不同氮肥用量对小麦氮素吸收分配及利用效率的影响

张永奎 赵成雷 陈士更 晁赢 胡凌云 张士刚

摘 要：通过田间试验，采用15N示踪法，设置不同氮肥用量处理，研究不同氮肥用量对小麦氮素吸收分配及利用效率的影响。结果表明：小麦氮素积累量随着氮肥施用量的增加呈先增后减的趋势，N4处理的氮素积累量最高为281.40kg/hm2;小麦吸收的氮素主要积累在籽粒中，籽粒中的氮素积累量占小麦氮素总积累量的77.82%～80.59%;小麦吸收的氮素主要来源于土壤氮，来源于肥料氮的部分其追肥氮占比均大于基肥氮，成熟期氮素来源于基肥氮的比例为7.59%～10.51%，追肥氮的比例为11.23%～17.28%，土壤氮的比例为72.21%～81.18%。说明适量施肥，适当提高追肥比例，有利于提高氮肥利用效率。

关键词：小麦;15N示踪;氮素吸收;氮素分配;氮素利用

中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）09-0092-03

Effects of Different Nitrogen Fertilizer Rates on Nitrogen Uptake， Distribution and Utilization Efficiency in Wheat

ZHANG Yongkui1   ZHAO Chenglei2，3   CHEN Shigeng2，3   CHAO Ying4   HU Lingyun1   ZHANG Shigang1

（1Agricultural Technology Promotion Center of Tai′an， Tai′an 271000， China; 2Shandong Agricultural University Fertilizer Technology Co. Ltd， Tai′an 271000， China; 3Key Laboratory of Humic Acid Fertilizers， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Tai′an 271000， China; 4Tai′An Hi-Tech Zone Science and Technology Innovation Department， Tai′an 271000， China）

Abstract： A field experiment was conducted to study the effects of different nitrogen fertilizer rates on nitrogen uptake， distribution and utilization efficiency of wheat. The results showed that the nitrogen accumulation of wheat increased first and then decreased with the increase of nitrogen application rate， the highest nitrogen accumulation was 281.40kg/ha in N4 treatment， and the nitrogen absorbed by wheat was mainly accumulated in grain， the nitrogen accumulation in grain accounts for 77.82%-80.59% of the total nitrogen accumulation in wheat， and the nitrogen absorbed by wheat mainly comes from soil nitrogen and from fertilizer nitrogen， the proportion of nitrogen from basal fertilizer was 7.59%-10.51% ， topdressing nitrogen was 11.23%-17.28% ， and soil nitrogen was 72.21%-81.18% . The results showed that proper amount of fertilizer application and proper increase of top dressing ratio were beneficial to increase n use efficiency.

Key words： wheat; 15N Tracer; nitrogen uptake; Nitrogen allocation; Nitrogen utilization

氮素是小麥生长发育所必需的重要营养元素，施用氮肥可直接影响小麦的产量和品质[1]，但是氮肥的过量投入和不合理利用也会降低其利用效率，造成环境污染问题[2]。随着施氮水平的提高，氮素积累量显著增加，而氮素利用率及氮素收获指数则呈下降趋势。氮肥的适量、合理施用，是促进养分吸收，提高养分利用效率，实现减肥增效绿色发展的重要措施[3]。本试验利用15N同位素示踪法，在分期施氮条件下研究不同氮肥用量对小麦氮素吸收分配及利用效率的影响，以期为小麦绿色生产减肥增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料 田间试验位于泰安市岱岳区大汶口土门村，供试材料为小麦良星77。供试土壤有机质含量16.19g/kg，碱解氮含量126.81mg/kg，有效磷含量32.56mg/kg，速效钾含量158.21mg/kg。

1.2 试验设计 试验设6个处理：CK、N1、N2、N3、N4、N5，氮肥用量分别为0、105、150、195、240、285kg/hm2，基追比为1∶1。各小区内设15N微区，分为15N作底肥+普通尿素作追肥、普通尿素作底肥+15N作追肥。各小区除氮肥用量外其他管理相同。

1.3 测定项目与方法 于小麦生长各时期取植株样品，测定氮素含量及生物量。植株含氮量用半微量凯氏定氮法测定，15N丰度用质谱仪测定。

氮素相关指标的计算公式如下：

植株器官氮素积累量=器官干重×植株含氮量;

植株积累氮素来自底肥或追肥氮的比例（%）=（器官中15N丰度-0.3663）/（肥料中15N丰度-0.3663）×100;

植株积累氮素来自肥料氮的量=植株积累总氮量×植株积累氮素来自肥料氮的比例;

氮肥生产效率=籽粒产量/施氮量;

氮素利用效率=籽粒产量/植株氮素积累量;

氮素收获指数=籽粒氮素积累量/植株氮素积累量。

1.4 数据处理分析 数据采用Excel进行处理、作图。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥用量对小麦氮素积累的影响 从图1可以看出，小麦氮素积累速率呈现先增后减的趋势，拔节期是小麦氮素吸收的关键时期，其氮素积累量占全生育期的30.59%～32.68%。CK～N4，随着氮肥施用量增加，小麦氮素积累量不断增加，氮肥施用量达到N5水平时，小麦氮素积累量呈下降趋势。

