缓控释肥一次性基施对小麦产量及其形成的影响

邓先亮，屠 晓，李 军，朱兴敏，肖丹丹，陈英龙，韦还和，戴其根

（扬州大学水稻产业工程技术研究院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农学院，江苏 扬州 225009）

小麦是我国重要的粮食作物，种植面积和总产量均占全国粮食作物的21%左右［1］。近年来，随着农村劳动力转移，高产栽培要求的氮肥深施和多次追施在生产上难以实施［2］，基施“一炮轰”现象比例逐年上升［3］，严重影响了小麦高产稳产。缓控释肥具有肥效期长且稳定的特点［4］，为小麦简化施肥，减少施肥次数和数量提供了新的思路和途径［5］。已有研究表明，各种缓控释肥的养分释放特点有差异［6-7］，施用后可降低氮素损失［8-9］，减少农田N2O、CH4等温室气体的排放［10-12］和对环境的压力［13］。谭德水等［14］研究认为，小麦生产上控释氮肥一次性施用能缓解农村劳力紧张，起到稳产增效的效果。王玉红等［15］研究发现，树脂包膜尿素与普通尿素相比，在水稻上应用可以增产、提高氮肥利用率。刘红恩等［16］研究表明，腐植酸尿素作为一种新型增效氮肥，能够增加作物产量，提高氮肥利用效率。且腐植酸作为近年来比较热门的新型肥料品种，其含有多种活性基团，如羧基、羟基和甲氧基等，具有较强的离子交换能力和吸附能力，能够改良土壤结构，降低土壤氮素损失［17-19］。但总体而言，缓控释肥对小麦产量及其形成的影响研究还较少，更没有在大面积生产上得到应用。江苏苏中地区是小麦的主产区，生产上迫切需要简化施肥技术，特别是一次性基施技术，为此，本试验以传统高产施肥为对照，研究树脂包衣尿素和含腐植酸的控释掺混肥一次性基施对小麦产量及其形成、肥料利用的影响，以期为缓控释肥在江苏苏中小麦生产上的合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016～2017年在扬州大学试验农场进行（东经119°43′，北纬32°39′，平均气温14.8℃，平均日照2 140 h）。土质为砂壤土，地力水平中等偏上，前茬水稻，土壤全氮含量为0.13%、碱解氮87.45 mg/kg、有效磷32.84 mg/kg、速效钾88.32 mg/kg。

供试材料为江苏里下河地区农业科学研究所育成的在苏中地区大面积推广小麦品种扬麦20。

供试肥料：含腐植酸的控释掺混肥（N 28%，P2O510%，K2O 10%，该肥料是将聚合物包膜尿素与复混肥料掺混而成，添加高活性腐植酸，可提高肥料利用率，起到增产提质的效果）和树脂包衣尿素（N 44%，用树脂包裹大颗粒尿素而成，能有效控制养分释放，减缓尿素的融化速度，以达到延长肥效的目的）均由山东某公司提供，普通尿素（N 46%）为当地市售产品。

1.2 试验设计

试验以传统高产施肥，以及缓控释肥一次性基施100%、90%、80%传统高产施氮量的3 个施N水平，设计形成8个处理：①传统高产施肥（U），氮肥分基肥、苗肥、拔节肥、剑叶肥4次施用，其比例为5∶1∶2∶2，均施普通尿素，施氮量为252 kg/hm2；②树脂包衣尿素100%N量（SZ1）一次性基施；③树脂包衣尿素90%N量（SZ2）一次性基施；④树脂包衣尿素80%N量（SZ3）一次性基施；⑤含腐植酸的控释掺混肥100%N量（LM1）一次性基施；⑥含腐植酸的控释掺混肥90%N量（LM2）一次性基施；⑦含腐植酸的控释掺混肥80%N量（LM3）一次性基施；⑧另设不施氮肥空白处理（CK），只施磷钾肥。①～⑦处理磷、钾肥施用量与⑧处理相同，且含腐植酸的控释掺混肥中的磷、钾与其他处理所施磷、钾一样，分别是过磷酸钙和氯化钾，统一基施。具体的施肥量详见表1。试验3次重复，随机区组排列，共24个小区，小区长5 m，宽3.3 m，面积16.5 m2。采用人工开沟条播，行距为25 cm，播种量150 kg/hm2，基本苗（3叶期定苗）300×104/hm2。

