施氮量對北疆滴灌春小麥產量及土壤硝態氮含量的影響

王亞　張換換　段燕燕　文雯　王江麗

摘? ?要? ?為研究不同施氮量對北疆地區滴灌“春小麥-青貯玉米”中春小麥產量及土壤殘留硝態氮含量的影響，試驗以新春6號為供試材料進行大田試驗，設置3個不同施氮量處理（667 m2分別施0 kg、24 kg、32 kg氮肥，用代碼Nw0、Nw1、Nw2表示），在春小麥不同生育期，分別取0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤樣品，測定其土壤硝態氮含量，并在小麥收獲時進行考種、測產。結果表明：隨著施氮量的增加，小麥籽粒產量先增加后下降，其中處理2（667 m2施24 kg） 的小麥產量最高，667 m2產量達560.12 kg;在0～60 cm土層中，各處理的土壤硝態氮含量均為Nw2> Nw1> Nw0，且三個處理間差異顯著（p<0.05）。綜上，北疆地區滴灌春小麥667 m2的適宜施氮量為24 kg。

關鍵詞? 春小麥;施氮量;產量;土壤硝態氮;北疆地區

中圖分類號：S512.1+2? ?文獻標志碼：A? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.22.005

小麥的生長離不開氮這一營養元素，改善小麥品質、增加小麥產量的有效途徑之一就是合理施用氮肥。合理施氮能促進小麥的生長發育，在一定程度上提高小麥產量和品質。氮肥施用過量不僅達不到高產優質的效果，還會降低氮肥利用率，造成資源浪費和環境污染等問題[1]。過量施用氮肥現象在我國普遍存在，氮肥施用量常遠超小麥生長所需，以致氮肥利用率處于較低水平。前人對小麥供氮水平[2-3]、氮素積累運轉[4]、氮肥利用率[5]、水氮互作[6]及土壤肥力[7]等方面進行了大量研究，但對于不同區域的小麥品種氮素吸收規律及土壤硝態氮含量分布的研究較少。

硝態氮是土壤中的速效性氮肥，可直接被小麥吸收利用。氮在土壤中的殘留量隨施氮量的升高而增大，控制施氮量能有效控制土壤中氮素殘留。若長期過量施用氮肥，會使深層土壤硝態氮累積過剩，造成硝態氮的淋溶，從而污染地下水或導致局部地區水體富營養化。因此對土壤硝態氮含量的研究至關重要。本試驗以北疆干旱地區“春小麥-青貯玉米”種植模式中的前茬春小麥為研究對象，研究在不同施氮量處理下，小麥產量構成因素及不同土層的土壤硝態氮空間分布的變化規律，為北疆區域滴灌“小麥-青貯玉米”模式中春小麥的氮肥施用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為新春6號。

1.2 試驗地概況

試驗于2017年3—10月在石河子天業集團的試驗基地進行（東經85.94°，北緯44.27°），試驗地海拔412 m，年均日照時數2 865 h，≥10 ℃積溫為3 463.5 ℃，年均降水量207 mm，無霜期為170 d，晝夜溫差大，屬于典型大陸性干旱氣候。該地地下水位≥8 m，土質為中壤土，0～100 cm土層平均容重為1.52 g·cm-3。土壤中速效氮含量為42.35 mg·kg-1，速效磷含量為4.87 mg·kg-1，速效鉀含量216.10 mg·kg-1，有機質含量32 g·kg-1。

1.3 試驗設計

采用單因素（氮素施用量）完全隨機試驗設計，設3個施氮量處理，即667 m2分別施0 kg、24 kg、32 kg，用代碼Nw0、 Nw1、 Nw2表示，每個處理重復3次。每個小區面積為16 m2，共144 m2。行距為0.15 m，每公頃550 萬株基本苗。春小麥整個生育期內，每667 m2灌溉總量為300 m3，分6次滴入，其中出苗至分蘗期60 m3，分蘗期至拔節期60 m3，拔節期至孕穗期75 m3，孕穗期至開花期45 m3，開花期至乳熟期45 m3，乳熟期至完熟期15 m3。氮素隨水滴施，每個處理的施氮量詳見表1，磷肥（P2O5）作為基肥在播種前一次性施入（每667 m2施9 kg磷肥）。

1.4 測定項目及方法

田間試驗小區的土壤樣品采集：分別在小麥分蘗期、拔節期、孕穗期、開花期采集土壤樣品;每個小區隨機取三點，采集 0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層的樣品，將同一層次的土壤混合為一個樣品，充分混勻后過2 mm篩，在-20 ℃低溫下保存。采集的土樣全部用于土壤NO3-N含量測定。

土壤硝態氮含量測定：將土壤樣品解凍混勻，稱取5 g土壤樣品，加入50 mL 2 mol·L-1的 KCl2溶液浸提，振蕩30 min，過濾，吸取待測液5 mL，加水定容至50 mL，搖勻，用紫外分光光度法在波長220 nm和275 nm處比色，浸提液用SHIMADZU公司生產UV-2450紫外分光光度計比色測定，應用公式計算土壤硝態氮含量。

土壤硝態氮含量（mg·kg-1）=ρ（N）·V·D/m? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式（1）中，ρ（N）為查標準曲線或求回歸方程而得測定液中NO3-N的質量濃度，mg·L-1;V為浸提劑體積，mL;D為浸出液稀釋倍數，或不稀釋則D=1;m為土壤質量，g。

