冬小麦一次性施肥氮肥产品筛选与产量效应

吴小宾，谭德水，林海涛，朱国梁，李子双，和爱玲，郭建华，刘兆辉



冬小麦一次性施肥氮肥产品筛选与产量效应

吴小宾1，谭德水1，林海涛1，朱国梁2，李子双3，和爱玲4，郭建华5，刘兆辉1

（1山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室，济南 250100；2泰安市农业科学研究院，山东泰安 271000；3德州市农业科学研究院，山东德州 253015；4河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所， 郑州 450002；5北京农业信息技术研究中心，北京 100097）

【目的】针对不同的土壤类型，筛选适宜的控释氮肥类型，为控释氮肥的高效施用以及冬小麦一次性施肥提供科学依据与技术支撑。【方法】基于2013—2016年多点的大田试验，设置对照（CON）、优化施肥处理（OPT）和6种不同类型的控释氮肥（A1、A2、B、C、D和E）处理，研究控释氮肥在不同地区（泰安、驻马店、德州、菏泽和石家庄）的应用效果，从作物养分吸收与土壤养分供应两方面研究和分析不同控释氮肥对小麦的增产效应。【结果】泰安砂姜黑土试验点A2、C、E的氮素释放规律与小麦生长需求较为吻合，且与OPT处理相比，3年平均冬前分蘖、最大分蘖和有效分蘖分别增加5.7%—14.7%、10.9%—22.2%和4.5%—6.0%，产量增加2.6%—4.6%。驻马店砂姜黑土3年平均结果表明，A2、C和E较OPT处理提高了氮肥表观回收率和氮素吸收，分别提高7.7%—11%和4.3%—5.3%。石家庄褐土上的结果发现，控释氮肥A2、D可以实现养分释放与小麦生长需求相同步，相比OPT处理，3年平均氮肥表观回收率、氮素吸收分别提高6.4%—26%、2.8%—12%，产量增加1.7%—5.6%。潮土（德州、菏泽）上的结果表明，与OPT处理相比，A2连续3年均能维持小麦高产；其他控释氮肥处理的应用效果年际间差异较大，随着试验的进行逐年稳定，2015—2016年，A2、C处理使德州和菏泽的小麦分别增产1.4%—8.3%和1.5%—4.8%；综合3年的结果，与OPT处理相比，A2、C具有比较稳定的增产趋势。【结论】控释氮肥的应用效果因土壤类型不同而不同，控释氮肥田间氮素释放与小麦氮素需求相匹配是促进小麦产量增加的关键。

