谷曉博 ，宋 慧 ，白東萍 ，杜婭丹 ，常 甜 ，盧識宇 ，蔡文璟

（1. 西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌 712100；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，楊凌 712100）

0 引 言

小麥?zhǔn)侵袊饕Z食作物之一，其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對保障中國糧食安全有重要意義[1]。氮是提高小麥產(chǎn)量的主要元素，作物需要充足的氮才能獲得更高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，施氮量的多少必須與作物的需求相適應(yīng)[1-2]。普通氮肥施用后土壤養(yǎng)分濃度在短時間內(nèi)過高，加大了揮發(fā)損失和滲漏的風(fēng)險，且土壤養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求不同步，導(dǎo)致作物難以獲取充足的養(yǎng)分[3]。與普通尿素相比，緩釋氮肥高效且環(huán)境友好，可促進(jìn)作物生長和氮素吸收，提高產(chǎn)量和氮肥利用效率[4]，并對玉米、馬鈴薯等生育期較短的作物具有顯著增產(chǎn)提效作用[5-6]。緩釋氮肥前期釋放較慢，可能會導(dǎo)致作物生育前期供氮不足，且冬小麥生育期較長，僅施用緩釋氮肥難以保證冬小麥全生育期充足的氮素供應(yīng)[7]；而且單施緩釋氮肥成本較高。為調(diào)整和優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)，提高氮肥利用效率。開展緩釋氮肥與尿素配施對作物生長及氮素吸收的研究[8-10]，尋求提高肥料利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的“雙贏”施肥模式，對農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

很多學(xué)者在對作物生長研究中發(fā)現(xiàn)，在干旱和半干旱氣候條件下，緩釋氮肥與尿素配施可提高作物產(chǎn)量[11]，降低施肥成本[12]。ZHENG 等[13]研究表明，混施緩釋氮肥和尿素后，小麥產(chǎn)量提高7.9%～10.3%。另外，緩釋氮肥與尿素的不同配施比例也會對作物產(chǎn)量和氮肥利用效率產(chǎn)生不同影響。ZHANG 等[14]研究表明，緩釋氮肥占比為20%～40%時冬小麥產(chǎn)量最高，較常規(guī)施肥氮素利用率提高14.21%～29.89%；但FAN 等[15]研究發(fā)現(xiàn)，緩釋氮肥與尿素混施占比75%時冬小麥產(chǎn)量最高，較尿素處理產(chǎn)量、氮素利用效率和經(jīng)濟(jì)效益提高了12.2%、9.7%和19.1%。前人關(guān)于緩釋氮肥與尿素最佳配施比例的研究結(jié)果不盡一致，且主要集中于對作物產(chǎn)量和水肥利用效率的影響，而關(guān)于緩釋氮肥和尿素配施對作物產(chǎn)量形成的調(diào)控機(jī)制尚不明晰。

因此，本研究在前人研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究不同緩釋氮肥和尿素配施比例對冬小麥干物質(zhì)累積及轉(zhuǎn)運(yùn)、作物產(chǎn)量和氮素吸收利用效率等方面的影響，目的在于：1）揭示緩釋氮肥和尿素配施對冬小麥產(chǎn)量的影響機(jī)制；2）確定冬小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)的緩釋氮肥與尿素最佳配施比例，優(yōu)化冬小麥?zhǔn)┓誓Ｊ?，以期為冬小麥綠色高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及試驗(yàn)材料

2019—2020 年和2020—2021 年2 a 冬小麥田間試驗(yàn)在陜西省楊陵區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室節(jié)水灌溉試驗(yàn)站（108°24′E，34°17′N）進(jìn)行，該區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)半濕潤氣候區(qū)，海拔521 m，多年平均氣溫13 ℃，多年平均降水量632 mm，年平均蒸發(fā)量1 500 mm。

試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為中壤土，田間持水率23%～25%（質(zhì)量含水率），平均干容重1.42 g/cm3。耕層土壤（0～30 cm）pH 值約7.92，基礎(chǔ)肥力（質(zhì)量比）如下：有機(jī)質(zhì)18.2 g/kg，硝態(tài)氮68.71 mg/kg，速效磷21.45 mg/kg，速效鉀156.96 mg/kg。2019—2020 年和2020—2021 年冬小麥生育期內(nèi)總降水量分別為149.5 和185.2 mm，平均氣溫為9 和9.1 ℃，逐日平均氣溫和降雨量動態(tài)變化如圖1 所示。

