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摘要:
本试验研究了尿素及包膜尿素控释肥对土壤硝态氮含量和小麦产量的影响。结果表明,与尿素全部基施相比,底追分施显著降低拔节期0~20 cm土层硝态氮含量,并减缓硝态氮向中层土壤迁移。底追分施可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,有利于满足小麦生育后期对氮素的需求。施用控释尿素对土壤硝态氮的影响效果与底追分施一致,并显著提高了拔节至开花期耕层土壤硝态氮含量。与尿素全部基施处理相比,底追分施处理显著增加开花后群体数量,提高了分蘖成穗率。施用控释尿素比底追分施处理更有利于增加分蘖,提高成穗数。与底追分施处理相比,施用控释尿素可促进干物质在茎秆+叶鞘和籽粒中的积累,显著提高小麦穗数和穗粒数,增加籽粒产量。
关键词:冬小麦;土壤硝态氮;干物质积累;籽粒产量
中图分类号:S143.1+4+S512.106.2文献标识号:A文章编号:1001-4942(2015)02-0064-04
AbstractThe urea and resin coated urea fertilizers (RCU) were used to study their different application methods on soil NO-3-N content and wheat yield. The results indicated that compared with 100% urea applied as basal fertilizer (BF), the application of 50% N as basal and 50% N as topdressing (BT) could significantly decrease the NO-3-N content in 0~20-cm soil at jointing stage, and slow down the move of NO-3-N from upper soil to deep soil. The treatment BT could increase the NO-3-N content in middle and top soil at flowering stage, and was beneficial to meeting the nitrogen need of wheat at late stage. The application effect of RCU on NO-3-N content in soil was the same as that of BT, and could significantly improve the NO-3-N content in soil from jointing to flowering stages. Compared with the BF treatment, the BT treatment significantly increased the population quantity after anthesis and the percentage of earbearing tiller. Compared with BT treatment, the application of RCU was more beneficial to increasing the tiller and spike number, and could significantly improve the accumulation of dry matter in stem, sheath and grain, the numbers of spike and kernel per spike and the grain yield.
Key wordsWinter wheat; NO-3-N in soil; Dry matter accumulation; Grain yield
