控釋氮肥一次施用對(duì)小麥群體調(diào)控及養(yǎng)分利用的影響

譚德水，江麗華，房靈濤，曹景同，李子雙，劉兆輝

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/山東省植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100； 2.鄆城縣農(nóng)業(yè)局，山東鄆城 274700； 3.德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東德州 253015)

控釋氮肥一次施用對(duì)小麥群體調(diào)控及養(yǎng)分利用的影響

譚德水1，江麗華1，房靈濤2，曹景同2，李子雙3，劉兆輝1

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部黃淮海平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/山東省植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100； 2.鄆城縣農(nóng)業(yè)局，山東鄆城 274700； 3.德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東德州 253015)

為探討控釋氮肥一次性施用對(duì)小麥生長、產(chǎn)量和養(yǎng)分利用的影響，在田間進(jìn)行了兩年定位試驗(yàn)，與普通氮素一次施用和優(yōu)化施肥進(jìn)行對(duì)比，研究了生物可降解型控釋氮肥在氮素釋放特征、小麥群體調(diào)控、養(yǎng)分積累與利用、土壤氮素殘留與排放等方面的作用效果。結(jié)果表明，與普通氮肥一次施用[OPT(N)]以及優(yōu)化施肥(OPT)相比，控釋氮肥(CRF)一次施用可有效調(diào)控小麥春季分蘗群體，使分蘗成穗率分別提高7.6%和1.5%，分別增加實(shí)收產(chǎn)量18.7%和-0.3%；控釋氮肥的氮素釋放特點(diǎn)與小麥植株氮吸收規(guī)律相吻合，氮素積累量相比OPT(N)提高了24.5 kg·hm-2，且提高氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)比例，氮肥利用率比OPT(N)處理高11.7個(gè)百分點(diǎn)；施用控釋氮肥降低了收獲期土壤硝態(tài)氮?dú)埩粢约吧L季N2O排放(比OPT減少22.7%)，減少了氮向土壤深層淋溶和向大氣排放的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；相比農(nóng)民習(xí)慣施肥，在減氮87 kg·hm-2的水平下，80%CRF處理亦可實(shí)現(xiàn)增收減排的目標(biāo)。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)趨勢(shì)下，冬小麥控釋氮肥一次性施用技術(shù)有望以節(jié)本穩(wěn)產(chǎn)增效的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

控釋氮肥；一次施用；冬小麥；群體調(diào)控；氮素利用；產(chǎn)量收益

黃淮流域冬小麥約有240 d的生育期，目前常規(guī)生產(chǎn)上需要通過多次施肥，特別是氮肥分次施用才能滿足其生育期內(nèi)養(yǎng)分的需求，而近年來由于種糧經(jīng)濟(jì)效益低，農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移比例越來越大，較高的生產(chǎn)成本使“一炮轟“現(xiàn)象比例逐年上升[1]，科學(xué)施肥技術(shù)如氮肥深施[2-3]和前氮后移[4-6]等方式受勞動(dòng)力制約生產(chǎn)運(yùn)用比例較低，已嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)。一系列現(xiàn)實(shí)問題出現(xiàn)在小麥生產(chǎn)上：普通肥料肥效期短，“一炮轟”現(xiàn)象造成燒苗頻繁發(fā)生；氮養(yǎng)分損失嚴(yán)重環(huán)境污染，肥料利用率低；后期養(yǎng)分供應(yīng)的不足導(dǎo)致籽粒灌漿不充分產(chǎn)量下降[7]；收益的降低使種糧積極性下降致惡性循環(huán)，不利于國家糧食安全。

