不同緩控釋肥對小麥產量、氮素吸收及氮肥利用率的影響

劉蘋 李慶凱 林海濤 劉開昌 趙海軍 宋效宗 沈玉文 王江濤

摘要：為探索不同緩控釋肥對小麥的節肥增產效果，通過大田小區試驗，在山東省泰安市邱家店鎮黃溝崗村設置不施氮（CK）、常規氮優化施肥（OPT）及5種緩控釋肥一次性施入7個處理，研究不同施肥處理對小麥氮素吸收、氮肥利用率和產量的影響。結果表明：（1）與不施氮對照相比，施用氮肥增產顯著。（2）自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥料處理產量顯著高于其他處理，分別比OPT處理增產11.4%和10.2%;高塔有機硅緩釋肥處理則顯著低于其他施氮處理。（3）不同緩控釋肥處理小麥秸稈和籽粒含氮量差異不顯著，但秸稈生物量差異較明顯，以魯西脲甲醛復合肥處理最高。（4）自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥料處理氮肥利用率顯著高于其他施肥處理，比OPT處理分別增加37.3%和35.3%。本試驗條件下自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥料為適合當地土壤條件及小麥栽培使用的緩控釋肥類型。

關鍵詞：小麥;緩控釋肥;氮肥利用率;產量

中圖分類號：S145.5：S512.106.2 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2020）02-0070-05

Abstract In order to explore the effect of different slow-release and controlled-release fertilizers on fertilizer saving and yield increasing of wheat， we conducted a field trial in Huanggougang Village， Qiujiadian Town， Taian City. Seven fertilization treatments were set as no nitrogen application （CK）， conventional nitrogen sub-optimal fertilization （OPT） and five slow- and controlled-release fertilizers， in order to study their effects on nitrogen uptake， nitrogen use efficiency and yield of wheat. The results showed that： （1） compared with CK， the application of nitrogen fertilizer increased yield significantly. （2） The wheat yield was significantly higher under the self-made controlled-release fertilizer and Luxi slow-release mixed fertilizer treatments than that under the other treatments， which increased by 11.4% and 10.2% respectively compared with the OPT treatment. The yield under the High-Tower silicone slow-release fertilizer treatment was significantly lower than that of other nitrogen treatments. （3） There was no significant difference in nitrogen content in wheat straw and grains between different slow- and controlled-release fertilizer treatments， but the difference in straw biomass was obvious， and the straw biomass of the treatment with Luxi urea formaldehyde was the highest. （4） The nitrogen use efficiency of self-made controlled-release nitrogen fertilizer and Luxi slow-release mixed fertilizer were significantly higher than that in other fertilizer treatments， which increased by 37.3% and 35.3% respectively compared with OPT treatment. The self-made controlled-release nitrogen fertilizer and the Luxi slow-release mixed fertilizer were selected as the types suitable for local soil conditions and wheat cultivation.

Keywords Wheat; Slow- and controlled-release fertilizer; Nitrogen use efficiency; Yield

氮肥在世界糧食增產方面發揮著重要作用。近年來隨著氮肥施用量迅速增加，氮肥增產效應呈遞減趨勢，氮肥當季利用率偏低、損失率偏高、環境風險增加等問題日益凸顯[1]。我國氮肥當季利用率僅為30%～35%，化肥利用率低不僅造成資源浪費，而且帶來了嚴重的生態和環境問題[2]。如何有效提高肥料利用率、增加作物產量已成為現代農業科學亟待解決的關鍵性問題。緩控釋肥是一種對養分釋放速率進行調節的新型肥料，具有養分釋放與作物吸收同步、肥效周期長、節省追肥所需勞動力投入等優點[3]。與速效氮肥相比，緩控釋肥能減少養分揮發和淋溶損失，提高肥料利用率，減輕施肥對環境的污染，改善作物生長發育狀況而顯著提高產量[4，5]。

