不同施氮量对冬小麦产量、效益及土壤理化性状的影响
Effects of Different Nitrogen Concentrations on Yield and Benefit of Winter Wheat and Soil Physical and Chemical Properties
通讯作者:
收稿日期: 2019-07-17 修回日期: 2019-09-20 网络出版日期: 2020-02-15
基金资助: |
|
Received: 2019-07-17 Revised: 2019-09-20 Online: 2020-02-15
作者简介 About authors
黄寅玲,主要从事农业技术推广研究,E-mail:153515248@qq.com 。
为探明豫北地区高肥力地块不同施氮量对冬小麦产量、经济效益及土壤理化性状的影响,在安阳市北关区壤质潮土上开展了冬小麦不同施氮量试验,设常规施磷钾肥(W1,CK)、常规施肥减施氮肥30%(W2)、常规施肥减施氮肥15%(W3)、常规施肥减施氮肥5%(W4)、常规施肥(W5)和常规施肥增施氮肥5%(W6)6个处理。结果表明,随着氮肥施用量的减少冬小麦主茎叶龄、次生根数、茎蘖数、株高及穗长等农艺性状呈下降趋势,以W6处理最佳。冬小麦产量随着施氮量的增加呈上升趋势,W4、W5、W6处理与W1处理相比增幅分别达48.7%、48.9%、49.1%,W4、W5、W6处理间差异不显著;但与W2、W3处理间差异达到显著水平。不同施氮量处理经济效益较W1处理均有不同程度增加,W4较W1处理净增效益5 869.80元/hm 2,较W5处理净增效益24.45元/hm 2。不同施氮量处理对土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量和土壤容重有显著影响,但对pH影响不显著。土壤全氮含量随施氮量的增加呈上升趋势;W4处理土壤容重最低。综合分析,以常规施肥减施氮肥5%处理效果最佳。
关键词:
To explore the effect of different nitrogen concentrations on winter wheat yield and soil physical and chemical properties in high fertility area of North Henan, a field experiment was conducted in Fluvo-aquic soil of Anyang County. Six treatments were used in the experiment, including conventional fertilization without nitrogen fertilizer (W1, CK), conventional fertilization with 30% reduction of nitrogen fertilizer (W2), conventional fertilization with 15% reduction of nitrogen fertilizer (W3), conventional fertilization with 5% nitrogen fertilizer decrease (W4), conventional fertilization (W5), and conventional fertilization with 5% nitrogen fertilizer increase (W6). The results showed that the main stem leaf age, secondary roots, tiller numbers, plant height, and ear length of winter wheat were reduced along with N application rate decrease. The conventional fertilization with 5% nitrogen fertilizer increase (W6) showed best biological charatcers. The yield of winter wheat increased with the increase of nitrogen application. Compared with W1 treatment, the W4, W5 and W6 treatments showed no significant difference, but the three treatments differed significantly from other treatments. Compared with W1 and W5 treatments, the economic benefits of W4 treatment increased 5 869.8 yuan/ha and 24.45 yuan/ha respectively. Different nitrogen fertilizer treatments had significant effects on soil organic matter, total nitrogen, available phosphorus, available potassium, slow available potassium and soil bulk density, but had no significant effect on pH value. The content of soil total nitrogen increased with the increase of nitrogen application rate, and the soil bulk density was the lowest when the application of nitrogen fertilizer was reduced by 5% (W4). Available phosphorus and available potassium in soil. In conclusion, the 5% nitrogen fertilization decrease measure (W4) improved economic and environment benefits significantly.
Keywords:
本文引用格式
黄寅玲, 雷忠顺, 郑涛, 索新霞.
Huang Yinling, Lei Zhongshun, Zheng Tao, Suo Xinxia.
