不同控釋肥對冬小麥產量及氮素利用的影響

李子雙+譚德水+李洪杰+王薇+趙同凱

摘要：為了探求適宜魯西北地區的冬小麥緩控釋肥品種，通過兩年的定位試驗，研究了5種控釋肥對冬小麥群體結構、產量和氮肥利用率等方面的影響，并進行了綜合評價。結果表明，與當地優化施肥（OPT）相比，三種控釋肥處理（CRFA、CRFB、CRFD）能有效調控冬小麥群體，在產量、收獲指數和氮素轉運比例方面無顯著差異，能達到預期目標。與OPT相比，CRFA、CRFB處理的氮肥利用率分別提高5.09個百分點和4.33個百分點。綜合分析得出，與當地優化施肥相比，CRFA和CRFB的養分釋放特性更符合當地冬小麥生長規律，其次是CRFD處理施用的控釋肥。

關鍵詞：控釋肥；冬小麥；氮素利用率；群體結構；產量

中圖分類號：S512.1+10.1 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2017）08-0073-05

Abstract In order to explore the suitability of different controlled release fertilizer varieties for winter wheat in Northwest Shandong， through two-year experiment， the effects of different controlled release fertilizers on winter wheat population structure， yield and nitrogen use efficiency were studied， and the comprehensive evaluation was conducted. The results showed that compared to the local optimum fertilization （OPT）， CRFA， CRFB， CRFD treatments could effectively control the winter wheat population， and there were no significant differences in yield， harvest index and nitrogen translocation ratio， so they could reach the expected goal. Compared with OPT， CRFA and CRFB treatments increased the nitrogen use efficiency by 5.09 and 4.33 percentage points， respectively. According to the comprehensive analysis， the nutrient releasing characteristics of CRFA and CRFB treatments were more suitable for the growth of winter wheat， followed by the CRFD treatment.

Keywords Controlled release fertilizer； Winter wheat； Nitrogen utilization； Population structure； Yield

冬小麥是我國的主要糧食作物之一，2014年我國冬小麥種植面積達618萬公頃，但其經濟效益相對較低，隨著農村勞動力越來越缺乏，一些科學施肥技術，如氮肥深施和多次施氮肥技術已經無法廣泛應用[1]。緩/控釋肥料為解決一次性施肥技術提出了新的思路和途徑，成為肥料生產和施肥技術的一次革命[2]。緩/控釋肥具有節約勞動力、降低農業生產成本的優點，同時還能避免高濃度鹽分對作物根系的危害，提高肥料利用率，節約能源和資源，減少淋溶和揮發，保護環境等[3-5]。當前，緩控釋肥在夏玉米和水稻等作物上的應用已經相對比較成熟[6，7]，這是由于這兩種作物的生育期都較短。而冬小麥的生育期較長，歷經240天，經歷低溫和高溫，有降雨量較大的時期也有降雨量較少的時期，溫度條件和天氣條件相對比較復雜，因此對適宜冬小麥生長規律的控釋氮肥產品要求相對較高。我國在緩控釋肥方面起步較晚，自20世紀80年代才開始進行研究，但是發展迅速，市面上已經有很多小麥緩控釋肥[8-10]。但這些緩控釋肥在不同的地區有不同的效果，為了探求適宜本地區的冬小麥緩控釋肥，本研究通過不同的緩控釋肥與磷鉀肥配施與當地的優化施肥相比較，對冬小麥的群體結構、產量和氮肥利用率進行綜合評價，篩選出適宜本地區一次性施肥的緩控釋肥品種，以期為糧食作物節本增效提供有力的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2014—2016年在山東省德州市農業科學研究院科技園區進行。試驗地塊地勢平坦，四周開闊，澆排水條件良好，前茬作物為夏玉米。供試土壤為潮土，砂質壤土，耕層土壤基本理化性狀：pH值7.85，全氮0.67 g/kg，速效鉀77.24 mg/kg，有效磷5.86 mg/kg，有機質含量0.72%。