小麥是世界上三大主糧作物之一，是人們最重要的碳水化合物來源，在糧食安全中占有舉足輕重的地位[6]。近年來，不少學者針對控釋肥在小麥上的應用效果開展了不少研究，發現與等養分普通化肥相比，施用緩控釋肥可取得較好的經濟和環境效益[7-9]。研究表明，緩控釋肥的肥效與作物品種、運籌方式、地力水平和灌溉方式等因素有關[10-13]。目前市場上緩控釋肥品種繁多，由于其生產原料、加工工藝、控釋機制等不同，不同肥料產品間肥效亦差異較大[5，14]。鑒于此，本研究在山東省泰安市邱家店鎮黃溝崗村設置大田小區試驗，分析5種不同緩控釋肥處理對小麥氮素吸收、氮肥利用率及產量的影響，為選擇適合當地小麥優質高效栽培的緩控釋肥及其在當地的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年10月至2017年6月在泰安市邱家店鎮黃溝崗村（117°29′E，36°18′N）進行。試驗田土壤類型為褐土，質地為黏土，地勢平坦，灌溉良好。前茬作物為玉米，耕前0～30、30～60、60～90 cm土壤基礎地力見表1。

1.2 試驗設計

試驗共設7個處理：OPT為常規氮優化施肥處理（N 210 kg/hm2，P2O5 70.5 kg/hm2，K2O 105 kg/hm2），氮肥為尿素，1/2作為基肥，1/2用于追肥，返青拔節期施入;CK不施氮，只基施磷鉀肥（P2O5 70.5 kg/hm2，K2O 105 kg/hm2）;T1～T5分別為選用高塔有機硅緩釋肥（N-P2O5-K2O：30-10-10）、魯西脲甲醛復合肥（N-P2O5-K2O：28-5-7）、魯西緩釋摻混肥料（N-P2O5-K2O：29-5-6）、金正大控釋肥（N-P2O5-K2O：28-8-8）和山東省農業科學院農業資源與環境研究所自制控釋氮肥（N 44%），氮磷鉀養分投入量均與OPT相同，磷鉀不足部分用重過磷酸鈣和硫酸鉀補齊，肥料均一次性施入。試驗采用隨機區組設計，重復3次。小區面積為30 m2（6.67 m×4.5 m），包括3畦，每畦播種6行小麥。供試小麥品種為菏麥18，播種量為150 kg/hm2，行距20 cm，南北種植。10月5日施肥旋耕，10月6日播種，次年6月5日收獲。田間栽培管理按小麥高產要求進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 小麥產量及秸稈生物量 小麥成熟期每小區選取5 m2從根部貼地處割下，脫粒后計產。每小區另取1 m雙行，測定公頃穗數、穗粒數和千粒重。將小麥秸稈放入烘箱中于105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱取其干物質量，折合單位面積秸稈生物量。

1.3.2 小麥秸稈含氮量、籽粒含氮量及氮肥利用率 將各處理烘干的小麥秸稈、籽粒單獨粉碎，分別用硫酸-雙氧水消化后，采用凱氏定氮法測小麥秸稈和籽粒全氮含量[15]，參照文獻[16]計算各處理氮肥利用率。氮肥利用率（%）=（施肥區作物地上部分吸氮量-對照區作物地上部分吸氮量）/施氮量×100。

1.4 數據處理與分析

用Microsoft Excel 2013處理試驗數據，用SPSS 16.0進行處理間各指標的差異顯著性檢驗，用 LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同緩控釋肥處理對小麥產量及其構成因素的影響

由表2可知，不同緩控釋肥處理對小麥的穗粒數和千粒重影響較小，對公頃穗數的影響較大。自制控釋氮肥（T5）和魯西緩釋摻混肥料（T3）公頃穗數最高，每公頃分別為591.0萬穗與589.5萬穗，顯著高于其他處理（P<0.05），但兩處理間差異不顯著（P>0.05）;其次為金正大控釋肥（T4）、常規氮優化施肥（OPT）和魯西脲甲醛復合肥（T2）處理，且三者之間亦差異不顯著（P>0.05）;高塔有機硅緩釋肥（T1）處理的公頃穗數較低，除與魯西脲甲醛復合肥（T2）差異不顯著外（P>0.05），顯著低于其他4個施肥處理（P<0.05）。

籽粒產量是公頃穗數、穗粒數和千粒重三個指標共同作用的結果。綜合來看，自制控釋氮肥（T5）和魯西緩釋摻混肥料（T3）處理的小麥產量較高，分別比OPT顯著增產11.4%和10.2%（P<0.05）。金正大控釋肥（T4）和魯西脲甲醛復合肥（T2）處理的小麥產量與OPT相近，差異不顯著（P>0.05），而高塔有機硅緩釋肥（T1）處理小麥產量顯著低于OPT處理（P<0.05）。6個施肥處理的公頃穗數、穗粒數、千粒重及產量均顯著高于不施氮肥對照（P<0.05）。