控释氮肥；土壤类型；氮素需求；养分释放；时空匹配

0 引言

【研究意义】小麦是我国第三大粮食作物，其在实现粮食持续稳产增产、保障国家粮食安全中发挥至关重要的作用。然而，当前小麦生产中存在过量施肥、施肥不经济[1]，区域间、农户间施肥不均衡、化肥利用率低以及区域间增产效应差异明显[2-3]等诸多问题。过量以及不合理的施氮不仅降低氮肥利用率，而且导致温室气体排放[4-5]、大气污染[6]、水体富营养化[7]以及地下水硝酸盐污染[8]等一系列的环境问题。同时，由于当前我国社会经济变革导致农业劳动力转移，农业劳动力不足，小麦生产也由传统栽培管理向现代简化栽培管理方向转变。进行简化施肥是简化栽培的一个重要方面，研究表明一次性基施控释氮肥能够满足作物生育期内对养分的需求，不仅解决中后期养分不足的问题，而且能简化操作、减少环境污染，具有重要的环境效益和经济效益[9-10]，在小麦生产中具有广阔的应用前景。因此，开展一次性施肥对小麦生长和产量影响的研究，对协同实现高产高效、减少环境污染以及节约农业劳动力的小麦轻简化可持续生产具有重大的意义。【前人研究进展】控释氮肥具有养分释放缓慢的特点，能够提高氮肥利用率，已成为国内外新型肥料的研究热点[11]。研究表明，在山东省褐土上施用小麦配方缓释肥较普通复合肥可提高氮肥利用率27.2%，提高产量12.3%；而在潮土上氮肥利用率提高13.1%，产量提高10.3%[12]。河北省衡水市潮土上连续4年定位试验发现，与分次施用全量普通尿素相比，一次性施用减氮30%控释氮肥仍可维持小麦产量不降低[13]。通过15N同位素示踪法研究了山东棕壤小麦-玉米轮作体系中肥料氮的去向及利用率，结果发现控释氮肥较普通尿素相比可使小麦季氮肥利用率提高16.4%，氮素损失率降低25.5%[14]。张务帅[15]在山东棕壤上的研究结果表明，控释氮肥与普通氮肥相比，可使小麦的氮肥利用率增加12.3%—61.2%，产量增加7.8%—16.5%。利用静态箱-气相色谱法对华北平原砂姜黑土麦-玉米轮作体系的土壤N2O排放特征进行了周年观测，结果发现在保证产量的前提下，一次性施用控释氮肥比分次施入普通尿素使N2O年排放总量显著减少22.8%[16]。华北平原褐土上的研究结果表明，连续施用3年控释氮肥虽然增产效果不显著，但可显著减少氨挥发损失，提高肥料利用率，且能长期保持土壤氮素平衡[17]。【本研究切入点】前人关于控释氮肥在小麦上增产、增效以及减少环境影响方面的研究报道较多，然而，由于不同地区的土壤类型、气候条件等各不相同，控释氮肥在不同区域的应用效果也不尽相同。此外，目前市场上的控释肥料种类繁多，养分配比各异，很难因地制宜地发挥其最优的效益。因此，根据区域气候特点和栽培模式，研究和筛选不同生产区域适宜的控释肥料类型对实现小麦轻简化可持续生产十分迫切，而现阶段这方面的研究报道较少。【拟解决的关键问题】通过多年多点的田间试验，研究和筛选不同土壤类型适合的控释氮肥类型，结合地域气候特点，探讨其同步营养机理，为经济高效地施用控释氮肥以及冬小麦简化栽培技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验条件概述

田间试验于2013—2016年分别在山东省泰安市现代农业科研基地—肥城良种试验场（简称泰安，下同）、山东省德州市农科院科技园（德州）、河南省驻马店市农科所实验农场（驻马店）、山东省菏泽市定陶县佃户屯办事处后姚庄建设责任田（菏泽）以及河北省石家庄市农科院大河试验站（石家庄）进行，各试验点具体情况见表1。

上述各试验点气候均属于大陆性季风气候，年平均日照时数2 000—3 077 h，年平均气温4—15.5℃，年平均降水量350—903.2 mm。冬小麦-夏玉米是主要的种植体系，冬小麦在夏玉米收获完成后于10月初进行播种，于下一年6月中旬收获。各试验地点供试土壤0—30 cm土层的基础理化性质见表2。

表1 各试验点具体情况

表2 各试验地点基础土壤理化性质

1.2 田间试验设计

所有试验地点均设置相同的试验处理，共计8个，分别为：（1）对照（CON），不施氮肥，只施用磷、钾肥；（2）优化施肥（OPT），所用氮肥为普通尿素（N=46%）；（3）控释氮肥A1处理（A1），所用氮肥为项目课题组研发的水性树脂包膜肥料（N=43%）；（4）控释氮肥A2处理（A2），所用氮肥为项目课题组研发的水性树脂包膜肥料（N=43%）；（5）控释氮肥B处理（B），所用氮肥为环氧树脂包膜（N=43%），市售主流产品；（6）控释氮肥C处理（C），所用氮肥为聚氨脂包膜（N=44.5%），市售主流产品；（7）控释氮肥D处理（D），所用氮肥为水性树脂包膜（N=41.5%），市售主流产品；（8）控释氮肥E处理（E），所用氮肥为聚氨脂包膜（N=44%），市售主流产品。各试验地点的施肥量及施肥方式见表3，所有试验处理的控释氮肥、磷钾肥均是作为基肥一次性施入。施肥时将供试肥料均匀撒施，翻入耕层整平地后进行机械播种。拔节期，OPT处理追施氮肥（尿素）后，立即灌溉以减少肥料的损失，同时所有试验处理均采用大水漫灌的方式统一进行灌溉。

各试验地点供试土壤的前茬作物均为夏玉米，所有处理在玉米季均是统一施用普通肥料（氮肥为普通尿素），小麦季按照以上试验方案进行。各试验地点不同的试验处理随机排列，为了便于实施，各试验点均为大区试验，试验区四周设置保护行。泰安、德州、驻马店、菏泽以及石家庄试验大区的面积分别为198、165、200、200和200 m2。每个试验地点不同处理之间除氮肥施用不同之外，其他的田间管理措施均相同。

