不同氮肥用量對(duì)小麥氮素吸收分配及利用效率的影響

張永奎 趙成雷 陳士更 晁贏 胡凌云 張士剛

摘 要：通過(guò)田間試驗(yàn)，采用15N示蹤法，設(shè)置不同氮肥用量處理，研究不同氮肥用量對(duì)小麥氮素吸收分配及利用效率的影響。結(jié)果表明：小麥氮素積累量隨著氮肥施用量的增加呈先增后減的趨勢(shì)，N4處理的氮素積累量最高為281.40kg/hm2;小麥吸收的氮素主要積累在籽粒中，籽粒中的氮素積累量占小麥氮素總積累量的77.82%～80.59%;小麥吸收的氮素主要來(lái)源于土壤氮，來(lái)源于肥料氮的部分其追肥氮占比均大于基肥氮，成熟期氮素來(lái)源于基肥氮的比例為7.59%～10.51%，追肥氮的比例為11.23%～17.28%，土壤氮的比例為72.21%～81.18%。說(shuō)明適量施肥，適當(dāng)提高追肥比例，有利于提高氮肥利用效率。

關(guān)鍵詞：小麥;15N示蹤;氮素吸收;氮素分配;氮素利用

中圖分類(lèi)號(hào) S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2022）09-0092-03

Effects of Different Nitrogen Fertilizer Rates on Nitrogen Uptake， Distribution and Utilization Efficiency in Wheat

ZHANG Yongkui1? ?ZHAO Chenglei2，3? ?CHEN Shigeng2，3? ?CHAO Ying4? ?HU Lingyun1? ?ZHANG Shigang1

（1Agricultural Technology Promotion Center of Tai′an， Tai′an 271000， China; 2Shandong Agricultural University Fertilizer Technology Co. Ltd， Tai′an 271000， China; 3Key Laboratory of Humic Acid Fertilizers， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Tai′an 271000， China; 4Tai′An Hi-Tech Zone Science and Technology Innovation Department， Tai′an 271000， China）

Abstract： A field experiment was conducted to study the effects of different nitrogen fertilizer rates on nitrogen uptake， distribution and utilization efficiency of wheat. The results showed that the nitrogen accumulation of wheat increased first and then decreased with the increase of nitrogen application rate， the highest nitrogen accumulation was 281.40kg/ha in N4 treatment， and the nitrogen absorbed by wheat was mainly accumulated in grain， the nitrogen accumulation in grain accounts for 77.82%-80.59% of the total nitrogen accumulation in wheat， and the nitrogen absorbed by wheat mainly comes from soil nitrogen and from fertilizer nitrogen， the proportion of nitrogen from basal fertilizer was 7.59%-10.51% ， topdressing nitrogen was 11.23%-17.28% ， and soil nitrogen was 72.21%-81.18% . The results showed that proper amount of fertilizer application and proper increase of top dressing ratio were beneficial to increase n use efficiency.

Key words： wheat; 15N Tracer; nitrogen uptake; Nitrogen allocation; Nitrogen utilization

氮素是小麥生長(zhǎng)發(fā)育所必需的重要營(yíng)養(yǎng)元素，施用氮肥可直接影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]，但是氮肥的過(guò)量投入和不合理利用也會(huì)降低其利用效率，造成環(huán)境污染問(wèn)題[2]。隨著施氮水平的提高，氮素積累量顯著增加，而氮素利用率及氮素收獲指數(shù)則呈下降趨勢(shì)。氮肥的適量、合理施用，是促進(jìn)養(yǎng)分吸收，提高養(yǎng)分利用效率，實(shí)現(xiàn)減肥增效綠色發(fā)展的重要措施[3]。本試驗(yàn)利用15N同位素示蹤法，在分期施氮條件下研究不同氮肥用量對(duì)小麥氮素吸收分配及利用效率的影響，以期為小麥綠色生產(chǎn)減肥增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料 田間試驗(yàn)位于泰安市岱岳區(qū)大汶口土門(mén)村，供試材料為小麥良星77。供試土壤有機(jī)質(zhì)含量16.19g/kg，堿解氮含量126.81mg/kg，有效磷含量32.56mg/kg，速效鉀含量158.21mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：CK、N1、N2、N3、N4、N5，氮肥用量分別為0、105、150、195、240、285kg/hm2，基追比為1∶1。各小區(qū)內(nèi)設(shè)15N微區(qū)，分為15N作底肥+普通尿素作追肥、普通尿素作底肥+15N作追肥。各小區(qū)除氮肥用量外其他管理相同。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 于小麥生長(zhǎng)各時(shí)期取植株樣品，測(cè)定氮素含量及生物量。植株含氮量用半微量凱氏定氮法測(cè)定，15N豐度用質(zhì)譜儀測(cè)定。

氮素相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

植株器官氮素積累量=器官干重×植株含氮量;

植株積累氮素來(lái)自底肥或追肥氮的比例（%）=（器官中15N豐度-0.3663）/（肥料中15N豐度-0.3663）×100;

