鄒奇芳， 谷曉博， 李援農(nóng)， 陳朋朋， 曹俊豪

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

1 研究背景

作為我國第二大糧食作物，小麥在保障國家糧食安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局2022年發(fā)布的統(tǒng)計(jì)資料顯示[1]，2021年我國小麥產(chǎn)量為1.37×108噸，較2010年增長了17.97%?；实氖┯脤?duì)小麥增產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，在全國小麥主要栽培區(qū)中，化肥對(duì)小麥增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率高達(dá)25.8%～43.6%[2-3]。從1995年至2015年，糧食作物播種面積減小了19.3%，若需保障糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定增長，就需要提高作物的單產(chǎn)水平[4]。大量田間試驗(yàn)研究表明糧食單產(chǎn)增加55%是化肥作用的效果[5]，合理施肥能使水稻、小麥、玉米三大糧食作物平均增產(chǎn)48%，為保障糧食增產(chǎn)和穩(wěn)定做出了極大的貢獻(xiàn)[6]。

氮元素是影響植物生長發(fā)育及產(chǎn)量的重要營養(yǎng)元素，同時(shí)氮肥也是使用量最大的肥料之一[7]。由于普通氮肥的肥效作用周期較短，不能在短時(shí)期內(nèi)被作物全部吸收和利用[8-9]，導(dǎo)致其會(huì)以銨態(tài)氮或硝態(tài)氮的形式被土壤膠體吸附而留存于土壤中，存在較大的淋洗風(fēng)險(xiǎn)[10]；同時(shí)，實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了追求高產(chǎn)而過量施用氮肥[11-12]，各地因此而引發(fā)了大量面源污染，給農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境帶來了沉重負(fù)擔(dān)，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[13-14]。緩釋氮肥因其能很好地將肥料養(yǎng)分釋放速率匹配作物養(yǎng)分吸收速率，成為近年來化肥研究的主要對(duì)象之一。但施用緩釋氮肥成本較高，普通農(nóng)戶接受程度較差，因此，考慮緩釋氮肥與普通氮肥配施逐漸過渡至緩釋氮肥單施是一種較為可行的緩釋氮肥推廣策略。顧睿[15]研究表明，小麥?zhǔn)┯镁忈尩屎罂稍诟牧纪寥婪柿Φ耐瑫r(shí)顯著提高小麥的水氮利用效率，且小麥品質(zhì)也得到改善。楊金宇等[16]研究表明，緩釋氮肥配施尿素能調(diào)控小麥灌漿動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量構(gòu)成，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。李援農(nóng)等[17-18]關(guān)于玉米緩釋氮肥與尿素的配施研究表明，65%與100%的緩釋氮肥處理，顯著提高了玉米的產(chǎn)量及氮素利用效率。緩釋氮肥與尿素的配比不同，對(duì)小麥的生長狀況和生產(chǎn)效益的影響也存在一定差異。張嘉敏[19]研究表明尿素與緩釋氮肥摻施對(duì)夏玉米的中后期生長有促進(jìn)作用，緩釋氮肥與尿素3∶1配施比其他處理使夏玉米產(chǎn)量增加了14.8%～60.1%，水分利用效率提高了2.9%～14.4%。

緩釋氮肥與尿素配施在春玉米和夏玉米上的應(yīng)用已有較多研究，但對(duì)關(guān)中地區(qū)冬小麥的研究還不夠充分。本研究基于1年田間小麥試驗(yàn)，以不施肥為對(duì)照，設(shè)置緩釋氮肥與尿素不同的配施比例，分析不同配施處理下冬小麥生長情況的變化規(guī)律，探究緩釋氮肥-尿素配比對(duì)冬小麥產(chǎn)量以及水氮利用效率的影響，尋求更易于投入田間生產(chǎn)的配施方案，以期為關(guān)中地區(qū)冬小麥合理施肥提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年10月-2020年6月在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)站地屬暖濕帶季風(fēng)半濕潤氣候區(qū)，年均輻射總量為475.5 KJ/m2，多年平均氣溫為13.0 ℃，全年無霜期為210 d，年平均降水量為632 mm，降水年內(nèi)季節(jié)分配不均勻，年平均蒸發(fā)量為1 500 mm。試驗(yàn)地地下水埋深5 m以下，其向上補(bǔ)給量可忽略不計(jì)。試驗(yàn)地土壤為中壤土，田間土壤持水率為24%(質(zhì)量含水率)，表層土壤pH值為8.12，土壤容重為1.38 g/cm3。表層(0～20 cm)土壤養(yǎng)分狀況如表1所示。