圖1 2019—2021 年冬小麥生育期內(nèi)日平均氣溫和日降水量Fig.1 Daily air temperature and precipitation during the growth period of winter wheat in 2019—2021

供試小麥品種為“小偃22”。試驗(yàn)所用緩釋氮肥為硫包衣尿素，由江蘇泰州漢楓緩釋肥料有限公司生產(chǎn)（其緩釋曲線如圖2 所示），含氮量不小于37%，釋放期[16]為90 d。硫包衣尿素相比于其他樹脂包膜緩釋肥料具有抑制氮素?fù)p失、供硫+氮硫互促、以及疏松土質(zhì)，緩解土壤板結(jié)，改良土壤的優(yōu)勢[4]。

圖2 硫包衣尿素（SCU）的緩釋曲線Fig.2 Slow-release curves for sulfur-coated urea (SCU)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)包括不施肥（CK）、不施氮肥（N0）、僅施尿素（U）、僅施緩釋氮肥（S）、緩釋氮肥與尿素1:3 配施（SU1）、緩釋氮肥與尿素1:1 配施（SU2）、緩釋氮肥與尿素3:1 配施（SU3）7 個施肥處理（表1），每個處理重復(fù)3 次，共21 個試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)隨機(jī)排列，面積16 m2（4 m×4 m），小區(qū)周圍布設(shè)0.5 m 保護(hù)帶。關(guān)中地區(qū)施氮量180 kg/hm2是冬小麥適宜的推薦施肥量[17]，各小區(qū)氮肥、磷肥（120 kg/hm2，以P2O5計）和鉀肥（135 kg/hm2，以K2O 計）均作為基肥施入。2 a 冬小麥播種量187.5 kg/hm2，行距20 cm，分別于2019 年10 月18 日和2020 年10 月20 日播種，2020 年6 月5 日和2021 年6 月7 日收獲。

表1 各處理設(shè)計Table 1 Design of different treatments

1.3 測定項(xiàng)目與計算方法

1.3.1 干物質(zhì)累積量

于苗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期在每個小區(qū)選取長勢均勻且具有代表性的10 株小麥（苗期和拔節(jié)期植株較小，選取15 株），將莖稈、葉片、麥穗分開，放入干燥箱105 ℃殺青30 min 后，75 ℃干燥至恒質(zhì)量，冬小麥地上部干物質(zhì)總量為各器官干物質(zhì)量之和。

花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量為開花期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量與成熟期營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量的差值，kg/hm2；花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率為花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量占籽粒產(chǎn)量的比例，%；花后干物質(zhì)生產(chǎn)量為籽粒產(chǎn)量與花前營養(yǎng)器官干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量的差值，kg/hm2；花后干物質(zhì)生產(chǎn)量對籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率為花后干物質(zhì)生產(chǎn)量占籽粒產(chǎn)量的比例，%。

1.3.2 產(chǎn) 量

于冬小麥成熟期在每小區(qū)中間選取單行4 m 長的小麥植株，曬干脫粒稱質(zhì)量，取部分籽粒烘干測其含水率，并測定穗長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、單穗籽粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量。

1.3.3 氮素累積吸收量

冬小麥地上部植株經(jīng)小型粉碎機(jī)粉碎，過0.5 mm 篩，用H2SO4-H2O2消煮后通過連續(xù)流動分析儀（Auto Analyzer-Ⅲ型，德國Bran Luebbe 公司）測定植株體內(nèi)各個組織器官全氮含量。氮素吸收總量為各個器官氮素吸收量之和。氮素累積量（TN），其計算式如下：

