周華敏，陳寶成，梁 海，陳劍秋，王桂偉

(1.土肥資源高效利用國家工程實驗室/山東農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院 山東泰安 271018；2.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室/金正大生態(tài)工程集團股份有限公司 山東臨沭 276700)

0 前 言

小麥是我國僅次于水稻的糧食作物[1]，其播種范圍廣，而氮肥的施用是提高小麥單產(chǎn)水平的主要方式之一[2]。研究表明，小麥的生育期較長，常規(guī)氮肥的施用方式一般是基肥一次性施入或者基肥+追肥的模式[3-4]，但此種施肥方式不僅造成資源浪費，而且造成了人力的浪費[5]。隨著我國勞動力的轉移，緩釋肥料的施用成為新的研究熱點[6]。脲醛肥料是一種微溶性緩釋氮肥[7]，由于價格高，通常用于蔬菜等作物，而在小麥上應用較少[8-10]。陸世忠等[11]發(fā)現(xiàn)在減氮的情況下，水稻上施用脲醛緩釋肥料可增產(chǎn)13.7%。牛旭旭等[12]認為基質中摻施7 g脲醛肥料對番茄的育苗效果最佳，同時可促進番茄對磷、鉀元素的累積。曲均峰等[13]發(fā)現(xiàn)施用脲醛緩釋肥料能夠提高小麥產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在1.8%～6.5%，經(jīng)濟效益增加529.5～885.0元/hm2。

為研究不同配比的脲醛摻混肥對土壤速效氮含量、pH、有效磷含量、速效鉀含量、有機質含量以及小麥植株株高、植株葉綠素含量、小麥增產(chǎn)增收效果等方面的影響，開展了冬小麥盆栽試驗，即將脲醛摻混肥處理與樹脂包膜尿素、硫加樹脂包膜尿素、普通尿素一次性基施以及普通尿素基施加追施進行對比，以期得出適合小麥生產(chǎn)的最佳氮素配比，為脲醛肥料在小麥上的應用提供數(shù)據(jù)支持。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年10月至2017年6月在山東省泰安市泰山區(qū)山東農(nóng)業(yè)大學土肥資源高效利用國家工程實驗室南校區(qū)試驗站進行，該地區(qū)為溫帶大陸性半濕潤季風氣候區(qū)。供試土壤為普通棕壤，其基本理化性狀：pH 6.84(水土比2.5 mL∶1 g)，有機質質量分數(shù)1.22%，硝態(tài)氮27.2 mg/kg，銨態(tài)氮14.3 mg/kg，有效磷63.2 mg/kg，速效鉀165.0 mg/kg。

供試小麥：濟麥22，生育期在231 d左右。

供試肥料：普通尿素，w(N)為46%；過磷酸鈣，w(P2O5)為18%；硫酸鉀，w(K2O)為50%；脲醛緩釋肥，w(總氮)為38.0%，w(冷水不溶氮)為27.5%，w(熱水不溶氮)為15.7%，w(緩釋有效養(yǎng)分)為11.8%，活性系數(shù)42.9%；樹脂包膜尿素，w(N)為43%；硫加樹脂包膜尿素，w(N)為35%。

1.2 試驗處理

試驗共設9個處理，其中脲醛摻混肥處理是根據(jù)脲醛緩釋肥料與普通尿素摻混比例不同設置4個處理，另外設置樹脂包膜尿素、硫加樹脂包膜尿素、普通尿素基肥一次性施入和普通尿素基肥加追肥4個處理作對比，以不施氮肥作為空白對照。每個處理3次重復，共27盆。每盆裝25 kg風干土，混好肥料(土層10～15 cm)，完全隨機排列。

各試驗處理如下：NRF1，脲醛氮占總氮質量分數(shù)30%，普通尿素氮占總氮質量分數(shù)70%；NRF2，脲醛氮占總氮質量分數(shù)40%，普通尿素氮占總氮質量分數(shù)60%；NRF3，脲醛氮占總氮質量分數(shù)50%，普通尿素氮占總氮質量分數(shù)50%；NRF4，脲醛氮占總氮質量分數(shù)60%，普通尿素氮占總氮質量分數(shù)40%；CRF1，樹脂包膜尿素氮占總氮質量分數(shù)60%，普通尿素氮占總氮質量分數(shù)40%；CRF2，硫加樹脂包膜尿素氮占總氮質量分數(shù)60%，普通尿素氮占總氮質量分數(shù)40%；CCF1，氮肥全部為普通尿素，基肥一次施入，不追肥；CCF2，氮肥全部為普通尿素，其中60%尿素基施、20%尿素拔節(jié)期追肥、20%尿素灌漿期追肥；N0，無氮施肥對照，只施磷、鉀肥。除了N0處理外，所有處理施用的N、P2O5、K2O量相同，具體施肥情況如表1所示。

