范仲卿 包濤濤 楊武杰 吳銀釵 劉曉辰 孟慶羽 郭新送*

1 山東農(nóng)大肥業(yè)科技股份有限公司 泰安 271000

2 山東省農(nóng)業(yè)技術推廣中心 濟南 250014

3 魚臺縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 濟寧 272399

為確保我國糧食安全，通過施用化肥促進作物高產(chǎn)是一項重要舉措[1]。但近年來我國過量施用化肥現(xiàn)象普遍，導致肥料利用率偏低[2]，不僅沒有促進作物增產(chǎn)，還造成了地下水污染等嚴重的環(huán)境污染，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3～5]。因此，我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要在保證作物穩(wěn)產(chǎn)的情況下優(yōu)化養(yǎng)分管理技術，提高化肥利用率，避免過量施肥。減量施肥作為優(yōu)化施肥技術的一種，目的在于維持穩(wěn)定產(chǎn)量的同時減少肥料投入量。大量研究表明[6～8]，適量減肥并沒有引起產(chǎn)量顯著變化且有上升趨勢，并改善了作物品質(zhì)、提高了肥料利用率和經(jīng)濟效益，降低了養(yǎng)分的環(huán)境損失和污染，達到節(jié)肥增效的目的。緩控釋肥被廣泛應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，研究表明[9～11]，緩控釋肥的投入可明顯增加作物產(chǎn)量以及肥料偏生產(chǎn)力。腐植酸作為一種天然生物刺激素，對作物具有促生抗逆的效果，腐植酸與緩控釋肥配合施用可有效提高肥料利用效率。

目前，大多數(shù)研究聚焦于減少化肥量或以緩控釋肥替代普通化肥對小麥生產(chǎn)的影響，而對緩控釋肥施用量及與腐植酸配施研究較少。因此本試驗從減少化肥施用量、不同比例控釋氮肥和腐植酸復配全部或部分替代農(nóng)民傳統(tǒng)氮肥入手，研究不同施肥處理對小麥土壤基本理化性質(zhì)、不同肥料有效性及小麥的影響，以期為小麥優(yōu)化養(yǎng)分管理措施提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)減肥增效、綠色生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概述

本研究于2020 年11 月至2021 年6 月在山東省淄博市臨淄區(qū)朱臺鎮(zhèn)（北緯：36°93′，東經(jīng)：118°26′）進行大田試驗。該區(qū)域地處山東半島東部，屬于大陸性季風氣候，年平均氣溫為13.2 ℃，年平均降雨量為762.20 mm。供試土壤類型為壤土，其0 ～20 cm 土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Tab.1 Basic physical and chemical properties of the tested soil

1.2 供試材料

供試肥料：控釋氮肥為樹脂包膜尿素（OF、CCRF，N：45%），尿素為大顆粒尿素（N：46%）；經(jīng)過活化后的腐植酸，其原料為優(yōu)質(zhì)的風化煤粉末（總腐植酸含量為40%）；磷肥為過磷酸鈣（P2O5：12%）；鉀肥為硫酸鉀（K2O：50%）。均由山東農(nóng)大肥業(yè)科技股份有限公司提供。

供試作物：小麥，品種為“濟麥22”。

1.3 試驗設計

在當?shù)貍鹘y(tǒng)施氮量220 kg/hm2的基礎上進行減氮試驗。試驗設8 個處理：（1）不施氮肥（CK）；（2）農(nóng)民傳統(tǒng)施肥（CCF）；（3）控釋氮肥等量替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥（OF）；（4）控釋氮肥減施50%替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥（CCRF）；（5）控釋氮肥等量替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥+腐植酸（CRF）；（6）控釋氮肥減施25%替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥+腐植酸（75% CRF）；（7）控釋氮肥減施33.3%替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥+腐植酸（66.7% CRF）；（8）控釋氮肥減施50%替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥+腐植酸（50% CRF）。采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為20 m2（4 m×5 m），每個處理共3 個重復，生育期管理措施同大田。各試驗處理用肥量見表2。

表2 施肥處理和施肥量Tab.2 Fertilization treatment and fertilization amount kg/hm2

1.4 植株樣品采集與測定

土壤養(yǎng)分測定[12]：于小麥收獲期后采用五點取樣法采集0 ～20 cm 土壤樣品，使用靛酚藍比色法和酚二磺酸比色法通過全自動化學分析儀測定土壤NH4+-N 和NO3--N 含量。