式中NC為植株含氮率，%；DM為植株地上部干物質(zhì)累積量，kg/hm2。

1.3.4 經(jīng)濟(jì)效益

產(chǎn)值為產(chǎn)量與單價的乘積，元/hm2；凈效益為產(chǎn)值與總投入的差值，元/hm2。小麥單價按當(dāng)年當(dāng)季的收購價計算。2019—2020 年和2020—2021 年小麥?zhǔn)召弮r分別為1.50 和1.56 元/kg。總投入包括肥料、種子、種植、收獲和其他成本。用工標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)資料價格依據(jù)試驗(yàn)點(diǎn)當(dāng)?shù)禺?dāng)年用工及物價水平確定。肥料包括尿素（1.5 元/kg）、硫包衣尿素（2019—2020 年和2020—2021 年分別為3.4、3.3 元/kg）、過磷酸鈣（2019—2020 年和2020—2021 年分別為1.0、0.9 元/kg）、硫酸鉀（3.0 元/kg）；種子（2019—2020 年和2020—2021 年單價分別為4.0、3.9 元/kg）；種植包括旋耕（2019—2020 年和2020—2021 年分別為975 和1 027.9 元/hm2）；收獲按750 元/hm2計算；其他包括播種、雜草和害蟲防治（1 500 元/hm2）。

1.3.5 氮肥利用效率

氮肥農(nóng)學(xué)利用效率（SN）、氮肥生理利用效率（SP）、氮肥吸收利用效率（SR）和氮肥偏生產(chǎn)力（SF）的計算式如下：

式中YN為施氮處理籽粒產(chǎn)量，kg/hm2；Y0為不施氮處理籽粒產(chǎn)量，kg/hm2；EN為施氮量，kg/hm2；TN為施氮處理植株氮素累積量，kg/hm2；T0為不施氮處理植株氮素累積量，kg/hm2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

1）以生長天數(shù)為自變量，地上部干物質(zhì)為因變量，選取Logistic 方程擬合冬小麥干物質(zhì)累積的動態(tài)變化過程[18] ：

式中y為小麥的干物質(zhì)累積量，kg/hm2；Ymax為最大干物質(zhì)累積量，kg/hm2；t為播種后天數(shù)，d；a和c為待定系數(shù)。

對式（6）進(jìn)行求導(dǎo)得：

式中T1為干物質(zhì)快速累積起始時間，d；T2為干物質(zhì)快速累積結(jié)束時間，d；T3為干物質(zhì)累積有效增長起始時間，d；T4為干物質(zhì)累積有效增長結(jié)束時間，d；Vmax為干物質(zhì)最大累積速率，kg/(hm2·d)；Vmean為干物質(zhì)平均累積速率，kg/(hm2·d)；T為干物質(zhì)快速生長期，d。

2）用Excel 2021 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和誤差計算；用SPSS20.0 軟件中的單因素AVNOVA 進(jìn)行方差分析，采用Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性方差分析，顯著水平α=0.05；用Origin 2021 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋氮肥與尿素配施對冬小麥干物質(zhì)累積和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

隨生育期推移，地上部干物質(zhì)累積呈苗期緩慢增加，拔節(jié)和灌漿期快速增長，灌漿末期達(dá)到最大值后趨于穩(wěn)定的趨勢（圖3），最大干物質(zhì)累積量隨緩釋氮肥與尿素配施比例的增加而增加（表2），用Logistic 曲線擬合的決定系數(shù)均在0.95 以上，表明此方程可以準(zhǔn)確地描述干物質(zhì)的動態(tài)累積過程。

表2 不同處理下冬小麥地上部干物質(zhì)動態(tài)Logistic 方程擬合參數(shù)Table 2 Fitted parameters of Logistic equations for aboveground dry matter dynamics of winter wheat under different treatments

圖3 2019—2021 年冬小麥生育期內(nèi)干物質(zhì)動態(tài)累積過程Fig.3 Dynamic accumulation process of dry matter (DM) in winter wheat growth period from 2019 to 2021

2 a 干物質(zhì)快速累積起始時間最早的處理為SU3 和SU2，較其他各處理提前了1～4 d（表2）。隨緩釋氮肥與尿素配施比例的增加，干物質(zhì)快速生長期（T）也呈增加趨勢。2 a 試驗(yàn)中，與U 相比，緩釋氮肥與尿素配施干物質(zhì)快速生長期（T）延長了3～6 d，平均累積速率提高了1.90%～19.91%。SU3 處理較SU2、SU1、S、U 和N0 處理平均累積速率分別提高2.13%、2.79%、8.45%、10.90%和58.76%。與不施氮相比，施氮均提高最大累積速率（Vmax）。緩釋與尿素配施比普通尿素處理，Vmax增加了8.43%～11.16%。2019—2020 年和2020—2021 年Vmax分別在SU1 和SU3 處理最大為287 和295 kg/(hm2·d)，較S 和U 分別提高6.69%和10.90%、21.10%和2.08%。緩釋氮肥與尿素配施處理達(dá)到最大累積速率的時間Tmax比U 和S 提前了1～3 和1～4 d。由此可見，緩釋氮肥與尿素配施有利于促進(jìn)冬小麥干物質(zhì)累積，并延長快速生長期。

