緱培欣,陳智勇,張陽陽,周 茹,劉 山,謝迎新,馬冬云,康國章,王晨陽,郭天財

(河南農業(yè)大學/國家小麥工程技術研究中心,河南鄭州 450002)

施肥是提高小麥產量的重要途徑[1]，合理施肥不僅可以促進作物對氮的吸收，降低氮素損失，減少農田生態(tài)環(huán)境污染，還可以提高小麥的產量[2]。近年來，肥料的不合理施用不僅造成了肥料的浪費，還引起作物產量及品質的下降，導致土壤污染及溫室效應等-系列生態(tài)環(huán)境問題[3-5]。研究表明，施用新型肥料對提高小麥產量、氮肥利用率以及農業(yè)面源污染的降低起到了重要作用[6-8]。控失肥是-種新型高效環(huán)保肥料，其原理是在普通化肥中添加-種“控失劑”，通過高分子網捕技術，將肥料營養(yǎng)成分“固定”在植株根系周圍土壤中，從而減少肥料養(yǎng)分流失，減緩養(yǎng)分釋放速率，提高肥料利用率，并達到增產的目的[9-11]。有機、無機肥配施通過改變土壤理化性質，有效增加土壤礦物質和有機質含量，提高土壤的供氮能力，增加小麥吸氮量以及干物質累積量，進而促進小麥籽粒產量提高和品質改善[12-15]。腐殖酸肥料作為-種新型增效肥料，不僅能夠減少土壤中氮的損失，提高氮肥利用率[16]，還可增加作物產量[17-19]。

有關新型肥料對小麥產量和品質影響的研究已有諸多報道，但在當前實際農業(yè)生產過程中，種植戶選購肥料時盲目性較大，而且在傳統(tǒng)的施肥方式中，存在施肥量高、施肥次數多等現象，導致勞動力成本高、肥料利用率低[20-21]。據統(tǒng)計，河南省每年復合肥用量在1 000萬噸以上，由于肥料產品選擇與施用不合理，化肥的大量施用并沒有達到穩(wěn)產和增產的效果。而小麥-次性施用高效肥技術可極大地減少勞動力投入，是實施節(jié)本增效、提高經濟效益的重要栽培措施[22-23]。因此，本研究在等量氮、磷、鉀養(yǎng)分供應條件下，以當前市場上常見的肥料類型為研究對象，通過分析-次性施用4種類型肥料(普通復合肥、腐殖酸復合肥、控失肥及有機無機配方肥)對冬小麥籽粒產量、品質以及氮素利用效率和經濟效益的影響，為實際生產上肥料的合理選擇及施用提供理論 依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年10月—2020年6月在河南省溫縣祥云鎮(zhèn)(34°54′N,112°58′E)進行。試驗地屬于暖溫帶大陸性季風氣候，年平均降雨量為625 mm，無霜期210 d，日照時數2 484 h。連續(xù)三年小麥種植季降雨量情況見圖1。土壤為粘質潮土，0～20 cm耕層有機質含量15.3 g·kg-1，全氮含量1.21 g·kg-1，速效磷含量45.4 mg·kg-1，速效鉀含量160.8 mg·kg-1，pH值為8.12。前茬種植作物為夏玉米，夏玉米收獲后秸稈粉碎全部還田。

圖1 連續(xù)三個生長季小麥生育期內降雨量分布

1.2 試驗材料與設計

供試小麥品種為鑫華麥818。4種肥料分別為普通復合肥(CF)、腐殖酸復合肥(HAF)、有機無機配方肥(OMF)和控失復合肥(CLF)，其中，普通復合肥、腐殖酸復合肥和控失復合肥均由河南心連心化學工業(yè)集團股份有限公司(原河南心連心化肥有限公司)提供，有機無機配方肥由普通復合肥與市場上商品有機肥(有機質≥45%，氮磷鉀總養(yǎng)分≥5%)按照重量比1∶1自行配制。4種肥料氮、磷、鉀養(yǎng)分比例相同(N-P2O5-K2O=20-20-5)，各處理4次重復，小區(qū)面積為125 m2。除不施肥對照外，所有小區(qū)4種肥料均在小麥播種前作為基肥按照900 kg·hm-2-次性施用，其他田間管理同當地常規(guī)大田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量及其構成因素測定