1.5 數據處理

試驗數據用Excel 、SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量處理的春小麥產量比較

由表2可知，施氮量不同，對新春6號小麥的產量及其構成因素有較顯著的影響（p<0.05）。增加施氮量，小麥的穗數和穗粒數較對照有所提高;Nw1、Nw2處理的穗粒數顯著高于Nw0，而Nw1與Nw2差異不顯著。隨著施氮量的增加，千粒重呈先升高后降低的趨勢，其中Nw1處理的千粒重最高，Nw1、Nw2處理顯著高于不施肥Nw0處理。Nw0處理的小麥產量顯著低于其他2個處理，表明增施氮肥能顯著提高小麥產量，其中Nw1處理的小麥籽粒產量最高，667 m2產量為560.12 kg，比對照增產171.60%，同時也顯著高于Nw2處理，表明667 m2施氮量超過24 kg時，單位面積的穗數不再增加，反而出現減少，可能是施氮量過高導致植物營養生長過剩，群體過大，造成無效分蘗過多，致使春小麥成穗率下降、穗數降低。

綜合不同施氮量處理的春小麥產量構成數據來看，此地區春小麥每667 m2的適宜施氮量為24 kg左右，施氮量過高或過低，都會影響小麥高產的形成。特別是施氮量為32 kg的處理，后期在不利天氣條件下，小麥植株出現了嚴重倒伏，進一步導致產量降低。

2.2 施氮量對不同土層土壤殘留硝態氮含量的影響

2.2.1 不同施氮量處理的土壤硝態氮含量空間分布特征

由圖1可知，不同施氮量處理下3個土層的土壤硝態氮含量整體呈隨土壤深度增加而下降的趨勢。Nw2處理的下降趨勢最為明顯，第1層次（0～20 cm土層，下同）的土壤NO3-N含量最高，達30.55 mg·kg-1，第2層次（20～40 cm土層，下同）下降幅度較大，降低了29.93%，第3層次（40～60 cm土層，下同）較第2層次略有上升，但其含量僅為第1層次的64.45%;隨著土層深度增加，Nw1處理20～40 cm土層的NO3-N含量迅速下降，較0～20 cm土層下降了38.69%，但40～60 cm土層的NO3-N含量又升高，至16.45 mg·kg-1，為第1層次土壤硝態氮含量的74.43%;Nw0處理不同土層的土壤硝態氮含量處于持續下降趨勢，第2層次降低了22.29%，第3層次較第1層次降低了54.04%。在0～60 cm土層中，各處理的土壤硝態氮含量均為Nw2>Nw1>Nw0。

2.2.2 不同土層的土壤硝態氮含量對施氮量的響應

從圖1可以看出，在統一施氮量處理下，不同土層土壤中殘留的硝態氮含量先降低后升高。Nw0處理的土壤殘留硝態氮含量最低，Nw2處理下土壤硝態氮殘留量較高。0～20 cm土層中，Nw2處理下土壤中硝態氮的殘留量最高，Nw0處理最低;20～40 cm土層土壤中，Nw2處理下土壤中硝態氮的殘留量高于Nw0和Nw1處理;40～60 cm土層中，Nw2和Nw1處理的土壤硝態氮含量較20～40 cm土層略有上升，Nw0處理持續下降。

總體來看，在施氮量相同的情況下，隨著土層深度的增加，硝態氮含量先降低再升高，但減少幅度有所差異，其中Nw1處理下整體氮素積累含量較小，其變化幅度相對Nw2處理也較小、較穩定。

2.3 不同施氮量對小麥氮肥利用率的影響

由表3可以看出，氮肥利用率是處理Nw1>Nw2，但二者差異不顯著。氮肥偏生產力隨著施氮量增加而降低，Nw1處理下氮肥偏生產力相對較高，為23.34 kg·kg-1，顯著高于Nw2處理。由此可見，過量施用氮肥不僅會降低氮肥利用率，還大大影響氮肥偏生產力，甚至造成小麥減產。本試驗結果顯示，春小麥667 m2施氮量為24 kg的處理，其氮肥利用率和氮肥偏生產力較高。

3 小結與討論

干物質的累積和產量形成是由氮素吸收利用所決定的[8-13]。決定小麥獲得高產的重要因素是合理施加氮肥。不僅如此，合理施氮還可以減少不同土層中的氮素殘留及氮肥損失。大量研究[14-15]表明氮素對農作物的增產效應主要體現在有效穗數、穗粒數和粒重，這與本試驗中施氮顯著提高小麥穗粒數和千粒重結果一致。

氮肥的合理施用關鍵是制訂適宜的施氮量，適宜的施氮量決定了目標產量及籽粒蛋白質含量[11]。在我國，合理施氮量主要取決于目標產量，經濟最佳施氮量比達到目標產量所施氮量要低[12]。本試驗中，小麥產量在Nw1處理（667 m2施24 kg氮肥）下達到目標產量。

試驗還發現，施氮量增大，其土壤硝態氮含量也隨之增加，施氮處理明顯增加了土壤硝態氮含量，且土壤硝態氮含量隨著土層加深逐步減少，這與俞華林[13]等人研究結果相一致，土壤殘留的硝態氮主要集中在0～20 cm土層。

在北疆春小麥栽培管理模式下，根據小麥的產量、氮肥利用率和氮肥偏生產力綜合情況來看，春小麥新春6號的667 m2施氮量在 24 kg時獲得了較高產量，為 560.12? kg。

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（責任編輯：易? 婧）