目前在小麥產(chǎn)區(qū)勞動(dòng)力充足條件下優(yōu)化施肥模式基本采用磷鉀肥和部分氮肥底施、一半或以上氮肥進(jìn)行追施的方式，氮肥品種主要為尿素和復(fù)合肥，為酰胺態(tài)或硝銨態(tài)氮形態(tài)，若一次性大量施用則有燒苗和大部分被浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)[8]。解決以上問題最有效的方法是利用改型改性肥料、簡(jiǎn)化小麥?zhǔn)┓虱h(huán)節(jié)，既可降低生產(chǎn)成本，又能兼顧生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前緩控釋氮肥在夏玉米和水稻上的研究與應(yīng)用逐步成熟[9-10]，由于這兩類糧食作物生育期偏短，已有的新型控釋氮肥產(chǎn)品能夠滿足其生育進(jìn)程的養(yǎng)分需求[11]，而冬小麥從播種到收獲，歷經(jīng)高溫、低溫又逐漸升溫的過程，生育期是玉米、水稻的兩倍，對(duì)小麥控釋氮肥產(chǎn)品的養(yǎng)分釋放性能要求高。我國緩控釋肥研究起步較晚，但發(fā)展較快，而在小麥上使用市面控釋氮肥產(chǎn)品在使用過程中卻屢有釋放快后期脫肥、釋放慢致群體小等現(xiàn)象發(fā)生[12]，雖然使用控釋氮肥可持續(xù)供應(yīng)植株生長所需的氮素營養(yǎng)，總體能夠促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[13]，也減少了后期追肥用工[14]，但在小麥上除了在產(chǎn)量、效益方面有人探討外其他方面卻鮮有系統(tǒng)報(bào)道[15-16]，特別是控釋氮肥一次性施用對(duì)小麥群體動(dòng)態(tài)調(diào)控特點(diǎn)、養(yǎng)分供應(yīng)、產(chǎn)量、效益、土壤氮素分布、氮排放等方面綜合報(bào)道較少。本研究通過對(duì)自主研發(fā)的控釋氮肥配合磷鉀養(yǎng)分在小麥播種時(shí)一次性施用，全方位評(píng)價(jià)小麥一次性施肥的技術(shù)效果，以期為我國糧食作物節(jié)肥增效及輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2010-2012年6月在山東省濟(jì)南市章丘龍山鎮(zhèn)大官村進(jìn)行，連續(xù)兩年試驗(yàn)，供試土壤為壤質(zhì)潮土。小麥供試品種為濟(jì)麥22，在10月5-10日播種，播種量為150 kg·hm-2，前茬為夏玉米(小麥-玉米一年兩季輪作)。試驗(yàn)點(diǎn)0～20 cm的耕層土壤中，pH 7.8，全氮含量0.08%，堿解氮含量52.5 mg·kg-1，全磷含量0.06%，速效磷含量15.2 mg·kg-1，全鉀含量4.01%，速效鉀含量203.8 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量15.3 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為45 m2。6個(gè)處理分別為：(1)不施氮肥(PK)，只施用磷鉀肥，P2O5投入120 kg·hm-2，K2O投入90 kg·hm-2；(2)農(nóng)民習(xí)慣施肥(FP)，調(diào)查試驗(yàn)地塊周圍5個(gè)以上農(nóng)戶施肥情況確定氮磷鉀施用量，氮投入255 kg·hm-2(底追比為3∶7)，磷(P2O5)投入195 kg·hm-2，不施入鉀肥，底肥撒施后旋耕，追肥氮撒施；(3)優(yōu)化施肥(OPT)，施肥量依據(jù)在當(dāng)?shù)亟甑牡B(yǎng)分梯度試驗(yàn)研究結(jié)果并結(jié)合測(cè)土施肥數(shù)據(jù)確定氮磷鉀投入，每公頃施氮量為210.0 kg，氮肥為普通尿素(底追比為1∶1)，施肥方式均為溝施；(4)氮肥優(yōu)化一次性施用[OPT(N)]，除氮肥一次性底施(溝施)以外，其他施肥同OPT處理；(5)控釋氮肥一次性施用(CRF)，純氮投入量為每公頃210.0 kg，為控釋尿素(水性樹脂包膜，膜可生物降解，山東省農(nóng)科院資環(huán)所自行研制)，溝施；(6)控釋氮肥減量20%并一次性施用(80%CRF)，控釋氮肥投入量為每公頃168 kg，其他同CRF處理，溝施。OPT、OPT(N)、CRF及80%CRF處理磷鉀肥用量與PK處理相同，為統(tǒng)一試驗(yàn)條件，各處理磷鉀肥全部作為底肥施用，磷為重過磷酸鈣，鉀為氯化鉀，撒施旋耕。

試驗(yàn)地塊小麥播種前玉米秸稈還田，不使用有機(jī)肥，F(xiàn)P和OPT處理氮肥追施時(shí)間統(tǒng)一在返青至拔節(jié)期，其他試驗(yàn)措施按大田常規(guī)管理。第一季小麥結(jié)束后玉米季施肥和管理措施所有處理統(tǒng)一，第二季小麥各施肥處理在原位置進(jìn)行。