表1 試驗(yàn)地表層(0～20 cm)土壤養(yǎng)分狀況

2019年10月-2020年6月試驗(yàn)站冬小麥生育期內(nèi)氣溫和逐日降水量情況如圖1所示。冬小麥生育期內(nèi)的總降水量為149.5 mm，日平均降水量為0.66 mm，日平均氣溫為9.21 ℃。

圖1 2019年10月-2020年6月冬小麥生育期的氣溫和降水量變化

2.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用冬小麥品種為“小偃22”，試驗(yàn)所用常規(guī)氮肥為普通尿素(N≥46%)，緩釋氮肥為硫包衣尿素(N≥37 %)；磷肥為過磷酸鈣(P2O5≥16%)；鉀肥為農(nóng)用硫酸鉀(K2O≥51 %)。播種量為180 kg/hm2，施氮總量為180 kg/hm2，施磷總量為120 kg/hm2，施鉀總量為135 kg/hm2。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小麥于2019年10月19日播種，2020年6月1日收獲。小麥采用人工條播，南北方向種植，行間距為20 cm，播種前采用機(jī)器翻耕。試驗(yàn)小區(qū)為16 m2(長4 m，寬4 m)。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)施肥梯度，分別為：不施氮(N0)、100%尿素(N1)、100%緩釋氮肥(N2)、25%緩釋氮肥+75%尿素(N3)、50%緩釋氮肥+50%尿素(N4)、75%緩釋氮肥+25%尿素(N5)。以不施肥處理作為對(duì)照處理，各試驗(yàn)處理施肥情況見表2。除CK處理外，其余各處理的磷肥和鉀肥施入量均相同，且在冬小麥翻耕前一次性撒施。試驗(yàn)期間所有處理的冬小麥均未灌溉。為減小誤差，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，各小區(qū)間設(shè)置1 m間隔種植相同作物的保護(hù)帶。各處理的病蟲害防治、除草等相關(guān)農(nóng)藝措施均與常規(guī)田間管理相同。

表2 試驗(yàn)處理及具體施肥方案 kg/hm2

2.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2.4.1 植物相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 (1)地上部干物質(zhì)量：在小麥苗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期等5個(gè)生育期選取長勢(shì)均勻的小麥植株30株，按照莖、葉、穗分離，于105 ℃殺青，時(shí)間為30 min，然后75 ℃恒溫干燥至質(zhì)量恒定后稱重。

(2)產(chǎn)量：收獲時(shí)在每個(gè)小區(qū)選取1 m2的樣區(qū)小麥進(jìn)行收割并測(cè)其穗數(shù)、穗長、穗粒數(shù)、千粒重，然后脫粒，風(fēng)干至含水量為14%后稱重。

(3)植株含氮量：將冬小麥地上部分按照莖、葉、穗分離后，干燥粉碎并過0.5 mm的篩網(wǎng)后稱重，經(jīng)濃硫酸消煮后用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定全氮含量。

2.4.2 土壤相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

(1)土壤含水量：采用烘干法測(cè)定土壤質(zhì)量含水率，取土深度為100 cm，0～40 cm深度內(nèi)取樣間距為10 cm，40 cm以下取樣間距為20 cm。

(2)土壤硝態(tài)氮含量：土壤取樣方法與含水量測(cè)定的土壤取樣法相同，取樣后將土樣經(jīng)自然風(fēng)干后磨碎過0.5 mm篩，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤的硝態(tài)氮含量。