于第-年(2017-2018)、第二年(2018-2019)及第三年(2019-2020)小麥成熟期取1 m雙行樣品，帶回室內調查產量構成要素；各小區(qū)收獲6 m2脫粒風干后稱重，測定含水量(80 ℃烘干48 h)，計算籽粒產量。

1.3.2 相關品質指標測定

采用容重器(HGT-1000A,上海)測定小麥籽粒容重。用近紅外谷物籽粒分析儀(InfratecTM 1241,FOSS,Switzerland)測定籽粒蛋白質含量和濕面筋含量。采用磨粉機(Chopin CDI)磨粉，用Zeleny法測定沉降值。用快速粘度分析儀RVA4500(Perten，瑞典)測定糊化參數。

1.3.3 氮肥農學效率計算

氮肥農學效率=(施氮區(qū)作物產量-不施氮區(qū)作物產量)/施氮量

1.3.4 經濟效益計算

4種肥料成本按照普通復合肥(CF)2.5 元·kg-1,腐殖酸復合肥(HAF)2.9 元·kg-1,有機無機配方肥(OMF)3.2 元·kg-1和控失復合肥(CLF)2.9 元·kg-1計算；三年籽粒產量收益均按照2.24 元·kg-1計算。其他投入包括農藥、種子、整地、播種、灌溉、收獲、人工等費用統(tǒng)-按6 000 元·hm-2計算。

純效益=籽粒產量×小麥單價-(肥料投入+其他投入)

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2016和 SPSS 19.0進行數據處理和相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同肥料對潮土冬小麥籽粒產量及其構成因素的影響

由表1可知，不同肥料對小麥產量及其構成因素影響不同。CLF、OMF、HAF、CF和CK 5種處理小麥產量平均分別為10 365、9 285、 9 062、8 261和6 744 kg·hm-2，以CLF處理產量最高，OMF處理次之。與不施肥處理(CK)相比，4種肥料處理均能提高冬小麥籽粒產量，其中，CLF、OMF和HAF處理產量較CK連續(xù)三年均顯著提高(P<0.05)，分別較CK平均提高 53.7%、37.7%和34.4%，CF處理僅在2018-2019年與CK差異顯著；與CF處理相比,CLF、OMF和HAF處理分別平均提高小麥產量 25.5%、12.4%和9.7%，其中連續(xù)三年CLF處理與之差異顯著，OMF和HAF處理僅在2017-2018年度與之差異達顯著水平。

表1 不同處理小麥產量及其構成因素

從產量構成來看，與CK相比，4種肥料處理對小麥千粒重無顯著影響，連續(xù)三年CLF處理的成穗數和穗粒數均顯著提高，CLF、OMF和HAF處理間的穗數和穗粒數均差異不顯著。

2.2 不同肥料對潮土冬小麥籽粒品質及淀粉糊化特性的影響

分析不同肥料處理的小麥籽粒品質可知，各品質指標在肥料處理間存在明顯年度差異(表2)。與CK相比，4種肥料處理均提高了小麥籽粒容重、蛋白質含量和濕面筋含量，對沉降值無明顯影響。其中，CLF和OMF處理連續(xù)三年均顯著提高小麥籽粒容重和蛋白質含量 (P<0.05)。與CF處理比較，其他3種肥料處理(CLF、OMF和HAF)中，僅CLF處理連續(xù)三年均顯著提高小麥籽粒容重，對其他品質指標無顯著影響。因此，從整體來看，CLF和OMF處理對改善小麥籽粒品質相對較好。

表2 不同肥料處理小麥籽粒品質指標

由表3可知，與CK比較，各施肥處理具有提高小麥淀粉糊化特性的趨勢，但年度間存在差異。2018-2019年度，不同處理間無明顯差異。2019-2020年度，OMF處理除稀懈值外均可顯著提高其他各淀粉糊化特性指標；CLF處理除最終粘度和反彈值外均可顯著提高其他各淀粉糊化特性指標。

表3 不同肥料處理小麥淀粉糊化參數

2.3 不同肥料對潮土冬小麥氮肥農學效率及經濟效益的影響

由圖2可知，肥料處理對氮肥農學效率存在顯著影響(P<0.05)。4種肥料處理中，連續(xù)三年氮肥農學效率均以CLF處理最高；其中CLF、OMF和HAF處理較CF處理3年平均分別提高139.0%、67.5%和52.8%，差異均達顯著水平 (P<0.05)。各肥料處理對氮肥農學效率的影響在年度間存在著明顯差異。與CF處理相比，連續(xù)三年CLF和OMF處理均顯著提高氮肥農學效率，HAF處理僅在2017-2018年度與之差異達顯著水平(P<0.05)。