不同氮肥配施比例顯著影響了干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程（表3）。配施比例對花前轉(zhuǎn)運(yùn)量的貢獻(xiàn)率、花后生產(chǎn)量和花后轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率有極顯著影響（P＜0.01）；年份對花前轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率和花后生產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率有極顯著影響（P＜0.01）。與不施肥相比，緩釋氮肥與尿素配施小麥花前轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后干物質(zhì)生產(chǎn)量分別提高了 88.12%～101.62%和192.65%～233.09%（P＜0.05）。

表3 2019—2021 年不同處理下冬小麥營養(yǎng)器官的花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量與花后干物質(zhì)生產(chǎn)量Table 3 Storage dry matter transportation before flowering and photochemical production after flowering in winter wheat under different treatments from 2019 to 2021

小麥產(chǎn)量隨花后干物質(zhì)生產(chǎn)量的增加呈不斷增加趨勢（圖4，R2≥0.79）。2019—2020 年和2020—2021 年小麥花后干物質(zhì)生產(chǎn)量均在SU3 處理達(dá)到最大值，分別為5 203 和5 515 kg/hm2，2019—2020 年，SU3 的花后干物質(zhì)生產(chǎn)量較SU2、SU1、S、U 和CK處理分別提高了6.10%、8.19%、35.49%、32.43%和116.70%（P＜0.05），2020—2021 年，SU3 的花后干物質(zhì)生產(chǎn)量較S、U 和CK處理分別提高了47.07%、66.42%和349.47%（P＜0.05），但與SU2 和SU1 處理差異不顯著。2 a 冬小麥花后干物質(zhì)生產(chǎn)量對籽粒貢獻(xiàn)率（53.18%～71.83%）均高于花前轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率（28.17%～46.82%），且2 a 花后干物質(zhì)生產(chǎn)量對籽粒貢獻(xiàn)率均在SU3 處理達(dá)到最大，在2019—2020 年SU3 比U、S、SU1 和SU2 處理顯著提高19.64%、26.64%、5.56%和5.17%（P＜0.05），而在2020—2021 年與U、S、SU1 和SU2 間差異不顯著（P＞0.05）。

圖4 2019—2021 年冬小麥花后生產(chǎn)量與產(chǎn)量之間的擬合關(guān)系Fig.4 The fitting relationship between translocation after flowering and yield of winter wheat from 2019 to 2021

2.2 緩釋氮肥與尿素配施對冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

施氮顯著提高了冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素（表4）。由表4 可知，緩釋氮肥配施比例與年份均對冬小麥穗數(shù)、穗長和產(chǎn)量有極顯著影響（P＜0.01）；二者交互效應(yīng)對穗粒數(shù)和穗長有顯著影響（P＜0.05），對千粒質(zhì)量達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），對產(chǎn)量影響不顯著（P＞0.05）。2 a小麥產(chǎn)量均隨緩釋氮肥施用比例的增加而增加，SU3 處理產(chǎn)量最高，分別為7 243 和8 021 kg/hm2，平均較SU1、S 和U 處理分別提高了5.71%、7.25%和16.07%（P＜0.05），但和SU2 處理產(chǎn)量7 458 kg/hm2，差異不顯著（P＞0.05）。與2019—2020 年相比，2020—2021 年施肥處理（SU3、SU2、SU1、S 和U）產(chǎn)量分別提高10.74%、7.74%、4.23%、10.21%和0.95%，CK 和N0 處理產(chǎn)量降低32.22%和42.15%。緩釋氮肥與尿素配施處理與U處理相比，提高產(chǎn)量7.99%～21.44%。

表4 2019—2021 年不同處理冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 4 Grain yield and yield components of winter wheat under different treatments from 2019 to 2021

對冬小麥進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析（表5）可知，隨緩釋氮肥配施比例的增加冬小麥肥料投入不斷增長，但同時也提高了小麥產(chǎn)值和凈收益。與CK 和N0 相比，SU1、SU2和SU3 處理的凈收益分別提高了409.75%～562.47%、444.04%～605.58%、468.40%～635.93%（P＜0.05）。2 a均在SU3 凈收益最大，比S 和U 處理，經(jīng)濟(jì)效益提高了15.18%和25.67%。SU2 較SU3 在減少總支出的同時并沒有顯著降低經(jīng)濟(jì)效益，可實(shí)現(xiàn)小麥高效生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)收益的“雙贏”。

