氮肥和播种方式对信麦9号产量和氮素利用效率的影响

谢旭东　周国勤　陈真真　徐宏　张玉博　张波　李刚　李宇峰

摘要：2014—2015年在河南省信阳市开展氮肥和播种方式对豫南稻茬小麦信麦9号产量和氮素利用效率的研究，设置0、150、225 kg/hm2 3个氮肥水平，撒播和条播2种播种方式。结果表明，施氮量增加有利于信麦9号产量、干物质积累、子粒氮含量的提高。不同的播种方式下，单产均以施氮量为225 kg/hm2 达到最高水平。随氮素供应的增加，植株地上部吸氮量和子粒氮积累量均有不同程度升高，但氮素吸收效率、氮素利用效率、氮素农学效率、氮素偏生产力、氮素表观回收率等参数呈下降趋势，氮素生理效率呈上升趋势。在豫南稻茬麦区目前的生产水平下，条播处理的施氮量225 kg/hm2可以获得较高的小麦产量和经济效益。

关键词：稻茬麦;信麦9号;氮肥;播种方式;产量;氮素利用效率

中图分类号：S512.1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）02-0020-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.004           開放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of nitrogen fertilizer and sowing methods on yield

and nitrogen use efficiency of Xinmai No.9

XIE Xu-dong1，ZHOU Guo-qin1，CHEN Zhen-zhen1，XU Hong2，ZHANG Yu-bo3，ZHANG Bo1，LI Gang1，LI Yu-feng1

（1.Xinyang Academy of Agricultural Science，Xinyang 464000，Henan，China;2.Huangchuan County Institute of Agricultural Science，Xinyang 464000，Henan，China;3.Huaibin County Science and Technology Board，Xinyang 464000，Henan，China）

Abstract： From 2014 to 2015， the research on the yield and nitrogen use efficiency of Xinmai No.9 was carried out in Xinyang City，Henan Province. Three nitrogen fertilizer levels of 0， 150 and 225 kg/hm2 were set， and two sowing methods of broadcast and drill seeding were set. The yield，dry matter accumulation and grain nitrogen content of Xinmai No.9 increased with the increase of nitrogen application. The highest yield were achieved when the nitrogen fertilizer level was 225 kg/hm2 in the two sowing methods. With the increase of nitrogen supply， the nitrogen uptake of the plant above ground and the amount of grain nitrogen accumulation increased， but the nitrogen uptake efficiency， nitrogen utilization efficiency， nitrogen agricultural use efficiency， nitrogen partial factor productivity， and the apparent nitrogen recovery efficiency were all declined， and the nitrogen physiological efficiency increased. Under the current production level of wheat after rice in south Henan province， 225 kg/hm2 of nitrogen application can obtain higher yield and economic benefits under the treatment of strip sowing.

Key words： wheat after rice; Xinmai No.9; nitrogen fertilizer; sowing method; yield; nitrogen use efficiency

氮素是作物生长发育过程中必不可少的营养元素之一，在适当的范围内，小麦的干物质积累量和产量均随着施氮量的增加呈上升趋势[1-5]。生态条件、耕作方式、土壤质地等因素的不同，小麦高产所需氮肥及氮肥利用效率间差异显著[6-12]。黄淮地区旱茬小麦及长江流域稻茬麦的氮素营养生理研究的较为深入，豫南稻茬麦区稻茬麦相关研究较少。豫南稻茬麦区光热水资源资源丰富，土壤保水、保肥性能好，小麦增产潜力大[13-15]。加强该区氮肥对小麦产量及其氮素利用效率影响的研究，对豫南小麦氮素优化管理具有重要现实意义。

豫南稻茬麦区作为黄淮流域的重要粮食产区，稻茬田土壤黏度大，耕性差，易积水，田间管理粗放，缺乏配套播种机具，多采用人工免耕撒播方式田间播种，导致该地区小麦产量长期低而不稳，已成為中国当前重要的中低产麦区之一。为此，本研究通过在河南省南部信阳市稻茬麦区布置不同播种方式和氮肥用量对小麦产量及其氮素吸收转运的影响进行分析，为豫南稻茬麦小麦氮肥合理施用与高产高效栽培技术提供理论依据和技术支撑。