氮肥对提高作物产量有非常重要的作用,但随着速效肥料用量的不断增加,土壤氮素淋溶、氮肥利用率降低的问题日益突出。关于施氮量和追肥时期对小麦产量的影响前人研究较多。有研究报道高产麦田施纯氮量应在225~300 kg/hm2,底追比例2∶1为宜1。另有研究指出超高产小麦施氮量为240 kg/hm2,以底施与拔节期追施比例为5∶5产量最高2。可见前人的研究主要侧重于施氮量和底肥与追肥的比例对小麦产量的影响,而对于在保证产量和品质的同时,降低硝态氮在深层土壤的残留,提高氮肥利用率,保持高产麦田中氮素平衡的研究尚少见报道。控释肥因具有养分释放与作物吸收同步的特点而成为提高氮肥利用效率和减少环境污染的有效途径之一3。前人研究表明,施用树脂包膜尿素可显著促进水稻、玉米、棉花等4作物的生长,增加产量。已有研究表明,施用硫膜包膜控释肥可改善土壤中Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 等元素的活化程度5,6。但关于田间条件下,氮肥施肥方式和树脂包膜尿素对土壤硝态氮分布和冬小麦产量调节效应的研究鲜见报道。本试验在田间高产地块,研究树脂包膜尿素对麦田土壤硝态氮含量与分布及对小麦产量的影响,以探讨其对冬小麦产量调节的理论基础,可为树脂包膜尿素在小麦生产中的应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验地概况及供试材料
试验在山东滕州西岗镇半阁村进行。播前试验田0~20 cm土层土壤含有机质1.5%、全氮0.12%、碱解氮97.2 mg/kg、有效磷33.6 mg/kg、速效钾101.1 mg/kg。0~200 cm土层(每20 cm一层)土壤硝态氮含量分别为12.2、5.5、3.3、12.4、40.3、41.1、35.7、22.4、12.7、18.0 mg/kg。供试材料为高产强筋小麦品种济麦20。 1.2试验设计
试验设置4个施肥处理:全生育期不施尿素(T1);尿素全部基施(T2);尿素基施50%+拔节期追施50%(T3);树脂包膜尿素控释肥基施(T4)。树脂包膜尿素控释肥含N 43%,控释期为250 d左右。各处理氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)施用量相同且分别为260.0、160.0、160.0 kg/hm2。磷肥为重过磷酸钙,钾肥为氯化钾。小区面积5 m×10 m=50 m2,随机区组排列,重复3次。基本苗为200株/m2。其余管理同丰产田。
1.3田间取样与测定方法
土壤硝态氮测定:分别于拔节期、开花期用土钻取0~200 cm土样,每20 cm一层。新鲜土壤用0.01 mol/L的CaCl2溶液25.00 mL浸提NO-3-N,振荡30 min,采用紫外分光光度计法(UV-2450)进行比色分析7。
群体变化动态测定:于小麦越冬期、返青期、开花期和成熟期,每小区选取1 m2,调查公顷蘖(茎)数。
干物质积累:每小区于成熟期取植株样品,按叶片、茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳和籽粒分样,于70℃下烘干至恒重,称重,用于测定小麦各器官干物质积累量。
产量及其构成因素:成熟期每小区取1 m2调查公顷穗数,取30个单穗调查穗粒数。每小区收获4 m2脱粒,自然风干后称重并测定籽粒含水率,计算籽粒含水率为13.0 %(标准含水率)时的产量。
1.4数据处理
采用DPS 7.05统计分析软件对各处理数据进行单因素方差分析,用LSD法进行差异显著性检验(α=0.05)。
2结果与分析
2.1不同处理对拔节期土壤硝态氮含量的影响
由表1可以看出,T1处理0~120 cm 土层土壤硝态氮含量显著低于其它施肥处理,而120~200 cm又显著高于其它处理。T2与T3相比,0~20、40~60、80~100、100~120、180~200 cm土层土壤硝态氮含量均显著增加,说明尿素全部基施显著增加拔节期0~20 cm土层硝态氮含量并促进硝态氮向中层土壤迁移。T4与T3相比,0~60 cm土层土壤硝态氮含量显著提高,说明施用控施尿素显著提高了拔节期耕层土壤硝态氮含量。
2.2不同处理对开花期土壤硝态氮含量的影响
由表2可以看出,T2与T3相比,0~40 cm土层土壤硝态氮含量均显著降低,说明尿素全部基施导致土壤后期供氮能力减弱。开花期与拔节期相比,分期施氮的T3处理0~80 cm土层土壤硝态氮含量均明显提高,尿素全部基施的T2处理0~20 cm土层和100 cm以下土层土壤硝态氮含量均显著降低,说明分期施氮可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,增强土壤供氮能力,有利于满足小麦生育后期对氮素的需求。T4与T3相比,0~20 cm和40~80 cm土层土壤硝态氮含量显著提高,说明施用控施尿素显著提高了开花期耕层土壤硝态氮含量。
