秸秆还田配施不同用量氮肥对小麦光合特性•产量及土壤养分的影响

徐峰 钟文 胡昕 史艳昌

摘要 以小麥品种烟农999为研究对象，在前茬玉米秸秆全量还田条件下，分别设置施N 0  kg/hm2（处理T1）、70  kg/hm2（处理T2）、140  kg/hm2（处理T3）、210  kg/hm2（处理T4）、280  kg/hm2（处理T5） 共5个施氮水平，研究不同处理对小麦光合特性、产量及土壤养分的影响。结果表明，随着施氮量增加，小麦旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈先增加后降低的趋势，均以处理T4最大;胞间CO2浓度呈先降低后增加的趋势，处理T4最小。随着施氮量增加，各处理小麦产量均有所增加，处理T4产量最高。土壤碱解氮和有效磷含量均随着氮肥施用量的增加呈逐渐增加的趋势，速效钾和有机质含量均随着氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趋势，且处理T4的速效钾和有机质含量均最高。综合考虑认为，试验条件下秸秆还田配施氮肥210  kg/hm2 可以有效提升小麦光合能力，提升土壤养分，提高小麦产量，效果较好。

关键词 小麦;秸秆还田;氮肥;光合特性;产量;土壤养分

中图分类号 S512.1   文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）01-0160-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.043

Effects of Returning Straw into the Field and Applying Different Nitrogen Fertilizers on Photosynthetic Characteristics， Yield and Soil Nutrients of Wheat

XU Feng1，ZHONG Wen2，HU Xin2 et al

（1.Juxian Agriculture and Rural Affairs Bureau，Juxian，Shandong 276599;2.Shandong Provincial Seed Management Station，Jinan，Shandong 250100）

Abstract Taking wheat variety Yannong 999 as the research object，under the condition that the previous crop of corn stalks were fully returned to the field， nitrogen application was set to 0  kg/hm2 （treatment T1）， 70  kg/hm2 （treatment T2）， 140  kg/hm2 （treatment T3）， 210  kg/hm2 （treatment T4）， 280  kg/hm2 （treatment T5） total of 5 nitrogen application levels，in order to study  the effects of different treatments on photosynthetic characteristics， yield and soil nutrients of wheat.The results showed that with the increase of nitrogen application rate， Pn，Tr，Gs of wheat flag leaf all showed a trend of first increasing and then decreasing， with treatment T4 being the largest;Ci showed a trend of first decreasing and then increasing， and the treatment T4 was the smallest.With the increase of nitrogen application rate， the yield of wheat in each treatment increased， and the yield of treatment T4 was the highest.The contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus showed a gradual increase trend with the increase of nitrogen fertilizer application， and the content of available potassium and organic matter showed a trend of first increase and then decrease with the increase of nitrogen fertilizer application，and treatment T4 of available potassium and organic matter content were the highest.Based on comprehensive considerations， under the experimental conditions， returning straw into the field and applying nitrogen fertilizer 210  kg/hm2 could effectively improve the photosynthetic capacity of wheat， improve soil nutrients， and increase wheat yield， the effect was better.

Key words Wheat;Returning straw into the field;Nitrogen fertilizer;Photosynthetic characteristics;Yield;Soil nutrients

作者简介 徐峰（1973—），男，山东莒县人，高级农艺师，从事农作物新品种、新技术推广应用研究。

收稿日期 2021-08-26;修回日期 2021-09-06

作物秸秆中含有N、 P、K、C等元素，秸秆还田有利于土壤蓄水保墒、培肥地力，同时可以起到调节土壤氮素平衡和增产的作用[1]。秸秆还田是合理和有效利用农田资源、杜绝焚烧秸秆、改善环境的有效措施[2]。作物秸秆中含有较多的C和N，还田后会对土壤的氮素以及肥料氮素的有效性产生影响，并影响作物的生长[3]。研究指出，单一秸秆还田不会对提高作物的产量产生明显效果，这主要是由于土壤氮素供应不足[4]。小麦是我国主要粮食作物之一，小麦产量对粮食安全具有重要意义。在小麦生产中，农户为了追求小麦高产，不断增加施氮量，造成肥料利用率低下，还造成严重的土壤污染问题[5]。因此，研究秸秆还田条件下适宜的施氮量对提高肥料利用效率和作物增产具有重要意义。