表5 2019—2021 年不同處理冬小麥的經(jīng)濟(jì)效益Table 5 Economic benefits of winter wheat under different treatments from 2019 to 2021元·hm-2

2.3 緩釋氮肥與尿素配施對冬小麥氮素累積吸收與利用的影響

施氮對冬小麥地上部氮素累積量有顯著影響，緩釋氮肥與尿素配施顯著提高了冬小麥氮素累積吸收量（P＜0.05）（圖5）。2 a 均表現(xiàn)為SU3 處理氮素累積最大，分別為196.23 和189.69 kg/hm2，但SU3 與SU2 處理間差異不顯著（P＞0.05）。SU3 在2019—2020 年分別比U 和CK 處理提高24.08%和291.53%（P＜0.05），2020—2021 年分別提高36.63%和428.31%（P＜0.05），但與SUZ 無顯著差異。

圖5 2019—2021 年不同處理下冬小麥地上部氮素累積量Fig.5 Nitrogen uptake accumulation of winter wheat under different treatments from 2019 to 2021

2019—2020 年各處理的氮素利用效率相關(guān)指標(biāo)整體較2020—2021 年低，但各處理變化規(guī)律基本一致（圖6）。緩釋氮肥與尿素配施較普通尿素處理顯著提高了小麥氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥生理利用效率、氮肥吸收利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力。2020—2021 年SU3 較SU2 處理SR顯著提高14.96%（P＜0.05），2019—2020 年SU3 處理與SU2 處理SR差異不顯著（P＞0.05）。2 a 試驗(yàn)中，SU2 處理SR為45.97%，SN、SP和SF分別為16.07、30.49 和42.09 kg/kg，SU3 和SU2 處理間的SN、SP（2019—2020年除外）和SF均無顯著差異（P＞0.05）。SU3 處理的SN較S 和U 處理分別提高82.88%和70.96%（P＜0.05），但與SU1 和SU2 處理差異不顯著（P＞0.05）。2019—2020 年和2020—2021 年SP在SU3 和SU1 處理達(dá)到最大值，分別為32.47 和39.72 kg/kg，較U 分別提高100.56%和17.86%（P＜0.05）。2 a 試驗(yàn)中，SF均在SU3 處理達(dá)到最大值，分別為40.24 和47.80 kg/kg，與SU1 和SU2處理沒有顯著差異（P＞0.05）。

圖6 2019—2021 年不同處理對冬小麥氮素利用效率的影響Fig.6 Effects of different treatments on nitrogen use efficiency of winter wheat from 2019 to 2021

3 討 論

3.1 緩釋氮肥配施對冬小麥地上部干物質(zhì)累積和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

提高作物干物質(zhì)量是籽粒高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[19]。本研究表明，與普通尿素相比，施用緩釋氮肥與尿素配施可以顯著提高冬小麥成熟期干物質(zhì)量，這與衣文平等[8,20-21]的研究結(jié)果一致。YANG 等[22]對玉米進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，施氮提高了干物質(zhì)累積最高速率，提早了累積速率達(dá)到最大值的時間，延長干物質(zhì)快速生長期的持續(xù)時間。本研究對冬小麥進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，緩釋氮肥與尿素配施使干物質(zhì)快速累積起始時間提前了1～4 d，并延長干物質(zhì)快速生長期3～6 d，同時提高了小麥干物質(zhì)最大累積速率8.43%～11.16%（表2），有利于干物質(zhì)累積，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)量的提高。該結(jié)果進(jìn)一步被LYU 等[23]研究證實(shí)，說明將緩釋氮肥和尿素配施能更加充分地發(fā)揮氮肥對作物生長發(fā)育的促進(jìn)作用，促進(jìn)作物的干物質(zhì)累積。