2.3不同处理对各生育期群体变化动态的影响
由表3可以看出,T1处理各生育期群体均低于各施肥处理,成穗率最低。T2与T3相比,冬前期群体无显著差异,起身期群体显著增加,而开花期成穗数无显著差异,成穗率显著降低,说明尿素全部基施显著增加春季分蘖数量,降低分蘖成穗率。T4与T3相比,起身期和开花期总茎数均显著提高,说明与分期施氮处理相比,施用控施尿素有利于增加分蘖,提高成穗率。
2.4不同处理对成熟期各器官干物质积累量的影响
由表4可以看出,T3与T2相比,各器官干物质积累量均显著增加,说明尿素分期施用促进了小麦开花前各器官干物质的积累。T4与T3相比,叶片和总干物质积累量无显著差异,茎秆+叶鞘和籽粒中的干物质积累量显著升高,说明施用控释尿素可促进干物质在茎秆+叶鞘和籽粒中的积累,但对小麦成熟期总干物质积累无显著调控效果。
2.5不同处理对产量及产量构成因素的影响
由表5可以看出,T1处理穗数和籽粒产量显著低于各施肥处理,而千粒重显著高于施肥处理,说明不施尿素主要影响成穗率,从而降低了产量。T3与T2相比,穗粒数和籽粒产量均显著增加,说明尿素分期施用可显著提高穗粒数,增加籽粒产量。T4与T3相比,穗数、穗粒数和籽粒产量均显著增加,说明施用控释尿素可显著提高小麦穗数和穗粒数,增加籽粒产量。
3结论与讨论
土壤硝态氮含量测定和土壤氮素需求目标值的确定是进行氮素实时管理的关键8,9。前人研究表明,氮肥底追比为1∶1时,拔节期0~80 cm土层土壤硝态氮含量降低;80~100 cm土层土壤硝态氮含量较高,底施氮量为120 kg/hm2时硝态氮已下移到160 cm深处。由于拔节期追施氮肥,开花期0~80 cm土层的土壤硝态氮含量显著增加,与拔节期追肥前相比,硝态氮已下移到80 cm处10。本试验也得到了与之一致的结果,并进一步发现,分期施氮可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,施用控释尿素与分期施氮效果一致,并显著提高了耕层土壤硝态氮含量。
氮肥精准调控应根据作物生长发育阶段需求特征和土壤供应状况确定,即作物养分的需求和土壤养分时空供给,同时还应判断肥料在不同肥力和土壤质地上的施用效果。研究表明,与氮肥全部基施相比,氮肥分期施用可显著提高小麦花后同化物质向籽粒中的转运,提高小麦产量和氮肥表观利用率11,12。王新民等13研究表明,与普通氮肥相比,控释氮肥可以显著增加小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,增加小麦产量。孙克刚等14研究表明,100%控释尿素处理比等氮量的普通尿素处理增产12.02%和11.27%,70%控释尿素处理比等氮量的普通尿素处理增产7.87%和8.50%,差异均达到极显著水平。这说明施用等量氮素时,控释尿素增产效果显著。本试验研究结果与其一致,并进一步表明,施用包膜控释肥对小麦产量的调控效果不同于分期施用等量的尿素处理,施用包膜控释肥可促进小麦春季分蘖和成穗数、提高穗粒数,进而提高籽粒产量。 参考文献:
[1]
孔令聪, 汪芝寿, 曹承富. 氮肥运筹方式对优质小麦产量和品质的影响[J]. 安徽农业科学, 1996,24(3):214-216.
[2]韩燕来, 介晓磊, 谭金芳, 等. 超高产冬小麦氮磷钾吸收、分配与运转规律的研究[J]. 作物学报, 1998, 24(6): 908-915.
[3]Shaviv A. Advances in controlled release fertilizers[J]. Advances in Agronomy, 2001, 71: 1-49.
[4]赵斌, 董树亭, 王空军, 等. 控释肥对夏玉米产量及田间氨挥发和氮素利用率的影响[J].应用生态学报, 2009, 20(11): 2678-2684.
[5]郑磊, 张民, 杨越超, 等. 控释肥及硫膜对土壤性质和水稻生长发育的影响[J]. 水土保持学报, 2009, 23(2): 193-197.
[6]张昌爱, 张民, 李素珍. 控释尿素硫膜对土壤性质和油菜生长的影响[J]. 土壤学报, 2007,44(1): 113-121.
[7]南京农学院. 土壤农化分析[M]. 北京:农业出版社, 1983.
[8]韩胜芳, 李淑文, 吴立强, 等.不同小麦品种氮效率与氮吸收对氮素供应的响应及生理机制[J].应用生态学报, 2007, 18(4): 807-812.
