粘土土质下定位施氮对小麦农艺性状及不同土层碱解氮分布的影响

程倩倩+王光禄+王怀恩+冯盛烨+闫树平+孙允超+于洋+赵杨

摘 要：为探索粘土条件下施氮量对小麦农艺性状的影响及土层中碱解氮的分布情况，研究了定位施氮对聊麦19群体动态、叶面积指数、产量性状的影响，分析了不同时期0～90 cm土层中碱解氮的分布情况。结果表明，在施氮量165～360 kg/hm2范围内，施氮量的增加提高了小麦分蘖能力和拔节期前的叶面积指数，有效穗数和开花期叶面积指数在施氮量225 kg/hm2时获得最大值；不同土层的碱解氮含量在不同时期均以0～30 cm土层最高，0～60 cm土层碱解氮含量下降缓慢，拔节期至灌浆期小麦生长发育消耗碱解氮最多；在施氮量225 kg/hm2时小麦产量最高，达8 646.1 kg/hm 不同处理间的产量差异均达显著水平，产量构成因素中，有效穗数的差异均显著。

关键词：粘土；定位施氮；小麦；农艺性状；碱解氮

中图分类号：S512.106.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）12-0107-04

Abstract In order to explore the effects of nitrogen rate on agronomic characters of wheat and distribution of alkali solution nitrogen in different layers of clay soil， the effects of nitrogen fertilization on group dynamics， leaf area index and yield characters of Liaomai 19 were studied， and also the distribution of alkali solution nitrogen in 0～90-cm soil layers in different periods. The results showed that the wheat tillering ability and leaf area index before jointing stage increased with the increase of nitrogen rate in the range of 165～360 kg/hm2. The maximum value of effective panicle number and leaf area index at flowering stage were obtained when the nitrogen rate was 255 kg/hm2. The alkali solution nitrogen content was the highest in 0～30-cm soil layers at different stages， and decreased slowly in the 0～60-cm soil layers. The alkali solution nitrogen was consumed the most during the jointing stage to filling stage. The maximum yield as 8 646.1 kg/hm2 was obtained at 225 kg/hm2 of nitrogen rate. The differences between different treatments in yield and effective panicle number reached significant level.

Keywords Clay soil； Positioning nitrogen fertilization； Wheat； Agronomic character； Alkali solution nitrogen

氮素是小麦需求量最大的矿质元素，碱解氮是植物可以直接利用的有效氮素，为小麦产量的提高做出了重要贡献[1]。但是不合理的氮肥使用会造成养分利用率低、流失严重、污染环境等一系列问题[2-4]。关于施氮量对小麦产量与土壤养分含量的影响及氮肥的最佳运筹方式，前人做了很多的研究，彭正萍等[5]认为，土壤中速效氮、磷、钾主要分布在0～30 cm土层中，速效氮、钾在50～70 cm有富集，之后递减；朱统泉等[6]研究认为，在总施氮量165 kg/hm2时，基追比6∶4的施肥方式有利于提高小麦分蘖成穗率；石玉等[7]研究认为施氮量为168 kg/hm2、底追比例为1∶2时，籽粒产量、蛋白质含量、氮肥利用率均较高，损失率最小，且未淋洗至100～200 cm土层，为最佳氮肥运筹方式。但前人的研究多集中于壤土条件下施氮量对小麦性状的影响，粘土条件下的研究报道较少。本试验在粘土土质下进行定位施氮试验，研究施氮量对小麦群体、叶面积系数等农艺性状及土壤碱解氮含量的影响，以期明确粘土土质条件下氮素对小麦生长造成的影响及土壤中碱解氮的含量分布，为完善小麦高产栽培技术理论提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小麦品种为聊麦19（聊城市农业科学研究院选育）；肥料为尿素（纯氮46.4%，鲁西化工生产）。

1.2 试验方法

试验于2011-2015年在聊城市农业科学研究院农场进行4年定位试验，本研究中采用2014-2015年度试验数据，土质为粘土。土壤养分含量为：有机质13.1 g/kg，全氮1.15 g/kg，速效磷45.0 mg/kg，速效钾92.0 mg/kg。试验于2014年10月10日宽幅精播，666.7m2基本苗为20万株，行距为25 cm。