表3 不同试验地点的施肥量及各处理氮肥的基肥与追肥用量

1.3 田间取样及测定

取样时，在每个处理试验大区的采样区内随机进行3次取样。收获期，随机选取3组1 m2的冬小麦地上部，收割后脱粒、烘干，计算产量；随机选定3组取样区，通过计数每个取样小区中间1行的成穗数来计算和确定亩穗数；随机选取3组、每组取30个麦穗以计算穗粒数；通过测定每个试验区收获的3组500粒烘干的籽粒计算千粒重。收获期分成籽粒与秸秆两部分计算生物量，烘干粉碎后测定各部分的氮浓度。

在灌浆期和收获期采集土壤样品，采样时选取3个取样区，每个取样区采取5个点混匀成1个土样，取土深度为0—30、30—60和60—90 cm，采集的土样用0.01 mol·L-1CaCl2溶液浸提，用连续自动流动分析仪（TRAACS 2000, Bran+Luebbe, Germany）测定NH4+-N、NO3--N，两者之和即为无机氮（Nmin）的含量。

氮效率指标及其计算方法：吸氮量（kg·hm-2）＝植株干重×氮含量[18]；氮肥表观回收率（NRE，%）＝（施氮区地上部分吸氮量－不施氮区地上部分吸氮量）／施氮量×100[18]。

1.4 数据统计分析

本研究采用Microsoft Excel 2010进行数据处理和绘图。试验结果采用SAS（ASA-Institute-Inc., 1999）统计软件进行单因素方差分析，显著性检验水平为0.05。

2 结果

2.1 产量与产量构成

综合3年结果，不同年份、处理和试验地点（土壤类型）对小麦产量均有影响，土壤类型对产量的影响相对更大（表4）。不同试验地点一次性施用控释氮肥的产量效应不同（图1），泰安砂姜黑土的结果表明，与OPT相比，B处理2013—2014、2015—2016年产量分别显著增加7.1%、12.5%，E处理2015—2016年产量显著增加9.8%，其他各控释氮肥处理在不同年份均能维持小麦高产，平均3年结果，A1—E处理均具有使小麦增产的趋势。驻马店砂姜黑土的结果与泰安相一致，2013—2014年A1、A2、C、E处理较OPT处理产量分别显著增加5.4%、8.3%、11.8%和8.9%，2014—2015年E处理增产8.1%，而2015—2016年A1处理产量较OPT显著降低14.5%。平均3年结果，A2、C、E处理具有增产趋势。不同控释氮肥在褐土（石家庄）上的应用效果稳定，连续3年的结果表明各控释氮肥（A1—E）处理较OPT均能维持小麦高产，且都具有增产的趋势，平均3年结果，D处理的增产幅度最大。德州与菏泽潮土上的结果表明，与OPT相比，一次性施用控释氮肥A2连续3年均能维持小麦高产，但其他控释氮肥处理的结果年际间差异较大；2013—2014年菏泽A1、B、C、D和E以及德州D、E处理均显著降低了小麦产量，降幅为5.7%—19.1%；2014—2015年菏泽A1、D和E处理显著增产6.1%—9.5%，而B、C与德州A1处理显著减产3.7%—24.5%；2015—2016年各控释氮肥（A1—E）处理均能维持小麦产量不降低，菏泽A2、C、E与德州A1、A2、C处理具有增产趋势，而菏泽A1、B、D与德州B、D、E处理的产量则趋于降低。