1.3 樣品采集與測定

分別在灌漿期、成熟期進行土壤樣品的采集與測定。植株樣品采樣方法：全部收取，齊根收取植株地上部。小麥成熟期進行考種，小麥進行實打實收，測定小麥穗數(shù)、產(chǎn)量。

表1 不同處理具體施肥情況

處理N-P2O5-K2O/(kg·hm-2)施肥方式NRF1225-120-180基肥一次施入NRF2225-120-180基肥一次施入NRF3225-120-180基肥一次施入NRF4225-120-180基肥一次施入CRF1225-120-180基肥一次施入CRF2225-120-180基肥一次施入CCF1225-120-180基肥一次施入CCF2225-120-180基肥60%,拔節(jié)期20%,灌漿期20%N00-120-180基肥一次施入

土壤與植株樣品性質測定：土壤pH采用pH計測定；土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量采用氯化鈣浸提，流動注射分析儀(AA3，德國)測定；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀-硫酸加熱氧化法測定；土壤有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-硫酸鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀含量采用pH 7.0乙酸銨浸提-火焰光度計法測定；株高采用尺子測量；植株葉片葉綠素含量(SPAD值)采用SPAD-502型葉綠素儀測定；小麥產(chǎn)量采用實打實收稱重法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)處理，利用SAS 8.0軟件進行統(tǒng)計分析，在0.05水平上對處理間進行Duncan′s檢驗。

2 結果分析

2.1 不同處理對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響

測定小麥不同生育時期土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量，結果如表2所示。在灌漿期，處理CRF1的土壤硝態(tài)氮含量最高，顯著高于處理NRF3和N0，處理NRF1和NRF2的土壤硝態(tài)氮含量與處理CRF1和CRF2無顯著性差異；處理NRF4和CRF1的土壤銨態(tài)氮含量較高，與其他幾個處理有顯著性差異，可能原因是外界環(huán)境溫度上升，處理NRF4的氮素分解加快，處理CRF1的氮素釋放加快。在成熟期，處理NRF2和CRF2土壤硝態(tài)氮含量較高，與處理N0有顯著性差異，與其他幾個處理無顯著性差異；各處理間土壤銨態(tài)氮含量無顯著性差異，處理NRF1的土壤銨態(tài)氮含量最低。

表2 不同處理對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響 mg/kg

2.2 不同處理對土壤有機質含量的影響

測定不同處理小麥灌漿期和成熟期土壤有機質含量，結果如圖1所示。在灌漿期，脲醛摻混肥處理(NRF1、NRF2和NRF4)的土壤有機質含量均高于其他幾個處理，其中處理NRF1土壤有機質含量最高，與處理NRF3、CRF1、CCF1、CCF2和N0有顯著性差異，與其余處理無顯著性差異；處理NRF1和NRF2的土壤有機質含量分別為22.91 g/kg和21.70 g/kg，與處理CRF1有顯著性差異，分別較處理CRF2高2.89 g/kg和1.68 g/kg。在成熟期，處理CRF2的土壤有機質含量最高，與處理NRF4、CCF1、CCF2和N0有顯著性差異，與其余幾個處理無顯著性差異；處理NRF1、NRF2、NRF3和CRF1與處理NRF4土壤有機質含量有顯著性差異。由以上測定的2個時期土壤有機質含量可知，與常規(guī)施肥處理CCF1、CCF2和不施氮肥處理N0相比，處理NRF1、NRF2和CRF2有利于提高土壤有機質含量。