本试验旨在探索豫北地区冬小麦化肥减施对小麦农艺性状、产量、土壤理化性状及经济效益的影响。通过冬小麦减量施肥试验,深入推进科学施肥,以期提高肥料利用效率,切实实现化肥减量增效,走出一条节本增效、环境友好的农业高质量发展之路,为实现主要农作物化肥施用量零增长提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况及供试材料
试验在安阳市原种场农田进行,于2017年10月开始,2018年6月结束,全生育期降水量较少。试验地地势平坦,肥力均匀,排灌方便,肥力上等,土壤为潮土,土体无明显障碍层。2017年10月5日进行土壤样品采集,测得土壤pH为8.0,容重1.53g/cm3,有机质15.7g/kg,全氮1.06g/kg,有效磷16.4mg/kg,速效钾136mg/kg,缓效钾762mg/kg。前茬作物为玉米,连续秸秆还田12年,近3年玉米平均产量9 900kg/hm2。
供试品种为半冬性小麦百农207。供试肥料由安阳市土肥工作站提供,尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O5 12%)、氯化钾(K2O 60%)。
1.2 试验设计
试验设6个处理(详见表1),每个处理3次重复,随机区组排列。小区面积60m2,每小区之间、区组之间均设宽0.5m、高0.3m的埂,防止窜水窜肥;区组之间留0.5m宽的浅沟,便于排灌水;试验地周围设2m保护行。试验于2017年10月9日深耕整地,10月11日进行小区规划,同时按试验设计将肥料均匀撒施各个小区后再进行深翻整平,10月12日播种,播种量187.5kg/hm2。在冬小麦返青拔节期采用开沟条施覆土的方法追施尿素,追肥后进行浇水。在冬小麦越冬期化学除草,在拔节期、孕穗期防治病虫害。常规施肥为当地高肥力地块常规施肥量。田间管理同当地大田,根据墒情进行灌溉。
表1 不同施氮量处理试验设计
Table 1
处理 Treatment | 设计 Design | 底肥Base fertilizer | 追肥Top application | |||
---|---|---|---|---|---|---|
尿素Urea | 过磷酸钙Superphosphate | 氯化钾Potassium chloride | 尿素Urea | |||
W1 | 常规施磷钾肥 | 0 | 1 000 | 75 | 0 | |
W2 | 常规施肥减施氮肥30% | 182.55 | 1 000 | 75 | 205.95 | |
W3 | 常规施肥减施氮肥15% | 221.70 | 1 000 | 75 | 250.05 | |
W4 | 常规施肥减施氮肥5% | 247.80 | 1 000 | 75 | 279.45 | |
W5 | 常规施肥 | 260.85 | 1 000 | 75 | 294.15 | |
W6 | 常规施肥增施氮肥5% | 273.90 | 1 000 | 75 | 308.85 |
1.3 试验测定项目与方法
1.3.1 农艺性状测定 在分蘖初期和收获前,每个小区设定3个点,按1m双行方法计算基本苗数和穗数。每点取10株作为考察样本,在越冬期和抽穗期考察主茎叶龄、次生根数、茎蘖数;收获前考察株高、穗长和穗粒数。成熟后各小区收获20m2,脱粒、晒干、称重。利用数粒仪数500粒称重(重复间小于0.5g),重复3次,并换算成千粒重。
1.3.2 效益分析 冬小麦按市场价2.3元/kg计算,尿素按2.0元/kg计价,返青拔节期追施尿素的人工费用按300.0元/hm2计价,种子、播种、农药、收割及磷、钾肥料等投入一致不作重复计算。
1.3.3 土壤样品采集 试验前、后使用不锈钢工具采用蛇形取样法采集试验地0~20cm耕层的基础土样,混合样由不少于20个采样点组成,采样器垂直于地面,每个点的取样深度及重量应均匀一致,取样量不少于2kg,用于分析土壤理化性状。
1.4 数据分析
采用Microsoft Excel对试验数据进行统计分析,采用SPSS 16.0软件对试验数据进行差异显著性分析(LSD法)。
2 结果与分析
2.1 不同施氮量处理对冬小麦农艺性状的影响
根据田间观察和记载,各处理生育时期基本一致。各处理均较W1处理冬小麦植株长势好、叶色浓绿,籽粒饱满度、光泽度好,抗病性、抗逆性强,其中W4、W5、W6处理田间表现较好。由表2可见,不同施氮量处理对冬小麦基本苗数影响不显著,对主茎叶龄、次生根数、茎蘖数和株高、穗长有一定的影响。冬小麦越冬期的主茎叶龄、次生根数、茎蘖数和抽穗期主茎叶龄、茎蘖数随着施氮量的增加呈上升趋势,以W6处理最高,分别为5.65、6.76、3.67和11.71、2.32;冬小麦抽穗期的次生根数随着施氮量的增加呈先上升后下降趋势,以W4处理最高,为23.88,W2、W3、W4、W5、W6处理间差异不显著,各处理与W1处理比较均达到显著水平。从株高和穗长来看,随着施氮量的增加均呈上升趋势,株高以W6处理最高,为66.0cm;穗长W5处理与W6处理相同,为7.3cm,各处理与W1、W2处理间差异均达到显著水平。
表2 不同施氮量处理对冬小麦农艺性状的影响
Table 2
处理 Treatment | 基本苗 (×104/hm2) Basic seedling | 越冬期Wintering stage | 抽穗期Heading stage | 株高(cm) Plant height | 穗长(cm) Ear length | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