1  材料与方法

1.1  试验地基本概况

试验于2014—2015年在信阳市农业科学院试验基地（32.10°N，114.06°E）进行，供试品种为弱春性品种信麦9号。试验田前茬为水稻，土壤为砂浆黑土，肥力中等，播期0～20 cm，土壤基本养分含量为全氮（N）0.79 g/kg，有机质为14.50 g/kg，有效磷（P2O5）为8.71 mg/kg，速效钾（K20）82.7 mg/kg，pH 6.05。

1.2  试验设计

试验采用播种方式和氮肥两因素裂区设计，其中主区为条播（播量为150.0 kg/hm2）和撒播（播量为262.5 kg/hm2）;副区为施氮（纯氮）处理，设N0（0 kg/hm2）、N150（150 kg/hm2）和N225（225 kg/hm2）3个供氮水平。于2014年10月20日播种，条播等行距播种（行距20 cm），撒播为均匀撒播播种，试验小区大小为3 m×4 m，3次重复。分别选择尿素（N 46%）、普通过磷酸钙（P2O5 15%）和氧化钾（K2O 60%）作为供试用氮磷钾肥源，其中，磷、钾肥按照P2O5 150 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2作为基肥施用，N肥按6∶4基肥追肥比施用，氮肥在起身期至拔节期追施，其他田间管理措施同当地常规大田栽培。

1.3  测定项目和方法

干物质积累：小麦主要生育时期在各小区随机选择取10株生长一致植株样品按器官分开，105 ℃杀青30 min，70 ℃烘干至恒重计算干物质积累。产量于成熟期各小区人工收获10 m2小麦自然晒干后进行脱离计产，折算成子粒含水量13%时的子粒产量。开花期和成熟期氮素积累与分配：开花期与成熟期，采用常规方法分营养器官和子粒两部分测定氮含量，根据各部分干物质积累量和氮素质量分数计算氮素积累量。氮肥利用效率：根据成熟期产量、氮素积累量计算氮素利用效率相关参数，具体计算方法如下[1]：

氮素吸收效率=植株氮素积累量/施氮量

氮素利用效率=子粒产量/植株氮素积累量

氮素农学效率=（施氮区的子粒产量-不施氮区子粒产量）/施氮量

氮素偏生产力=子粒产量/施氮量

氮素生理效率=（施氮区产量-不施氮区产量）/（施氮区吸氮量-不施氮区吸氮量）

氮素表观回收率=（施氮区的植株氮素积累量-不施氮区植株氮素积累量）/施氮量

氮素收获指数=子粒氮素积累量/植株氮素积累量

1.4  数据分析

采用Excel 2003和SPSS 18.0软件对数据进行整理统计分析。

2  结果与分析

2.1  不同施氮量和播种方式对冬小麦产量、子粒氮含量和生物量的影响

由图1、图2、图3可知，条播处理下，与不施氮处理相比，N150施氮处理和N225施氮处理对冬小麦产量分别增加256.8%和303.7%，子粒氮含量分别增加31.5%和36.7%，成熟期生物量分别增加93.3%和102.4%;撒播处理下，N150处理和N225处理产量分别增加199.9%和148.4%，子粒氮含量分别增加20.8%和25.6%，成熟期生物量分别增加71.9%和89.5%。信麦9号的子粒产量及其成熟期生物量在N150处理和N250处理均极显著高于不施氮处理。在豫南稻茬麦区，条播处理下，N225处理能明显促进信麦9号干物质的形成，增加其产量和子粒氮含量。