圖柱上不同小寫字母表示同-年度不同處理間差異顯著(P<0.05); 圖柱上垂直線表示標準誤。下圖同。

由圖3可知，從三年平均值可以看出，與CK相比，CLF、OMF和HAF處理的純效益均顯著提高，提高幅度分別為60.4%、30.9%、 28.3%；與CF處理相比，CLF和OMF處理純經濟效益顯著提高，提高幅度為42.4%和16.2%，HAF與CF處理間差異不顯著。

圖3 不同肥料處理冬小麥經濟純效益

不同肥料處理在不同年度對小麥純效益存在明顯差異。與CK相比，連續(xù)三年，CLF、OMF和HAF處理均可顯著提高小麥純效益；CF處理與CK間在2017-2018年無顯著差異。與CF處理比較，連續(xù)三年CLF處理均可顯著提高純效益；OMF處理在2017-2018和2019-2020年度顯著提高純效益；而HAF處理僅在2017-2018年度顯著提高純效益。

3 討 論

3.1 不同類型肥料施用對小麥籽粒產量的影響

近年來，有關不同類型緩控釋肥對小麥籽粒產量效應的研究較多。岳 克等[24]研究表明，與普通尿素相比，控失尿素可通過增加成穗數提高小麥籽粒產量。王小明等[25]研究表明，施用控釋復合肥主要通過增加小麥穗粒數與千粒重提高產量。本研究表明，控失肥處理主要通過增加小麥成穗數和穗粒數來提高籽粒產量，其產量提高原因可能是控失肥中含有“控失劑”，遇水形成-張“網”，養(yǎng)分被“鎖”在土壤中，可有效控制養(yǎng)分的釋放速率，減少養(yǎng)分的流失，促進并提高了植株對養(yǎng)分的吸收利用率，進而提高小麥產量[8-11]。本研究還發(fā)現，4種肥料處理對小麥籽粒千粒重無顯著影響，其原因可能與小麥生育后期水肥供應有關，本研究供試農田土壤肥力較高(見1.1試驗地概況部分中土壤基礎肥力數據)，所有肥料均作為基肥-次性施用，加之小麥灌漿期降雨量較多(見圖1)，不利于籽粒灌漿充實，從而使得小麥千粒重提高不明顯。白珊珊等[26]研究表明，與常規(guī)施肥相比，控失肥處理小麥籽粒產量提高不明顯；金丹丹等[27]研究認為，緩控釋肥較常規(guī)施肥水稻產量提高不顯著。本研究中，控失肥處理較常規(guī)施肥處理顯著提高了小麥籽粒產量，這可能與控失肥養(yǎng)分含量、施肥總量以及試驗地點土壤肥力、作物品種不同有關。有機無機配方肥處理主要是通過提高土壤有機碳含量和改善土壤理化性質提高小麥產量[28-30]。申長衛(wèi)等[31]研究表明，有機無機肥較常規(guī)施肥可顯著提高小麥籽粒產量；本研究發(fā)現，有機無機配施處理僅在2017-2018年度與常規(guī)施肥處理的差異顯著，其原因可能與小麥生育期氣溫和降雨量等環(huán)境因素有關。