每个数值表示3次重复的平均值（±标准误），不同的小写字母表示不同氮肥处理间达到0.05的显著性水平。下同

表5可知，泰安砂姜黑土结果表明，与OPT处理相比，2013—2014年控释肥A2、C、D和E处理亩穗数分别显著增加9.6%、9.8%、8.4%和8.9%，A1、B处理趋于增加单位面积穗数；后两年各控释氮肥（A1—E）处理较OPT处理无明显差异。平均3年结果，各控释氮肥（A1—E）处理较OPT处理对穗粒数和千粒重均无显著影响。德州潮土结果发现，与OPT处理相比，A2处理2013—2014、2015—2016年的亩穗数分别显著增加7.5%、7.1%。平均3年结果，A1、B、C、D和E处理较OPT处理亩穗数均无显著差异。控释氮肥对穗粒数的影响年度间呈现不一致的结果，与OPT处理相比，2013—2014年，A1—E处理均显著降低了穗粒数，降幅达13%—20%；而2014—2015、2015—2016年，A1—E处理均趋于增加穗粒数，2014—2015年增幅为0.4%—13%，B、C和E处理达显著水平；2015—2016年增幅为4.3%—7.2%，C、E处理达显著水平。各控释肥（A1—E）处理较OPT处理具有降低千粒重的趋势，3年平均降幅为0.1%—3.2%。驻马店砂姜黑土的结果表明，与OPT处理相比，各控释肥（A1—E）处理亩穗数和穗粒数均无显著差异。控释肥A1、A2、B和E处理较OPT处理显著增加了2014—2015与2015—2016年的千粒重，两年平均增加2.2%—2.4%。从3年平均来看，各控释肥处理较OPT处理趋于增加千粒重。

表4 年份、地点和试验处理对小麦产量、吸氮量和氮肥表观回收率的方差分析结果

ns表示无差异，*表示0.01<<0.05，**表示0.001<<0.01，***表示<0.001

Significance levels are shown as: ns=non-significant, *=0.01<<0.05, ** = 0.001<<0.01, ***=<0.001

表5 2013—2016年不同试验地点和氮肥处理的小麦产量构成

每个数据是3次重复的平均值，不同小写字母表示不同氮肥处理间达到0.05的显著性水平。下同

Each value is the mean of three replicates. Different lower case letters denote significant difference (＜0.05) among different N treatments. The same as below

2.2 氮肥表观回收率与氮吸收

氮肥表观回收率和氮吸收受试验处理、地点与年份的影响，试验地点（土壤类型）的影响最大（表4）。如图2所示，驻马店砂姜黑土结果表明，与OPT相比，A2、C和E显著提高2013—2014年氮肥表观回收率和氮吸收，氮肥表观回收率分别提高21%、28%和22%，氮吸收分别提高7.5%、9.8%和7.7%；A1、B和D较OPT氮肥表观回收率和氮吸收均无显著差异。2014—2015年，A2、C较OPT相比氮肥表观回收率分别显著提高16%、20%，E使氮肥表观回收率、氮吸收分别显著提高23%、9.0%。2015—2016年，各控释肥处理较OPT处理氮肥表观回收率均显著降低，但A2、B、C和E处理的氮吸收并没有降低。平均3年结果，相比OPT，A2、C和E提高了氮肥表观回收率与氮吸收，氮肥表观回收率提高7.7%—11%，氮吸收增加4.3%—5.3%；A1、B和D降低了氮肥表观回收率和氮吸收，氮肥表观回收率降低4.5%—11%，氮吸收减少0.4%—3.3%。石家庄褐土各控释肥（A1—E）处理对小麦氮肥表观回收率和植株氮吸收的影响具有一致的变化规律，相比OPT，D处理3年均显著增加氮肥表观回收率和氮吸收，分别增加21.5%—29.9%和9.4%—14.8%，而其他控释氮肥的氮肥表观回收率与氮吸收均无差异。平均3年结果，A1—E处理较OPT处理均具有提高氮肥表观回收率与氮吸收的趋势。

图2 不同氮肥处理对小麦氮肥表观回收率和氮吸收的影响

2.3 群体数量

由表6可见，泰安砂姜黑土结果表明，与OPT相比，A2显著增加了3年的冬前分蘖数，增幅6.5%—23.4%；D、E分别使2015—2016和2014—2015年的冬前分蘖增加10.6%、6.8%；平均3年结果，各控释肥（A1—E）处理的冬前分蘖均趋于增加。C、D和E处理较OPT处理显著增加最大分蘖，平均3年结果，A1—E处理较OPT最大分蘖增加10.9%—23%。2013—2014年，A2、C、D和E处理较OPT处理显著增加2013—2014年有效分蘖数，分别提高9.6%、9.8%、8.5%和8.9%，但后两年各控释氮肥较OPT处理有效分蘖无显著差异。平均3年结果，相比OPT处理，A2—E处理均具有增加小麦有效分蘖的趋势。德州潮土结果发现，不同控释氮肥对小麦的冬前分蘖和最大分蘖的影响规律一致，平均3年结果，A1、A2较OPT趋于增加冬前分蘖和最大分蘖，B、C、D、E较OPT趋于减少冬前分蘖和最大分蘖。A2较OPT使2013—2014年的有效分蘖显著增加了7.0%，综合3年结果，与OPT相比，A1、A2、B趋于增加有效分蘖，而C、D、E趋于降低有效分蘖。

