顯著改善品質(zhì)，對(duì)子粒產(chǎn)量無影響，基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2運(yùn)籌氮肥土壤無機(jī)氮?dú)埩袅枯^大，表觀損失較少，可維持土壤氮素平衡.綜合考慮冬小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及土壤氮素平衡，豫北高產(chǎn)冬小麥適宜的氮肥運(yùn)籌模式是施氮180 kg·hm-2，基肥氮∶返青追氮∶拔節(jié)追氮為1∶3∶2.

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