表1 各处理氮磷钾施用量 （kg/hm2）

1.3 测定项目与方法

茎蘖动态：每个小区定点 1 m双行，于越冬期、拔节期、孕穗期、开花期、花后20 d、成熟期调查茎蘖数，计算成穗率。

叶面积、干物重和含氮量：分别于拔节期、孕穗期、开花期、花后20 d、成熟期在每个小区取有代表性的小麦单茎20个，采用长宽法测定植株叶面积，计算叶面积指数。将所取植株样品105℃杀青30 min，80℃烘至恒重后测定各器官及全株的干物重。样品粉碎后采用H2SO4-H2O2消化，半微量凯氏定氮法测定植株含氮量。

产量及其构成因素：于小麦成熟期，对每个小区进行穗数调查，取50穗测定每穗粒数、千粒重等，计算理论产量，各小区取代表性样段4 m2割方（取代表性样段割成一定面积的正方形或长方形）测定实收产量。

1.4 数据统计与分析

氮素吸收量（kg/hm2）=该时期地上部干物重×含氮率；

氮素阶段吸收量（kg/hm2）=后一时期氮素吸收量-前一时期氮素吸收量；

氮素吸收利用率（%）=（施氮处理总吸氮量-无氮处理总吸氮量）/施氮量×100。

试验数据用DPS V9.50软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 缓控释肥一次性基施对小麦产量及其构成因素的影响

由表2可以看出，不同处理对小麦产量及其构成因素的影响差异显著。等量施肥条件下，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）的产量为6 733.3 kg/hm2，与传统高产施肥（U）获得相似的产量，一次性基施含腐植酸的控释掺混肥（LM1）的产量为6 933.3 kg/hm2，相比U处理提高了2.21%，差异不显著。减量施氮LM2处理的产量比U处理低，但差异不显著；SZ2、SZ3、LM3处理的产量均低于U处理，差异显著。结果表明，相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理的产量呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势，差异不显著。在产量构成因素上，穗数、穗粒数在SZ1、SZ2、LM1、LM2和U处理间差异不显著；千粒重上，SZ1、SZ2、SZ3、LM1、LM2、LM3处理均高于U处理，差异不显著。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理的穗数、穗粒数和千粒重差异不显著。

2.2 缓控释肥一次性基施对小麦茎蘖动态及成穗率的影响

不同处理茎蘖动态变化规律基本一致（图1）。施氮处理各生育期茎蘖数均高于不施氮肥CK。越冬至拔节期，一次性基施树脂包衣尿素SZ1、SZ2处理和含腐植酸的控释掺混肥LM1、LM2处理的茎蘖数均高于传统高产施肥（U）；SZ3、LM3处理的茎蘖数低于U处理；拔节至成熟期，SZ1、SZ2、LM1、LM2和U处理的茎蘖数差异不明显，SZ3、LM3处理的茎蘖数低于U处理。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理各生育期的茎蘖数无明显差异。

表2 缓控释肥一次性基施对小麦产量及其构成因素的影响

图1 缓控释肥一次性基施对小麦茎蘖动态的影响

从图2中可以看出，CK的成穗率最高，U处理次之，SZ1处理的成穗率最低。随着施氮量的增加，两种缓控释肥的成穗率基本呈下降的趋势。

图2 缓控释肥一次性基施对小麦成穗率的影响

2.3 缓控释肥一次性基施对小麦叶面积指数的影响

由表3可知，施氮处理各生育期叶面积指数均高于不施氮肥CK。等量施肥条件下，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控释掺混肥（LM1）在拔节期的叶面积指数均高于传统高产施肥（U）；孕穗期、开花期和花后20 d，SZ1处理的叶面积指数均低于U处理，LM1处理的叶面积指数均高于U处理。减量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3处理在孕穗期、开花期和花后20 d的叶面积指数均低于U处理。结果表明，相比传统高产施肥，施用等量含腐植酸的控释掺混肥有利于小麦叶面积指数的提高，但差异不显著。在叶面积衰减率中，SZ1处理最高，CK最低，所有施氮处理均与CK存在显著性差异。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理的叶面积指数呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势，差异不显著；叶面积衰减率呈树脂包衣尿素＞含腐植酸的控释掺混肥的趋势，差异不显著。