1.2 供試材料

小麥品種為濟麥22。供試控釋氮肥：A，山東省農業科學院資源與環境研究所研制的水性樹脂包膜控釋肥（N=43%）；B，金正大生態工程集團股份有限公司生產的控釋肥（N=43%）；C，中國農業大學資源與環境學院研制的聚氨酯包膜控釋肥（N=43%）；D，中國科學院南京土壤研究所研制的控釋肥（N=44.5%）；E，加陽公司生產的控釋肥（N=41.5%）。

1.3 試驗設計

試驗設置7個處理，隨機區組排列，重復3次，小區長11 m，寬5 m，面積55 m2。7個處理分別為：（1）不施氮（CK），只施磷鉀肥，P2O5用量105 kg/hm2，K2O用量75 kg/hm2；（2）優化施肥（OPT），根據當地的測土配方數據得出的氮磷鉀用量，N用量225 kg/hm2，基追比為1∶1；（3）控釋肥A一次性施入（CRFA）；（4）控釋肥B一次性施入（CRFB）；（5）控釋肥C一次性施入（CRFC）；（6）控釋肥D一次性施入（CRFD）；（7）控釋肥E一次性施入（CRFE）。所有施氮處理的磷鉀肥用量與CK相同，所有控釋肥處理的氮素用量與OPT一致，控釋肥與磷鉀肥全部基施。endprint

玉米秸稈粉碎后全部還田，旋耕兩遍后施肥播種，所有試驗處理在小麥生長期各項管理措施相同。

1.4 測定項目及方法

小麥三葉期調查基本苗，應用一米雙行法確定3處觀測點，分別調查冬前分蘗、最大分蘗，收獲前各處理大區選取代表性樣段3處，1 m雙行調查有效穗數，選取代表性植株20株調查穗粒數。選擇長勢均勻地段，收獲9.2 m2小麥3處，脫粒去雜風干后稱重，測定產量并對相關指標進行考種。植株干物質重及全氮含量采用均勻布五點取樣，105℃殺青30 min，80℃烘干稱重，粉碎保留，凱氏定氮法（用KDY-9830自動定氮儀）測定樣品全氮，重復3次。

1.5 數據統計

收獲指數=經濟產量/生物產量；氮肥利用率（%）=（施氮區植株總吸氮量-不施氮區植株總吸氮量）/施氮量×100；氮肥農學效率（kg/kg）=（施氮區小麥產量-不施氮區小麥產量）/施氮量[11]。

用Microsoft Excel 2007進行數據整理，通過DPS 7.05用鄧肯氏新復極差（DMRT）法對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對冬小麥群體結構的影響

由表1可以看出，在基本苗基本一致的情況下，不施氮肥處理（CK）冬前分蘗數顯著低于施用氮肥處理，CRFC處理顯著低于CRFA處理，CRFB、CRFC、CRFD、CRFE處理和優化施肥處理（OPT）在冬前分蘗數上沒有顯著差異。各個處理的春季最大分蘗數與冬前分蘗數的差異基本一致，CRFA處理仍然保持最高。從有效分蘗上看，控釋肥處理與優化施肥處理（OPT）無顯著差異，但CRFA、CRFB、CRFD 處理顯著高于CRFC和CRFE處理。單株成穗數與有效分蘗的規律基本一致，CRFC處理的單株成穗數依然是最低的，CRFA、CRFB、CRFD和OPT處理均具有較高的單株成穗數。各個施肥處理的分蘗成穗率沒有顯著差異。