1.3 樣品采集與測(cè)定

控釋氮肥采用田間網(wǎng)袋土埋法定期取樣測(cè)定氮養(yǎng)分釋放規(guī)律；小麥三葉期調(diào)查基本苗數(shù)，于冬前、返青期、拔節(jié)期、灌漿期和成熟期調(diào)查小麥群體動(dòng)態(tài)，同時(shí)進(jìn)行植物樣本采集；成熟時(shí)連續(xù)收獲10 m2以上面積實(shí)測(cè)各處理產(chǎn)量；植物樣品(成熟期籽粒和秸稈分開)105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒重，稱重后粉碎，凱氏定氮法測(cè)定植株不同器官氮含量；第二季麥?zhǔn)蘸螅镩g取土采樣，深度為120 cm，每30 cm為一層，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3點(diǎn)，同一小區(qū)各點(diǎn)相同土層土壤樣品混和均勻，低溫保存，用1 mol·L-1的氯化鉀浸提，流動(dòng)分析儀測(cè)定硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量；N2O氣體采集與分析采用靜態(tài)箱-氣相色譜法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

氮肥偏生產(chǎn)力=施氮處理產(chǎn)量/施氮量；氮肥表觀利用率=(施氮處理作物吸收氮量-不施氮處理作物吸收氮量)/施氮量×100%。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2007進(jìn)行處理，DPS 7.5進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋氮肥養(yǎng)分釋放特征

圖1 控釋氮肥(CRF)與普通尿素的氮素釋放動(dòng)態(tài)差異

2.2 施肥對(duì)小麥群體特征及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2.1 不同施肥處理下小麥群體的動(dòng)態(tài)變化

在基本苗數(shù)量基本一致的情況下，不同施肥處理間小麥冬前分蘗數(shù)表現(xiàn)出顯著差異(表1)。速效氮肥一次性施用處理[OPT(N)]的莖蘗數(shù)顯著高于其他處理，優(yōu)化施肥處理(OPT)、控釋肥處理(CRF和80%CRF)與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(FP)在冬前分蘗數(shù)上沒有顯著差異，但不施氮肥處理(PK)分蘗數(shù)最低。春季分蘗數(shù)在處理之間的差異與冬前分蘗數(shù)基本一致，OPT(N)處理仍保持最高的分蘗群體數(shù)量。從成穗數(shù)看，CRF處理顯著高于其他處理，而前期保持較高群體數(shù)量的OPT(N)處理單位面積穗數(shù)均顯著低于另外四個(gè)施氮處理。單株成穗數(shù)在處理間的差異基本和單位面積穗數(shù)表現(xiàn)一致，其中80%CRF、CRF和OPT處理間差異不顯著，均具有較高的單株成穗數(shù)。除PK處理外，CRF處理分蘗成穗率最高，OPT(N)處理分蘗成穗率最低。

表1 不同施肥處理對(duì)小麥群體的調(diào)控效應(yīng)

Table 1 Effect of different fertilization treatments on controlling the population of wheat(2010-2011)

處理Treatment基本苗數(shù)Seedlingnumber/(104·hm-2)冬前分蘗數(shù)Tillersbeforewinter/(104·hm-2)春季分蘗數(shù)Tillersinspring/(104·hm-2)穗數(shù)Spikenumber/(104·hm-2)單株成穗數(shù)Spikenumberperplant分蘗成穗率Percentageofearbearingtiller/%PK283.2a757.6c768.2c485.7d1.72d63.2FP287.1a852.5bc1268.4b678.9b2.36b53.5OPT285.0a861.5b1284.7b684.3b2.40ab53.3OPT(N)286.4a885.6a1350.5a637.6c2.23c47.2CRF284.8a848.8bc1270.4b696.2a2.44a54.880%CRF284.2a842.5bc1258.5b681.2b2.40ab54.1

同一列數(shù)值后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著(LSD法)。下表同。

Different lowercase letters following the values in the same column indicate significant differences among the treatments at 0.05 level. The same as in other tables.