表3 缓控释肥一次性基施对小麦叶面积指数的影响

2.4 缓控释肥一次性基施对小麦物质积累量、阶段积累量与积累比例的影响

随着施氮量的增加，小麦的物质积累量逐渐增加（表4）。施氮处理各生育期物质积累量与不施氮肥CK差异显著。等量施肥条件下，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控释掺混肥（LM1）在拔节期的物质积累量均高于传统高产施肥（U）；孕穗期、开花期、花后20 d和成熟期，LM1处理的物质积累量均最高，但SZ1、LM1、U处理间差异不显著。减量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3处理的物质积累量在孕穗期、开花期、花后20 d和成熟期均低于U处理。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理在小麦各生育期的物质积累量基本呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势，差异不显著。

表4 缓控释肥一次性基施对小麦生育期物质积累量的影响 （t/hm2）

由表5可得，等量施肥条件下，播种至拔节阶段，SZ1、LM1处理的物质阶段积累量和积累比例均高于传统高产施肥（U）；拔节至开花阶段，SZ1和LM1处理的物质阶段积累量和积累比例均低于U处理；开花至成熟阶段，SZ1处理的物质阶段积累量和积累比例低于U处理，LM1处理的物质阶段积累量高于U处理，积累比例低于U处理。减量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3处理的物质阶段积累量在拔节至开花和开花至成熟阶段均低于U处理。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理在播种至拔节阶段的物质阶段积累量呈树脂包衣尿素＞含腐植酸的控释掺混肥的趋势，差异不显著；拔节至开花和开花至成熟阶段的物质阶段积累量呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势，差异不显著。

表5 缓控释肥一次性基施对小麦物质阶段积累量与积累比例的影响

2.5 缓控释肥一次性基施对小麦氮素积累量、阶段积累量与积累比例的影响

施氮处理各生育期氮素积累量与不施氮肥CK差异显著（表6）。等量施肥条件下，拔节期，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控释掺混肥（LM1）的氮素积累量均高于传统高产施肥（U），差异显著；孕穗期、开花期，SZ1、LM1、U处理间氮素积累量相当，差异不显著；花后20 d、成熟期，SZ1处理的氮素积累量均最低，LM1和U处理的氮素积累量相当。减量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3处理的氮素积累量在孕穗期、开花期、花后20 d和成熟期均低于U处理。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理在拔节期、孕穗期的氮素积累量呈树脂包衣尿素＞含腐植酸的控释掺混肥的趋势；开花期、花后20 d和成熟期的氮素积累量呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势。

表6 缓控释肥一次性基施对小麦生育期氮素积累量的影响 （kg/hm2）

从表7可以看出，等量施肥条件下，播种至拔节阶段，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控释掺混肥（LM1）的氮素阶段积累量和积累比例均高于传统高产施肥（U）；拔节至开花阶段，SZ1、LM1处理的氮素阶段积累量和积累比例均低于U处理；开花至成熟阶段，SZ1处理的氮素阶段积累量和积累比例低于U处理，LM1处理的氮素阶段积累量和积累比例高于U处理。减量施氮的SZ2、SZ3、LM2、LM3处理的氮素阶段积累量在拔节至开花和开花至成熟阶段均低于U处理。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理的氮素阶段积累量在播种至拔节阶段呈树脂包衣尿素＞含腐植酸的控释掺混肥的趋势，差异不显著；拔节至开花和开花至成熟阶段呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势，差异显著。

表7 缓控释肥一次性基施对小麦氮素阶段积累量及积累比例的影响

2.6 缓控释肥一次性基施对小麦氮素利用率的影响

不施氮肥处理的吸氮量为80.46 kg/hm2，随着施氮量的增加，缓控释肥的氮素利用率降低（图3）。等量施肥条件下，传统高产施肥（U）的氮素利用率为45.80%，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控释掺混肥（LM1）的氮素利用率分别为44.66%、46.71%，LM1处理的氮素利用率相比U处理提高了1.95个百分点。且一次性基施树脂包衣尿素处理的氮素利用率均低于U处理，一次性基施含腐植酸的控释掺混肥处理的氮素利用率均高于U处理。相同施氮量条件下，两种缓控释肥处理的氮素利用率呈含腐植酸的控释掺混肥＞树脂包衣尿素的趋势。