[9]潘家荣, 邹国元, 魏丽, 等. 群体密度和追氮方法对不同熟相冬小麦产量效应的差异及对化肥氮去向的影响[J]. 核农学报, 2003, 17(6): 466-471.
[10]石玉, 于振文. 施氮量及底追比例对小麦产量、土壤硝态氮含量和氮平衡的影响[J]. 生态学报, 2006, 26(11): 3661-3669.
[11]邹兵, 董召荣, 王竞绍, 等. 不同穗型小麦花后物质运转及产量对氮肥的响应[J]. 中国农学通报, 2011, 27(12): 63-67.
[12]李升东, 王法宏, 司纪升, 等. 氮肥管理对小麦产量和氮肥利用效率的影响[J]. 核农学报, 2012, 26(2):403-407.
[13]王新民, 侯彦林, 介晓磊, 等. 冬小麦施用控释氮肥增产效应研究初报[J]. 中国生态农业学报, 2004, 12(2):98-101.
[14]孙克刚, 胡颖, 和爱玲, 等.控释尿素对小麦品种郑麦366产量及氮肥利用率的影响[J]. 河南农业科学, 2009(8): 67-69.
本试验研究了尿素及包膜尿素控释肥对土壤硝态氮含量和小麦产量的影响。结果表明,与尿素全部基施相比,底追分施显著降低拔节期0~20 cm土层硝态氮含量,并减缓硝态氮向中层土壤迁移。底追分施可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,有利于满足小麦生育后期对氮素的需求。施用控释尿素对土壤硝态氮的影响效果与底追分施一致,并显著提高了拔节至开花期耕层土壤硝态氮含量。与尿素全部基施处理相比,底追分施处理显著增加开花后群体数量,提高了分蘖成穗率。施用控释尿素比底追分施处理更有利于增加分蘖,提高成穗数。与底追分施处理相比,施用控释尿素可促进干物质在茎秆+叶鞘和籽粒中的积累,显著提高小麦穗数和穗粒数,增加籽粒产量。
关键词:冬小麦;土壤硝态氮;干物质积累;籽粒产量
中图分类号:S143.1+4+S512.106.2文献标识号:A文章编号:1001-4942(2015)02-0064-04
AbstractThe urea and resin coated urea fertilizers (RCU) were used to study their different application methods on soil NO-3-N content and wheat yield. The results indicated that compared with 100% urea applied as basal fertilizer (BF), the application of 50% N as basal and 50% N as topdressing (BT) could significantly decrease the NO-3-N content in 0~20-cm soil at jointing stage, and slow down the move of NO-3-N from upper soil to deep soil. The treatment BT could increase the NO-3-N content in middle and top soil at flowering stage, and was beneficial to meeting the nitrogen need of wheat at late stage. The application effect of RCU on NO-3-N content in soil was the same as that of BT, and could significantly improve the NO-3-N content in soil from jointing to flowering stages. Compared with the BF treatment, the BT treatment significantly increased the population quantity after anthesis and the percentage of earbearing tiller. Compared with BT treatment, the application of RCU was more beneficial to increasing the tiller and spike number, and could significantly improve the accumulation of dry matter in stem, sheath and grain, the numbers of spike and kernel per spike and the grain yield.
