不同包膜類型控釋氮肥減施對冬小麥產量及氮素利用效率的影響

蔣麗萍 李國芳 苗中琴 劉玉東 錢欣 張慧 高英波 齊世軍 李宗新 劉開昌 劉樹堂 薛艷芳

摘要：以濟麥22為供試品種，以不施氮為對照（T1），設置6個施氮處理，分別為：推薦優化施肥（純N 180 kg/hm2，T2），在T2處理基礎上上調30%（234 kg/hm2，T3），農民習慣施肥（280 kg/hm2，T4），與T2處理等量施氮條件下，基肥一次性施用硫加樹脂尿素（T5）、熱固樹脂尿素（T6）和樹脂包膜尿素（T7）。結果表明，等量施氮條件下，與T2相比，T6和T7處理小麥產量分別增加7.8%和10.5%，氮肥利用率提高10.5個百分點和21.6個百分點，土壤氮依存率降低8.0個百分點和14.1個百分點。T5處理對小麥的增產作用與T2處理相當，但氮肥利用效率較低，對土壤氮素依存率較強。與T4處理相比，減量施氮的T2和T6處理小麥產量分別降低7.6%和0.4%，T7小麥產量提高2.2%、氮肥利用率提高16.9個百分點、氮肥偏生產力提高58.8%。因此，本試驗條件下，純氮量180 kg/hm2的樹脂包膜尿素一次性基施可提高小麥產量和氮肥利用率，達到高產、高效、節肥的目的，適合在該區域推廣應用。

關鍵詞：控釋氮肥;冬小麥;氮素利用效率;產量

中圖分類號：S143.1+5：S512.106.2 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2020）02-0064-06

Abstract Wheat cultivar Jimai 22 was used as the experiment material. Seven treatments were set as follows： no N application as control （T1）， recommended and optimized N application （180 kg N/hm2， T2）， 30% addition of N rate （234 kg N/hm2， T3）， traditional N rate （280 kg N/hm2， T4）， polymer-sulfur coated urea as basal fertilizer （T5）， thermosetting polymer coated urea as basal fertilizer （T6） and polymer coated urea as basal fertilizer （T7）. The one-off N application rate for T5～T7 treatments was 180 kg N/hm2， equal to T2 treatment. The results showed that compared with T2 treatment with the equal N application rate （180 kg N/hm2）， the grain yield of winter wheat increased by 7.8% and 10.5%， N use efficiency increased by 10.5 and 21.6 percentage points， and soil N dependence rate decreased by 8.0 and 14.1 percentage points， respectively， under T6 and T7 treatments. Although T5 treatment resulted in the equal yield to T2 treatment， but its N use efficiency was lower while soil N dependence rate was higher. Compared to T4 treatment， the grain yield of T2 and T6 treatments decreased by 7.6% and 0.4%， while that of T7 increased by 2.2%; the N use efficiency and N partial productivity of T7 increased by 16.9 percentage points and 58.8% respectively. In conclusion， one-off application of 180 kg N/hm2 of polymer coated urea as basal fertilizer could increase wheat yield and N use efficiency under the experiment conditions， which achieved higher yield and higher efficiency and saving fertilizer， so it was suitable for popularization and application in this area.

Keywords Controlled-release N fertilizer; Winter wheat; N use efficiency; Yield

小麥是我國重要的糧食作物，種植面積和總產量均占全國糧食作物的21%左右[1]。氮素是影響小麥籽粒產量和品質的關鍵營養因素。中國已成為世界最大的氮肥生產國和消費國，預計到2050年會占世界消費量的一半以上[2]，單位面積農田每年氮肥施用量約是世界平均施用量的4倍[3]，但氮肥利用率僅為25%左右，而同期世界平均水平約為42%[4]。因此，通過合理氮肥管理，提高作s物氮肥利用效率，用更少的化學氮肥生產更多的作物經濟產量，是實現可持續綠色高效農業的重要途徑之一。