2.2.2 施肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

在保證充足的有效穗數(shù)(表1)基礎(chǔ)上，CRF和80%CRF處理的穗粒數(shù)和千粒重雖然較OPT處理有所下降，但差異不顯著(表2)。由于后期供氮不足，OPT(N)處理穗粒數(shù)顯著低于OPT和CRF處理，而在千粒重也略低于此兩個(gè)處理。按85折計(jì)算理論產(chǎn)量和實(shí)收產(chǎn)量，OPT和CRF處理產(chǎn)量顯著高于80%CRF和OPT(N)處理，實(shí)收產(chǎn)量與FP處理差異亦達(dá)顯著水平，不施氮處理(PK)產(chǎn)量最低，OPT(N)處理產(chǎn)量顯著低于其他施氮處理。控釋氮肥處理(CRF和80%CRF)獲得較高的經(jīng)濟(jì)系數(shù)，均高于OPT處理，氮素投入較多的FP處理和底肥一次性施入速效氮肥的OPT(N)處理經(jīng)濟(jì)系數(shù)均較低。

2.3 施肥對(duì)小麥氮素積累與養(yǎng)分利用的影響

2.3.1 不同施肥處理下小麥植株的氮素積累特征

選擇其中四個(gè)處理進(jìn)行小麥植株氮素積累分析(圖2)，OPT、OPT(N)和CRF處理在小麥各個(gè)生育階段的氮素積累量均高于PK處理，其中OPT(N)和CRF處理的氮素積累趨勢(shì)基本一致；不同的是，在拔節(jié)期至孕穗期CRF處理的氮素積累量略高于OPT(N)處理，此兩個(gè)處理的小麥植株氮素積累特征與控釋氮肥的氮素釋放特征比較吻合。OPT(N)處理在返青期之前的氮素積累量明顯高于其他處理，而在后期，氮素積累量迅速減少。

2.3.2 不同施肥處理下小麥植株的氮素吸收與分配特征

OPT和CRF處理的植株氮素總吸收累積量最高(圖3)，與OPT(N)處理差異顯著，其次是FP和80%CRF處理；從氮在植株不同器官的分配看，氮在籽粒中的分配比例高于秸稈，控釋肥處理(CRF和80%CRF)中籽粒氮的分配平均比例高于施用普通尿素的三個(gè)處理，其中OPT(N)處理籽粒氮所占比例在所有處理中最低。

2.3.3 不同施肥處理下的小麥氮肥利用率

控釋氮肥施用處理的氮素利用率與OPT處理相當(dāng)，其中減量施用控釋肥處理有升高趨勢(shì)(圖4)，相比OPT(N)處理，CRF處理氮肥利用率提高11.7個(gè)百分點(diǎn)。

表2 不同施肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成要素的影響

Table 2 Effect of different fertilization on wheat yield and its components(2010-2011)

處理Treatment穗粒數(shù)Kernelnumberperspike千粒重1000-kernelweight/g理論產(chǎn)量Theoreticalyield/(kg·hm-2)實(shí)收產(chǎn)量Harvestyield/(kg·hm-2)經(jīng)濟(jì)系數(shù)Economiccoefficient/%PK35.9c39.7b5884.0d5711.5d47.9FP37.1a41.9a8970.4ab8646.3b46.6OPT37.4a42.3a9201.9a9007.3a47.8OPT(N)35.2b41.2a7859.7c7564.2c45.2CRF37.2a41.7a9179.8a8977.2a48.280%CRF36.6ab41.4a8773.5b8578.5b48.3

實(shí)收產(chǎn)量為兩年的平均產(chǎn)量。

The harvest yield was the average yield of two years.

圖2 不同施肥處理下小麥植株氮素積累特征

圖柱上的不同字母表示處理間氮素總吸收量差異顯著(P<0.05)。圖柱上的百分?jǐn)?shù)為各處理籽粒吸收氮素所占的比例。

Different letters on the columns indicate significant differences of absorbed nitrogen amount among the treatments at 0.05 level.The percentages on the columns are the ratio of absorbed nirtrogen in kernel to the total nitrogen in plant under the treatments.

圖3 不同施肥處理下小麥植株各器官氮養(yǎng)分吸收與分配

Fig.3 Characteristic of nitrogen absorption and distribution of wheat organs under different treatments(2010-2011)

圖柱上的字母不同表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖6同。

Different letters on the columns indicate significant differences among the treatments at 0.05 level.The same as in figure 6.