2.2 不同施肥處理對冬小麥產量及產量構成的影響

從兩年的試驗結果（表2）可以看出，不施氮肥處理的產量、穗粒數、千粒重、收獲指數均最低，與施氮肥處理差異顯著。施肥處理間比較，控釋肥處理CRFA、CRFB、CRFD的穗粒數和千粒重在兩年度與OPT處理差異不顯著。2014—2015年度，CRFB處理的產量最高，比CK增產64.27%，增產幅度比OPT處理高4.20個百分點；2015—2016年度，CRFA處理的產量最高，比CK增產48.23%，增產幅度比OPT處理高0.93個百分點。無論是產量還是收獲指數，CRFA、CRFB、CRFD處理和OPT處理差異均不顯著。CRFE處理兩年的產量差異較大，2014—2015年度與OPT處理差異不顯著，而2015—2016年度顯著低于OPT處理。

2.3 不同施肥處理對冬小麥養分積累以及分配的影響

由表3看出，不同施氮處理間，CRFA和CRFB處理的植株總氮素吸收積累量最高，CRFC處理最低，但處理間差異不顯著；籽粒的吸收量CRFA和CRFB處理處于最高位，其次是OPT和CRFD處理；從氮素在植株不同器官的分配比例看，氮素在籽粒中的分配比例要遠高于莖稈和葉片，除CK外，OPT處理中籽粒氮的分配比例高于其他施肥處理，但與CRFA、CRFB、CRFC、CRFD處理間差異不顯著。

2.4 不同施肥處理下的冬小麥氮肥利用率

由圖1和圖2可以看出，CRFA和CRFB處理的氮肥利用率和氮肥農學效率均最高，與OPT相比，CRFA、CRFB的氮肥利用率分別提高5.09個百分點和4.33個百分點， CRFC處理的氮肥利用率最低，且與CRFA和CRFB處理差異顯著；CRFC處理的氮肥農學效率也最低，與除CRFE處理外的其他處理差異顯著。

3 討論與結論

控釋肥是能減緩或控制養分釋放速度的新型肥料，是通過包膜層來調節肥料內部速效養分的釋放速率，通過包膜材料的組成設計，最有可能實現養分的釋放速率與作物的需肥規律相匹配[12]，在提高肥料利用率、減少環境污染等方面具有其他化學肥料無法比擬的優點[13]。自20世紀80年代以來，很多的農業科學家都將研究重點轉向包膜控釋肥，而且控釋肥料的成功研制和推廣應用，已經取得了一定的經濟和生態效益[14]。不同控釋肥的包膜材料和包膜工藝均不盡相同[15]，因此它的釋放和適應性也不同。

判斷一種肥料或者施肥方式是否可行，要從作物的群體結構、產量和養分利用率等多方面進行綜合評價[16-18]。本試驗通過5種不同控釋肥一次性施入土壤，與當地的優化施肥相比， CRFA、CRFB、CRFD處理在冬小麥群體結構上沒有顯著差異，能達到預期的目標，而CRFC處理無論是分蘗數還是單株成穗數都處于最低位，但是其分蘗成穗率較高，這可能是由于CRFC處理施用的控釋肥前期釋放緩慢，無法滿足冬小麥分蘗期的養分需求，后期逐步的釋放，滿足了冬小麥分蘗至成穗的養分需求。從兩年的試驗結果可以看出，與OPT處理相比，CRFA和 CRFB處理的產量保持優勢，2014—2015年度，與對照相比，CRFB處理的增產率比OPT處理高4.20個百分點；2015—2016年度，CRFA處理的增產率比OPT處理高0.93個百分點，而CRFD處理的產量也與OPT處理相當。從收獲指數看，CRFA、CRFB、CRFD處理和OPT處理差異均不顯著，可以達到當地優化施肥的效果。

未來肥料研究的重點應是如何提高肥料效率與利用率，而不是繼續大幅度提高施肥水平[19]。作物的生物量與養分的積累有著密切關系，養分積累是作物產量形成的基礎[20]。植株總氮素吸收積累量、氮肥利用率和氮肥農學效率均是肥料積累的重要指標。本研究結果表明，各施氮處理中，CRFA和CRFB處理的植株總氮素吸收積累量、籽粒的吸收量、氮肥利用率和氮肥農學效率均處于最高位，而CRFC處理的表現較差且與其他處理差異顯著。從氮素在植株不同器官的分配比例看，氮素在籽粒中的分配比例遠高于莖稈和葉片，除CRFE外，其他施肥處理的籽粒氮的分配比例差異不顯著。綜合分析得出，與當地優化施肥相比，CRFA和CRFB的養分釋放特性更符合當地冬小麥生長規律，其次是CRFD處理施用的控釋肥。endprint