2.4.3 水、氮利用效率

(1)氮肥農(nóng)學(xué)利用率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)、氮肥偏生產(chǎn)力(partial factor productivity of nitrogen,PFPN)、氮肥表觀利用率(utilization rate of nitrogen fertilizer,NUR)3項(xiàng)指標(biāo)利用公式(1)～(3)計(jì)算[20]：

NAE=(YN-YO)/FN

(1)

PFPN=Y/FN

(2)

NUR=(UN-UO)/FN×100

(3)

式中：NAE為氮肥農(nóng)學(xué)利用率，kg/kg；YN為施氮處理冬小麥的籽粒產(chǎn)量，kg/hm2；YO為不施氮處理冬小麥的籽粒產(chǎn)量,kg/hm2；FN為施氮處理的施氮量，kg/hm2；PFPN為氮肥偏生產(chǎn)力，kg/kg；Y為籽粒產(chǎn)量，kg/hm2；NUR為氮肥表觀利用率，%；UN為施氮處理植株地上部氮素累積吸收量，kg/hm2；UO為不施氮處理植株地上部氮素累積吸收量，kg/hm2。

(2)水分利用效率(water use efficiency,WUE)利用式(4)～(5)計(jì)算[21]：

WUE=Y/ET

(4)

ET=P+W1-W2+K-R

(5)

式中：WUE為水分利用效率，kg/(hm2·mm)；ET為耗水量，mm；P為降水量，mm；W1為播種前土層貯水量，mm；W2為收獲時(shí)土層貯水量，mm；K為地下水補(bǔ)給量，mm，本試驗(yàn)地地下水埋深在5 m以下，可忽略；R為徑流，mm，本試驗(yàn)小區(qū)四周起壟，無徑流，可忽略。

2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2021(Microsoft)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和誤差計(jì)算；采用SPSS20.0(IBM)軟件中的單因素AVNOVA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性分析采用Duncan新復(fù)極差法，用OriginPro8.5(OriginLab)進(jìn)行擬合和繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥各生育期地上部干物質(zhì)與氮素吸收量的影響

圖2為冬小麥各處理地上部干物質(zhì)累積量及氮素吸收量情況。

圖2 各處理冬小麥地上部干物質(zhì)累積量及氮素吸收量變化

分析圖2(a)可知，各生育期施氮處理地上部干物質(zhì)累積量均高于不施氮處理，差異顯著(p<0.05)。拔節(jié)期N2處理地上部干物質(zhì)累積量比N1處理降低9.35%，差異顯著(p<0.05)，抽穗期差距縮小到了1.73%，灌漿期N2處理比N1處理提高5.00%，成熟期干物質(zhì)累積量N2處理比N1處理增加了304.17 kg/hm2。單施緩釋氮肥與單施尿素處理相比，能夠增加小麥的干物質(zhì)累積量。在成熟期時(shí)，緩釋氮肥與尿素配施的N3、N4、N5處理與CK相比，地上部干物質(zhì)累積量分別提高了80.51%、85.55%、87.94%，同時(shí)較N0處理分別提高了50.68%、54.89%、56.88%，差異顯著(p<0.05)；N3、N4、N5處理與N1處理相比，地上部干物質(zhì)累積量分別提高了7.00%、9.99%、11.40%，同時(shí)較N2處理，分別提高了4.69%、7.62%、9.20%，差異顯著(p<0.05)。緩釋氮肥配施處理與單施尿素、緩釋氮肥的處理相比較，更能夠有效促進(jìn)冬小麥的干物質(zhì)量增加。

