稻草还田条件下氮素基、蘖肥减量对小麦生长及产量的影响

李 波，魏亚凤，薛亚光，刘 建

(江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 南通 226541)

稻草还田条件下氮素基、蘖肥减量对小麦生长及产量的影响

李 波，魏亚凤，薛亚光，刘 建*

(江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 南通 226541)

研究了稻草还田条件下减少基蘖肥对小麦产量、农艺性状及氮肥利用率等的影响，结果表明：基本苗为300万株/hm2时，基肥不施氮、分蘖肥减半，小麦产量增加；基肥、拔节孕穗肥不减，分蘖肥减氮50%提高了小麦有效穗数与成穗率；基肥、蘖肥减量施用提高了小麦千粒重并增加了每穗粒数；基、蘖肥减量施用提高了小麦氮肥农学利用率。

稻草还田；氮肥减量；小麦；产量

小麦是最重要的粮食作物之一。氮素是影响小麦产量与品质的重要营养元素，因此合理施用氮肥是保障小麦高产的主要措施[1]。当前生产上，为了追求小麦高产，氮肥大量施用情况很普遍，然而目前生产上氮肥利用率仅为30%～35%。化学氮肥的过量施用，不仅造成资源浪费，增加了农民生产成本，而且会导致严重的环境污染[2]。关于如何合理施用氮肥，减少化学氮肥施用量，减少施肥地区的氮素流失量，提高氮肥利用率近年已经成为土壤学、植物营养学与环境科学领域的研究热点。但过去的研究大多是关于氮肥施用量[3]、氮肥施用比例[4]、不同类型氮肥的施用方法[5]、穗肥施氮量[6]及施用时期对产量和品质的影响[7-8]。关于基、蘖肥减量施用对小麦生长及产量的影响相关研究较少，尤其关于稻草还田条件下基、蘖肥减量对小麦生长及产量的影响相关研究更少。本试验主要研究稻草还田条件下不同种植密度及不同氮素基、蘖肥减量处理对小麦产量的影响，为化学氮肥减量高效利用与稻草还田相关技术的研究与推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验于2014年在江苏沿江地区农业科学研究所实验田进行，土质为沙壤土，试验田的0～20 cm耕层的土壤有机质含量11.45 g/kg，全氮含量1.44 g/kg，全磷含量1.21 g/kg，速效钾含量53.55 g/kg。供试材料小麦品种为扬麦13，播期为11月5日，收获期为6月2日。

1.2 试验设计

采用田间小区试验，设置主副处理。主处理为基蘖肥减量肥料运筹处理，如表1，设置N1：不施氮；N2：常规施氮；N3：基肥减氮50%，分蘖肥、拔节孕穗肥不减；N4：基肥、拔节孕穗肥不减，分蘖肥减氮50%；N5：基肥和分蘖肥均减50%，拔节孕穗肥不减；N6：基肥减氮100%，分蘖肥、拔节孕穗肥不减；N7：基肥、拔节孕穗肥不减，分蘖肥减氮100%；N8：基肥和分蘖肥全减，拔节孕穗肥不减等8种处理。常规处理中施N量为210 kg/hm2，基肥、分蘖肥、拔节孕穗肥分别占40%、20%、40%。副处理为种植密度，设M1：基本苗180万株/hm2；M2：240万株/hm2；M3：300万株/hm2，共3种密度水平。每个小区面积9 m2，小麦播种前所有处理全部稻草还田，还田量9000 kg/km2，稻草切碎长度8 cm左右，深翻耕还田(翻耕深度约15 cm)。小区排列采用二因素随机区组排列，重复3次。

1.3 测定项目与方法

茎蘖动态：每个小区定点0.5 m×0.5 m的两处，调查高峰苗与有效穗。

产量与农艺性状：收割前3 d每小区选取有代表性的小麦植株10株进行室内考种，测定株高、穗长、穗重、每穗实粒数等农艺性状，收获后每小区计实产。

氮肥农学利用率=(施肥处理产量-不施氮肥处理产量)/施氮量×100%

氮素表观生产力=小麦产量的施氮量。

表1 基肥、蘖肥中氮减量施用处理

1.4 统计分析

使用Microsoft Excel 2003进行数据处理，利用DPS软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦产量的影响

由表2可见，在基蘖肥减量肥料运筹处理的主处理中，以常规施氮处理(N2)最高，产量为5995.05 kg/hm2，基蘖肥减量的N3、N4、N7、N5和N6处理的产量依次下降，分别比常规处理减产1.34%、4.36%、4.60%、5.10%和6.25%，但相互间差异不显著。仅施拔节穗肥(基蘖肥均不施用)的N8处理产量下降明显，产量仅为4260.9 kg/hm2，比常规处理减产28.93%，差异达极显著性水平。可见基、蘖肥减量是实现小麦氮肥减量高效利用的可能途径。