试验设4种施氮水平：165、225、300、360 kg/hm 分别以N165、N225、N300、N365表示。小区面积90 m2（15 m×6 m），随机区组排列，重复3次。基施腐熟牛粪52.5 m3/hm 钾肥（K2O）75 kg/hm 磷肥（P2O5）105 kg/hm2。氮肥50%基施，50%于拔节期追施，其余管理同大田。

1.3 调查项目

于出苗期、越冬期、返青期、拔节期、灌浆期调查群体发展动态；于越冬期、拔节期、开花期调查小麦叶面积指数；于播种前、越冬期、返青期、拔节期、灌浆期取0～90 cm土层（每30 cm一层）采用农化常规分析方法测定土壤碱解氮含量[8]。各小区全区收获、晾晒、脱粒、计产，测定穗粒数、千粒重。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0软件进行统计分析并作图。

2 结果与分析

2.1 施氮量对小麦群体动态的影响

从图1可以看出，各处理间基本苗差异不显著，为试验的准确性打下了基础，从冬前群体至最大群体可看出，随着施氮量的增加小麦群体逐渐增加，且各处理间差异显著，但田间调查发现，N360处理的小区麦秆明显偏细，且出现了一定面积的倒伏；有效穗数以N225处理最大。可见，过量增施氮肥虽可增加小麦的分蘖数量，但成穗率却没有随之提高，而且降低了小麦抗倒伏性能。

2.2 施氮量对小麦叶面积指数的影响

从图2可以看出，小麦越冬期，随着施氮量的增加叶面积指数逐渐增加，各处理间差异显著。小麦生长发育至拔节期，N225处理的小麦叶面积指数最大，且与其他各处理间差异显著，N300处理的小麦叶面积指数略高于N360处理。开花期小麦叶面积指数与拔节期呈现相同的规律性。可见，增施氮肥可以增加小麦苗期的叶面积指数，拔节期以后过多施用氮肥会减小叶面积指数。

2.3 施氮量对土壤碱解氮含量的影响

从图3可以看出，随着土壤深度的增加，土层中碱解氮的含量逐渐下降，以0～30 cm土层的碱解氮含量最高，0～60 cm土层碱解氮含量下降缓慢，说明粘土土质0～60 cm土层保肥能力强，60 cm之下碱解氮含量迅速下降。由于秋播整地时施入部分氮素，越冬期各土层碱解氮含量高于播种前。随着小麦的生长发育，返青期各土层碱解氮含量下降，拔节期略微增加，这可能与拔节期进行了氮素的追施有关，灌浆期各土层碱解氮含量下降明显，说明拔节至灌浆期期间小麦生长发育消耗碱解氮较多。

随着施氮量的增加，同一时期同一土层中碱解氮含量逐渐增加，同一时期同一土层N165与N360处理碱解氮的含量差值均超过了5 mg/kg，0～30 cm土层碱解氮含量差值最大，返青期达到了30 mg/kg，但有效穗数（图1）和产量（表1）的最大值都在N225处理下取得，可见过多施入氮肥，氮素会在土层中积累，并未被小麦所利用。

2.4 施氮量对小麦产量及其构成因素的影响

从表1可以看出，N225处理的产量最高，单产达8 646.1 kg/hm 各处理间产量差异均达显著水平，N225处理的有效穗数与千粒重均最高，处理间有效穗数的差异均达显著水平，千粒重的差异不一，N300处理的穗粒数最高，但不同处理间的穗粒数差异不显著。可见，本试验条件下，产量的差异主要由有效穗数的多少决定，过多或过少施入氮肥均不利于产量的提高。

3 讨论与结论

氮肥运筹对小麦产量的形成具有重要作用，施氮量的多少对光合产物的积累、转运和分配具有明显的影响。有研究表明，在施氮量为0～360 kg/hm2的范围内，穗数、穗粒数等都随施氮量的增加而逐渐提高[12]，而本试验条件下，基本苗、冬前群体、返青群体、最大群体都是随施氮量的增加而增加，而有效穗数在施氮225 kg/hm2时达到了最大，与前人的研究不尽相同，这可能与粘土土质结构有关，具体原因有待进一步明确。