植株積累氮素來(lái)自肥料氮的量=植株積累總氮量×植株積累氮素來(lái)自肥料氮的比例;

氮肥生產(chǎn)效率=籽粒產(chǎn)量/施氮量;

氮素利用效率=籽粒產(chǎn)量/植株氮素積累量;

氮素收獲指數(shù)=籽粒氮素積累量/植株氮素積累量。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析 數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行處理、作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥用量對(duì)小麥氮素積累的影響 從圖1可以看出，小麥氮素積累速率呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，拔節(jié)期是小麥氮素吸收的關(guān)鍵時(shí)期，其氮素積累量占全生育期的30.59%～32.68%。CK～N4，隨著氮肥施用量增加，小麥氮素積累量不斷增加，氮肥施用量達(dá)到N5水平時(shí)，小麥氮素積累量呈下降趨勢(shì)。

2.2 不同氮肥用量對(duì)氮素在小麥器官中分配的影響 從圖2可以看出，小麥吸收的氮素主要積累在籽粒中，籽粒中的氮素積累量占小麥氮素總積累量的77.82%～80.59%，穗部的氮素積累量占3.43%～4.77%，莖葉的氮素積累量占14.97%～18.74%。籽粒的氮素積累量隨著氮肥施用量的增加呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)，其中N4處理的籽粒氮素積累量最高，為222.28kg/hm2;莖葉的氮素積累量隨著氮肥施用量的增加不斷增加，N5處理的莖葉氮素積累量最高，為51.90kg/hm2。

2.3 不同氮肥用量對(duì)不同氮素來(lái)源積累的影響 從圖3可以看出，小麥開(kāi)花期的植株氮素，肥料供應(yīng)量為44.85～68.13kg/hm2，土壤供應(yīng)量為155.85～161.48kg/hm2，植株氮素來(lái)源于基肥氮的比例為9.12%～12.54%，源于追肥氮的比例為13.23%～17.84%，來(lái)源于土壤氮的比例為69.62%～77.65%;小麥成熟期的植株氮素，肥料供應(yīng)量為48.75～78.15kg/hm2，土壤供應(yīng)量為203.10～210.70kg/hm2，植株氮素來(lái)源于基肥氮的比例為7.59%～10.15%，源于追肥氮的比例為11.23%～17.28%，來(lái)源于土壤氮的比例為72.21%～81.18%。可見(jiàn)，小麥吸收的氮素主要來(lái)源于土壤氮，來(lái)源于肥料氮的部分其追肥氮占比均大于基肥氮。小麥成熟期肥料氮素供應(yīng)量隨著施肥量的增加而增加，土壤氮素的供應(yīng)量穩(wěn)定在203.10～210.70kg/hm2。

2.4 不同氮肥用量對(duì)小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的影響 從表1可以看出，隨著氮肥施用量的增加，小麥產(chǎn)量呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)，但是氮素利用效率和氮肥生產(chǎn)效率卻在不斷下降的。N3處理的小麥產(chǎn)量最高為9131kg/hm2。肥料的當(dāng)季利用率為32.56%～46.43%，N1的肥料當(dāng)季利用率最高為46.43%。

3 討論

增加氮肥投入量可以使小麥地上部的氮素積累增加，趙新春[4]等研究表明，小麥植株吸氮量隨著氮肥施用量的增加呈線(xiàn)性增加趨勢(shì);唐良梁[5]、趙俊曄[6]等研究也提出高氮投入也會(huì)使氮素累積量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。植株氮素積累在小麥苗期-返青期相對(duì)較少，在拔節(jié)-開(kāi)花期最為集中，其積累量約占總量的50%[7]。本研究也表現(xiàn)出相同的結(jié)果：處理CK～N4，隨著氮肥施用量增加，小麥氮素積累量不斷增加，當(dāng)?shù)适┯昧窟_(dá)到N5水平時(shí)，小麥氮素積累量呈下降趨勢(shì)。拔節(jié)期的小麥氮素吸收最多，其氮素積累量占全生育期的30.59%～32.68%。

成熟期小麥吸收的氮素主要分配于小麥籽粒中[8]，本研究中小麥籽粒中的氮素積累量占小麥氮素總積累量的77.82%～80.59%，N4處理的籽粒氮素積累量最高，為222.28kg/hm2。

研究表明，土壤氮是植株吸收氮素的主要來(lái)源，其占比達(dá)60.26%～77.49%[9-10];也有研究提出，小麥植株中肥料氮積累量高于土壤氮[11]，這可能與土壤肥力水平、耕作制度以及前茬作物不同等相關(guān)。本研究結(jié)果顯示：小麥成熟期植株氮素來(lái)源于基肥氮的比例為7.59%～10.51%，源于追肥氮的比例為11.23%～17.28%，來(lái)源于土壤氮的比例為72.21%～81.18%，整體表現(xiàn)為土壤氮積累量高于肥料氮積累量，追肥氮積累量高于基肥氮積累量。表明適當(dāng)提高追肥比例有利于提高氮肥利用效率，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。

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（責(zé)編：張宏民）