吳秀萍

(河南省濮陽市南樂縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,河南 南樂 457400)

小麥?zhǔn)鞘澜缰饕Z食作物,也是我國三大主糧之一,持續(xù)提高小麥的綜合產(chǎn)能是確保國家糧食安全的有效途徑[1]。隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對小麥的需求量也日益增加,而我國總耕地面積有限,依靠增加播種面積來增加小麥總產(chǎn)量難以實現(xiàn),因此,如何提高小麥單產(chǎn)、改善小麥品質(zhì),充分挖掘品種潛能是緩解小麥產(chǎn)需矛盾的主要途徑[2]。近年來,化肥對提高糧食單產(chǎn)的作用不可替代,也是緩解我國小麥產(chǎn)需矛盾的主要措施。氮肥是作物生長的必需元素,參與作物的光合作用及多種代謝活動,對提高作物單產(chǎn)、改善品質(zhì)具有重要作用[3～6],但作物的單產(chǎn)與氮肥呈二次曲線關(guān)系,即作物單產(chǎn)隨氮素施用量先增加后降低,存在最合理的氮肥施用量,超過此氮肥施用量,作物的單產(chǎn)和品質(zhì)均有所下降,并對土壤環(huán)境帶來負(fù)面影響[7,8]。小麥生長周期較長,運籌氮素的施用量、施用時期和施用比例,在小麥需肥關(guān)鍵期補充氮素是獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的有效管理措施。大量研究表明,重施基肥和拔節(jié)肥可協(xié)調(diào)小麥品質(zhì)和產(chǎn)量的關(guān)系,顯著提高籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素,增加收獲指數(shù),但關(guān)于氮肥基施和追施比例的研究存在差異[9,10]。為此,結(jié)合豫北地區(qū)小麥生產(chǎn)情況,探究氮肥基施和追施比例對冬小麥生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,以期為氮肥的合理利用和農(nóng)民增產(chǎn)增收提供參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗地位于南樂縣北部的谷金樓鄉(xiāng),屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。特點是四季分明,冬寒夏熱、春旱秋涼,年平均溫度13.3 ℃, 無霜期210 d,年平均日照時數(shù)2 400 h;平均降雨量650 mm,夏秋季節(jié)降雨量占72%左右,且多暴雨;年太陽輻射為118.3 kcal/cm2,年有效輻射為57.9 kcal/cm2。試驗地土壤類型為潮土,土體疏松,耕性良好,酸堿適度,肥力較高。土壤中有機質(zhì)含量為1.31%,全氮含量為1.12 g/kg,堿解氮含量為68.53 mg/kg,速效磷含量為19.27 mg/kg,速效鉀含量為86.41 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗供試品種為中麥578,在鉀肥和磷肥底施的基礎(chǔ)上,通過調(diào)節(jié)氮肥基施(基肥)和追施(拔節(jié)肥)的比例,設(shè)置4個比例水平,以不施氮肥作為對照處理(CK),設(shè)置氮肥全部基施(N1),基肥∶拔節(jié)肥=7∶3(N2),基肥∶拔節(jié)肥=5∶5(N3),基肥∶拔節(jié)肥=3∶7(N4)。田間試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計,小區(qū)種植面積為 60 m2(4 m×15 m),重復(fù)3次,共15 個小區(qū)。 除對照處理外,各處理施用總量為磷肥(P2O5)8 kg/667m2,鉀肥(K2O)8 kg/667m2,氮肥(N)15 kg/667m2。

試驗 于2019年10月10日播種,播種量為12 kg/667m2,采用等行播種,行距為20 cm。搶墑播種,若墑情不足,播種后及時澆灌蒙頭水,保證一播全苗。其他栽培管理同一般大田。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 小麥群體的測定 待小麥生長到3葉期時,每個處理隨機選取長勢均勻、長1 m的雙行固定樣點進(jìn)行標(biāo)記,用于田間群體指標(biāo)的測定。測定3葉期各處理小麥的基本苗數(shù);并于越冬期、返青期、拔節(jié)期、開花期和成熟期5個時期測定記錄各處理小麥的分蘗數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量性狀的測定 于小麥成熟后,每個處理選擇同一位置的5 m2進(jìn)行產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定。取其中1 m2進(jìn)行穗數(shù)統(tǒng)計,并選出30個主莖穗進(jìn)行考種,統(tǒng)計穗粒數(shù)、千粒重,然后對5 m2進(jìn)行實收測產(chǎn),換算成畝產(chǎn)。

1.3.3 品質(zhì)性狀的測定 小麥?zhǔn)斋@后,清除雜質(zhì)和麩皮,利用近紅外廣譜測定儀測定小麥的品質(zhì)指標(biāo)(容重、蛋白質(zhì)、沉降值、面團(tuán)穩(wěn)定時間、出粉率和吸水率)。

1.3.4 氮肥利用效率 分別于拔節(jié)期、開花期和成熟期選擇各個處理代表性小麥10株,采用105 ℃殺青后,75 ℃恒溫烘干至恒重,稱重后采用半微量凱氏定氮法測定小麥植株、籽粒氮素的含量。計算不同處理小麥的氮農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收率和氮素利用率,具體計算方法如下:

農(nóng)學(xué)利用效率(%)=(施氮產(chǎn)量- 不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量×100%

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/施氮量

氮吸收利用率(%) = (施氮區(qū)氮吸收量-不施氮區(qū)氮吸收量)/施氮量×100%

氮素收獲指數(shù)=籽粒含氮量/植株吸氮量

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel2010和SPSS19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析,采用Turkey 法(P＜0.05)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對小麥分蘗群體及成穗率的影響

由表1可知,小麥的分蘗群體隨著生育期呈先增加后降低趨勢。苗期—越冬期各處理分蘗數(shù)增長迅速;越冬期—返青期分蘗數(shù)增加緩慢;返青期—開花期分蘗數(shù)呈增長迅速,并在開花期分蘗數(shù)達(dá)到最大;開花期—成熟期分蘗數(shù)迅速下降。

苗期—越冬期,除N4處理的分蘗數(shù)與CK相比差異不顯著外,N1、N2和N3處理的分蘗數(shù)顯著高于對照處理。返青期—成熟期,N1～N4處理的分蘗數(shù)顯著高于CK處理。在開花期時,各處理莖蘗數(shù)達(dá)到最大,以N4處理的分蘗數(shù)最多,達(dá)到201.84萬/667m2,比CK處理增加了30.95%;N3、N2處 理 次 之,分 別 比CK處 理 增 加 了17.89%、17.73%;N1處理的分蘗數(shù)為173.65萬/667m2,比CK處理增加了12.66%,差異均達(dá)到顯著水平。

小麥莖蘗成穗率隨著追施氮肥比例的增加先增加后降低,其中N3、N2和N1處理間的莖蘗成穗率差異不顯著,但顯著高于CK處理,分別增加了11.28%、7.27%、6.17%;N4處理與CK相比,差異不顯著。

由此可見,增加氮肥追施比例能夠增加最高莖蘗數(shù)和有效穗數(shù),并以N4處理效果最佳,但因有效穗數(shù)不足導(dǎo)致成穗率下降,成穗率以N3處理效果最佳。

2.2 不同施氮處理對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

由表2可知,小麥的穗數(shù)隨著氮肥追施比例的增加而逐漸增加,施肥處理以N4處理的穗數(shù)最高,達(dá)到54.11萬/667m2,比CK處理增加了35.75%;以N1處理的穗數(shù)最低,達(dá)到47.98萬/667m2,比CK處理增加了20.37%。小麥的穗粒數(shù)隨氮肥追施比例增加而增加;千粒重隨氮肥追施比例增加先增加后降低。穗粒數(shù)和千粒重均以施肥處理(N1～N4)顯著高于對照處理,且施肥處理間(N1～N4)的差異不顯著。

小麥的產(chǎn)量也隨著追施氮肥比例的增加先增加后降低,以N3處理的產(chǎn)量最高,達(dá)到615.73 kg/667m2,比CK處理增加了54.99%;N4處理次之,與N3處理相比差異不顯著,但比CK處理增加了49.11%;N1處理的產(chǎn)量比對照處理增加了32.45%,但顯著低于N2、N3和N4處理。

由此可見,增加氮肥追施比例能夠顯著提高小麥的穗數(shù),但氮肥追施比例過高容易造成穗粒數(shù)和千粒重下降,導(dǎo)致產(chǎn)量降低。試驗條件下以N3處理效果最佳、N4處理次之。

2.3 不同施氮處理對小麥品質(zhì)性狀的影響

由表3可知,與CK處理相比,各施肥處理的小麥的容重、吸水率和出粉率增加不顯著;但各施肥處理的小麥濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量和沉降值顯著增加,并隨著氮肥追施比例的增加而增加。與CK相比,N2、N3和N4處理的蛋白質(zhì)含量分別增加了 35.33%、37.20%、35.68%,差異顯著;N2、N3和N4處理的濕面筋含量分別增加了44.67%、47.32%、49.14%,差異顯著。與N1處理相比,N2、N3和N4處理的蛋白質(zhì)含量分別增加了2.29%、3.71%、2.56%;N2、N3和N4處理的濕面筋含量分別增加了6.44%、8.39%、9.69%,這說明與單一基施氮肥相比,追施氮肥能夠增加小麥的蛋白質(zhì)和濕面筋含量。

小麥?zhǔn)┓侍幚淼某两抵狄訬4處理最高,達(dá)到26.14 ml,比CK處理增加了47.93%,差異顯著;以N1處理的沉 降 值 最 低,為20.29 ml,比CK處 理 增 加 了14.83%,差異顯著。小麥最大阻力以CK對照最高,達(dá)到172.14%;以N1處理的最大阻力最低,比對照處理降低了13.82%,差異顯著。