分析圖2(b)可知，冬小麥氮素吸收量隨生育進(jìn)程增加，在成熟期達(dá)到最高值。施氮對(duì)冬小麥的氮素吸收有促進(jìn)作用。冬小麥苗期時(shí)，N2、N3、N4、N5處理的氮素吸收量較CK、N0處理顯著提高(p<0.05)。冬小麥生長最為旺盛的階段是拔節(jié)期，這是植株?duì)I養(yǎng)生長的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)氮素的需求量提高，生物量增加迅速，溫度升高也促進(jìn)了植株的生長以及氮素吸收，拔節(jié)期施氮處理平均較CK提高38.63%，較N0處理提高25.55%，差異顯著(p<0.05)。抽穗期氮素吸收量最低是CK，為88.21 kg/hm2，最高為N5處理，為152.24 kg/hm2。灌漿期氮素吸收量最低是CK，為102.74 kg/hm2，最高為N5處理，為180.04 kg/hm2，N5處理氮素吸收量高于其他施氮處理2.17%～25.72%。成熟期施氮處理的冬小麥氮素吸收量比不施肥處理提高了43.50%～78.06%，比不施氮肥處理提高了12.27%～41.44%；N3、N4、N5處理與N1處理相比，氮素吸收量分別增加了17.89%、21.02%、24.08%；同時(shí)與N2處理相比，分別增加了5.92%、8.73%、11.49%，差異顯著(p<0.05)，氮素吸收量最大的為N5處理。緩釋氮肥與尿素配施促進(jìn)植株氮素吸收的效果更好。

3.2 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥?zhǔn)斋@期土壤硝態(tài)氮分布和累積的影響

圖3為各處理冬小麥成熟期0～100 cm土層硝態(tài)氮分布情況。由圖3可知，0～100 cm的土壤硝態(tài)氮含量隨土壤深度的增加均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。施用緩釋氮肥的N2、N3、N4、N5處理硝態(tài)氮含量最大值均在20 cm土層的位置，然后隨著土壤深度的增加開始逐漸減小，在深度100 cm處達(dá)到硝態(tài)氮含量的最低值，N2～N5處理的硝態(tài)氮主要集中在0～40 cm土層。單施尿素的N1處理硝態(tài)氮含量最大值出現(xiàn)在60 cm土層位置，然后隨著土層深度的增加而降低，100 cm土層深度處，N1處理的土層硝態(tài)氮含量在所有處理中最大。

圖3 各處理冬小麥成熟期0～100 cm土層硝態(tài)氮分布 圖4 各處理冬小麥成熟期0～100 cm土層硝態(tài)氮累積量

圖4為各處理冬小麥成熟期0～100 cm土層硝態(tài)氮累積量。由圖4可知，0～100 cm土層中各處理土壤硝態(tài)氮累積量由大到小依次為：N1處理、N2處理、N3處理、N4處理、N5處理、N0處理、CK。N2～N5處理0～100 cm土層硝態(tài)氮累積量顯著高于CK與N0處理(p<0.05)。施用緩釋氮肥的N2～N5處理0～40 cm土層中的硝態(tài)氮累積量隨緩釋氮肥施用比例的增加出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，0～100 cm土層中的硝態(tài)氮累積量隨緩釋氮肥施用比例的增加則出現(xiàn)了先減小后增大的趨勢(shì)。N3、N4、N5處理0～40 cm土層硝態(tài)氮累積量較N1處理分別顯著增加了40.68%、43.09%、45.51%；同時(shí)較N2處理也分別提高了2.09%、3.84%、5.60%，但差異不顯著。N1處理0～40 cm土層硝態(tài)氮累積量最小為64.60 kg/hm2，占0～100 cm土層中硝態(tài)氮累積總量的33.61%；N5處理0～40 cm土層硝態(tài)氮累積量最大為94.00 kg/hm2，占0～100 cm土層中硝態(tài)氮累積總量的53.13%，較其他施用緩釋氮肥處理高出了1.70%～31.81%；N1處理40～100 cm土層硝態(tài)氮累積量在所有處理中最大，為127.62 kg/hm2，占0～100 cm土層中硝態(tài)氮累積總量的66.39%；N5處理40～100 cm土層硝態(tài)氮累積量最小，為82.94 kg/hm2，占0～100 cm土層中硝態(tài)氮累積總量的46.87%。

