減量施氮對小麥生長特性及產量的影響

摘 要：小麥是我國重要的糧食作物之一，在我國糧食生產中占有舉足輕重的地位。小麥在生長過程中對氮肥的需求尤為突出，但過量施用氮肥不僅會影響小麥的產量和品質，還會對農田生態環境造成污染。筆者以施氮量240 kg/hm2為對照，研究減施氮肥對小麥干物質累積量、產量及品質的影響，發現當減量10%施用氮肥時，小麥干物質累積量、產量及品質均能得到顯著提高；當減量20%施用氮肥時，小麥干物質累積量、產量及品質與對照無顯著差異；繼續減少氮肥施用量，小麥的產量和品質均會顯著降低。

關鍵詞：氮肥；減量；小麥；產量；品質

中圖分類號：S511 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）5-80-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.017

0 引言

我國是世界上最大的小麥生產國。據統計，2023年我國小麥種植面積達0.236億 hm2，總產量達1.37萬t［1］。隨著農業現代化的推進和科技的進步，我國小麥生產總體上呈穩定增長的態勢，產量逐步提高，品質也在不斷提升［2-3］。隨著農業科技的進步和農業生產方式的轉變，小麥種植技術和管理水平也在不斷提高。推廣現代化農業生產技術（如精準農業、智慧農業等），能有效提高小麥種植的精細化管理水平［4］。

氮素是小麥體內氨基酸、蛋白質等多種化合物的重要組成部分，是小麥生長發育的基礎［5］。充足的氮素供應能促進細胞分裂、長大，提高光合作用效率［6］，加快營養物質的合成和積累，提高籽粒的灌漿速度和品質，促進小麥分蘗和穗分化，增加穗粒數和粒重，從而實現小麥產量的增加［7］。此外，合理供應氮素還能提高小麥的抗病性和適應性，維持小麥的正常生理代謝活動，提高其對逆境的抵抗能力［8］。然而，過量施用氮肥不僅無法實現小麥增產，還會產生一系列問題。當施用過多氮肥后，作物難以完全吸收利用，導致大量氮肥殘留在土壤中，對土壤酸堿度、微生物及土壤生態系統的平衡產生極大影響。過量施用氮肥不僅會影響小麥產量和品質，還會對農田生態環境造成危害，加劇土壤貧化和退化現象，導致土壤中氮素平衡發生紊亂［9］。氮素供應不足或供應過剩都會對小麥的生長發育產生影響，并對小麥產量和品質造成負面影響。過量施用氮肥還會增加生產成本，導致經濟效益降低。因此，只有結合土壤肥力情況和小麥生長需求，采用科學合理的施肥方式，才能最大程度發揮氮肥的作用，促進小麥健康生長，實現高產穩產與優質高效［10］。

筆者采用試驗法分析不同氮肥施用量對小麥干物質含量、產量及品質的影響，在保證小麥產量和品質的前提下，探索滿足小麥生長所需的最佳施氮量，減少氮肥對土壤和水體造成的污染，降低生產成本，促進農業可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山東省濰坊市昌樂縣營丘鎮。該地屬溫帶大陸性季風氣候區，夏季濕熱，冬季寒冷干燥，年平均氣溫為6.3 ℃，降水集中在6—8月，年平均降水量為400 mm，無霜期為130 d。試驗地土壤pH值為7.3，有機質質量分數為13.34 g/kg，速效氮含量為39.37 mg/kg，速效鉀含量為161.97 mg/kg，有效磷含量為14.74 mg/kg，排水良好，且陽光照射充足。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為“濟麥44”，試驗用氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素（N≥46%）、過磷酸鈣（P2O5≥15%）、氯化鉀（K2O≥60%）。

1.3 試驗設計

試驗共設計7個處理，分別為處理1（對照組，正常施用氮肥，施氮量為240 kg/hm2）、處理2（減量10%施用氮肥，施氮量為216 kg/hm2）、處理3（減量20%施用氮肥，施氮量為192 kg/hm2）、處理4（減量30%施用氮肥，施氮量為168 kg/hm2）、處理5（減量40%施用氮肥，施氮量為144 kg/hm2）、處理6（減量50%施用氮肥，施氮量為120 kg/hm2）、處理7（不施用氮肥）。每個處理重復試驗3次，共計21個試驗小區，每個試驗小區長20 m、寬5 m，面積為100 m2。于2022年10月9日使用播種機對所有試驗小區進行統一播種，每667 m2的播種量為20 kg，播種行距為20 cm。各處理除氮肥施用量不同外，其余處理完全相同，過磷酸鈣、氯化鉀的施用量均為100 kg/hm2。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 取樣方法

使用五點取樣法進行采樣，即在每個試驗小區隨機選取5點，每點選取20株小麥進行測試。

1.4.2 干物質積累量測定

分別在小麥越冬期、拔節期、孕穗期、開花期和成熟期對每個試驗小區進行取樣，并將樣品置于105 ℃的烘箱中殺青30 min，于80 ℃條件下烘干至恒重，使用稱重設備來稱量各試驗小區小麥干物質累積量，并進行記錄。