3.2 不同類型肥料施用對小麥品質的影響

小麥品質主要與遺傳特性相關，水肥運籌等栽培管理措施也是影響小麥品質的重要因素[32]。氮肥對小麥籽粒蛋白質積累起著重要作用[33]，氮素缺乏會使籽粒形成過程中蛋白質的合成減少[34]。已有研究表明，施用氮肥可顯著提高小麥籽粒容重、蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值[35-37]。謝培才等[38]研究亦表明，施用緩控釋肥可以顯著改善小麥品質。本研究再次證實，施用控失肥可明顯提高小麥籽粒容重和蛋白質含量。這可能是因為控失肥能逐步釋放養(yǎng)分，滿足小麥不同生育時期對養(yǎng)分的需求。本研究還發(fā)現，4種肥料處理對小麥面粉沉降值無顯著影響，這可能受品種及當地環(huán)境氣候條件影響[39]。姜 東等[39]研究表明，在小麥籽粒形成中，土壤養(yǎng)分與肥料的均衡對品質有較大的影響。曲 環(huán)等[40]研究認為，在均衡施肥的基礎上，適量配施有機肥也可明顯改善小麥的各項品質指標。本研究在2017-2018小麥季施用有機無機配方肥較普通肥處理提高了蛋白質含量和濕面筋含量，這可能由于有機無機配方肥實現了有機無機肥平衡，提高了土壤肥力，改善了土壤結構，在作物后期可持續(xù)供應小麥養(yǎng)分，從而促進了籽粒對養(yǎng)分的吸收[41-42]。但在2018-2019和2019-2020年小麥季無明顯效果，原因可能與小麥生育期降雨量較少(見圖1)，不能滿足小麥后期對籽粒的水分需求，造成品質提高不明顯。小麥淀粉糊化特性是衡量小麥淀粉品質優(yōu)劣的重要指標[43]。淀粉糊化特性受基因型、環(huán)境及其互作的影響[44-45]，水氮措施對小麥淀粉糊化特性也具有重要影響[46]，有研究指出增施氮肥可提高小麥淀粉糊化參數[47]。本研究表明，施用控失肥可顯著提高小麥籽粒淀粉最終粘度和稀懈值，但是由于4種肥料類型氮磷鉀供應養(yǎng)分相同，使其肥料處理對糊化特性影響不明顯。本研究還發(fā)現，2017-2018小麥季各施肥處理間淀粉峰值粘度無明顯差異，但4種肥料處理均可顯著提高2018-2019小麥季淀粉峰值粘度。因此，-次性基施不同類型肥料能夠對某些小麥籽粒品質產生-定的影響，但年度間存在差異，這可能主要與試驗地點氣溫、降水等環(huán)境條件年度間不同有關。

3.3 不同類型肥料施用對小麥氮肥農學效率及效益的影響

提高氮肥利用率是降低農業(yè)生產投入和提高小麥產量的重要途徑[48]。鄧先亮等[49]研究認為，施用控釋肥可提高氮肥利用率，并且起到節(jié)本增效的作用。白珊珊等[26]研究發(fā)現，在平均減氮情況下，控失肥較普通復合肥氮肥農學效率提高36.6%。侯紅乾等[50]研究表明，與常規(guī)普通肥比較，70%普通肥+30%有機肥組合處理可顯著提高氮肥農學利用率，但50%普通肥+50%有機肥處理提高不明顯。本研究表明，與常規(guī)施肥比較，控失肥和有機無機配方肥處理連續(xù)三年均可顯著提高氮肥農學效率，這與上述侯紅乾等[50]研究略有不同，其差異原因可能主要與試驗地點土壤基礎肥力以及試驗用的有機無機配方肥養(yǎng)分含量不同有關。

選擇適宜肥料類型的關鍵在于其最終獲取經濟效益的高低。馬 昕等[51]研究發(fā)現，雖然控釋肥料投入稍有增加，但每公頃增收3 000元以上，水稻季施用控釋肥增收效果明顯。本試驗中，控失肥、有機無機配方肥和腐殖酸處理小麥純收益分別較普通肥處理每公頃增加4 352元、1 662元和1 433元。分析認為，施用控失肥、有機無機配方肥、腐殖酸肥雖然增加了肥料投入成本，但這3種類型肥料成本也僅略高于普通復合肥，且在人工等費用相同的情況下，較普通肥可顯著增加小麥籽粒產量，最終使小麥純經濟效益顯著增加，尤其是控失肥處理更為明顯。

在今后的研究中還需納入小麥不同生育時期的生理指標，深入研究施用不同肥料類型情況下小麥不同生育階段的養(yǎng)分吸收規(guī)律，以期為該地區(qū)的合理肥料選擇提供理論和技術指導。

4 結 論

-次性施用控失肥、有機無機配方肥、腐殖酸肥和普通肥處理均可以提高小麥籽粒產量、氮肥農學效率和經濟效益，且以控失肥處理效果最為明顯?？厥Х屎陀袡C無機配方肥處理可改善某些小麥籽粒品質。綜合考慮到產量、品質以及氮肥農學效率和純效益的條件下，-次性基施控失肥處理可作為當前研究地區(qū)的簡約化肥料施用模式之-。