2.3 不同處理對土壤pH、有效磷和速效鉀含量的影響

測定小麥不同生育時期土壤pH、有效磷和速效鉀含量，結果如表3所示。在灌漿期，處理NRF1的土壤pH最大，與除處理CRF1和N0外的所有處理均有顯著性差異；處理NRF4的土壤有效磷含量最高，與處理CRF1、CRF2、CCF2和N0有顯著性差異，其中處理N0土壤有效磷含量最低，處理NRF1、NRF2、NRF3、NRF4和CCF1的土壤有效磷含量與處理N0有顯著性差異；處理NRF4的土壤速效鉀含量最高，與其余各處理有顯著性差異。在成熟期，各處理的土壤pH、土壤速效鉀含量均無顯著性差異，處理CRF1的土壤有效磷含量最高，不利于產(chǎn)量的形成，與處理NRF1、NRF2、NRF3和NRF4有顯著性差異。從這2個時期土壤有效磷含量來看，處理NRF1、NRF2、NRF3和NRF4在小麥灌漿期能為小麥生長提供較高的磷素，利于小麥產(chǎn)量的形成，說明脲醛摻混肥能促進土壤中磷素的供應，但仍需多年試驗驗證。

圖1 不同處理對土壤有機質含量的影響

表3 不同處理對土壤pH、有效磷和速效鉀含量的影響

項目生育期NRF1NRF2NRF3NRF4CRF1CRF2CCF1CCF2N0pH灌漿期8.24 a8.01 b8.02 b8.00 b8.10 ab8.01 b7.96 b8.01 b8.13 ab成熟期8.13 a8.17 a8.21 a8.21 a8.18 a8.16 a8.18 a8.14 a8.13 a有效磷/(mg·kg-1)灌漿期44.88 abc49.10 ab42.79 abcd52.19 a41.29 bcde36.9 cde47.73 ab34.07 de32.01 e成熟期45.89 bc41.53 c44.28 c45.89 bc57.71 a54.72 ab56.22 a48.87 abc48.64 abc速效鉀/(mg·kg-1)灌漿期154.98 cd141.90 de174.47 b208.80 a160.00 bcd149.14 cd160.00 e150.90 cd161.81 bc成熟期150.95 a160.00 a158.19 a158.19 a154.57 a152.76 a161.81 a150.08 a150.19 a

2.4 不同處理對小麥植株株高的影響

分別測定了小麥在苗期、拔節(jié)期和灌漿期的植株株高，結果如圖2所示。在苗期，各施氮處理的植株株高顯著高于無氮處理，處理NRF2、NRF3、NRF4、CRF1和CRF2的植株株高顯著高于常規(guī)基肥加追肥處理CCF2。在拔節(jié)期，處理CRF2的植株株高最高，顯著高于處理NRF2、NRF4和CRF1，與其他幾個處理無顯著性差異；處理NRF2的植株株高最低，為20 cm，與其他幾個處理均有顯著性差異。在灌漿期，處理NRF3的植株株高最高，與處理NRF1、NRF2和N0有顯著性差異，與其余幾個處理無顯著性差異。在小麥灌漿過程中，不宜有太高的株高，處理NRF3、NRF4、CRF1和CRF2的植株株高較高，可能與緩控釋氮肥所占比例較高有關，隨著外界環(huán)境溫度升高，緩控釋氮肥的釋放速率加快，促進了小麥的營養(yǎng)生長，不利于小麥的生殖生長。

圖2 不同處理對小麥植株株高的影響

2.4 不同處理對小麥植株葉片SPAD值的影響

測定小麥不同生育期植株葉片SPAD值，結果如圖3所示。在苗期，處理CCF1的小麥植株葉片SPAD值最大，與處理NRF1、NRF2、NRF4和CRF1有顯著性差異，與其余幾個處理無顯著性差異。在拔節(jié)期，處理CRF1的小麥植株葉片SPAD值最大，顯著高于處理CCF2和N0，與其他幾個處理無顯著性差異，說明該處理能提高小麥植株葉綠素含量，促進小麥的光合作用。在灌漿期，處理CRF2的小麥植株葉片SPAD值顯著高于處理CCF1、CCF2和N0，與其余幾個處理無顯著性差異。從苗期到灌漿期，與常規(guī)施肥處理相比，脲醛摻混肥和包膜尿素處理的小麥植株葉片SPAD值增加量較大，更加有利于小麥的生長發(fā)育。