2.2 不同緩控釋肥處理對小麥秸稈生物量和含氮量的影響

由表3可以看出，施肥處理的小麥秸稈生物量、秸稈含氮量以及籽粒含氮量均顯著高于CK（P<0.05）。各處理秸稈生物量介于7 395～9 795 kg/hm2，魯西脲甲醛復合肥（T2）和金正大控釋肥（T4）處理的小麥秸稈生物量相對較高，其次為高塔有機硅緩釋肥（T1）、自制控釋氮肥（T5）和魯西緩釋摻混肥料（T3），OPT處理的秸稈生物量相對較低。施用不同緩控釋肥對秸稈和籽粒的含氮量無明顯影響，各處理間差異不顯著（P>0.05）。

2.3 不同緩控釋肥處理對氮肥利用率的影響

由圖1可以看出，自制控釋氮肥（T5）和魯西緩釋摻混肥料（T3）處理氮肥利用率較高，分別達到42.0%和41.4%，顯著高于其他處理（P<0.05），比OPT分別增加37.3%和35.3%;高塔有機硅緩釋肥處理（T1）氮肥利用率與OPT接近，魯西脲甲醛復合肥（T2）和金正大控釋肥（T4）氮肥利用率略高于OPT，分別為34.5%和35.9%。

3 討論與結論

近年來，緩控釋肥已被廣泛用于水稻、小麥、玉米、蔬菜等作物，在作物節肥增產、改善農產品品質、培肥地力和降低環境污染等方面作用明顯[4，8，5，17]。謝培才等[18]研究發現，小麥和玉米施用包膜復合肥，氮素利用率可提高9.14%和5.03%，磷素利用率提高17.52%和11.22%，鉀素利用率提高8.35%和11.26%。與等養分化肥相比，施用摻混型緩釋肥能使冬小麥產量提高23.77%，小麥籽粒粗蛋白、氨基酸、濕面筋和總糖含量分別增加3.49%、21.33%、4.58%和43.75%[9]。相同施氮量條件下，一次性施用緩控釋肥處理玉米產量顯著高于尿素處理，增幅達2.8%～14.9%[19]。本研究發現，在同等養分投入量條件下，自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥處理小麥產量較高，比常規氮優化施肥處理分別增產11.4%和10.2%，高塔有機硅緩釋肥顯著低于常規氮優化施肥，魯西脲甲醛復合肥和金正大控釋肥則均與常規氮優化施肥差異不顯著。緩控釋肥節肥增產建立在養分釋放切合作物生長發育需求的基礎上，其釋放特點、生產材料和加工工藝等方面不同造成的肥效差異影響了各處理小麥產量[20，21]。

氮素是小麥生長發育所需重要營養元素之一，可調控小麥生長發育的多個過程[22]。本研究發現，與不施氮對照相比，常規氮優化施肥和緩控釋肥處理均增產顯著，但施肥處理之間籽粒和秸稈氮含量差異不明顯。不同施肥處理主要通過改變小麥籽粒產量和秸稈干重的方式影響氮肥利用率，以自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥料處理的氮肥利用率較高。與常規氮優化施肥處理相比，5種緩控釋肥均顯著增加了小麥秸稈生物量，其中自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥料處理顯著低于其他3種緩控釋肥處理，這可能是不同施肥處理小麥對磷、鉀等其他元素吸收存在差異，造成干物質合成與運輸差異，進而影響到小麥秸稈生物量。研究表明，緩控釋肥主要通過提高肥料利用率、促進作物生長和調節土壤養分等途徑來提高作物產量[23-25]。本研究中，不同緩控釋肥主要通過改變公頃穗數和氮肥利用的方式影響小麥產量。綜合各緩控釋肥處理對小麥產量和氮肥利用率的影響，自制控釋氮肥和魯西緩釋摻混肥料一次性施入可簡化小麥施肥技術，降低勞動成本，實現輕簡化和高效施肥，建議在泰安當地推廣使用。

參 考 文 獻：

[1] 魯艷紅，聶軍，廖育林，等. 不同控釋氮肥減量施用對雙季水稻產量和氮素利用的影響[J]. 水土保持學報， 2016，30（2）：155-161.