由表3可见，不同密度处理对小麦产量有较大的影响，在本试验设计的氮肥水平条件下，以基本苗300万株/hm2处理(M3)产量最高，达5825.40 kg/hm2，分别比基本苗180万株/hm2处理(M1)和240万株/hm2处理(M2)的增产16.45%和17.15%，增产达极显著差异；基本苗180万株/hm2处理(M1)和240万株/hm2处理(M2)的差异不显著。

表2 基蘖肥减量处理对产量的影响

表3 不同密度处理对产量的影响

基蘖肥减量施用的肥料运筹和密度之间的不同组合对小麦产量有较大的影响。由表4可见，N6×M3、N3×M3、N2×M3、N4×M3、N7×M15个组合处理的产量达6000 kg/hm2以上，可见在基蘖肥减量施用的情况下，增加基本苗能够提高小麦产量，从而实现氮肥高效利用。依本年度的试验结果，以N6×M3处理产量最高，即在基肥不施氮、分蘖肥减半施用情况下，通过增加基本苗(300万株/hm2)，可获得较高的产量。

2.2 不同处理对小麦群体变化及成穗率的影响

由表5可见，相同氮肥处理随着基本苗密度的增加，高峰苗数、有效穗数增加。基本苗为180万株/hm2(M1)、240万株/hm2(M2)的处理，基蘖肥减量施用的高峰苗数较常规施用的少。在3种密度下，基肥减少处理(N3、N5、N6、N8)的有效穗较常规施肥处理的有效穗少，基肥、拔节孕穗肥不减，分蘖肥减氮50%(N4处理)的有效穗数最高，较常规施肥的处理还高。说明减少基肥氮肥用量会降低有效穗数；减少50%分蘖肥氮肥用量可以增加有效穗数；减少氮肥用量后可以通过增加播种量提高基本苗数来提高小麦有效穗数。

在180万株/hm2(M1)密度下，基肥减氮100%，分蘖肥、拔节孕穗肥不减(N6处理)的成穗率较常规施肥的低，其他减氮处理的成穗率较常规施肥处理高。240万株/hm2(M2)密度下，分蘖肥减氮100%，基肥、拔节孕穗肥不减(N7处理)的成穗率较常规施肥的低，其他减氮处理的成穗率较常规施肥处理高。300万株/hm2(M3)密度下，基肥、拔节孕穗肥不减，分蘖肥减氮50%(N4处理)的成穗率较常规施肥处理高，其他处理较常规施肥处理低。

表4 肥料密度组合处理对产量的影响

2.3 不同处理对小麦农艺性状的影响

常规施肥的小麦千粒重在基本苗为180万株/hm2时最大。300万株/hm2基本苗时，基蘖肥减量施用处理除(N3、N4)外，其他处理较常规施肥千粒重增加。常规施肥每穗粒数随着种植密度增加而减少。300万株/hm2(M3)基本苗时，基蘖肥减量处理除N8外，其他处理每穗粒数较常规施肥处理(N2)增加，说明基蘖肥减量施用主要通过增加小麦千粒重、每穗粒数而增产。

所有氮肥运筹处理株高在240万株/hm2(M2)密度时最大。密度为180万株/hm2(M1)时，基蘖肥减量处理株高除N8外，其他处理较常规施肥处理(N2)高。

2.4 不同处理对氮肥利用率与表观生产力的影响

由表7可见，减少小麦基肥和蘖肥施用均能提高氮肥表观生产力。在基本苗180万株/hm2(M1)情况下，常规施肥的表观生产力为28.00，而基蘖肥减量的6个处理(N3～N8)中，除N4处理的略有降低外，其余5个处理均明显提高，其氮肥表观生产力介于33.98～47.83；在基本苗240万株/hm2(M2)情况下，常规施肥的表观生产力为28.51，而基蘖肥减量的6个处理(N3～N8)中，均明显提高，其氮肥表观生产力介于30.91～42.51；在基本苗300万株/hm2(M3)情况下，常规施肥的表观生产力为29.13，而基蘖肥减量的6个处理(N3～N8)中，均明显提高，且增幅较大，其氮肥表观生产力介于32.21～63.01。