2.2  不同施氮量和播种方式对冬小麦氮素利用率的影响

由表1可知，在豫南稻茬麦区，条播处理条件下，信麦9号的氮素吸收率与氮素表观回收率分别比撒播处理显著降低25.1%和29.1%;氮素利用效率、氮素农学效率、氮素偏生产力和氮素生理效率较撒播处理分别显著提高35.0%、23.0%、15.9%和21.5%。2播种方式氮素吸收效率、氮素利用效率、氮素农学效率、氮素偏生产力、氮素表观回收率均随着施氮量增加呈下降趋势，氮素生理效率随施氮量的增加而增加。在本试验条件下，条播处理下，N150施氮处理更能显著增强信麦9号的氮肥增产能力和作物的氮利用。

2.3  不同施氮量和播种方式对冬小麦氮素吸收和转运的影响

由表2可知，在条播和撒播处理下，与N0处理比较，施氮处理可显著提高信麦9号的地上部吸氮量和子粒氮积累量，地上部吸氮量N150和N225处理间差异不显著;在条播条件下，氮素收获指数随着施氮量的增加而增加，撒播处理下，随着施氮量的增加而降低，且与对照差异均达显著水平。通过对同一氮肥水平下不同播种方式的比较发现，撒播处理下的信麦9号地上部吸氮量和氮素收获指数显著高于条播处理，子粒氮积累量低于条播条件。说明在本试验中条播处理下，N225处理更能促进信麦9号子粒对氮的吸收和利用能力。

3  小结与讨论

有关小麦不同生产环境下适宜的施氮水平及施氮方式已有诸多研究，7 000～8 000 kg/hm2的产量目标下，黄淮麦区施氮量一般在180～270 kg/hm2[16-18]，长江中下游麦区在210～300 kg/hm2[19-21]，即使在较高肥力条件下，施氮量仍需达到202.5 kg/hm2[22] ，而豫南稻茬麦区中高产田施氮范围在150～225 kg/hm2[23，24]。本研究中，225 kg/hm2施氮水平下，能显著促进干物质的形成，增加产量和子粒氮含量，这与前人的研究结果一致。

不同播种方式的冬小麦根系的微环境不同，进而影响养分的吸收和生长发育。在豫南稻茬麦区的生态环境下，小麦采用撒播方式播种，种子贴于地表，可以充分发挥其分蘖特性，而机播条件下，分蘖节处于地表以下，分蘖能力相对较弱，因此，需要增加施氮量以保證机播小麦正常的生长发育。

氮素的吸收、运输和再分配是决定其利用效率高低的几个关键因素，增加氮素的吸收，促进氮素向小麦子粒运输和积累是提高氮素利用效率的重要途径[25，26]。在较低肥力水平下，氮素利用效率随着施氮量的增加而先升后降[22]。在本研究中土壤肥力相对较高，随着施氮量的增加，开花期和成熟期地上部和子粒吸氮量呈显著上升趋势，地上部吸氮量N150和N225处理间差异不显著，氮素吸收效率、氮素利用效率、氮素农学效率、氮素偏生产力、氮素表观回收率呈显著降低趋势，氮素的生理效率呈上升趋势，这表明在本研究施氮范围内，小麦库源较平衡，随着施氮量的增加，氮素吸收率同步增加，子粒和植株氮含量协调增加。表明在本试验条件下，225 kg/hm2施氮水平可以获得较高的产量和经济效益，施氮量超过225 kg/hm2，信麦9号的产量及其氮素利用效率的变化有待进一步试验。

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收稿日期：2019-03-15

基金项目：河南省重大科技专项（181100110200）;河南省小麦产业技术体系专项（Z2010）;“十二五”国家科技支撑计划项目（2015BAD26B01）

作者简介：谢旭东（1992-），男，河南南阳人，研究实习员，主要从事小麦高产栽培和新品种选育研究，（电话）13462640962（电子信箱）

13462640962@163.com;通信作者，周国勤（1974-），女，河南南阳人，副研究员，主要从事小麦高产栽培和新品种选育研究，

（电话）13503769050（电子信箱）zhouguoqin74@126.com。