巨晓棠等[3]研究表明，氮肥在土壤中的分配与去向是合理使用氮肥的基础，连续施用氮肥会显著影响NO-3-N在土层中的分布，土壤类型会决定NO-3-N含量，而施氮量会影响NO-3-N的淋失。彭正萍等[5]研究了壤土条件下施肥对土壤养分垂直分布的影响表明，壤土条件下，土壤碱解氮大多集中于0～30 cm，30 cm以下迅速下降，在50～70 cm略有回升，本试验结果显示，粘土条件下，各处理土层碱解氮含量均以0～30 cm为最高，0～60 cm土层碱解氮含量下降缓慢，这与前人的研究不完全一致。本试验只是研究了0～90 cm土层中碱解氮的含量，结果也仅反映了0～90 cm土层中碱解氮的变化特点，若对粘土条件下碱解氮分布做系统的了解，应进一步研究90 cm以下的土层。

相关研究表明，施氮量对小麦产量的影响表现为一定范围内随着施氮量的增加而增加，但超过一定比例后籽粒的产量增加不显著甚至会降低[9-11]。本试验结果表明，4种施氮量下，N225处理的产量最高，之后随着施氮量的增加产量逐渐下降，说明小麦产量对施氮量的正向响应存在一定的范围[12，13]，生产上盲目增施氮肥不仅会增加成本，而且会降低小麦产量。本试验结果还表明，有效穗数是决定产量的主要因素，可见小麦生产上若想取得较高的产量，应重视有效穗数的提高。

参 考 文 献：

[1] 张亦涛，王洪媛，刘申，等.氮肥农学效应与环境效应国际研究发展态势[J].生态学报，2016，36（15）：1-15.

[2] Yang S M， Li F M， Sukhdev S M， et al. Long-term fertilization effects on crop yield and nitrate nitrogen accumulation in soil in Northwestern China[J]. Agronomy Journal， 2004， 96： 1039-1049.

[3] 巨晓棠，刘学军，张福锁.冬小麦与夏玉米轮作体系中氮肥效应及氮素平衡研究[J].中国农业科学， 2002， 35（11）： 1361-1368.

[4] Dana L D， Douglas L K， Dan B J，et al. Nitrogen management strategies to reduce nitrateleaching in tile-drained midwestern soils[J]. Agronomy Journal， 2002， 94： 153-171.

[5] 彭正萍，王艳群，刘淑桥，等.不同施肥处理对冬小麦干物质积累及土壤养分垂直分布的影响[J].中国农业科技导报，2007，9（6）：95-99.

[6] 朱统泉，袁永刚，曹建成，等.不同施氮方式对强筋小麦群体及产量和品质的影响[J].麦类作物学报，2006，26（1）：150-152.

[7] 石玉，于振文，李延奇，等.施氮量和底追肥比例对冬小麦产量及肥料氮去向的影响[J].中国农业科学，2007，40（1）：54-62.

[8] 中国土壤学会农业化学专业委员会.土壤农业化学常规分析方法[M].北京：科学出版社，1983：276-277.

[9] 林琪，侯立白，韩伟.不同肥力土壤下施氮量对小麦籽粒产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2004，10（6）：561-567.

[10]徐阳春，蒋廷惠，张春兰，等.不同面包小麦品种的产量及蛋白质含量对氮肥用量的反应[J].作物学报，1998，24（6）：731-737.

[11]潘庆民，于振文，王月福，等.公顷产9000kg小麦氮素吸收 分配的研究[J].作物学报，1999， 25（5）：541-547.

[12]徐凤娇，赵广才，田奇卓，等.施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2012，18（2）：300-306.

[13]孟晓瑜，王朝辉，李富翠，等.底墒和施氮量对渭北旱塬冬小麦产量与水分利用的影响[J].应用生态学报，2012，23（2）：369-375.