近年來，隨著農村勞動力轉移，高產栽培要求的氮肥深施和多次追施在生產上難以實施，基施“一炮轟”現象比例逐年上升[5]，嚴重影響了小麥高產穩產。緩控釋肥具有肥效期長且穩定的特點，為小麥簡化施肥，減少施肥次數和數量并實現作物穩產高產、氮肥高效利用和節約農業勞動力提供了新的思路和途徑[6-8]。據統計，2005—2015年，我國緩控釋氮肥的總生產量為2 100萬噸，總推廣面積達到3 300萬公頃[9]。目前包膜顆?？蒯尩手饕渲つ蛩?、硫包膜尿素、硫加樹脂包膜尿素 [10，11]，它們可根據作物對養分的需求控制其養分釋放模式，使養分釋放與作物養分吸收基本同步，從而減少氮素損失，提高肥料利用率[12，13]，而且采用一次性施肥可大大節省施肥勞動力。盡管前人關于控釋氮肥在小麥上增產、增效以及減少環境影響方面的研究報道較多[6-8，12，13]，但由于不同地區的土壤類型、氣候條件等各不相同，控釋氮肥在不同區域的應用效果也不盡相同。此外，目前市場上的控釋肥料種類繁多，養分配比各異，很難因地制宜地發揮其最優的效益[7，14]。因此，有必要在特定區域有針對性進行控釋肥產品研發篩選，以期實現小麥增產增效。

本試驗通過不同類型控釋氮肥減量施用，明確其對小麥產量、養分吸收量及氮肥利用效率的影響，為冬小麥一次性施肥技術推廣應用提供合適產品和用量，以期更好指導小麥生產。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年10月至2018年6月在山東省淄博市臨淄區朱臺鎮徐王村（118°12′E，36°57′N）進行。試驗地0～30 cm耕層土壤理化性狀：pH值7.8、有機質含量18.8 g/kg、全氮0.60 g/kg、堿解氮73.6 mg/kg、速效磷30.8 mg/kg、速效鉀174.0 mg/kg。

1.2 供試肥料

普通尿素（N，46%），硫加樹脂包膜尿素（含氮量≥35%、含硫量≥20%），熱固樹脂尿素（含氮量≥44%）和樹脂包膜尿素（含氮量≥43%），三種控釋肥控釋期均為3個月。所用肥料均由金正大公司生產提供。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，以不施氮肥為對照，共設6個施氮處理，見表1。小區面積為116 m2，重復3次。各處理磷肥（P2O5 90 kg/hm2）和鉀肥（K2O 90 kg/hm2）全部作基肥于播種前一次性均勻撒施，旋耕后播種。供試小麥品種為濟麥22，前茬作物為夏玉米。生育期內無明顯病蟲害和雜草發生。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 收獲和測產 成熟期分別在每小區選取2行50 cm樣段植株，分為籽粒和秸稈兩部分，60～65℃條件下烘干后稱重，用不銹鋼磨樣機將烘干樣品磨碎后用于氮磷鉀含量測定。另外，每小區收獲10 m2 樣方，脫粒稱重，產量以14%的水分含量計算。

1.4.2 計算方法 氮肥利用率（%）=（施氮區作物吸氮量-不施氮區作物吸氮量）/施氮量 × 100;

氮肥農學利用率（kg/kg）=（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量;

氮肥偏生產力（kg/kg）=施氮區產量/施氮量;

土壤氮依存率（%）= 不施氮區作物吸氮量/施氮作物區吸氮量× 100[15]。

1.5 數據處理

采用 Microsoft Excel 2007軟件進行數據處理;數據分析應用 IBM SPSS Statistics 20軟件進行，采用Duncans法進行顯著性分析（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同施氮處理對小麥產量的影響