1.4.3 產量

在各處理中，隨機選取5個面積為1 m2的區域，調查穗數、穗粒數、千粒重和產量，并根據測定結果計算出各處理對應的數據。

1.4.4 品質

用M9100型近紅外整粒谷物分析儀來測定各處理下的小麥粗蛋白質含量、濕面筋含量、硬度指數、容重和沉降值等指標。

2 結果與分析

2.1 不同施氮處理對小麥干物累積量的影響

各處理下小麥抽穗期、灌漿期、成熟期的干物質含量統計結果見表1。

由表1可知，在抽穗期，以處理2的小麥干物質累積量最高（6 297.8 kg/hm2），與處理3無顯著差異，但顯著高于處理1。之后隨著氮肥施用量的減少，小麥干物質累積量越來越低，處理7（不施氮肥）的小麥干物質累積量僅為5 562.9 kg/hm2。在灌漿期，以處理2的小麥干物質累積量最高（15 041.5 kg/hm2），與處理3無顯著性差異，但顯著高于其他處理的干物質累積量，處理1、處理4的干物質累積量無顯著差異，處理7的干物質累積量最低。在成熟期，處理2和處理3的小麥干物質累積量顯著高于其他處理下的小麥干物質累積量，且隨著氮肥施用量的減少，干物質累積量會越來越低。這是因為施用適量的氮素可促進小麥生長和對養分的吸收，有利于植株的光合作用和碳氮代謝。當施氮量減少10%～20%時，雖然植株吸收到的氮素會有所減少，但并不會導致氮素缺乏，仍能維持植株正常生長，有利于干物質積累。但當施氮量繼續減少時，植株吸收到的氮素會顯著減少，而氮素缺乏會導致植物代謝和生長受到影響。氮素是蛋白質的主要成分，當氮素供應受限時，植物蛋白質的合成速度減緩，從而影響干物質的合成和積累，導致干物質累積量下降。綜合分析不同處理下小麥抽穗期、灌漿期、成熟期的干物質累積量可知，當施氮量減少10%～20%時，有利于小麥干物質積累。

2.2 不同施氮處理對小麥產量的影響

各處理下小麥穗數、穗粒數、千粒重和小麥產量統計結果見表2。

由表2可知，處理3的小麥穗數最高，處理2的千粒重最高，處理7的小麥穗數和千粒重最低；處理2的穗粒數最高（40.9粒），顯著高于其他處理，處理7的穗粒數最低（27.9粒）。通過折合小麥最終產量后發現，處理2的小麥折合產量最高（8 191.5 kg/hm2），處理3的小麥折合產量為8 062.4 kg/hm2，處理2和處理3的小麥折合產量無顯著性差異，處理1、處理3和處理4的小麥折合產量無顯著性差異，處理7的小麥折合產量最低（7 244.7 kg/hm2），顯著低于其他處理。這是因為當施氮量減少10%～20%時，小麥可能會更加有效利用土壤中的氮素，從而提高氮素的利用效率。同時，適當減少氮肥施用量也會刺激小麥植株根系的發育，增加其對養分的吸收能力，且此時土壤中的氮素量仍能滿足小麥葉綠素合成和光合作用所需。當氮肥施用量繼續降低時，光合作用會減弱，進而影響小麥的穗粒數、千粒重和產量。

2.3 不同施氮處理對小麥品質的影響

各處理下小麥品質統計結果見表3。

由表3可知，處理2的小麥粗蛋白質含量、容重及沉降值均顯著高于其他處理。對比不同處理下的小麥濕面筋率和硬度指數后發現，處理1、處理2、處理3、處理4無顯著差異，當氮肥施用量繼續降低時，小麥的濕面筋率和硬度指數會顯著降低。綜上所述，當施氮量減少10%～30%時，小麥品質的變化不大；當氮肥施用量減少超過30%時，小麥品質會顯著降低；當氮肥施用量為0時，小麥品質最低。氮素是小麥合成蛋白質的關鍵元素。當氮肥施用量減少10%時，小麥植株為了維持正常生長和代謝，可能會更加高效利用氮素，使小麥蛋白質的合成更為集中和有效。同時，小麥植株通過優化養分分配，可使更多養分用于籽粒的形成和充實，進而提高容重。當氮肥施用量減少超過30%時，氮素供應逐漸不足，小麥生長受限，會影響小麥蛋白質的合成和籽粒的充實，導致粗蛋白質含量、濕面筋率、容重、硬度指數及沉降值下降。

3 結束語

小麥是我國主要的糧食作物之一，其對氮肥的需求尤為突出。近年來，我國在種植小麥時會過量施用氮肥，導致土壤中殘留大量氮素，對土壤酸堿度、微生物及土壤生態系統平衡產生極大影響，不僅會影響小麥的產量和品質，還會危害農田生態環境，加劇土壤貧化和退化。筆者以施氮量240 kg/hm2為對照，通過研究不同施氮處理對小麥干物質累積量、產量及品質的影響，發現當減量10%施用氮肥時，小麥干物質累積量、產量及品質顯著提高，當減量20%施用氮肥時，小麥干物質累積量、產量及品質無顯著差異，但當繼續減少氮肥施用量時，小麥的產量和品質會顯著降低。因此，在小麥種植過程中，可結合土壤肥力情況和小麥生長需求進行合理的減量施肥，以最大程度發揮氮肥的作用，促進小麥的健康生長和高產優產，減少氮肥對土壤和水體的污染，維持生態平衡，促進農業生產向更加環保、高效和可持續方向發展。

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作者簡介：馮慶俊（1980—），男，本科，中級農藝師，研究方向：蟲害防治技術。