3.3 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

表3為緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響試驗(yàn)結(jié)果。由表3分析可知，施加氮肥的處理與CK和N0處理相比，在單穗粒數(shù)、單位面積有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量、籽粒產(chǎn)量等方面有顯著提高(p<0.05)。各處理的穗長為5.1～6.6 cm。N2、N3、N4、N5處理與N1處理相比較穗長顯著增加了7.41%、8.10%、12.59%、13.79%，緩釋氮肥與尿素配施的N3、N4、N5處理間無顯著性差異。緩釋氮肥與尿素配施可提高冬小麥的單穗粒數(shù)，N2、N3、N4、N5處理較N1處理單穗粒數(shù)顯著增加了6.49%、8.74%、10.86%、11.36%，N4、N5處理間差異不顯著。N3、N4、N5處理的千粒質(zhì)量與其他處理相比分別提高了12.43%～53.57%、14.66%～56.61%、14.91%～56.95%，N3、N4、N5處理中，N5處理千粒質(zhì)量最大為41.69 g，N3處理最小為40.88 g，處理間差異不顯著。施用氮肥的N1～N5處理與CK相比，施氮處理分別增產(chǎn)了11.71%～57.26%；同時(shí)與N0處理相比，施氮處理分別增產(chǎn)了11.71%～36.74%。緩釋氮肥與尿素配施的N3、N4、N5處理與單施尿素的N1處理相比籽粒產(chǎn)量顯著增加了16.38%、19.81%、22.41%；同時(shí)與N2處理相比，籽粒產(chǎn)量顯著增加了5.76%、8.88%、10.10%。試驗(yàn)產(chǎn)量最高的處理為N5處理，其產(chǎn)量為7 643 kg/hm2。各處理產(chǎn)量從大到小依次為：N5>N4>N3>N1>N2>N0>CK?？梢?，緩釋氮肥與尿素配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著影響。

表3 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3.4 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥水、氮利用效率的影響

表4為緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥水、氮利用效率的影響試驗(yàn)結(jié)果。由表4分析可知，緩釋氮肥與尿素配施可以提高冬小麥的水分利用效率，差異顯著(p<0.05)。N1、N2、N3、N4和N5處理的水分利用效率分別比CK提高了50.08%、55.29%、62.07%、64.69%和66.12%，分別比N0處理提高了12.06%、15.95%、21.01%、22.97%和24.04%，差異顯著(p<0.05)。N3、N4、N5處理與N1、N2處理相比，水分利用效率顯著提高(p<0.05)，N3、N4、N5處理分別比N1處理提高了16.38%、19.81%、22.41%，分別比N2處理提高了5.76%、8.88%、11.24%，N3處理和N4處理之間水分利用效率差異不顯著，N4處理和N5處理之間水分利用效率差異不顯著，N3處理和N5處理之間水分利用效率差異顯著(p<0.05)。水分利用效率是衡量冬小麥生產(chǎn)潛力的重要指標(biāo)，施用緩釋氮肥的N2、N3、N4和N5處理中，隨著緩釋氮肥施用比例的增大，水分利用效率出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。各處理冬小麥水分利用效率表現(xiàn)為：N5>N4>N3>N1>N2>N0>CK。由此可見，緩釋氮肥與尿素配施可提高水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。

表4 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥水、氮利用效率的影響

氮肥偏生產(chǎn)力反映了籽粒產(chǎn)量與施氮量之間的關(guān)系，氮肥偏生產(chǎn)力隨緩釋氮肥施用比例的增加與水分利用效率出現(xiàn)相同的趨勢(shì)，氮肥偏生產(chǎn)力較高一定程度上表示著較高的產(chǎn)量，N2、N3、N4、N5處理的氮肥偏生產(chǎn)力比N1處理提高了10.04%、16.38%、19.81%、22.41%，差異顯著(p<0.05)，反映出緩釋氮肥的有效性高于尿素。氮肥農(nóng)學(xué)利用率反映了生產(chǎn)力潛量。N2、N3、N4和N5處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率為11.17～15.46 kg/kg，各處理間差異顯著(p<0.05)，分別比N1處理提高了45.25%、73.86%、89.33%、101.04%?？梢娛┯镁忈尩誓軌蛱岣叩实霓r(nóng)學(xué)利用率。氮肥表觀利用率反映了當(dāng)季作物對(duì)氮肥的回收情況，N2、N3、N4和N5處理的氮肥表觀利用率與N1處理相比，分別增加了37.28%、59.02%、69.33%、79.44%，差異顯著(p<0.05)，與單施緩釋氮肥或尿素相比，緩釋氮肥與尿素配施更有利于氮肥表觀利用率的提高。氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率以及氮肥表觀利用率表現(xiàn)為：N5>N4>N3>N1>N2>N0>CK。