表6 不同控释氮肥处理对群体发育的影响

2.4 土壤无机氮

图3可知，泰安砂姜黑土结果表明，2015年小麦灌浆期，相比OPT，B显著提高0—30 cm土层的无机氮44%，A1、C、D和E均提高了30—60 cm土层的无机氮含量，分别增加14%、25%、44%和8.9%。在60—90 cm土层，A1、A2、B和C处理的无机氮与OPT处理相比无显著差异，D、E处理较OPT处理显著降低，分别减少37%和48%。2016年灌浆期，A1、A2、C和D较OPT在0—30 cm、30—60 cm和60—90 cm的无机氮均无显著差异，B分别显著减少了30—60 cm、60—90 cm土层无机氮51%、51%，E减少了60—90 cm的无机氮44%。2015年收获期，与OPT相比，C、E处理分别显著增加了0—30 cm的无机氮19%、22%，A1、A2和D处理无机氮显著降低，分别减少34%、26%和34%。A2显著降低30—60 cm土层无机氮27%，其他控释氮肥处理较OPT均无差异；60—90 cm土层，A1、E分别显著降低32%、22%，A2、B、C和D处理无显著差异。2016年收获期，相比OPT，B显著增加了0—30 cm、30—60 cm土层，D显著增加了0—30 cm、60—90 cm土层的无机氮。A1、A2、C和E处理在0—30 cm、30—60 cm和60—90 cm土层的无机氮较OPT处理均无显著差异。

图3 不同氮肥处理对土壤无机氮的影响

德州潮土无机氮含量总体低于泰安砂姜黑土（图3）。与OPT相比，2016年灌浆期，A1显著提高30—60 cm土层无机氮96%，A1、D分别显著提高60—90 cm的无机氮215%、185%。A2、B、C和E处理60—90 cm土层无机氮趋于增加，增幅达29%—80%。收获期，与OPT处理相比，C使0—30 cm土层的无机氮显著增加111%，E使30—60 cm土层显著增加141%。其他控释氮肥处理的无机氮在各土层中与OPT处理相比均无显著差异。但总体看来，一次性施用控释氮肥具有增加土壤无机氮的趋势，相比OPT处理，B、D、E处理使0—30 cm，A2、B、C处理使30—60 cm，A1、A2、C、E处理使60—90 cm土层的无机氮趋于增加，增幅分别为12%—66%、5.8%—39%、53%—123%。

3 讨论

小麦高产的实现要在保持相对稳定的穗粒数和千粒重的基础上，通过显著提高亩穗数来实现[19]。本研究在泰安砂姜黑土上3年的试验结果发现不同控释氮肥处理较普通尿素处理具有增产的趋势，主要与亩穗数有所增加而穗粒数和千粒重相对稳定有关，亩穗数对产量的贡献大于穗粒数、千粒重。这与前人的研究结果一致，即亩穗数对产量的决定程度最高，其次为穗粒数，最小为千粒重[20-21]。在驻马店砂姜黑土上的研究却有不同的结果，与普通尿素分次施入相比，控释氮肥处理随着产量的增加，千粒重具有增加的趋势，而亩穗数和穗粒数均无显著变化。原因可能是因为控释氮肥处理的小麦在灌浆期土壤墒情、氮素供应以及温度条件均比较适宜，对灌浆较为有利，因而利于增加千粒重。在本研究中，德州与菏泽潮土上的结果表明，不同控释氮肥处理的产量效应存在较大波动，随着试验持续进行，与普通尿素分次施入相比，试验进行第3年菏泽A2、C、E与德州A1、A2、C处理的产量趋于稳定和提高，这可能与控释氮肥处理能够维持较高的土壤氮浓度（图3），进而促进更多的亩穗数和穗粒数形成有关。已有研究表明，适量增施氮肥可提高土壤氮浓度进而促进小麦的分蘖能力和穗花的发育，使单位面积穗数和穗粒数增加[22]。A1、A2、C和E处理的千粒重较OPT处理显著降低，主要原因为产量3个构成因素发育阶段存在部分重叠，三者之间存在 一定的相互影响，通常表现为产量构成的互补效应[23]。