主茎叶龄 Main stem leaf age | 次生根数 Secondary root | 茎蘖数 Tiller number | 主茎叶龄 Main stem leaf age | 次生根数 Secondary root | 茎蘖数 Tiller number | |||||
W1 | 321.5a | 5.28c | 5.94b | 2.73d | 10.68c | 20.06b | 1.69b | 52.8c | 5.4b | |
W2 | 322.0a | 5.41b | 6.23ab | 3.16c | 11.15b | 22.81a | 2.19a | 63.7b | 6.5b | |
W3 | 322.0a | 5.47b | 6.65ab | 3.47b | 11.32ab | 23.13a | 2.24a | 65.1ab | 6.8a | |
W4 | 322.5a | 5.61a | 6.75a | 3.60a | 11.61a | 23.88a | 2.30a | 65.3ab | 7.2a | |
W5 | 322.5a | 5.62a | 6.76a | 3.61a | 11.65a | 23.87a | 2.31a | 65.4ab | 7.3a | |
W6 | 323.0a | 5.65a | 6.76a | 3.67a | 11.71a | 23.86a | 2.32a | 66.0a | 7.3a |
Note: Data followed by different lowercase letters indicate significantly different at P<0.05 level by LSD test, the same below
注:同列数据后不同小写字母表示经LSD检验法检验后差异显著(P<0.05),下同
2.2 不同施氮量处理对冬小麦产量及其构成因素的影响
由表3可见,增施氮肥可显著提高冬小麦穗数和籽粒产量。不同施氮量处理对冬小麦产量的影响达到显著水平,各处理与W1处理相比冬小麦的产量构成要素均达到显著水平。从穗数看,随着施氮量的增加呈上升趋势,各处理较W1处理增幅为8.6%~14.2%,以W6处理最高,为642.0万/hm2,但W2、W3、W4、W5、W6处理间差异不显著。随着施氮量增加到一定量后穗粒数、千粒重不再增长,W4、W5、W6处理的穗粒数和千粒重均为37.5和43.9g,W2、W3、W4、W5、W6处理间差异均未达显著水平。5个处理分别与W1处理相比,施氮后增幅分别为31.2%、42.2%、48.7%、48.9%、49.1%,以W6产量最高,但W4、W5、W6处理间差异未达到显著水平。
表3 不同施氮量处理对冬小麦产量及其构成因素的影响
Table 3
处理 Treatment | 穗数(×104/hm2) Spike number | 穗粒数 Kernel number per spike | 千粒重(g) 1000-grain weight | 产量(kg/hm2) Yield | 产量排名 Production ranking |
---|---|---|---|---|---|
W1 | 561.0b | 32.4b | 39.1b | 6 453.0d | 6 |
W2 | 609.0a | 35.7a | 42.8a | 8 464.5c | 5 |
W3 | 627.0a | 36.9a | 43.6a | 9 178.5b | 4 |
W4 | 639.0a | 37.5a | 43.9a | 9 594.0a | 3 |
W5 | 640.5a | 37.5a | 43.9a | 9 607.5a | 2 |
W6 | 642.0a | 37.5a | 43.9a | 9 619.5a | 1 |
2.3 不同施氮量处理对冬小麦经济效益的影响
由表4可见,不同施氮量处理产生的经济效益也存在差异性,W6处理籽粒产值最高,W1处理籽粒产值最低;W2、W3、W4、W5、W6处理较处理W1净增收益3 549.45、5 025.15、5 869.80、5 845.30、5 817.45元/hm2,其中处理W4净收益最高;与W5处理相比,W6、W3、W2处理减少收益27.90、820.20、2 295.90元/hm2,W4处理增加收益24.45元/hm2。说明常规施肥减施氮肥5%处理对冬小麦具有较好的节肥增收效果。
Table 4 Effects of different nitrogen application treatments on economic benefits of winter wheat 元/hm2 yuan/hm2
处理 Treatment | 总产值 Total value of output | 追肥人工及尿素投入Topdressing artificial and urea input | 较W1增收 Gain more than W1 | 较W5增收 Gain more than W5 | ||
---|---|---|---|---|---|---|
尿素Urea | 人工Labor | 小计Subtotal | ||||
W1 | 14 841.90 | - | - | - | - | - |
W2 | 19 468.35 | 777.0 | 300.0 | 1 077.0 | 3 549.45 | -2 295.90 |
W3 | 21 110.55 | 943.5 | 300.0 | 1 243.5 | 5 025.15 | -820.20 |