圖4 不同施肥處理下小麥氮肥表觀利用率(兩年平均)

Fig.4 N apparent utilization efficiency of wheat under

different fertilization treatments

(the average of two years)

2.4 不同施肥處理下小麥土壤氮分布規(guī)律

定位兩年以后，小麥?zhǔn)斋@后不同施肥處理土壤硝態(tài)氮的含量在不同土層分布明顯不同(圖5)。雖然隨著土層的變深，CRF處理的土壤硝態(tài)氮含量逐漸下降，但普通氮肥施用處理先下降后，又在90～120 cm土層都有一個(gè)升高趨勢(shì)，其中OPT(N)處理在60 cm土層以下的升高幅度最大，其次是FP處理。在土壤表層，F(xiàn)P處理的硝態(tài)氮含量最高，其次是OPT處理，CRF和OPT(N)處理均明顯低于FP和OPT處理。在90～120 cm土層，硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為OPT(N)>FP>OPT>CRF。

2.5 不同施氮處理下土壤N2O排放特征

FP處理土壤兩年平均的N2O排放量顯著高于OPT和控釋肥施用處理；OPT(N)處理排放量略低于FP處理，差異不顯著；CRF 處理兩年的平均排放量在四個(gè)處理中最低，單季排放量僅有1.87 kg·hm-2，是OPT處理的77.3%(圖6)。

2.6 不同施肥處理下小麥的生產(chǎn)成本及效益

OPT和控釋肥處理(CRF和80%CRF)的氮肥施用量遠(yuǎn)低于FP處理，氮素投入減少45～87 kg·hm-2，降幅達(dá)17.6%～34.1%；成本投入上，雖然控釋氮肥在包膜成本上略高于普通尿素，但由于后期不進(jìn)行追肥操作，節(jié)省了勞動(dòng)力成本，總投入上仍低于OPT處理，氮減量20%的控釋氮肥處理(80%CRF)在總成本上與普通肥料“一炮轟”的OPT(N)處理相當(dāng)，四個(gè)處理在總成本上均低于FP處理；CRF處理的效益最高，其次是OPT處理，80%CRF處理收益略低于OPT處理，每公頃減少524元，除了OPT(N)收益顯著下降外，其他處理相比FP處理增收354～1 015元·hm-2(表3)?？蒯尩室淮涡允┯锰幚碓谠鍪丈舷啾绕渌┓侍幚盹@現(xiàn)出了一定優(yōu)勢(shì)。

圖5 收獲時(shí)不同施肥處理對(duì)土壤硝態(tài)氮分布的影響

圖6 小麥季不同施肥處理下土壤N2O排放總量(兩年平均)

Table 3 Cost and benefit of wheat under different fertilization treatments

處理Treatment氮素投入Napplication/(kg·hm-2)節(jié)氮Nsaving/(kg·hm-2)成本Cost/(yuan·hm-2)收益Benefit/(yuan·hm-2)較FP增收Incomeofincreasing/(yuan·hm-2)FP255/799510162a/OPT21045787511040a878OPT(N)2104574258460b-1702CRF21045767511177a101580%CRF16887749910516a354

各處理成本核算依據(jù)如下：小麥價(jià)格按2.1元·kg-1計(jì)；肥料N價(jià)格3.0元·kg-1，控釋氮肥按較尿素增加0.55元·kg-1計(jì)，P2O54.0元·kg-1，K2O 3.5元·kg-1；勞動(dòng)力價(jià)格按每個(gè)勞力60元，追肥用工7.5個(gè)工·hm-2(只有FP和OPT有追肥用工)；其他管理成本投入視為相同，按6 000元·hm-2計(jì)。

The cost accountings are as follows: The price of wheat is calculated by 2.1 yuan·kg-1; Fertilizer N price is 3 yuan·kg-1, and the price of controlled release nitrogen fertilizer is 0.55 yuan·kg-1higher than that of urea, and P2O5price is 4 yuan·kg-1, and K2O price is 3.5 yuan·kg-1; The price of labor is 60 yuan per person, and topdressing employment is 7.5 labor·hm-2(only treatments of FP and OPT need additional employment in topdressing)；The cost of management is regarded as the same under different fertilization treatments except the cost of fertilizer and fertilization labor, accounting as 6 000 yuan·hm-2.