前人研究表明小麦亩穗数的产生取决于小麦分蘖从产生到死亡的整个综合过程[23]。因此，高产的小麦群体必须有足够的分蘖数量，同时提高群体质量[24]。在泰安砂姜黑土上，与OPT处理相比，不同控释氮肥处理显著增加了小麦的分蘖数量，形成更加合理的群体结构，有利于小麦高产和稳产（图1）。德州潮土上的结果表明，控释氮肥A1、A2的分蘖数量有增加的趋势，进而促进了小麦产量的增加，相反，B、D和E处理的分蘖数量趋于减少，因而最终导致产量相对降低。冬小麦的群体发育主要包括两个关键阶段，一是冬前分蘖阶段[25]，一是拔节-开花茎蘖退化阶段[26]。生产中，许多栽培学家都非常重视小麦冬前群体发育的质量[27-28]，冬前分蘖阶段中小麦低位分蘖发育的持续期越长，数量越多，最终成穗的几率就越大。本研究中泰安的结果表明控释氮肥处理的冬前分蘖较OPT处理显著增多，或具有增多的趋势，有利于小麦形成更多的穗数，并最终获得较高的产量。

根层养分供应与作物生长需求时空同步是提高肥料利用率和产量的关键[29-30]。研究表明，小麦在拔节期以前以及孕穗期至成熟期的氮素需求并不高[31]。在本试验中，小麦越冬期温度低，控释氮肥的养分几乎没有释放，而此时期小麦对氮素的需求也非常少。拔节-开花阶段是小麦对养分需求最高、积累最多的时期[32-33]，对小麦高产起决定性的作用[34-35]，是调控小麦生长的重要阶段[36]。本研究中，小麦拔节-开花时期随着气温和地温逐渐回升，有利于控释氮肥的快速释放，因而能够充分满足小麦营养生长和生殖生长对氮素的大量需求。合理的氮素供应不仅可以调节小麦个体的分蘖特性，增加小麦的有效分蘖数与单株的有效茎数[37]，而且能够增加最终成穗数[38]。驻马店砂姜黑土上的试验结果表明，控释氮肥A2、C与E处理较OPT处理显著提高了小麦的氮肥表观回收率，表明这几类控释氮肥在田间的养分释放能够与小麦关键生育期对氮素的需求相吻合，达到时空同步营养的目的，从而提高了小麦的氮吸收和产量。石家庄褐土上的研究结果具有类似的规律（图1、2）。

控释肥氮素释放主要受土壤温度和水分等因素的影响[39-40]。小麦生育期长，生长季内温湿度等土壤环境变幅大，不同包膜材料及工艺生产的控释肥释放性能差异很大[41-42]，因此，相同土壤类型上施用不同控释肥的产量效应并不相同。有研究发现，树脂包膜肥料的释放性能主要受土壤水分、温度的影响。聚氨脂包膜肥料的养分释放主要依赖于温度的变化，水分、pH及土壤生物活性对其释放几乎无影响[43]。环氧树脂包膜肥料因包膜材料性能稳定，养分释放除受温度影响之外，还与包膜厚度有关。本研究中，相比C、E（聚氨脂包膜）和B（环氧树脂包膜），A2（水性树脂包膜）养分释放期相对较快，C、E其次，B最长。A2释放曲线为“S”型，起始缓慢释放的养分避免了氮素流失和土壤脱氮，中间的快速释放又能满足小麦拔节-开花期快速生长的需求，在3种土壤类型上，A2均具有较好的稳产效果。C、E养分随年后温度的回升而快速释放，养分释放曲线与小麦对养分的最大需求期相同步，因而能促进氮肥利用率。B在土壤中的释放期相对更长，在小麦拔节-开花期没有充足的氮素供应，最终影响分蘖成穗率。本研究从产量和氮肥效率两方面综合来看，小麦生长季内砂姜黑土上A2、C和E，褐土上A2、D以及潮土上A2、C的养分释放性能能够与小麦氮素需求较为吻合，均具有较稳定的增产效果。本研究中没有促进小麦产量和氮肥利用率的控释氮肥处理，主要原因可能是控释氮肥氮素释放周期与小麦生长需求不匹配[44]。

