栗麗，洪堅(jiān)平，王宏庭，謝英荷

（1．山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，山西 太谷030801；2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所，山西 太原030031）

化肥在提高糧食單產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，但傳統(tǒng)的普通化肥由于其自身的種種缺點(diǎn)，大大降低了其利用效率，且過(guò)量施肥不僅造成資源的極大浪費(fèi)，還導(dǎo)致一系列日趨嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。改變傳統(tǒng)的施肥方式，提高作物產(chǎn)量和提高肥料利用效率成為目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的當(dāng)務(wù)之急［1］?？蒯尫柿鲜且责B(yǎng)分速效化肥為基本，通過(guò)各種技術(shù)措施預(yù)先設(shè)定肥料作物生長(zhǎng)季節(jié)的釋放模式［2］，使其養(yǎng)分釋放規(guī)律與作物養(yǎng)分吸收盡可能同步；它不僅能顯著提高作物產(chǎn)量和肥料利用率，還能降低生產(chǎn)成本，減少淋洗和氨揮發(fā)，避免對(duì)地下水和空氣的污染［3］。國(guó)外對(duì)緩／控釋肥料的研究起步較早，由于控釋肥料價(jià)格比普通化肥高2．5～8倍，一般主要用于經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的花卉、蔬菜、水果和草坪等植物的生產(chǎn)［4］。國(guó)內(nèi)在九五、十五期間較早研發(fā)了溶劑型再生樹(shù)脂包衣技術(shù)，目前已用于工業(yè)生產(chǎn)，為大田施用提供了物質(zhì)保證［5］。目前，全量或減量施用控釋肥料對(duì)冬小麥的增產(chǎn)效果和環(huán)境效益的研究已有報(bào)道，然而，對(duì)于小麥、玉米等麥類作物，控釋肥料價(jià)格偏高，農(nóng)民難以接受，很難大面積推廣使用［6，7］。本文通過(guò)田間試驗(yàn)，研究包膜控釋尿素與普通尿素配施對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響，以期為控釋肥在冬小麥生產(chǎn)上的應(yīng)用，提高氮肥利用率及降低生產(chǎn)成本提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地點(diǎn)和供試材料

試驗(yàn)于2010年10月～2011年6月在山西省襄汾（35°40′～36°03′N，111°06＇～111°40′E）試驗(yàn)站進(jìn)行。

供試土壤為石灰性褐土，質(zhì)地為中壤，耕層土壤容重為1．45g·cm－3，pH 8．80，有機(jī)質(zhì)含量10．52g·kg－1，全氮0．89g·kg－1，堿解氮72．3 mg·kg－1，速效磷6．83mg·kg－1，速效鉀241．06 mg·kg－1。供試肥料：普通尿素（U，含 N 46%），包膜控釋尿素（CRU，由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供，含N 25%），過(guò)磷酸鈣（含P2O512%），硫酸鉀（含 K2O 45%）。

供試作物：冬小麥（Triticum aeativum L．），品種為舜麥1718。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)處理，分別為：CK（不施肥處理），T1（100%U），T2（100%CRU），T3（80%CRU ＋ 20%U），T4（60%CRU＋40%U），對(duì)應(yīng)控釋尿素與普通尿素的比例分別0∶10、10∶0、8∶2、6∶4，每個(gè)處理3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)90m2。各處理施肥為N∶P∶K＝18∶8∶8，即施氮量270kg·hm－2，P2O5120kg·hm－2，K2O 120kg·hm－2。所有肥料在每次播種前一次性施入。前茬作物夏玉米收獲后全部秸稈還田，播種冬小麥，采用常規(guī)平作，行寬為20cm，播種方式為機(jī)播，播種量為225kg·hm－2。

1．3 樣品的采集和測(cè)定

冬小麥播前分別在各小區(qū)內(nèi)用土鉆采集耕層土壤的土樣，每小區(qū)3鉆，土樣帶回實(shí)驗(yàn)室用風(fēng)干后過(guò)篩，用于土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量的測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)用外加熱法，土壤全氮用半微量凱氏法［8］，速效磷用0．5mol·L－1NaHCO3浸提－鉬藍(lán)比色法［8］，速效鉀用 NH4OAc浸提－火焰光度法［8］，土壤容重用環(huán)刀法，土壤pH用酸度計(jì)法測(cè)定［9］。

株高：分別于冬小麥各生育期在每個(gè)小區(qū)選取代表性較好的10株實(shí)行定株觀測(cè)，以減少誤差。

地上部分干物質(zhì)積累量及含氮量：冬小麥各生育期每個(gè)小區(qū)選取3段10cm小麥，測(cè)地上部分鮮質(zhì)量，樣品均105℃殺青30min后，70℃烘干至恒重之后放入干燥器中冷卻，用電子天平稱重并換算地上部分生物量，而后將烘干稱重的樣品按不同部位分別粉碎保存，用于測(cè)定其含氮量。