4 討 論

4.1 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥地上部干物質(zhì)累積量的影響

干物質(zhì)積累及分配是反映作物籽粒產(chǎn)量及生長狀況的重要指標(biāo)，是產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[20-21]。關(guān)于緩釋肥增產(chǎn)增效的相關(guān)研究較多：張利[18]研究表明，緩釋氮肥處理與尿素處理相比，干物質(zhì)累積量增幅為11.7%～16.6%；李磊等[22]研究表明，緩釋氮肥處理的植物干重比普通氮肥提高了20.7%；緩釋氮肥增加了小麥生長中后期的干物質(zhì)積累[23]。本研究表明，在苗期到拔節(jié)期，全部施用尿素的N1處理干物質(zhì)累積量大于全部施用緩釋氮肥的N2處理，在抽穗期兩個(gè)處理干物質(zhì)累積量無顯著差異，在灌漿期與成熟期，施用緩釋氮肥的處理干物質(zhì)累積量較大。緩釋氮肥具有相對(duì)較長的肥效，在小麥生長的中后期能較為充分的滿足其養(yǎng)分需求，比速效氮肥更具有優(yōu)勢(shì)[24]。本研究中單施緩釋氮肥的N2處理在某個(gè)時(shí)期的養(yǎng)分供應(yīng)存在不足，緩釋氮肥與尿素配施的N3～N5處理中的尿素恰恰彌補(bǔ)了其不足，所以干物質(zhì)累積量更多。

4.2 緩釋氮肥施用比例對(duì)土壤硝態(tài)氮累積量的影響

戴健[25]的研究表明，當(dāng)季硝態(tài)氮累積量和施氮量存在拋物線關(guān)系，長年過量施氮會(huì)降低作物對(duì)當(dāng)季施入氮肥的利用潛力。馬臣等[26]研究表明緩釋氮肥參與的處理0～40 cm土層硝態(tài)氮累積量顯著高于單施普通氮肥處理。李燕婷等[27]研究表明，與傳統(tǒng)施用普通肥相比，緩釋復(fù)合肥土壤剖面硝態(tài)氮含量為20%～70%，降低了地下水中氮的污染和氮肥流失。緩釋氮肥施入土壤后轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镉行юB(yǎng)分的速度比常規(guī)氮肥緩慢，可以逐漸被農(nóng)作物吸收，提高了氮肥的利用效率，增加了作物產(chǎn)量，也減小了隨灌水流失的氮肥對(duì)土壤的影響。本研究中，0～100 cm土層硝態(tài)氮累積量隨著土壤深度的增加均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。緩釋氮肥和尿素配施的N3、N4、N5處理的土層硝態(tài)氮主要集中在0～40 cm表層土壤，比起全部施用尿素的N1處理土層硝態(tài)氮累積量在0～40 cm土層中有所增加，與徐杰等[28]的研究結(jié)果一致，該處理可提高氮肥利用效率，達(dá)到減少氮肥施用量的目的。全部施用尿素的N1處理隨著生育期的推進(jìn)，硝態(tài)氮含量峰值位置逐漸向土層深處移動(dòng)。N1處理的硝態(tài)氮含量最大值出現(xiàn)在60 cm土層位置，并且隨著施肥年限的增加還會(huì)向土壤深處淋失，冬小麥的根系主要分布在0～40 cm土層深度內(nèi)，很難被作物繼續(xù)利用。