由圖1看出，氮肥為普通尿素時，施氮量從0增加到280 kg/hm2，小麥產量逐漸增加，但3個施肥處理間差異不顯著。等氮量條件下（180 kg/hm2），與尿素分次施用處理（T2）相比，一次性施用熱固樹脂尿素（T6）和樹脂包膜尿素（T7）的處理小麥產量分別增加7.8%和10.5%，而硫加樹脂尿素（T5）則減產0.05%。與農民習慣施氮處理（T4）相比，減氮35.7%的T2、T5和T6處理分別減產7.6%、7.7%、0.4%，而T7處理增產2.2%。

2.2 不同施氮處理對小麥籽粒和秸稈氮含量的影響

圖2結果顯示，與不施氮處理（T1）相比，各施氮處理可使小麥籽粒氮含量增加0.5%～6.5%，但各處理間差異不顯著。對于小麥秸稈氮含量，與T1處理相比，除T5處理外，其他施氮處理均可顯著增加秸稈氮含量，增幅為23.0%～43.2%，其中T7處理增幅最高。

2.3 不同施氮處理對小麥地上部氮素積累量的影響

由圖3看出，氮肥為普通尿素時，施氮量從180 kg/hm2增加到280 kg/hm2時，小麥籽粒和秸稈氮素積累量均呈增加趨勢，分別較T1處理增加8.6%～18.4%和32.2%～64.4%，但T2、T3、T4處理間差異不顯著。地上部氮素總積累量表現為T4比T2處理增加14.1%，差異達顯著水平。

等量施氮條件下（180 kg/hm2），與T2相比，T6和T7處理小麥籽粒氮素積累量分別增加2.9%和8.5%，秸稈氮素積累量增加23.0%和42.3%，地上部氮素總積累量增加9.6%和19.8%;而T5與T2處理相比，小麥籽粒、秸稈和地上部總氮素積累量分別降低3.8%、9.5%和5.7%。與農民習慣施氮處理（T4）相比，T5和T6處理小麥地上部氮素積累量分別降低17.4%和4.0%，而T7處理地上部氮素積累量增加5.0%。

2.4 不同施氮處理對氮肥利用率的影響

由表2看出，氮肥為普通尿素時，隨施氮量增加，氮素收獲指數從T1處理的70.7%降低到T4處理的64.0%，但T2、T3、T4處理間差異不顯著。等氮量條件下，T2、T5、T6和T7處理的氮素收獲指數分別為66.6%、68.0%、62.6%和60.4%。隨施氮量增加（T2～T4），氮肥利用率無顯著差異，氮肥偏生產力顯著下降，土壤氮依存率為T4顯著低于T2。等量施氮條件下，與尿素分次施用處理（T2）相比，T6和T7處理的氮肥利用率分別提高10.5個百分點和21.6個百分點，氮肥偏生產力分別提高7.6%和10.4%，土壤氮依存率分別降低8.0個百分點和14.1個百分點。與農民習慣施氮處理（T4）相比， T6和T7處理的氮肥利用率分別提高5.8個百分點和16.9個百分點，氮肥偏生產力分別提高54.8%和58.8%。

2.5 不同施氮處理對籽粒和秸稈磷鉀含量和積累量的影響

表3結果表明，等量施氮條件下，不同種類氮肥處理下，小麥籽粒磷鉀含量及秸稈鉀含量均無顯著差異。對于秸稈磷含量，T7處理顯著高于T5處理，但與T2和T6處理間無顯著差異，小麥地上部（籽粒+秸稈）磷鉀積累量有相似規律。總之，就地上部養分積累量而言，與T2處理相比，T5～T7處理可使地上部鉀積累量增加13.8%～25.6%，磷積累量僅T7較T2處理增加23.7%。

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[16]，在提高肥料利用率、減少環境污染、一次性施肥節省勞動力等方面具有其他化學肥料無法比擬的優點[17]。