葉面積：作物各生育期每個(gè)小區(qū)內(nèi)均選取5株植株，以測(cè)定葉面積。葉面積計(jì)算用系數(shù)法［10］：

小麥葉面積／cm2＝0．8×長(zhǎng)（cm）×寬（cm）葉面積指數(shù)（LAI）＝取樣植株葉面積之和／樣段占地面積

冬小麥?zhǔn)斋@期全區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)，收獲期全區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)，并每區(qū)取樣30株用于考種。

氮肥利用率／%＝（施氮區(qū)吸氮量－無(wú)氮區(qū)吸氮）（kg·hm－2）／施氮量（kg·hm－2）×100%［11］

土壤氮依存效率／%＝無(wú)氮區(qū)吸氮量（kg·hm－2）／施氮區(qū)吸氮量（kg·hm－2）×100%［11］

運(yùn)用SPSS 15．0和 Excel 2003軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，方差分析用one－way ANOVA，多重比較用Duncan法（a＝0．05）進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同控釋尿素與普通尿素配施對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由圖1可以看出，施氮處理的冬小麥株高顯著高于不施氮處理，在各生育期，株高均以單施尿素（T1）最高，比對(duì)照分別提高了25．26%、11．95%、9．22%、12．08%和11．53%，比單施緩釋肥料分別提高了5．40%、12．16%、3．52%、4．97%和3．64%。拔節(jié)期至開(kāi)花期，冬小麥株高在各個(gè)施氮處理T1、T2、T3和T4間均無(wú)顯著差異（P＜0．05）；灌漿期，株高在處理T1、T3和T4間差異不顯著，在T2、T3和T4間也不顯著；成熟期，處理T1株高顯著高于處理T2，但處理T2、T3和T4間均差異不顯著。由圖2可以看出，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，冬小麥葉面積指數(shù)呈拋物線狀變化，拔節(jié)期逐漸增大，在孕穗期達(dá)到最大，該生育階段小麥所有葉片均已長(zhǎng)出，此后隨時(shí)間推移植株底部葉片開(kāi)始枯萎變黃，綠葉面積減少，故葉面積指數(shù)逐漸降低。各生育期，冬小麥葉面積指數(shù)均以處理T4最高，比單施尿素 分 別 提 高 了 9．35%、13．90%、10．62%、12．72%和22．52%，比單施緩釋肥料分別提高了5．30%、3．29%、7．53%、8．46%和11．85%。拔節(jié)期，葉面積指數(shù)在各施肥處理T1、T2、T3和T4間無(wú)顯著差異；孕穗期，處理T2、T3和T4間無(wú)顯著差異，但均比處理T1顯著增加；開(kāi)花期，處理T4顯著高于T1和T2，但T3和T4間無(wú)顯著差異；灌漿期和成熟期，處理T3和T4顯著高于T1，但T2、T3和T4間無(wú)顯著差異。由圖3可以看出，各生育期，冬小麥地上部分生物量均以T4處理最高，分別為 2674．51kg·hm－2、4390．22kg·hm－2、6327．78kg·hm－2、9043．33kg·hm－2和10 231．95kg·hm－2，比單施尿素分別提高了7．45%、14．13%、11．60%、14．83%和8．33%，比單施緩釋肥料分別提高了12．91%、9．42%、5．44%、7．66%和5．16%。拔節(jié)期，地上部分生物量在各施肥處理間均無(wú)顯著差異；孕穗期，處理T1和T2差異不顯著，T2、T3和T4差異也不顯著，但T3和T4的地上部分生物量顯著高于處理T1；開(kāi)花期，處理T2、T3和T4顯著高于T1，但T2和T3、T3和T4差異不顯著；灌漿期，T3和T4差異不顯著，但二者均顯著高于處理T1和T2；成熟期，T3和T4顯著高于處理T1，但T1和T2、T2和T3、T3和T4差異不顯著。

2．2 不同控釋尿素與普通尿素配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

如表1所示，施氮處理的冬小麥產(chǎn)量顯著高于不施氮處理（CK），且比CK處理的產(chǎn)量分別增加了27．48%、36．94%、43．14%、44．20%。各施氮處理產(chǎn)量表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1，處理T2、T3、T4與處理T1相比增產(chǎn)率分別為7．42%、12．28%和13．12%；且處理T3和T4均顯著高于T1，但T2、T3和T4，T1和T2差異不顯著。冬小麥千粒重在各處理間表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，但在各施肥處理間沒(méi)有顯著差異；公頃穗數(shù)以處理T1最高，T2、T3和T4間差異不顯著，但均顯著低于處理T1；穗粒數(shù)以T4最高，各施肥處理間T2顯著高于T1，但T2和T3、T3和T4間差異均不顯著；收獲指數(shù)在T2、T3和T4間差異不顯著，但均顯著高于T1。

圖2 不同處理對(duì)冬小麥生育期葉面積指數(shù)變化的影響Fig．2 Effects of different treatments on the leaf area index of winter wheat

圖3 不同處理下冬小麥生育期地上部分生物量變化Fig．3 Effects of different treatments on the aboveground dry matter accumulation of winter wheat

表1 不同處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響Table 1 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat

2．3 不同控釋尿素與普通尿素配施對(duì)冬小麥氮素吸收和利用的影響

從表2可以看出，施用氮肥后冬小麥氮素總積累量顯著增加，分別比不施肥料處理CK增加了56．81%～89．62%，說(shuō)明施肥可以提高冬小麥對(duì)氮的吸收。施氮量相同情況下，處理T2氮素總積累量顯著高于T1，T3和T4間差異不顯著，但均顯著高于處理T2。施肥后，籽粒氮素積累量增加了57．08%～92．82%，營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量增加了56．09%～81．40%；籽粒氮素積累量表現(xiàn)為：處理T1、T2和T3差異顯著，但T3和T4差異不顯著；營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量在處理T2、T3和T4間差異均不顯著，但均顯著高于單施尿素處理。籽粒氮素積累量占總積累量的百分比表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1，表明相同施氮水平下，與單施尿素處理相比，施用緩釋肥料能夠增加成熟期籽粒中氮素的分配量，降低營(yíng)養(yǎng)器官中氮素殘留量，使得氮素向籽粒中的分配量增加，其中以尿素與緩釋肥料二者配施效果最好。

表2 不同處理下冬小麥成熟期氮素積累量、氮肥利用率及土壤氮素依存率變化Table 2 Nitrogen accumulation，recovery rate and soil dependent rate of different treatments at maturity stage

冬小麥氮肥利用率在各施肥處理間表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1；處理T1、T2、T3和T4間均存在顯著差異，且處理T2、T3、T4的氮肥利用率比T1分別提高了8．37%、11．89%、14．05%。土壤氮素依存率是作物對(duì)土壤中氮素的依賴程度，本研究中表現(xiàn)為T1＞T2＞T3＞T4，且在T2和T3、T3和T4間差異不顯著；與T1相比，處理T2、T3、T4的土壤氮素依存率顯著降低，分別降低了7．43%、10．05%、11．04%。

2．4 不同控釋尿素與普通尿素配施對(duì)冬小麥經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可以看出，施用控釋肥料成本較單施尿素高，以單施控釋肥料成本最高，為3064．2元·hm－2，與T1相比，處理T2、T3、T4的肥料成本分別提高1491、1238．25和967．2元·hm－2；控釋肥料與化肥配施可降低肥料成本，與處理T2相比，T3和T4的肥料成本分別降低353．85元·hm－2和523．8元·hm－2。冬小麥經(jīng)濟(jì)效益以處理T4最高，與T1相比，處理T2的凈收入減少470．24元·hm－2，T3和 T4分別增加254．47和606．32元·hm－2。

表3 不同處理下冬小麥的經(jīng)濟(jì)效益Table 3 Economic benefits of winter wheat under different treatments

3 結(jié)論與討論

控釋肥料養(yǎng)分釋放緩慢并與作物吸收相吻合，能夠延長(zhǎng)作物對(duì)有效養(yǎng)分吸收利用的有效期，與速效肥料相比，控釋肥料對(duì)作物的有效性長(zhǎng)，有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育［11］，能夠有效地促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，提高作物產(chǎn)量。王新民等［12］研究表明，與施用尿素相比，施用包膜肥料冬小麥畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均有不同程度增加。汪強(qiáng)等［13］認(rèn)為，常規(guī)氮肥通過(guò)空氣蒸發(fā)、地下滲透以及地表水沖蝕而損失，真正被作物利用的不到30%，而包膜控釋尿素由于外層包膜材料的控制，能緩慢持續(xù)平穩(wěn)地供氮，避免了這些損失，使肥料利用率提高。衣文平等［14，15］研究表明，控釋肥料與普通尿素配施大大提高了氮肥利用率，降低了土壤氮的依存率。

研究表明，一般控釋肥料的價(jià)格比普通肥料高2．5～8倍［16］，冬小麥全量施用包膜控釋肥料成本太高，效果也不太理想［17］?？蒯屇蛩嘏c普通尿素配施，可實(shí)現(xiàn)肥料間肥效的有效接力，達(dá)到緩急并濟(jì)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，平衡供肥的目的［18］；與單施尿素相比，控釋尿素與普通尿素配施無(wú)論是等量還是減量（減少30%）都能顯著提高冬小麥產(chǎn)量，提高氮肥利用率，增加氮向籽粒的轉(zhuǎn)移分配，減少氮在營(yíng)養(yǎng)器官中的分配積累［19］。本研究中，與單施尿素相比，控釋尿素與普通尿素配施處理能顯著增加冬小麥千粒重、穗粒數(shù)和收獲指數(shù)，產(chǎn)量提高7．42%～13．12%；顯著增強(qiáng)冬小麥對(duì)氮素的吸收利用，增加成熟期籽粒中氮素的分配量，降低營(yíng)養(yǎng)器官中氮素殘留量，使得氮素向籽粒中的分配量增加，表現(xiàn)為成熟期冬小麥籽粒氮素積累量及其占總積累量的百分比為T4＞T3＞T2＞T1；大大降低了土壤氮素依存率，氮肥利用率提高8．37%～14．05%；在一定程度上降低肥料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，凈收入增加254．47～606．32元·hm－2。本試驗(yàn)條件下，以處理T4（60%CRU＋40%U），即控釋尿素與普通尿素配比為6∶4效果最佳。

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