图3 缓控释肥一次性基施对小麦氮素利用率的影响

3 讨论

缓控释肥作为一种新型肥料，能很好地满足作物不同生长阶段的需求，通过提高作物生长中后期的供肥能力，促进速效养分对作物生长的供应；同时一些特殊的包膜材料配方也起到了一定的辅助作用，如保水剂、微量营养元素的加入等，可促进作物生长，最终提高作物产量，在不同作物上表现为增产效果［20］。马富亮等［21］研究表明，硫膜和树脂膜控释尿素在增加小麦产量，改善籽粒品质和提高氮素利用率方面均起到较好的作用，其中树脂膜控释尿素具有更好的综合效应。郑沛等［22］研究发现，树脂膜控释尿素一次性基施能够达到“一次施肥保全期”的施用效果且能提高小麦产量及其构成。薛世川等［23］研究表明施用腐植酸可有效提高小麦抗旱防衰能力，增加干物质量累积。郝水源等［24］研究表明拔节期施用腐植酸肥料可以有效提高春小麦各生育时期叶面积指数。孙志梅等［25］研究表明腐植酸肥料的施用有助于促进小麦植株的个体发育，特别对小麦分蘖和后期成穗具有很好的促进作用，有利于植株干物质的积累。但是不同包膜材料及工艺生产的控释肥释放性能差异很大［26-27］，因此，相同类型土壤施用不同控释肥的产量效应不一定相同［28］。本试验中，等量施肥条件下，SZ1与U处理产量相当，LM1处理的产量比U处理提高了2.21%，差异不显著。说明两种缓控释肥一次性基施均能达到高产要求，其中含腐植酸的控释掺混肥在小麦上的产量效应优于树脂包衣尿素，是因为相比树脂包衣尿素，含腐植酸的控释掺混肥提高了小麦成熟期的穗数和各个生育时期的叶面积指数，增强了小麦的干物质积累和氮素积累，提高了氮肥利用效率。

在本试验条件下，传统高产施肥在前期的氮素积累量低于树脂包衣尿素和含腐植酸的控释掺混肥，中期的氮素积累量高于树脂包衣尿素和含腐植酸的控释掺混肥，后期三者差异不大；这可能是因为传统高产施肥采用的是分次施肥，前期只施了一部分，而树脂包衣尿素和含腐植酸的控释掺混肥采用一次性基施，导致了树脂包衣尿素和含腐植酸的控释掺混肥前期的氮素积累量高于传统高产施肥，中期低于传统高产施肥。这与徐凤娇等［29］研究结果基本一致，氮肥全部底施可提高越冬和拔节期的总吸氮量，底追各50%施氮方式有利于生育后期氮素吸收积累。肥料利用率是表征合理施肥的重要指标，通常用肥料利用率、肥料贡献率、农学效率和肥料偏生产力等参数来表示［30］。本试验中，含腐植酸的控释掺混肥的氮素利用率高于传统高产施肥和树脂包衣尿素，这与陈振德等［31］对腐植酸的研究一致，施用腐植酸能显著提高氮肥的利用效率。综上，相比树脂包衣尿素，含腐植酸的控释掺混肥更能够满足小麦生长前中后期所需养分，提高了小麦叶面积指数，增加了干物质和氮素积累量，提高了氮素利用率。针对以上小麦生长发育对养分的需求，结合试验结果，今后可进一步探索含腐植酸的控释掺混肥一次性基施在减量施肥情况下，能否满足小麦生长发育对养分的阶段性需求。

4 结论

等量施肥条件下，与传统高产施肥（U）相比，一次性基施树脂包衣尿素（SZ1）和含腐植酸的控释掺混肥（LM1）可以达到高产要求，且减量不能达到高产要求；同时一次性基施减少了施肥次数，利于缓解劳动力紧张。相比树脂包衣尿素，含腐植酸的控释掺混肥在小麦产量、氮素利用率方面效果更好，其释放特点更易满足小麦生长对养分的需求，更易于高产、稳产。