W4 | 22 066.20 | 1 054.5 | 300.0 | 1 354.5 | 5 869.80 | 24.45 |
W5 | 22 097.25 | 1 110.0 | 300.0 | 1 410.0 | 5 845.35 | - |
W6 | 22 124.85 | 1 165.5 | 300.0 | 1 465.5 | 5 817.45 | -27.90 |
2.4 不同施氮量处理对土壤理化性状的影响
由表5可见,不同施氮量处理对土壤理化性状有一定影响。不同施氮量处理pH无变化,说明短期内适当增加或减少氮肥对土壤pH影响不显著;随着施氮量的增加有机质含量呈先上升后下降趋势;随着施氮量的增加全氮含量呈上升趋势,其中W1处理土壤全氮含量下降幅度较大,W6处理含量最高,达1.08g/kg。与原测试值相比,W1处理有效磷含量上升0.7mg/kg;随着施氮量的增加速效钾、缓效钾含量呈下降趋势;土壤容重与原测试值相比,W1、W2处理呈上升趋势,W5、W6处理持平,W4、W3处理呈下降趋势。W1处理土壤中有效磷、速效钾、缓效钾含量提高,可能与不施氮肥,植株生长差,生物产量较低,磷、钾肥在土壤中无法完全吸收利用有关。
表5 不同施氮量处理对土壤理化性状的影响
Table 5
处理 Treatment | pH | 有机质(g/kg) Organic matter | 全氮(g/kg) Total nitrogen | 有效磷(mg/kg) Available phosphorus | 速效钾(mg/kg) Available potassium | 缓效钾(mg/kg) Slowly available potassium | 土壤容重(g/cm3) Soil bulk density |
---|---|---|---|---|---|---|---|
W1 | 8.0a | 15.1b | 1.01b | 17.1a | 142a | 770a | 1.55a |
W2 | 8.0a | 15.5ab | 1.04ab | 16.5b | 140ab | 768ab | 1.54ab |
W3 | 8.0a | 15.9a | 1.05ab | 16.5b | 138ab | 765ab | 1.52ab |
W4 | 8.0a | 15.8a | 1.06ab | 16.5b | 137ab | 762b | 1.50b |
W5 | 8.0a | 15.7a | 1.07a | 16.4b | 135b | 762b | 1.53ab |
W6 | 8.0a | 15.6ab | 1.08a | 16.6b | 137ab | 763b | 1.53ab |
3 讨论
不同施氮量处理对冬小麦产量影响显著。常规施磷钾肥处理由于不施氮肥,冬小麦生长过程中氮磷钾比例严重失衡,造成冬小麦生长受阻,产量显著下降,由此可以看出氮磷钾合理配比施用,是大幅提高小麦产量的重要调控技术。赵凯男等[19]研究认为,适宜的施氮量可以提高小麦单位面积穗数和千粒重,最终增加产量。本试验中,施肥量对小麦产量及其构成因素存在重要影响。穗数和籽粒产量在常规施肥增施氮肥5%处理下达到最大值,但与常规施肥处理、常规施肥减施氮肥5%处理之间差异不显著,与黄峰等[20]研究的在施氮量240kg/hm2以上,各处理产量差异不显著的结论吻合。常规施肥增施氮肥5%处理冬小麦增产效果不明显,表明增施氮肥达到一定量再增施氮肥对冬小麦产量的提高没有显著作用,这与前人[17,18]关于小麦氮肥用量研究结果一致。试验表明,常规施肥减施氮肥5%,可以使穗粒数和千粒重达到较高水平。
在常规施肥的基础上适量减施氮肥,可以改善土壤理化性状,提高有机质含量,降低土壤容重,从而增强土壤保水、保肥、供肥的能力,缓解土壤板结现象。其中,土壤有机质含量在一定范围内随着施氮量的增加而增加,施氮量过高不利于土壤有机质含量的累积,与安志超等[21]的研究结果相同。土壤全氮含量随着施氮量的增加呈上升趋势,这可能与氮肥施入量增加而作物无法完全吸收有关。土壤容重反映土壤的松紧状况,土壤过松则植物根系不牢,保水能力差,漏风跑墒;土壤过紧则通气透水性差,容易产生地面积水或地表径流,影响养分转化[22]。常规施肥减施氮肥5%处理土壤容重降低,与安志超等[21]的研究结果随着施氮量的增加土壤容重降低不同,这可能与田间管理措施、耕作方式和土壤结构有关。本试验中,适量减施氮肥土壤速效钾和缓效钾含量上升,与程秀洲等[23]的研究结果一致。从本试验结果可看出,土壤理化性状短时间内变化不明显,只有长期定位试验才能更准确判断其变化趋势。下年试验中可进一步加强对土壤理化性状的观察,发现其变化规律。
4 结论
冬小麦施用不同量氮肥表现具有一定差异,不同施氮量均可以促进冬小麦生长,增加冬小麦产量和效益。常规施肥减施氮肥5%处理冬小麦产量与常规施肥处理、常规施肥增施氮肥5%处理之间差异不显著,且净增收益最高。综合考虑,以常规施肥减施氮肥5%处理效果最佳,可以减少化肥使用量,提高肥料利用率,减轻面源污染,保护生态环境,达到节本增效的目的。
参考文献
Nitrogen partitioning and remobilization in relation to leaf senescence,grain yield and grain nitrogen concentration in wheat cultivars
,
Enhanced N input to Lake Dianchi Basin from 1980 to 2010:drivers and consequences
,
/
〈 | 〉 |