參考文獻：

[1]于淑芳，楊力，張民，等.控釋肥對小麥玉米生物學性狀和土壤硝酸鹽積累的影響[J].農業環境科學學報，2010，29（1）：128-133.

[2]汪強，李雙凌，韓燕來，等.緩/控釋肥對小麥增產與提高氮肥利用率的效果研究[J]. 土壤通報，2007，38（1）：47-50.

[3]張民，史衍璽，楊宋祥，等.控釋和緩釋肥的研究現狀與進展[J].化肥工業，2004，28（5）：27-30.

[4]李方敏，廖宗文，艾天成.平衡施肥理論與肥料高效利用[J].磷肥與復肥，2004，19（5）：66-67.

[5]唐拴虎，陳建生，徐培智，等.控釋肥料氨素釋放與水稻及吸收動態研究[J].土壤通報，2004，35（2）：186-190.

[6]司東霞，崔振嶺.不同控釋氮肥對夏玉米同化物積累及氮平衡的影響[J].應用生態學報，2014，25（6）：1745-1751.

[7]蔣曦龍，陳寶成，張民，等.控釋肥氮素釋放與水稻氮素吸收相關性研究[J].水土保持學報，2014，28（1）：215-220.

[8]滿建國，周杰，王東，等.硫加樹脂包膜尿素控釋肥對小麥干物質積累分配及產量的影響[J].應用生態學報，2011，22（5）：1175-1182.

[9]黨建友，楊峰，屈會選，等.復合包裹控釋肥對小麥生長發育及土壤養分的影響[J].中國生態農業學報，2008，16（6）：1365-1370.

[10]黨建友，王秀斌，裴雪霞，等.風化煤復合包裹控釋肥對小麥生長發育及土壤酶活性的影響[J].植物營養與肥料學報，2008，14（6）：1186-1192.

[11]孫克剛，和愛玲，胡穎.小麥-玉米輪作制下的控釋肥肥效試驗研究[J].土壤通報，2010，41（5）：1125-1129.

[12]王興剛，呂少瑜，馮晨，等. 包膜型多功能緩/控釋肥料的研究現狀及進展[J]. 高分子通報，2016 （7）：9-22.

[13]史春余，王汝娟，梁太波，等.番茄專用基質緩釋肥料研制及生物學效應[J].農業工程學報，2006，22（5）：536-545.

[14]趙秉強，張福鎖，廖宗文，等.我國新型肥料發展的戰略研究[J].植物營養與肥料學報，2004，10（4）： 80-84.

[15]楊越超，耿毓清，張民，等.膜特性對包膜控釋肥養分控釋性能的影響[J]. 農業工程學報，2007，23（11）：23-30.

[16]杜建軍，廖宗文，毛小云，等. 控/緩釋肥在不同介質中的氮素釋放特性及其肥效評價[J]. 植物營養與肥料學報，2003，9（2）：165-169.

[17]侯彥林. 肥效評價的生態平衡施肥指標體系的應用[J]. 農業環境科學學報，2011，30（8）：1477-1481.

[18]樊小林，劉芳，廖照源，等. 我國控釋肥料研究的現狀和展望[J]. 植物營養與肥料學報，2009，15（2）：463-473.

[19]趙秉強，林治安，劉增兵.中國肥料產業未來發展道路——提高肥料利用率減少肥料用量[J].磷肥與復肥，2008，23（6）：1-4.

[20]趙營，同延安，趙護兵. 不同供氮水平對夏玉米養分累積、轉運及產量的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2006，12（5）：622-627.endprint