本研究結果表明，當氮肥為普通尿素時，與農民習慣處理（280 kg/hm2）相比，推薦優化施氮量180 kg/hm2（減氮35.7%）的尿素分次施用處理盡管未顯著降低小麥產量，但有減產的風險（產量降低7.6%）。等量施氮條件下（180 kg/hm2），三種控釋氮肥產品中，樹脂包膜尿素在增加小麥產量和提高氮素利用效率方面均起到較好的作用，熱固樹脂尿素次之，二者均優于等氮量普通尿素分次施用，硫加樹脂包膜尿素對小麥的增產作用與尿素分次施用相當，但氮肥利用效率較低，對土壤氮素依存率較強。因此，在本試驗區域內，推薦優化施氮量條件下，樹脂包膜尿素較其他兩種肥料更能促進小麥氮素吸收，提高小麥產量和氮肥利用率，適合在該區域推廣樹脂包膜尿素小麥季一次性基施。與本研究結果一致，馬富亮等[18]研究表明，硫膜控釋尿素和樹脂膜控釋尿素在增加小麥產量、改善小麥籽粒品質和提高氮素利用率方面均起到較好的作用，其中樹脂膜控釋尿素比硫膜控釋尿素表現出更好的增產效應，實現了氮素的高效利用，可能的原因是樹脂膜控釋尿素釋放速率較慢，更能有效防止硝態氮淋失和氨揮發損失，降低土壤氮素依存率，使小麥對土壤氮的依賴性逐漸減弱，對肥料氮的依賴性逐漸增強，進而提高小麥氮素吸收能力，有效提高氮素利用率。鄭沛等[19]研究也表明，施氮量在210 kg/hm2時，硫加樹脂尿素和樹脂包膜尿素較普通尿素分別增產10.1%和28.2%，樹脂包膜尿素增產效果優于硫加樹脂尿素。孫云保等[20]四年肥料定位試驗結果表明，與尿素分次施用相比（N，180 kg/hm2），減氮30%的樹脂包膜尿素處理（126 kg/hm2）小麥四年平均減產2.1%，玉米平均增產1.27%，但均未達到顯著水平，表明減氮30%的樹脂包膜尿素仍可維持小麥-玉米輪作體系周年穩產。但鄭文魁等[13]研究表明，硫包膜尿素和硫加樹脂包膜尿素較樹脂包膜尿素在小麥產量和氮肥利用率方面差異不顯著，在增加土壤酶活性方面效果優于樹脂包膜尿素。

本研究結果進一步表明，等量施氮條件下，與尿素分次施用相比，樹脂包膜尿素一次性基施可提高小麥地上部氮磷鉀積累量，分別提高19.8%、23.7%和25.6%。張務帥等[21]田間試驗結果也表明，樹脂包膜尿素一次性施用較等氮量尿素分次施用的小麥地上部氮鉀積累量分別增加13.7%和9.4%，而地上部磷積累量僅增加0.1%。馮愛青等[22]盆栽試驗結果表明，樹脂包膜尿素一次性施用較等氮量尿素分次施用可使小麥地上部植株氮磷鉀吸收量分別提高24.5%、45.3%和21.9%，減氮30%的樹脂包膜尿素一次性基施仍可維持小麥地上部養分吸收能力，可能的原因是樹脂包膜尿素施用提高了土壤酶活性（如土壤脫氫酶、脲酶、中性磷酸酶），有利于改善土壤生物化學環境，從而提高小麥產量和養分（氮磷鉀）吸收和利用。

綜上所述，在本試驗區域，與農民習慣施氮處理（280 kg/hm2）相比，推薦優化施氮量180 kg/hm2（減氮35.7%）時，普通尿素分次施用盡管沒有顯著降低小麥產量，但有減產的風險（產量降低7.6%），樹脂包膜尿素一次性基施較農民習慣施肥小麥產量提高2.2%，地上部氮磷鉀積累量分別提高19.8%、23.7%和25.6%，氮肥利用率提高16.9個百分點、氮肥偏生產力提高58.8%，可以實現高產、高效、節肥的目的。因此，在小麥生產中推廣控釋氮肥的一次性基施具有重要的實踐意義。然而在“減肥增效”的背景下，減量施用控釋氮肥能否持續保持小麥高產、穩產和可持續性生產，還有待更深入地研究。

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