4.3 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響

氮素是植物生長所必須的營養(yǎng)元素，對(duì)小麥的籽粒產(chǎn)量有重要影響。氮素是影響作物產(chǎn)量的主要因素，由于土壤自身的氮素供應(yīng)能力不足，采取施加外源氮肥的措施以滿足小麥生長所需，促進(jìn)小麥的生長[29]。李偉等[30]研究表明，50%控釋尿素的施肥處理是冬小麥增產(chǎn)增收效果最好的方案；張晨陽[31]研究表明，60%緩釋氮肥是他的研究中最適合的摻施比例；郭金金等[32]研究表明，施用等量的尿素?fù)交炀忈尩瘦^普通尿素能顯著促進(jìn)植物的生長發(fā)育，植物的穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、產(chǎn)量均顯著提高；他們的研究中緩釋氮肥與尿素的最優(yōu)配比略有不同是因?yàn)槭┑恳约巴寥浪帧夂?、地理因素和品種等對(duì)產(chǎn)量也有影響。本研究中不施肥與不施氮肥處理的產(chǎn)量偏高，可能是因?yàn)槭苌弦患咀魑锓N植殘留的硝態(tài)氮影響。本研究表明緩釋氮肥與尿素配施顯著提高了冬小麥的穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，且緩釋氮肥與尿素按3∶1的比例施用時(shí)效果最為顯著。

4.4 緩釋氮肥施用比例對(duì)冬小麥氮肥利用及水分利用效率的影響

作物對(duì)土壤中氮肥的轉(zhuǎn)化效果可以通過氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率和表觀利用率反映出來，適宜的控釋氮肥與普通氮肥的配施比例，不僅能在前期提供足夠的氮素，也能保證小麥后期的氮素需求，氮肥可以促進(jìn)小麥的葉片發(fā)育，提高葉綠素含量以及凈光合速率，作物水分和養(yǎng)分利用能力也得到了提高，小麥灌漿后期植株的同化與吸收得到了加強(qiáng)，從而增加了小麥植株的氮素積累量[16]。雷艷等[33]認(rèn)為，中氮處理水平下，水分利用效率受施氮量的影響明顯，可以通過增加施氮量來達(dá)到提高水分利用效率的目的。對(duì)于干旱地區(qū)土壤水分含量較低條件下的作物種植，合理增加施氮可能更有利于水分利用效率的提高[34]。本研究中，緩釋氮肥與尿素配施處理的氮素利用率和水分利用效率比較高，隨著緩釋氮肥比例的增加，氮素利用率和水分利用效率出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，75%的緩釋氮肥與尿素配施的N5處理效果最好，全施尿素的N1處理效果較差，說明緩釋氮肥與尿素配施對(duì)水氮利用效率的提高有增益效果，但過多的緩釋氮肥比例會(huì)延緩冬小麥早期生長，出現(xiàn)弱苗等現(xiàn)象，一定程度上降低了水氮利用效率。由于本研究所有處理含氮量水平相同，因此以后的研究可以進(jìn)一步探討相同緩釋氮肥配比不同施氮量處理下水分利用效率的變化。

5 結(jié) 論

(1)緩釋氮肥與尿素配施能顯著增加冬小麥的地上部干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量和水氮利用效率，緩釋氮肥與尿素按3∶1配施(N5)的處理增產(chǎn)最為明顯。

(2)緩釋氮肥與尿素配施能增加0～40 cm表層土壤硝態(tài)氮含量，減小其淋失到深層土壤的風(fēng)險(xiǎn)，硝態(tài)氮累積量與作物需肥規(guī)律相吻合。在緩釋氮肥與尿素按3∶1配施時(shí)，0～40 cm表層土壤硝態(tài)氮累積量占比最大，0～100 cm土層硝態(tài)氮累積量最少。

綜合考慮，緩釋氮肥與尿素按3∶1配施(N5)的處理是本試驗(yàn)條件下冬小麥高產(chǎn)高效的最佳氮肥施用比例，可作為關(guān)中地區(qū)小麥?zhǔn)┓誓Ｊ降膮⒖?。本文只考慮了怎樣施用氮肥對(duì)作物的增產(chǎn)增效，但是在生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)量不是唯一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，在未來的研究中應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境影響綜合考慮。