4 结论

控释氮肥在不同土壤类型上具有不同的应用效果。控释氮肥在田间的氮素释放性能与小麦生育期内对氮素的需求相互匹配，对提高小麦氮肥效率和产量至关重要，也是在不同土壤类型下进行控释氮肥产品筛选的关键依据。综合3年的研究结果得出，砂姜黑土上适宜的控释氮肥品种为A2、C和E，可以实现冬小麦一次性施肥生产；褐土上适宜的控释氮肥品种为A2和D；控释氮肥A2在潮土上连续3年均能使小麦维持高产，其他控释氮肥类型的应用效果年际间变异较大，从3年的研究结果综合来看，控释氮肥A2、C可以实现冬小麦一次性施肥。

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（责任编辑 李云霞，赵伶俐）

Yield Effect and Nitrogen Fertilizer Screening of One-off Application of Controlled Release Fertilizer for Winter Wheat

WU XiaoBin1, TAN DeShui1, LIN HaiTao1, ZHU GuoLiang2, LI ZiShuang3, HE AiLing4, GUO JianHua5, LIU ZhaoHui1

(1Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization, Ministry of Agriculture/Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Jinan 250100, Shandong;2Taian Academy of Agricultural Sciences, Tai’an 271000, Shandong;3Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou, 253015 Shandong;4Institute of Plant Nutrition, Agricultural Resources and Environment Science, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002;5Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097)

【Objective】 It is very important to investigate the suitable controlled-release fertilizer (CRF) for different soil types which can provide scientific basis and technical support for one-off application of CRF during wheat production. The aim of the present study was to investigate the effect of CRF on wheat yield from the perspectives of wheat nutrient uptake and soil nutrient supplying.【Method】Field experiments were conducted at different experimental sites (TA, ZMD, DZ, HZ and SJZ) in three years (2013-2014, 2014-2015 and 2015-2016). There were eight treatments: Control (CON), OPT and CRF (A1, A2, B, C, D and E) treatments.【Result】The field results at TA showed that treatments A2, C and E were benefit for improving wheat population and increasing grain yield because of the synchronization of nitrogen (N) release with N requirement. The average result of three years showed that, compared with OPT, the early winter tillers, the maximum tillers and the effective tillers of A2, C and E treatments improved 5.7%-14.7%, 10.9%-22.2% and 4.5%-6.0%, respectively. The yield of A2, C and E treatments increased 2.6%-4.6%. The three-year results at ZMD showed that nitrogen recovery use efficiency (NRE) and total N uptake under A2, C and E treatments increased 7.7%-11% and 4.3%-5.3% than OPT treatment, respectively. The field results of SJZ showed that A2and D synchronized N release with N requirement of wheat. The average results of three years showed that the NRE and total N uptake of A2and D treatments increased by 6.4%-26% and 2.8%-12%, respectively, and the yield increased by 1.7%-5.6% compared with the OPT treatment. The results at DZ and HZ showed that A2maintained high yield of wheat in three consecutive years compared with OPT. The application effect of other CRF treatments varied greatly from year to year, but with the implementation of the experiment, the application effect had been stable year by year. Compared with OPT treatment, the yield of A2and C treatments at DZ and HZ in 2015-2016 improved 1.4%-8.3% and 1.5%-4.8%, respectively. Overall, A2and C showed a steady trend of grain yield increase compared with OPT.【Conclusion】The application effect of CRF varied with soil type. The synchronization of N release in the field with N requirement of wheat was essential to improve yield.

controlled-release nitrogen fertilizers; soil types; nitrogen requirement; nutrient release; spatio-temporal matching

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.005

2018-01-18；

2018-07-17

国家公益性行业（农业）科研专项（201303103，201503130）、2017年度山东省博士后创新项目专项基金（201703051）、国家重点研发计划（2017YFD0201700）、国家小麦产业技术体系岗位科学家项目（CARS-03）、山东省重点研发计划（重大关键技术）（2016ZDJS08A02、2017CXGC0304）、山东省农业科学院青年英才培养计划、国家科技支撑计划（2015BDA23B0206）

吴小宾，E-mail：xbwuferguson@163.com；通信作者谭德水，Tel：0531-66658353；E-mail：tandeshui@163.com。通信作者刘兆辉，Tel：0531-66659546；E-mail：liuzhaohui6666@sina.com