Key wordsWinter wheat; NO-3-N in soil; Dry matter accumulation; Grain yield
氮肥对提高作物产量有非常重要的作用,但随着速效肥料用量的不断增加,土壤氮素淋溶、氮肥利用率降低的问题日益突出。关于施氮量和追肥时期对小麦产量的影响前人研究较多。有研究报道高产麦田施纯氮量应在225~300 kg/hm2,底追比例2∶1为宜1。另有研究指出超高产小麦施氮量为240 kg/hm2,以底施与拔节期追施比例为5∶5产量最高2。可见前人的研究主要侧重于施氮量和底肥与追肥的比例对小麦产量的影响,而对于在保证产量和品质的同时,降低硝态氮在深层土壤的残留,提高氮肥利用率,保持高产麦田中氮素平衡的研究尚少见报道。控释肥因具有养分释放与作物吸收同步的特点而成为提高氮肥利用效率和减少环境污染的有效途径之一3。前人研究表明,施用树脂包膜尿素可显著促进水稻、玉米、棉花等4作物的生长,增加产量。已有研究表明,施用硫膜包膜控释肥可改善土壤中Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 等元素的活化程度5,6。但关于田间条件下,氮肥施肥方式和树脂包膜尿素对土壤硝态氮分布和冬小麦产量调节效应的研究鲜见报道。本试验在田间高产地块,研究树脂包膜尿素对麦田土壤硝态氮含量与分布及对小麦产量的影响,以探讨其对冬小麦产量调节的理论基础,可为树脂包膜尿素在小麦生产中的应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验地概况及供试材料
试验在山东滕州西岗镇半阁村进行。播前试验田0~20 cm土层土壤含有机质1.5%、全氮0.12%、碱解氮97.2 mg/kg、有效磷33.6 mg/kg、速效钾101.1 mg/kg。0~200 cm土层(每20 cm一层)土壤硝态氮含量分别为12.2、5.5、3.3、12.4、40.3、41.1、35.7、22.4、12.7、18.0 mg/kg。供试材料为高产强筋小麦品种济麦20。 1.2试验设计
试验设置4个施肥处理:全生育期不施尿素(T1);尿素全部基施(T2);尿素基施50%+拔节期追施50%(T3);树脂包膜尿素控释肥基施(T4)。树脂包膜尿素控释肥含N 43%,控释期为250 d左右。各处理氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)施用量相同且分别为260.0、160.0、160.0 kg/hm2。磷肥为重过磷酸钙,钾肥为氯化钾。小区面积5 m×10 m=50 m2,随机区组排列,重复3次。基本苗为200株/m2。其余管理同丰产田。
1.3田间取样与测定方法
土壤硝态氮测定:分别于拔节期、开花期用土钻取0~200 cm土样,每20 cm一层。新鲜土壤用0.01 mol/L的CaCl2溶液25.00 mL浸提NO-3-N,振荡30 min,采用紫外分光光度计法(UV-2450)进行比色分析7。
群体变化动态测定:于小麦越冬期、返青期、开花期和成熟期,每小区选取1 m2,调查公顷蘖(茎)数。
干物质积累:每小区于成熟期取植株样品,按叶片、茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳和籽粒分样,于70℃下烘干至恒重,称重,用于测定小麦各器官干物质积累量。
产量及其构成因素:成熟期每小区取1 m2调查公顷穗数,取30个单穗调查穗粒数。每小区收获4 m2脱粒,自然风干后称重并测定籽粒含水率,计算籽粒含水率为13.0 %(标准含水率)时的产量。
1.4数据处理
采用DPS 7.05统计分析软件对各处理数据进行单因素方差分析,用LSD法进行差异显著性检验(α=0.05)。
2结果与分析
2.1不同处理对拔节期土壤硝态氮含量的影响