表5 不同处理的小麦群体变化及成穗率

由表8可见，减少小麦基肥和蘖肥施用均能提高氮肥的农学利用率。在基本苗180万株/hm2(M1)情况下，常规施肥的农学利用率为16.88，而基蘖肥减量的6个处理(N3～N8)中，除N4处理的略有降低外，其余5个处理均明显提高，其氮肥农学利用率介于20.02～23.16；在基本苗240万株/hm2(M2)情况下，常规施肥的农学利用率为17.86，而基蘖肥减量的6个处理(N3～N8)介于14.65～24.76，其中以N6为最高，N8最低，除N8低于常规施肥外，其余5个处理均高于常规施肥；在基本苗300万株/hm2(M3)情况下，常规施肥的农学利用率为5.23，而基蘖肥减量的6个处理(N3～N8)介于3.31～11.51，以N6为最高(11.52)，N6、N3和N4高于常规施肥处理，而N4、N7、N8则低于常规施肥处理，其中以N8为最低(3.31)。

表6 不同处理的小麦产量及农艺性状

表7 不同处理的总氮肥表观生产力

表8 不同处理的氮肥农学利用率

3 结论与讨论

本试验在基本苗为300万株/hm2时，基肥不施用，分蘖肥、拔节孕穗肥施用量不变情况下(N6M3)产量较常规施肥增高，主要是因为基肥氮肥减量提高了小麦千粒重与每穗粒数。也有研究表明氮素基、蘖肥减量提高水稻千粒重，使水稻增产或稳产[9]，这与本文研究结果有相似之处。

持续减氮处理显著降低了深层土壤硝态氮含量，减少了硝态氮向深层地下水淋溶的风险，增加播种密度可以增加单位土体内的根系数量，从而可能促进作物对氮素的吸收[10]。本研究也表明，通过增加播种密度，减少小麦基肥、分蘖肥用量可以实现高产。 凌启鸿[11]曾指出茎蘖成穗率是衡量群体质量的重要指标。本研究表明氮肥基蘖肥减量有助于小麦成穗率的提高。这可能是因为基肥、分蘖肥减量施用抑制了小麦分蘖期无效分蘖的生长，使小麦成穗率提高，从而可以保证有效穗数，使小麦增产或稳产。

氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力是用来表示氮肥利用率的常用定量指标，它们从不同的侧面描述了作物对氮肥的利用效率[12]。小麦从出苗到拔节期间的氮肥需求量能够得到满足，提高施氮量对小麦产量无显著影响，但小麦对氮的利用率显著降低[13-14]。本研究减少基、蘖肥用量，对小麦产量无显著影响，且提高小麦氮肥农学利用率，这与上述研究结果有相似之处。另外通过增加基本苗数来提高小麦产量，为稻草还田条件下减少氮肥使用量，提高小麦产量提供了理论支持。

秸秆还田与氮肥减量施用是发展新型生态农业必经之路，因此研究秸秆还田条件下氮肥减量对小麦产量及生长的影响有助于秸秆还田推广及化学氮肥减量高效利用的推广。秸秆还田改变了土壤原有物化条件，包括微生物群落结构等，这对土壤氮素矿化过程肯定有重要影响，这方面的相关研究较少，秸秆还田条件下，氮肥高效运筹措施还有待深入研究。

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(责任编辑：许晶晶)

Effects of Nitrogen Base Fertilizer and Tiller Fertilizer Reduction on Growth and Yield of Wheat under Condition of Returning Rice Straw to Field

LI Bo, WEI Ya-feng, XUE Ya-guang, LIU Jian*

(Institute of Agricultural Science in Riparian Area of Jiangsu, Nantong 226541, China)

This paper studied the effects of reducing the application rate of nitrogen base fertilizer and tiller fertilizer on the yield, agronomic characters and nitrogen fertilizer utilization efficiency of wheat under the condition of returning rice straw to field. The results indicated that: under the condition of 3 million basic seedlings per hectare, the wheat yield increased when tiller nitrogen fertilizer was reduced by 50% without base fertilizer; the effective panicle number and earbearing tiller rate of wheat were increased when tiller fertilizer was decreased by 50%; when the application rate of both base fertilizer and tiller fertilizer was reduced, the 1000-grain weight, number of grains per panicle, and nitrogen fertilizer utilization efficiency of wheat were increased.

Returning rice straw to field; Nitrogen fertilizer reduction; Wheat; Yield

2016-08-30

南通市应用研究计划“稻草还田腐解过程中化感物质鉴定及其对小麦化感效应的研究”(BK2014021)；“稻草还田抑制小 麦出苗化感物质鉴定及其作用机制”(MS12016050)；“十二五”国家科技支撑计划项目：“长江三角洲集约农区循环技术 集成与示范”(2012BAD14B12)；南通市循环农业重点实验室项目(CP12015003)。

李波(1982─)，男，江苏泰兴人，副研究员，硕士，主要从事作物栽培研究。*通讯作者：刘建。

S359.9

A

1001-8581(2017)02-0028-05