目前，已有较多学者对秸秆还田配施氮肥进行了研究。吴裕如等[6]研究指出，油菜秸秆还田具有良好的减氮增效作用，配施20%氮肥条件下小麦增产效果显著。成臣等[7]研究表明，秸秆还田条件下，适量配施磷肥和钾肥可以有效发挥磷钾的协同促进效应，可以实现晚粳稻的高产和高效。宋朝玉等[8]认为，长期玉米秸秆还田，可以明显提高小麦茎、葉、籽粒中氮含量，土壤中有机质、全氮含量，小麦籽粒产量增加约6.31%。崔俊讲等[9]研究指出，秸秆还田配施氮肥180～240 kg/hm2可以显著提高氮肥的农学利用效率和小麦烟农999的产量。秸秆还田配施氮肥会对作物的生长环境、经济效益等产生不同程度的影响，且在不同地点的应用效果不同[10]。基于此，笔者研究了秸秆还田配施不同用量氮肥对小麦光合特性、产量及土壤养分的影响，以期为山东省农业生产施肥管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验于2018—2019年在山东省日照市莒县进行。试验地属暖温带亚湿润季风气候，年平均气温12.6 ℃，年平均降水量739.6 mm，年日照时数平均2 227.6 h，年无霜期平均182 d。试验地土壤为潮褐土，前茬作物为玉米。播前0～20 cm土层深度的土壤基本理化性状：pH 7.24，有机质15.18 g/kg，碱解氮80.43 mg/kg，有效磷12.81 mg/kg，速效钾138.76 mg/kg。

1.2 试验材料

供试作物为小麦，品种为烟农999。供试肥料：尿素（N 46%）、重过磷酸钙（P2O5 44%）、氯化钾（K2O 60%）。

1.3 试验设计 前茬玉米秸秆全量粉碎后还田，还田量约6 500 kg/hm2。共设置5个处理：T1，施N 0 kg/hm2、P2O5  75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T2，施N 70 kg/hm2、P2O5  75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T3，施N 140 kg/hm2、P2O5  75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T4，施N 210 kg/hm2、P2O5  75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2;T5，施N 280 kg/hm2、P2O5  75 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。所有肥料均一次性基施。小区面积30 m2（5 m×6 m），3次重复，随机排列。小麦于2018年10月8日播种，2019年6月10日收获。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 小麦旗叶光合特性。

在小麦扬花期，于晴朗天气的09：30—11：00采用SY-1020植物光合作用测定仪测定小麦旗叶净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci），均重复10次。

1.4.2 小麦产量性状。

于小麦成熟期选取各处理中具有代表性的2 m2收获面积，测定小麦穗数;从中随机选出30株测定小麦穗粒数;将样方内小麦风干、脱粒后，测定千粒重、产量。

1.4.3 土壤养分。

于小麦成熟期各处理采集5点0～20 cm土样，将样品混合，风干后过筛保存，用于测定土壤养分。参照文献[11]的方法，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用火焰光度法测定，有机质含量采用重铬酸钾-外加热容量法测定。

1.5 数据处理 试验数据用Excel 2010进行整理，用SPSS 20.0进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦光合特性的影响

由表1可知，小麦旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随着施氮量增加呈先增加后降低的趋势，均以处理T4最大。与处理T1相比，处理T2～T5的净光合速率分别增加了12.97%、54.15%、108.46%、90.09%，蒸腾速率分别增加了7.81%、64.31%、156.13%、130.48%，气孔导度分别增加了12.50%、87.50%、212.50%、162.50%。小麦旗叶胞间CO2浓度随着施氮量增加呈先降低后增加的趋势，与处理T1相比，T2～T5分别降低了9.57%、22.33%、26.52%、16.02%。