小麥生物量測定：小麥收獲時，在每個小區(qū)收獲期內(nèi)隨機采集1/3 面積小麥測定麥地上部生物量及籽粒產(chǎn)量。

植株養(yǎng)分測定：對收獲后的小麥依據(jù)不同施肥處理將地上部分進行粉碎研磨過100 目篩，稱取約0.25 g 于錫紙杯中，使用鑷子將其按壓成圓滑立方體，使用元素分析儀測定植株全氮。

氮肥偏生產(chǎn)力：PFPN ＝Y/F（Y 代表施肥后所獲得的作物產(chǎn)量；F 代表氮肥的投入量）。

氮累積吸收量：氮累積吸收量（kg/hm2）=植株全氮含量（%）×植株干物質(zhì)重（kg/hm2）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用Excel 2010、SPSS 22.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥地上部生物量及籽粒產(chǎn)量的影響

由表3 可以看出，相較于CCF 處理，OF 處理小麥地上部生物量與籽粒產(chǎn)量分別顯著增加了13.4%、13.02%；同時，CRF 處理地上部生物量及籽粒產(chǎn)量分別增加了4.41%、2.82%，在添加腐植酸的基礎上進行減肥處理，75% CRF 地上部生物量及籽粒產(chǎn)量仍高于OF 處理，分別高出了0.6%、1.82%；繼續(xù)減少施肥量，地上部生物量及籽粒產(chǎn)量有下降的趨勢，但其之間差異未達到顯著水平。

表3 不同處理對小麥地上部生物量及籽粒產(chǎn)量的影響Tab.3 Effects of different treatments on aboveground biomass and grain yield of wheat

2.2 不同處理對小麥氮素利用及偏生產(chǎn)力的影響

由表4 可以看出，相較于CCF 處理，OF 處理的氮素累積吸收量及氮肥偏生產(chǎn)力分別顯著增加了16.38 kg/hm2、4.05 kg/kg；在控釋氮肥的基礎上添加腐植酸，氮素累積吸收量增加了8.57 kg/hm2，但氮肥偏生產(chǎn)力并無明顯變化；在此基礎上進行減肥處理，除50% CRF 外，其余2 個處理氮素累積吸收量均顯著高于OF 處理（P<0.05），增幅為16.41、15.84 kg/hm2；從氮肥偏生產(chǎn)力來看，相較于OF 處理，在控釋氮肥減量的基礎上添加腐植酸均可有效提高氮肥偏生產(chǎn)力，增幅范圍為35.76%～96.77%，以50% CRF 處理的氮肥偏生產(chǎn)力最高。

表4 不同處理對小麥養(yǎng)分吸收的影響Tab.4 Effects of different treatments on nutrient absorption in wheat

2.3 不同處理對小麥生育期內(nèi)土壤氮養(yǎng)分的影響

由表5 可以看出，小麥拔節(jié)期，除50% CRF處理外，其余各處理NO3-含量均顯著高于CCF 處理，其增幅范圍為34.5%～61.93%，以75% CRF處理最高，其后依次是CRF、OF、CCRF、66.7%CRF，說明控釋氮肥的投入可以增加拔節(jié)期土壤NO3-含量，在控釋氮肥的基礎上添加腐植酸可進一步增加土壤中NO3-的含量；NH4+也有類似的規(guī)律，除50% CRF 處理外，其余各處理NH4+含量均顯著高于CCF 處理，其增幅范圍為18.42%～46.18%，以CRF 處理最高。說明CRF 處理在小麥拔節(jié)期間可以提高土壤養(yǎng)分利用效率，保證作物養(yǎng)分需求量。小麥收獲期，不同施肥處理NO3-、NH4+含量均顯著高于CK 對照，施氮量很低的處理NO3-、NH4+沒有降低更多的原因是，添加腐植酸后加速了原有有機質(zhì)的降解，礦化產(chǎn)生NO3-、NH4+的量增加，同時在小麥收獲期對土壤氮的吸收利用效率也會降低。

表5 不同處理對小麥生育期土壤氮養(yǎng)分的影響Tab.5 Effects of different treatments on soil nitrogen nutrients during wheat growth stage