3 討 論

一次性施肥技術(shù)作為農(nóng)業(yè)輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)中的重要組成部分，越來越多應(yīng)用在大田作物上，如緩控釋肥在玉米和水稻上應(yīng)用比例較高和普遍[17-18]，而在冬小麥上進(jìn)行一次性施肥后生育后期不再追肥的方式卻鮮有報(bào)道，主要是因?yàn)槎←溕陂L，溫度、水分條件變化幅度大，適宜冬小麥一次性施肥的緩控釋肥類型少，而已有的緩控釋肥品種存在著前期養(yǎng)分供給不足或后期脫肥的現(xiàn)象[11]?？紤]到氮素在土壤中的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，一次性施肥的肥料氮在土壤中的合理釋放對(duì)于冬小麥營養(yǎng)來說極為重要。

判斷一種肥料的效果或是一個(gè)施肥方法的技術(shù)可行性要從產(chǎn)量、效益、環(huán)境影響等多方面去評(píng)價(jià)[19-21]。本研究選擇自制的水性樹脂包膜控釋氮肥通過模擬播種施肥一次性操作方式施入土壤，相比底追兩次施用的優(yōu)化施氮方式，首先在節(jié)約后期追氮成本上有明顯優(yōu)勢(shì)，這也與輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)理念相吻合；控釋肥的研究理念是能控制養(yǎng)分的釋放時(shí)間與強(qiáng)度，使養(yǎng)分釋放與作物對(duì)養(yǎng)分的需求同步，以滿足作物整個(gè)生育期的需要[22-23]。本研究發(fā)現(xiàn)，自制包膜控釋氮肥的氮素釋放特點(diǎn)與小麥植株氮素積累相吻合，在小麥苗期和返青拔節(jié)期的氮素需求高峰期表現(xiàn)出階段釋放的高度匹配，這與當(dāng)前市面上的控釋肥有較大區(qū)別[24-25]；能夠保證小麥苗期的氮素供應(yīng)，在玉米秸稈還田條件下也保證了微生物分解秸稈的爭(zhēng)氮需求[26]；其緩慢釋放相比普通氮肥一次性施用降低了因澆灌蒙頭水和冬季雨雪帶來的淋溶，通過收獲時(shí)硝態(tài)氮在土壤剖面中的分布可以證明這一點(diǎn)；另外，能夠保證合理的分蘗群體，在冬前雖然相比優(yōu)化施肥沒有顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)(這也有效防止了出現(xiàn)冬前旺苗、無法安全越冬的隱患)，但由于氮養(yǎng)分的分期供應(yīng)，春季分蘗數(shù)量上升，與優(yōu)化施肥相當(dāng)；收獲單株分蘗成穗數(shù)在所有處理中表現(xiàn)最高，為收獲足夠的群體穗數(shù)墊定了基礎(chǔ)；由于優(yōu)化施肥中氮素在返青拔節(jié)期的追施作用，該處理最終收獲的產(chǎn)量雖然最高，但僅比CRF高出了30.1 kg·hm-2，差異不顯著；FP和OPT(N)處理分別由于后期施氮過量和不足，穗粒數(shù)和千粒重受到了一定程度的影響，兩個(gè)處理產(chǎn)量顯著低于OPT和CRF處理，顯然傳統(tǒng)的“一炮轟”措施和后期盲目增施氮肥無法獲得理想的產(chǎn)量，與前人研究基本一致[1,27]。

氮素在器官中的合理分配取決于其吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，最終決定了籽粒蛋白質(zhì)的含量[28]。本研究結(jié)果表明，相比其他處理，控釋氮肥和優(yōu)化施肥處理在拔節(jié)孕穗期的氮素吸收累積量有明顯的提升，最終收獲時(shí)也表現(xiàn)了最高的氮素累積量，提高了氮素利用率，有助于促進(jìn)氮素向籽粒器官的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高籽粒面筋含量[29-31]?？蒯尩恃芯亢蛻?yīng)用實(shí)踐表明，作物施用控釋氮肥不易造成硝態(tài)氮淋溶，減少氮素的流失[9,15]。本研究中，CRF處理硝態(tài)氮在各個(gè)土層含量均較低，隨土層變深，硝態(tài)氮含量逐漸下降。這是由于控釋氮肥緩慢釋放的氮素及時(shí)為植株根系所吸收利用[11]，降低了向土壤深層淋溶的風(fēng)險(xiǎn)，而其他處理在土壤表層或深層不同程度表現(xiàn)出了氮素集聚。農(nóng)民習(xí)慣施肥處理由于后期氮素的大量施用，在表層和深層累積較多[32]，而普通氮肥一次使用處理由于前期施用過多導(dǎo)致向土壤深層次的淋溶也較多；同時(shí)FP和OPT(N)處理的N2O排放也明顯高出OPT和CRF處理，其中CRF處理的季內(nèi)排放量相比OPT處理更是降低了22.7%，表現(xiàn)出良好的環(huán)境效應(yīng)，這與前人研究結(jié)果一致[33-34]。