合理施氮能促進(jìn)花后干物質(zhì)積累[24]，屈會娟等[25]研究發(fā)現(xiàn)花后干物質(zhì)累積量對小麥籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)60%以上。本研究發(fā)現(xiàn)緩釋氮肥和尿素配施處理的冬小麥花后生產(chǎn)量隨著緩釋氮肥配施比例的提高而增加，但花前營養(yǎng)器官中儲存物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量和對籽粒的貢獻(xiàn)率卻明顯隨之下降。表明緩釋氮肥與尿素配施在增加冬小麥花后生產(chǎn)量的同時改善花前轉(zhuǎn)運(yùn)量?；ê笫亲蚜９酀{的關(guān)鍵時期，較高的干物質(zhì)累積量能保證小麥正常的灌漿能力[26]。研究發(fā)現(xiàn)，小麥花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量與產(chǎn)量呈線性負(fù)相關(guān)，花后干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量呈線性正相關(guān)[27]。

施用緩釋氮肥與尿素配施有利于開花后干物質(zhì)累積和干物質(zhì)對籽粒的貢獻(xiàn)，同時也改善了花前轉(zhuǎn)運(yùn)量以及對籽粒的貢獻(xiàn)率?？梢?，花后干物質(zhì)累積是冬小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵，趙艷等[28-29]研究得到相同結(jié)果。

3.2 緩釋氮肥配施對冬小麥產(chǎn)量的影響

土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力直接影響作物生長和產(chǎn)量[30]，合理的氮素運(yùn)籌是提高作物產(chǎn)量的重要保障[31]。緩釋氮肥能夠降低氮素?fù)p失量，緩慢持續(xù)釋放養(yǎng)分能夠匹配作物需肥特性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。本研究表明，緩釋氮肥與尿素配施可以顯著提高穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗長和千粒質(zhì)量，而有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的增加，可以增加小麥庫容量，且產(chǎn)量構(gòu)成要素之間的疊加效應(yīng)可以顯著提高作物產(chǎn)量[32]。盧艷麗等[33]研究表明，施用144 kg/hm2緩釋氮肥比施用180 kg/hm2常規(guī)施肥，顯著提高玉米產(chǎn)量18.30%。ZHENG 等[13]表明，混施30%的緩釋氮肥和尿素后，小麥產(chǎn)量提高7.9%～10.3%。本研究發(fā)現(xiàn)，緩釋氮肥與尿素配施處理相較于僅施普通尿素處理提高產(chǎn)量7.99%～21.44%，年份與配施比例對產(chǎn)量均有顯著影響，但二者交互影響不顯著（表4）。2020—2021 年CK 和N0 產(chǎn)量比2019—2020 年降低，可能是因?yàn)?019—2020 年播種前土壤中殘留的養(yǎng)分較多，且連續(xù)2 a 不施肥土壤肥力降低。2020—2021 年緩釋氮肥與尿素配施產(chǎn)量比2019—2020 年提高了4.23%～10.74%，可能連續(xù)施肥土壤肥力增加，2020—2021 年小麥生育期內(nèi)降水量也增加了35.7 mm，有助于加快硫包衣尿素的供氮速率[34]。

與僅施用緩釋氮肥相比，緩釋氮肥與尿素配施還可顯著降低投入成本，增加冬小麥的產(chǎn)投比。緩釋氮肥與尿素3:1 配施（SU3）處理冬小麥產(chǎn)量最高（P＜0.05），而緩釋氮肥與尿素1:1 配施（SU2）處理產(chǎn)量與SU3 差異不顯著（P＞0.05），緩釋氮肥與尿素1:1 配施（SU2）降低投入并獲得高產(chǎn)。這與張晨陽等[20]研究發(fā)現(xiàn)施用緩釋氮肥和尿素配施在不同品種下的小麥均有顯著的增產(chǎn)效果一致。緩釋氮肥與尿素配施可以協(xié)調(diào)養(yǎng)分釋放時間和強(qiáng)度，降低普通氮肥養(yǎng)分釋放過快導(dǎo)致淋失損失的風(fēng)險，同時解決了緩釋氮肥養(yǎng)分釋放速度慢不能滿足作物生育前期氮需求的問題和生育后期氮素供應(yīng)短缺的潛在問題[34-35]。