3 討論

本試驗結果表明，施肥水平與肥料種類均可顯著影響小麥籽粒產(chǎn)量，相較于CCF 處理，OF、CCRF 處理小麥籽粒產(chǎn)量不降反增，分別增加了14.97%、3.65%；李前等[13]研究也得到類似的結論，同等施氮量下，控釋氮肥處理較尿素處理產(chǎn)量增加了11.4%。CRF 處理籽粒產(chǎn)量有進一步增加的趨勢，增加了2.82%；孫志梅等[14]得到類似結論，使用控釋氮肥等量替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥+腐植酸后小麥增產(chǎn)幅度達到13.5%～18.7%。在此基礎上進行減少肥料用量，75% CRF 地上部生物量及籽粒產(chǎn)量仍高于OF 處理，分別高出了0.6%、1.82%，繼續(xù)減少施肥量，地上部生物量及產(chǎn)量有下降的趨勢，但其之間差異未達顯著性。說明當?shù)貍鹘y(tǒng)施肥水平嚴重過量，不利于小麥籽粒產(chǎn)量增加，控釋替代及減施或增加腐植酸都可進一步增加產(chǎn)量，其中以75% CRF 處理效果最好，這與盧艷麗等[15]、汪強等[16]、朱曉霞等[17]研究結果基本一致：盧艷麗等[15]研究表明，減少20%用量的控釋氮肥處理產(chǎn)量顯著高于農(nóng)民傳統(tǒng)施氮處理，增產(chǎn)達到18.3%；汪強等[16]研究表明與尿素基施相比，控釋氮肥等量替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥增產(chǎn)10.03%～11.17%；朱曉霞等[17]研究也表明，控釋氮肥減量20%施用可以維持較好的產(chǎn)量性狀。

控釋氮肥替代及增施腐植酸可在維持小麥產(chǎn)量、土壤肥力、系統(tǒng)可持續(xù)性的基礎上，達到減少肥料用量，提高肥料利用率的目標。相較于CCF處理，OF 及CRF 均可提高氮素累積吸收量，分別增加了16.38、25.13 kg/hm2，在CRF 處理的基礎上進行減肥處理，這是因為控釋氮肥能夠協(xié)調(diào)養(yǎng)分的釋放時間和強度，使養(yǎng)分釋放速率與作物對養(yǎng)分的需求同步，同時腐植酸可以促進植物對養(yǎng)分的吸收[18，19]。除50% CRF 處理外，75% CRF、66.7% CRF 處理氮素累積吸收量均顯著高于OF 處理（P ＜0.05），增幅為16.41、15.84 kg/hm2；從氮肥偏生產(chǎn)力來看，與OF 處理相比，在減量施肥的基礎上添加腐植酸均可有效提高氮肥偏生產(chǎn)力，增幅范圍為35.76%～96.77%，以50% CRF 處理的氮肥偏生產(chǎn)力最高。劉萍等[20]研究表明，控釋氮肥投入可提高30%以上的氮肥利用率；蔣麗萍等[21]也研究表明相較于傳統(tǒng)施肥280 kg/hm2，施用樹脂包膜尿素并減少用量20%，可提高16.9%的氮肥利用率。這些研究與本試驗結果一致。

控釋肥是針對作物需肥規(guī)律，使其養(yǎng)分按照設定的釋放率和釋放期緩慢或控制釋放的肥料[22]。本試驗結果表明，小麥拔節(jié)期，相較于CCF 處理（61.40 mg/kg），除50% CRF 處理（60.66 mg/kg）外，其余各處理硝態(tài)氮含量均顯著增加了34.5%～61.93%，其中以75% CRF 處理最高（99.43 mg/kg），說明控釋氮肥的投入可以增加拔節(jié)期土壤硝態(tài)氮含量，在控釋肥的基礎上添加腐植酸可進一步增加土壤中NO3-的含量；NH4+也有類似的規(guī)律，說明控釋氮肥及與腐植酸配施在小麥拔節(jié)期間可以維持土壤養(yǎng)分底墑，保證作物養(yǎng)分需求量。小麥收獲期，不同施肥處理NO3-、NH4+含量均顯著高于CK處理?？蒯尩实氖┯每稍谛←滉P鍵生育期提供充足的氮素，且在收獲期可以穩(wěn)定土壤養(yǎng)分平衡[23，24]。鄭文魁等[25]研究表明，控釋氮肥能顯著增加冬小麥中后期土壤中無機氮含量。Geng J B 等[26]研究也表明，施加硫包尿素使耕層土壤中中有效氮含量提升32%。這些研究與本試驗結果一致。

4 結論

本研究通過設置不同施肥方式探究對小麥產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響。研究結果表明，控釋氮肥等量替代農(nóng)民傳統(tǒng)施氮肥+腐植酸顯著提高小麥產(chǎn)量，同時在一定程度上也增加了土壤氮素的累積量，為小麥優(yōu)化養(yǎng)分管理措施提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)減肥增效、綠色生產(chǎn)。