通過分析成本收益：在小麥上一次性使用控釋氮肥的技術(shù)能夠保證小麥的產(chǎn)量和收益，相比優(yōu)化施肥能夠增加137元·hm-2的收益；減量20%氮的控釋肥處理相比農(nóng)民習(xí)慣施肥處理收益上也有明顯優(yōu)勢(shì)。在國家減肥增效以及輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)趨勢(shì)引領(lǐng)下[35]，控釋氮肥在小麥上的一次性施用能夠極大程度上解放農(nóng)村生產(chǎn)力，同時(shí)起到穩(wěn)產(chǎn)增效的效果，綜合產(chǎn)量、養(yǎng)分效率、環(huán)境等方面考慮，有望在山東乃至黃淮海冬麥區(qū)推廣應(yīng)用。

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Effect of Controlled-Release Nitrogen Fertilizer on Group Regulation and Nutrient Utilization of Winter Wheat

TAN Deshui1, JIANG Lihua1, FANG Lingtao2,CAO Jingtong2,LI Zishuang3, LIU Zhaohui1

(1.Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Environment of Huang-Huai-Hai Plain, Ministry of Agriculture/Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Jinan, Shandong 250100, China; 2.Agricultural Bureau of Yuncheng County, Yuncheng, Shandong 274700, China;3.Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou, Shandong 253015, China)

Field experiments were conducted for two years to investigate the effect of controlled-release nitrogen fertilizer one-off application on wheat growth, yield and nitrogen utilization. In the paper, the characteristics of nitrogen release, population regulation of wheat, nutrient accumulation and utilization, soil nitrogen residues and emissions of biodegradable controlled-release nitrogen fertilizer were studied in contrast with one-off application of common urea fertilizer and optimized fertilization. The results show that: comparing to the treatments of one-off application of common urea fertilization[OPT(N)] and optimized fertilization(OPT),spring tiller could be regulated more effectively under the treatment of controlled-release nitrogen fertilizer(CRF), and percentage of earbearing tiller under CRF were increased by 7.6% and 1.5% than those under OPT(N) and OPT, respectively. Moreover, the kernel number per spike and 1 000-kernel weight could be ensured, as a result, yield of CRF was increased by 18.7% and -0.3% than those of OPT(N) and OPT,respectively.Characteristics of nitrogen release of CRF coincided the regularity of nitrogen absorption by plant, and the amount of nitrogen accumulation was increased by 24.5 kg·hm-2compared to that of OPT(N). Meanwhile, the ratio of nitrogen translocation to grain has been improved. Efficiency of nitrogen utilization in CRF was increased by 11.7% compared to that in OPT(N), equal to that under the treatment of OPT. Content of nitrate nitrogen in different soil depth after harvest and quantity of N2O emissions in wheat season(22.7% less than that of OPT) was decreased by one-off application of CRF, and the environmental risk of nitrogen leaching and emissions reduced. The treatment of 80% CRF could still achieve the goal of increasing income and reducing emissions with the reduction of 87 kg N·hm-2, compared to the treatment of farmer practice(FP). Under the trend of lightened and simplified in modern agriculture, the technology of controlled-release nitrogen fertilizer one-off application in winter wheat is expected to be popularized and applied for its advantages of cost savings, stable yield and efficiency increasing.

Controlled-release nitrogen fertilizer; One-off application; Winter wheat; Group regulation; N-nutrient utilization; Yield and benefit

時(shí)間：2016-11-04

2016-04-28

2016-05-19

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303103，201503130)；山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2014GNC112003)；國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-03)；山東省泰山學(xué)者“農(nóng)業(yè)面源污染防控”崗位資助項(xiàng)目

E-mail：tandeshui@163.com

劉兆輝(E-mail：liuzhaohui6666@sina.com)

S512.1；S318

A

1009-1041(2016)11-1523-09

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