3.3 緩釋氮肥配施對冬小麥氮素吸收利用的影響

氮素?fù)p失的主要原因是氮供應(yīng)與作物吸收不一致。緩釋氮肥能調(diào)控土壤中氮肥的釋放和轉(zhuǎn)化，對提高氮肥利用率、減少氮素淋失有明顯效果[21]。胡迎春等[9]研究表明，在黃土高原地區(qū)，緩釋氮肥與普通氮肥配施可顯著提高作物氮肥農(nóng)學(xué)利用效率，并達(dá)到增產(chǎn)的目的。氮肥利用率的高低與氮素?fù)p失之間存在密切聯(lián)系，本研究發(fā)現(xiàn)，與僅施尿素處理相比，緩釋氮肥與尿素配施處理顯著提高小麥氮素累積吸收量、氮肥吸收利用效率和氮肥偏生產(chǎn)力（圖6），這與張寧寧等[36-38]的研究結(jié)果一致。說明了緩釋氮肥配施使得肥料利用率提高，被作物及時并充分吸收同時減少了氮素在土壤中淋失的機(jī)會。LYU 等[23]研究結(jié)果表明，緩釋氮肥配施比例為30%時小麥產(chǎn)量和氮素利用達(dá)到最高，但本研究發(fā)現(xiàn)緩釋氮肥配施比例50%時產(chǎn)量與氮素利用效率達(dá)到最佳。原因可能是他們的研究采用了秸稈覆蓋，而作物秸稈分解和早期小麥生長產(chǎn)生氮競爭，所以生育期前期所需的氮更高，尿素比例相對高一些。施氮對氮素吸收利用效率起主導(dǎo)作用，合理配施氮肥對植株氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及利用效率有顯著影響[31]。緩釋氮肥配施的氮素供應(yīng)優(yōu)于普通氮肥[39]，研究發(fā)現(xiàn)，緩釋氮肥與尿素3∶1 配施（SU3）處理顯著提高小麥氮素吸收量、氮素利用效率和花后干物質(zhì)生產(chǎn)量，并獲得較高產(chǎn)量，但緩釋氮肥與尿素1∶1 配施（SU2）處理與SU3 處理無顯著差異。結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益，SU2 較SU3 在減少總支出的同時并沒有顯著降低經(jīng)濟(jì)效益，緩釋氮肥與尿素1:1 配施（SU2）可實(shí)現(xiàn)冬小麥綠色高效生產(chǎn)。

本研究綜合分析了不同緩釋氮肥與尿素配施比例對冬小麥干物質(zhì)累積與轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和氮素利用效率的影響，揭示了緩釋氮肥與尿素配施對冬小麥地上部干物質(zhì)累積、花前轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后生產(chǎn)量的影響規(guī)律，進(jìn)一步明晰了緩釋氮肥與尿素配施對產(chǎn)量形成的影響機(jī)制，并基于產(chǎn)量和氮肥利用效率，確定了冬小麥高產(chǎn)高效的緩釋氮肥與尿素配施比例。但后續(xù)研究還需考慮環(huán)境效應(yīng)和碳氮排放等，如關(guān)于緩釋氮肥與尿素配施對土壤硝態(tài)氮分布、氨揮發(fā)以及溫室氣體排放的影響還需進(jìn)一步研究，以確定出冬小麥農(nóng)田高產(chǎn)高效并同步減排的緩釋氮肥與尿素施用量及其配施比例。

4 結(jié) 論

為優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)，開展連續(xù)2 a 緩釋氮肥配施比例對冬小麥干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響研究，得出如下結(jié)論：

1）與普通尿素相比，緩釋氮肥與尿素配施可延長冬小麥干物質(zhì)快速生長期3～6 d、提高平均累積速率1.90%～19.91%、增加最大累積速率8.43%～11.16%，增產(chǎn)7.99%～21.44%。

2）與僅施尿素和僅施緩釋氮肥相比，緩釋氮肥與尿素配施冬小麥花后干物質(zhì)生產(chǎn)量顯著增加32.43%～66.42%和35.49%～47.07%，花后干物質(zhì)生產(chǎn)量對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率均顯著提高。緩釋氮肥與尿素配施通過協(xié)調(diào)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量，極大的促進(jìn)花后干物質(zhì)累積，從而提高冬小麥的生產(chǎn)力。

3）緩釋氮肥與尿素配施比例為50%時，冬小麥產(chǎn)量為7 458 kg/hm2，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率和偏生產(chǎn)力分別為16.07、30.49 和42.09 kg/kg，吸收利用率為45.97%，建議作為西北旱區(qū)冬小麥綠色高產(chǎn)高效的緩釋氮肥與尿素配施比例。