2.2 不同处理对小麦产量的影响

由表2可知，小麦穗数随着施氮量的增加呈逐渐增加的趋势，处理T5最高;穗粒数和千粒重均随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势，处理T3穗粒数最大，处理T4千粒重最大。产量由高到低依次为处理T4、T5、T3、T2、T1，且处理T1、T2、T4与T5间差异均达显著水平（P<0.05），T3与T5间差异未达显著水平（P>0.05）。

2.3 不同处理对土壤养分的影响 由表3可知，土壤碱解氮和有效磷含量均随着氮肥施用量的增加呈逐渐增加的趋势，但各处理间差异不显著（P>0.05）。速效钾和有机质含量均随着氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趋势，处理T4含量均最高。

3 结论与讨论

光合作用会对作物的生长和产量产生显著影响[12]，氮肥可对作物的光合特性产生一定的调节作用，并促进作物增产[13]。该试验结果表明，小麦旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随着施氮量增加呈先增加后降低的趋势，均以施氮210  kg/hm2最大;而小麦旗叶胞间CO2浓度则表现出随着施氮量增加呈先降低后增加的趋势，且以施氮210 kg/hm2时最小。由此可知，秸秆还田配施氮肥时，适量减施氮肥有利于改善小麦的光合性能。杨鲤糠等[14]研究指出，小麦新春31号和新春6号在施氮量0～275 kg/hm2时，旗叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均先增后降，而胞间CO2浓度则为先降后增，当施氮量达300 kg/hm2时小麦光合性能会显著降低。王金金等[15]研究表明，施氮量为225  kg/hm2时小麦西农979的旗叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均达到峰值，之后随着施氮量增加光合性能降低。分析认为，适量施氮肥可以促进小麦叶面积增加和叶绿素含量增加，从而提高光合能力[16-17]。但过量施用氮肥会促进小麦穗数增加，由于群体过大，对小麦植株光合作用产生不利影响，导致光合性能降低[18]。

秸秆还田是一种有机养分的投入，在农业生产中应用较为广泛，可以为作物提供部分氮、磷、钾等养分，改善土壤理化性质，配施适量肥料可以有效促进作物增产[19]。该试验结果表明，与不施氮肥相比，秸秆还田配施氮肥可以有效促进小麦增产，且以施氮210 kg/hm2的产量最高，之后随着施氮量增加产量降低，说明秸秆还田配施氮肥时，适量减施氮肥可以发挥增产效应。此外，小麦穗数随着施氮量的增加呈逐渐增加的趋势，而穗粒数和千粒重均随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势。这表明过量施用氮肥会导致群体变大，对穗部发育产生不利影响，导致穗粒数、粒重降低，最终产量下降。

土壤养分对于作物生产具有重要作用，秸秆还田配施适量氮肥可以有效提高土壤速效养分含量，并提高作物产量[20]。该试验也得到相同的结论，秸秆还田配施适量氮肥，土壤有效磷、速效钾含量均有不同程度的增加，且在施氮210 kg/hm2时有效磷、速效钾含量均达到最高。秸秆还田配施适量的氮肥可以增加土壤中有机质含量，有效提升土壤养分库容[21]。该试验结果也显示，秸秆还田配施适量氮肥，土壤有机质含量得到了不同程度增加，且在施氮210 kg/hm2时含量最高。由此可知，秸秆还田配施氮210 kg/hm2可以使土壤养分含量增加较多，有利于改良农田土壤。

综上所述，试验地区在秸秆还田条件下配施氮210 kg/hm2为最优处理，可以改善小麦的光合性能，提高土壤养分含量，促进小麦增产。

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