[2] 林葆，李家康. 當前我國化肥的若干問題和對策[J]. 磷肥與復肥， 1997（2）：1-5.

[3] 張運紅，孫克剛，和愛玲，等. 緩控釋肥增產機制及其施用技術研究進展[J]. 磷肥與復肥， 2015， 30（4）：47-50.

[4] 趙斌，董樹亭，王空軍，等. 控釋肥對夏玉米產量及田間氨揮發和氮素利用率的影響[J]. 應用生態學報， 2009， 20（11）： 2678-2684.

[5] 沈建國，馬偉洪，王忠，等. 不同緩控釋肥在秈粳雜交稻上應用效果[J]. 浙江農業科學， 2017， 58（12）： 2153-2155.

[6] 董鉆， 沈秀瑛. 作物栽培學總論[M]. 北京：中國農業出版社， 2000.

[7] 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（4）： 47-50.

[8] 鄧先亮，屠曉，李軍，等. 緩控釋肥一次性基施對小麥產量及其形成的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2019（3）：87-93.

[9] 王茹芳， 張夫道， 劉秀梅，等. 膠結型緩釋肥在小麥上應用效果的研究[J]. 植物營養與肥料學報， 2005， 11（3）： 340-344.

[10] 鄒成林， 翟瑞寧， 張豐哲，等. 常規施肥與緩控釋肥對廣西3個主推玉米品種產量的影響[J]. 現代農業科技， 2018（23）：14-15.

[11] 宋慧，高小麗，王曉曼，等. 外源酚酸對小豆根際土壤酶活性及微生物群落結構的影響[J]. 農業科學與技術：英文版， 2017（10）： 1935-1940.

[12] 王永軍，孫其專，楊今勝，等. 不同地力水平下控釋尿素對玉米物質生產及光合特性的影響[J]. 作物學報， 2011， 37（12）： 2233-2240.

[13] 彭玉，孫永健，蔣明金，等. 不同水分條件下緩/控釋氮肥對水稻干物質量和氮素吸收、運轉及分配的影響[J]. 作物學報， 2014， 40（5）： 859-870.

[14] 熊海蓉，文卓瓊，熊遠福，等. 3種水稻緩/控釋肥一次性施用效果比較[J]. 中國農學通報， 2015， 31（33）： 1-5.

[15] 鮑士旦. 土壤農化分析 [M]. 第3版.北京：中國農業出版社， 2000.

[16] 賀帆， 黃見良， 崔克輝， 等.實時實地氮肥管理對水稻產量和稻米品質的影響[J]. 中國農業科學， 2007， 40（1）：123-132.

[17] 周華萍，施波，傅瀟霞，等. 緩控釋肥對芹菜生長及產量的影響[J]. 上海蔬菜， 2016（2）： 63-65.

[18] 謝培才，馬冬梅，張興德，等. 包膜緩釋肥的養分釋放及其增產效應[J]. 中國土壤與肥料， 2005（1）： 23-28.

[19] 李前，秦裕波，孔麗麗，等. 不同類型的緩/控釋肥對玉米氮素吸收及土壤速效氮的影響[J]. 玉米科學， 2017， 25（4）： 123-128.

[20] 陳宏坤，徐廣飛，高璐陽，等. 緩控釋肥包膜材料的研究進展[J]. 磷肥與復肥， 2016， 31（12）：19-21.

[21] 黃永蘭，羅奇祥，劉秀梅，等. 包膜型緩/控釋肥技術的研究與進展[J]. 江西農業學報， 2008， 20（3）： 55-59.

[22] 王公卿，鄭志松，李萌. 氮素對小麥生長發育、產量和品質形成的影響[J]. 河南農業， 2017（16）： 48-49.

[23] Fu J R， Zhu Y H， Jiang L N. Use of controlled release fertilizer for increasing N efficiency of direct seeding rice [J]. Pedosphere， 2001， 11（4）： 333-339.

[24] 張雪芹，彭克勤，王少先，等. 烤煙緩釋肥料對煙株根系和光合特性的影響[J]. 中國生態農業學報， 2009， 17（3）：454-458.

[25] 王鑫，徐秋明，曹兵，等.包膜控釋尿素對保護地菜地土壤肥力及酶活性的影響[J]. 水土保持學報， 2005， 19（5）：77-80.