由此可見,施用氮肥能夠顯著改善小麥的品質(zhì),并隨著氮肥追施比例的增加呈增加趨勢,以N4處理效果最佳,N3處理次之。

2.4 不同施氮處理對小麥氮積累及利用率的影響

由表4可知,小麥氮素積累總量和籽粒氮素積累均隨著氮肥追施比例的增加先增加后呈降低趨勢,以N3處理的植株氮素積累量最高,達(dá)到20.43 kg/667m2,籽粒氮素積累量達(dá)到14.91 kg/667m2,分別比CK處理增加了64.23%、57.07%,差異顯著;N4處理次之。各處理小麥的氮素收獲指數(shù)在0.65～0.75之間,差異不顯著。

氮吸收利用率和農(nóng)學(xué)利用率均隨著氮肥追施比例的增加先增加后降低。氮吸收利用率和農(nóng)學(xué)利用率均以N3處理最高,分別達(dá)到53.25%、14.56%,N4處理次之。與一次性基施氮肥的N1處理相比,N3處理的氮吸收利用率增加了54.53%,氮農(nóng)學(xué)利用率增加了69.50%;N4處理的氮吸收利用率增加了35.66%,氮農(nóng)學(xué)利用率增加了51.46%;N2處理的氮吸收利用率增加了9.84%,氮農(nóng)學(xué)利用率增加了46.80%。說明追施氮肥能夠提高小麥的氮吸收利用率和氮農(nóng)學(xué)利用率。N2、N3和N4氮偏生產(chǎn)力差異不顯著,但均顯著高于N1處理。

表1 不同處理對小麥分蘗群體及成穗率的影響

表2 不同處理對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

表3 不同處理對小麥品質(zhì)性狀的影響

表4 不同處理對小麥小麥氮肥利用率的影響

由此可見,施用氮肥能夠增加小麥植株氮素的積累量,而隨著氮肥追施比例的增加,氮吸收利用率和氮農(nóng)學(xué)利用率呈先增加后降低趨勢,并以N3處理效果最佳,N4處理次之。

3 結(jié)論與討論

化肥的使用大幅度的提高了糧食產(chǎn)量,緩解了人口增長和耕地資源短缺帶來的產(chǎn)需矛盾,但我國化肥利用率較低,氮肥的當(dāng)季利用率僅為30%左右,不僅造成資源浪費,甚至污染了環(huán)境,嚴(yán)重威脅著糧食安全[8]。由于我國土壤環(huán)境多樣化,土壤基礎(chǔ)肥力差異對氮肥施時期施用量的要求也不盡相同。合理的氮肥運籌。是提高群體質(zhì)量的關(guān)鍵方式,適量氮肥基施和拔節(jié)肥追肥。能夠顯著增加小麥各個生育期分蘗數(shù)、最高莖蘗數(shù)和有效穗數(shù)[9],這與本研究結(jié)果相同,但氮肥追施比例過高會因有效穗數(shù)不足導(dǎo)致成穗率下降。

小麥的產(chǎn)量與氮肥施用量呈二次曲線關(guān)系,合適的氮肥運籌可以提高小麥的單產(chǎn)水平,協(xié)調(diào)小麥子粒產(chǎn)量、籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量之間的關(guān)系,但過量施氮盡管能提高子粒蛋白質(zhì)含量,但會引起子粒產(chǎn)量的降低[10]。拔節(jié)期是小麥第二需氮高峰期,合理的氮肥供應(yīng)有利于小花分化、提高結(jié)實率,最終達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的效果。武際等認(rèn)為氮肥基施 50%、拔節(jié)期追施 30%、孕穗期追施 20%能夠協(xié)調(diào)產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系[11]。喬玉強等認(rèn)為小麥達(dá)到產(chǎn)量最高的處理是基肥∶孕穗肥為 4∶6。這與本研究結(jié)果表明基本相似[12]。本研究表明,追施氮肥能夠顯著提高小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重,顯著改善小麥籽粒的品質(zhì),并以氮肥基施∶追施=5∶5的N3處理產(chǎn)量最高。各施肥處理的小麥濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量和沉降值顯著增加,并隨著氮肥追施比例的增加而增加,但各施肥處理的小麥容重、吸水率和出粉率差異不顯著。

氮農(nóng)學(xué)利用率、氮吸收利用率和氮偏生產(chǎn)力是提現(xiàn)氮肥利用率的重要指標(biāo),并隨著施氮量的增加而降低[13]。在總的氮肥量一定的情況下,減小氮肥基施比例,增加拔節(jié)期氮肥的追施量,更有利于氮素的吸收利用,提高小麥氮肥利用效率,但拔節(jié)期過量的施用氮肥反而不利于提高氮素的利用率[14],這與試驗結(jié)果研究相同。隨著氮肥追施比例的增加,氮吸收利用率和氮農(nóng)學(xué)利用率呈先增加后降低趨勢,并以N3處理效果最佳。

綜上所述,氮肥對提高小麥產(chǎn)量、改善籽粒品質(zhì)具有重要作用,而氮肥施用時期后移(拔節(jié)期)的效果更為明顯,試驗以氮肥基施∶追施=5∶5的N3處理效果最佳。在保證小麥生長期氮素總量不變的條件下,將施肥時期和施肥量后移,可有效改善土壤的 N 素利用,但對土壤物理性質(zhì)和肥力的影響尚不明確,有待進(jìn)一步研究。