2.2 不同氮肥用量对氮素在小麦器官中分配的影响 从图2可以看出，小麦吸收的氮素主要积累在籽粒中，籽粒中的氮素积累量占小麦氮素总积累量的77.82%～80.59%，穗部的氮素积累量占3.43%～4.77%，茎叶的氮素积累量占14.97%～18.74%。籽粒的氮素积累量随着氮肥施用量的增加呈现出先增后减的趋势，其中N4处理的籽粒氮素积累量最高，为222.28kg/hm2;茎叶的氮素积累量随着氮肥施用量的增加不断增加，N5处理的茎叶氮素积累量最高，为51.90kg/hm2。

2.3 不同氮肥用量對不同氮素来源积累的影响 从图3可以看出，小麦开花期的植株氮素，肥料供应量为44.85～68.13kg/hm2，土壤供应量为155.85～161.48kg/hm2，植株氮素来源于基肥氮的比例为9.12%～12.54%，源于追肥氮的比例为13.23%～17.84%，来源于土壤氮的比例为69.62%～77.65%;小麦成熟期的植株氮素，肥料供应量为48.75～78.15kg/hm2，土壤供应量为203.10～210.70kg/hm2，植株氮素来源于基肥氮的比例为7.59%～10.15%，源于追肥氮的比例为11.23%～17.28%，来源于土壤氮的比例为72.21%～81.18%。可见，小麦吸收的氮素主要来源于土壤氮，来源于肥料氮的部分其追肥氮占比均大于基肥氮。小麦成熟期肥料氮素供应量随着施肥量的增加而增加，土壤氮素的供应量稳定在203.10～210.70kg/hm2。

2.4 不同氮肥用量对小麦产量及氮素利用效率的影响 从表1可以看出，随着氮肥施用量的增加，小麦产量呈现出先增后减的趋势，但是氮素利用效率和氮肥生产效率却在不断下降的。N3处理的小麦产量最高为9131kg/hm2。肥料的当季利用率为32.56%～46.43%，N1的肥料当季利用率最高为46.43%。

3 讨论

增加氮肥投入量可以使小麦地上部的氮素积累增加，赵新春[4]等研究表明，小麦植株吸氮量随着氮肥施用量的增加呈线性增加趋势;唐良梁[5]、赵俊晔[6]等研究也提出高氮投入也会使氮素累积量呈现减少趋势。植株氮素积累在小麦苗期-返青期相对较少，在拔节-开花期最为集中，其积累量约占总量的50%[7]。本研究也表现出相同的结果：处理CK～N4，随着氮肥施用量增加，小麦氮素积累量不断增加，当氮肥施用量达到N5水平时，小麦氮素积累量呈下降趋势。拔节期的小麦氮素吸收最多，其氮素积累量占全生育期的30.59%～32.68%。

成熟期小麦吸收的氮素主要分配于小麦籽粒中[8]，本研究中小麦籽粒中的氮素积累量占小麦氮素总积累量的77.82%～80.59%，N4处理的籽粒氮素积累量最高，为222.28kg/hm2。

研究表明，土壤氮是植株吸收氮素的主要来源，其占比达60.26%～77.49%[9-10];也有研究提出，小麦植株中肥料氮积累量高于土壤氮[11]，这可能与土壤肥力水平、耕作制度以及前茬作物不同等相关。本研究结果显示：小麦成熟期植株氮素来源于基肥氮的比例为7.59%～10.51%，源于追肥氮的比例为11.23%～17.28%，来源于土壤氮的比例为72.21%～81.18%，整体表现为土壤氮积累量高于肥料氮积累量，追肥氮积累量高于基肥氮积累量。表明适当提高追肥比例有利于提高氮肥利用效率，进而提高小麦产量。

参考文献

[1]王公卿，郑志松，李萌.氮素对小麦生长发育、产量和品质形成的影响[J].河南农业，2017（16）：48-49.

[2]巨晓棠，谷保静.我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J].植物营养与肥料学报，2014，20（04）：783-795.

[3]刘东军，张宏纪，孙岩，等.氮肥对小麦氮积累和分配及氮肥利用率影响的研究进展[J].黑龙江农业科学，2017（11）：93-100.

[4]赵新春，王朝辉.半干旱黄土区不同施氮水平冬小麦产量形成与氮素利用[J].干旱地区农业研究，2010，28（05）：65-70，91.

[5]唐良梁，李艳，李恋卿，等.不同施氮量对稻田氨挥发的影响及阈值探究[J].土壤通报，2015，46（05）：1232-1239.

[6]赵俊晔.冬小麦植株-土壤氮素循环及产量与品质形成生理基础的研究[D].泰安：山东农业大学，2004.

[7]王林林，陈炜，徐莹，等.氮素营养对小麦干物质积累与转运的影响[J].西北农业学报，2013，22（10）：85-89.

[8]窦露.减氮优化施肥对黄土旱塬冬小麦产量及水肥利用的影响[D].太谷：山西农业大学，2019.

[9]孟维伟，王东，于振文，等.15N示踪法研究不同灌水处理对小麦氮素吸收分配及利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报，2011，17（04）：831-837.

[10]范仲卿，赵广才，田奇卓，等.拔节至开花期控水对冬小麦氮素吸收运转的影响[J].核农学报，2014，28（08）：1478-1483.

[11]李欣欣，石祖梁，王久臣，等.氮肥基追比对稻茬小麦氮素转运及利用的影响[J].麦类作物学报，2021，41（01）：61-71.

（责编：张宏民）