圖3 不同處理對小麥植株葉片SPAD值的影響

2.5 不同處理對小麥產(chǎn)量的影響

測定不同處理的盆栽小麥產(chǎn)量，結果如表4所示。處理NRF1和NRF2的穗數(shù)顯著高于處理CCF1、CCF2和N0，與其他幾個處理無顯著性差異。不同處理的產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明，處理NRF2產(chǎn)量最高，其次是處理NRF3，脲醛摻混肥處理較CCF1增產(chǎn)1.47%～6.88%，較處理CCF2增產(chǎn)-0.70%～4.59%，其中處理NRF2和NRF3增產(chǎn)較多，分別為6.88%和6.56%、4.59%和4.28%；處理NRF2和NRF3較包膜尿素處理CRF1和CRF2增產(chǎn)2.80%～5.88%；從產(chǎn)量指標來看，脲醛氮占總氮質量分數(shù)40%～50%的效果較好。

2.6 不同處理對小麥經(jīng)濟效益的影響

小麥按照市場價2.4元/kg計算收入，種子、農(nóng)藥、肥料、澆水等算作支出，收入減支出為小麥種植的純收入。將盆栽小麥產(chǎn)量折算為大田小麥產(chǎn)量并計算小麥經(jīng)濟效益，結果如表5所示。從整體上看，處理NRF2和NRF3的純收入高于常規(guī)施肥處理且不低于包膜尿素處理，效果最好。

表4 不同處理對小麥產(chǎn)量的影響

處理穗數(shù)/個產(chǎn)量/(g·盆-1)增產(chǎn)率/%較CCF1較CCF2NRF155 a32.97 ab3.030.83NRF255 a34.20 a6.884.59NRF351 ab34.10 a6.564.28NRF448 ab32.47 ab1.47-0.70CRF150 ab33.27 ab3.971.74CRF252 ab32.30 ab0.94-1.22CCF146 b32.00 ab-2.14CCF246 b32.70 ab2.19N044 b28.97 b-9.47-11.41

表5 不同處理對小麥經(jīng)濟效益的影響

處理小麥產(chǎn)量/(kg·hm-2)小麥收入/(元·hm-2)成本支出/(元·hm-2)純收入/(元·hm-2)較CCF1增收/(元·hm-2)較CCF2增收/(元·hm-2)NRF17 292.017 500.96 863.010 637.9176.9255.3NRF27 564.118 153.86 975.011 178.8717.8796.2NRF37 542.018 100.77 088.011 012.7551.7630.1NRF47 181.417 235.57 200.010 035.5-425.5-347.1CRF17 358.417 660.16 764.010 896.1435.1513.5CRF27 143.817 145.26 889.010 256.2-204.8-126.4CCF17 077.516 986.06 525.010 461.078.4CCF27 232.317 357.66 975.010 382.6-78.4N06 407.315 377.64 200.011 177.6

3 結語

在小麥灌漿期和成熟期，由于外界環(huán)境溫度上升，脲醛緩釋肥料和包膜尿素的氮素分解釋放速率加快，土壤中速效氮含量較高，與常規(guī)一次性施肥CCF1處理、常規(guī)基肥加追肥CCF2處理和不施氮肥N0處理相比，脲醛氮占總氮質量分數(shù)分別為30%和40%的NRF1和NRF2處理以及硫加樹脂包膜尿素CRF2處理均有利于提高土壤有機質含量；脲醛氮占總氮質量分數(shù)30%、40%、50%和60%的NRF1、NRF2、NRF3和NRF4處理能在灌漿期為小麥生長提供較多的磷素，說明脲醛摻混肥料能促進土壤中磷素的釋放，但仍需多年試驗驗證。

從苗期到灌漿期，摻混肥處理的小麥植株葉片SPAD值增加量較大，說明摻混肥處理更有利于小麥的生長發(fā)育。在產(chǎn)量上，脲醛氮占總氮質量分數(shù)40%和50%的NRF2和NRF3處理較常規(guī)施肥CCF1和CCF2處理增產(chǎn)4.28%～6.88%，較包膜肥CCF1和CCF2處理增產(chǎn)2.80%～5.88%。在經(jīng)濟效益上，脲醛氮占總氮質量分數(shù)40%和50%的NRF2和NRF3處理較常規(guī)施肥CCF1和CCF2處理增收551.7～796.2元/hm2且不低于包膜尿素處理，增收效果最好。從產(chǎn)量和經(jīng)濟效益上看，脲醛氮占總氮質量分數(shù)40%～50%的NRF2和NRF3處理效果較好。