由表1可以看出,T1处理0~120 cm 土层土壤硝态氮含量显著低于其它施肥处理,而120~200 cm又显著高于其它处理。T2与T3相比,0~20、40~60、80~100、100~120、180~200 cm土层土壤硝态氮含量均显著增加,说明尿素全部基施显著增加拔节期0~20 cm土层硝态氮含量并促进硝态氮向中层土壤迁移。T4与T3相比,0~60 cm土层土壤硝态氮含量显著提高,说明施用控施尿素显著提高了拔节期耕层土壤硝态氮含量。
2.2不同处理对开花期土壤硝态氮含量的影响
由表2可以看出,T2与T3相比,0~40 cm土层土壤硝态氮含量均显著降低,说明尿素全部基施导致土壤后期供氮能力减弱。开花期与拔节期相比,分期施氮的T3处理0~80 cm土层土壤硝态氮含量均明显提高,尿素全部基施的T2处理0~20 cm土层和100 cm以下土层土壤硝态氮含量均显著降低,说明分期施氮可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,增强土壤供氮能力,有利于满足小麦生育后期对氮素的需求。T4与T3相比,0~20 cm和40~80 cm土层土壤硝态氮含量显著提高,说明施用控施尿素显著提高了开花期耕层土壤硝态氮含量。
2.3不同处理对各生育期群体变化动态的影响
由表3可以看出,T1处理各生育期群体均低于各施肥处理,成穗率最低。T2与T3相比,冬前期群体无显著差异,起身期群体显著增加,而开花期成穗数无显著差异,成穗率显著降低,说明尿素全部基施显著增加春季分蘖数量,降低分蘖成穗率。T4与T3相比,起身期和开花期总茎数均显著提高,说明与分期施氮处理相比,施用控施尿素有利于增加分蘖,提高成穗率。
2.4不同处理对成熟期各器官干物质积累量的影响
由表4可以看出,T3与T2相比,各器官干物质积累量均显著增加,说明尿素分期施用促进了小麦开花前各器官干物质的积累。T4与T3相比,叶片和总干物质积累量无显著差异,茎秆+叶鞘和籽粒中的干物质积累量显著升高,说明施用控释尿素可促进干物质在茎秆+叶鞘和籽粒中的积累,但对小麦成熟期总干物质积累无显著调控效果。
2.5不同处理对产量及产量构成因素的影响
由表5可以看出,T1处理穗数和籽粒产量显著低于各施肥处理,而千粒重显著高于施肥处理,说明不施尿素主要影响成穗率,从而降低了产量。T3与T2相比,穗粒数和籽粒产量均显著增加,说明尿素分期施用可显著提高穗粒数,增加籽粒产量。T4与T3相比,穗数、穗粒数和籽粒产量均显著增加,说明施用控释尿素可显著提高小麦穗数和穗粒数,增加籽粒产量。
3结论与讨论
土壤硝态氮含量测定和土壤氮素需求目标值的确定是进行氮素实时管理的关键8,9。前人研究表明,氮肥底追比为1∶1时,拔节期0~80 cm土层土壤硝态氮含量降低;80~100 cm土层土壤硝态氮含量较高,底施氮量为120 kg/hm2时硝态氮已下移到160 cm深处。由于拔节期追施氮肥,开花期0~80 cm土层的土壤硝态氮含量显著增加,与拔节期追肥前相比,硝态氮已下移到80 cm处10。本试验也得到了与之一致的结果,并进一步发现,分期施氮可提高开花期中上层土壤硝态氮含量,施用控释尿素与分期施氮效果一致,并显著提高了耕层土壤硝态氮含量。
氮肥精准调控应根据作物生长发育阶段需求特征和土壤供应状况确定,即作物养分的需求和土壤养分时空供给,同时还应判断肥料在不同肥力和土壤质地上的施用效果。研究表明,与氮肥全部基施相比,氮肥分期施用可显著提高小麦花后同化物质向籽粒中的转运,提高小麦产量和氮肥表观利用率11,12。王新民等13研究表明,与普通氮肥相比,控释氮肥可以显著增加小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,增加小麦产量。孙克刚等14研究表明,100%控释尿素处理比等氮量的普通尿素处理增产12.02%和11.27%,70%控释尿素处理比等氮量的普通尿素处理增产7.87%和8.50%,差异均达到极显著水平。这说明施用等量氮素时,控释尿素增产效果显著。本试验研究结果与其一致,并进一步表明,施用包膜控释肥对小麦产量的调控效果不同于分期施用等量的尿素处理,施用包膜控释肥可促进小麦春季分蘖和成穗数、提高穗粒数,进而提高籽粒产量。 参考文献:
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