栗丽，洪坚平，王宏庭，谢英荷

（1．山西农业大学 资源环境学院，山西 太谷030801；2山西省农业科学院 土壤肥料研究所，山西 太原030031）

化肥在提高粮食单产中起着举足轻重的作用，但传统的普通化肥由于其自身的种种缺点，大大降低了其利用效率，且过量施肥不仅造成资源的极大浪费，还导致一系列日趋严重的环境问题。改变传统的施肥方式，提高作物产量和提高肥料利用效率成为目前农业生产中的当务之急［1］。控释肥料是以养分速效化肥为基本，通过各种技术措施预先设定肥料作物生长季节的释放模式［2］，使其养分释放规律与作物养分吸收尽可能同步；它不仅能显著提高作物产量和肥料利用率，还能降低生产成本，减少淋洗和氨挥发，避免对地下水和空气的污染［3］。国外对缓／控释肥料的研究起步较早，由于控释肥料价格比普通化肥高2．5～8倍，一般主要用于经济价值较高的花卉、蔬菜、水果和草坪等植物的生产［4］。国内在九五、十五期间较早研发了溶剂型再生树脂包衣技术，目前已用于工业生产，为大田施用提供了物质保证［5］。目前，全量或减量施用控释肥料对冬小麦的增产效果和环境效益的研究已有报道，然而，对于小麦、玉米等麦类作物，控释肥料价格偏高，农民难以接受，很难大面积推广使用［6，7］。本文通过田间试验，研究包膜控释尿素与普通尿素配施对冬小麦生长发育、产量和氮素吸收利用的影响，以期为控释肥在冬小麦生产上的应用，提高氮肥利用率及降低生产成本提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验地点和供试材料

试验于2010年10月～2011年6月在山西省襄汾（35°40′～36°03′N，111°06＇～111°40′E）试验站进行。

供试土壤为石灰性褐土，质地为中壤，耕层土壤容重为1．45g·cm－3，pH 8．80，有机质含量10．52g·kg－1，全氮0．89g·kg－1，碱解氮72．3 mg·kg－1，速效磷6．83mg·kg－1，速效钾241．06 mg·kg－1。供试肥料：普通尿素（U，含 N 46%），包膜控释尿素（CRU，由河南农业大学提供，含N 25%），过磷酸钙（含P2O512%），硫酸钾（含 K2O 45%）。

供试作物：冬小麦（Triticum aeativum L．），品种为舜麦1718。

1．2 试验设计

本试验采用完全随机区组设计，共设5个处理，分别为：CK（不施肥处理），T1（100%U），T2（100%CRU），T3（80%CRU ＋ 20%U），T4（60%CRU＋40%U），对应控释尿素与普通尿素的比例分别0∶10、10∶0、8∶2、6∶4，每个处理3次重复，共15个小区，每小区90m2。各处理施肥为N∶P∶K＝18∶8∶8，即施氮量270kg·hm－2，P2O5120kg·hm－2，K2O 120kg·hm－2。所有肥料在每次播种前一次性施入。前茬作物夏玉米收获后全部秸秆还田，播种冬小麦，采用常规平作，行宽为20cm，播种方式为机播，播种量为225kg·hm－2。

1．3 样品的采集和测定

冬小麦播前分别在各小区内用土钻采集耕层土壤的土样，每小区3钻，土样带回实验室用风干后过筛，用于土壤基础养分含量的测定。土壤有机质用外加热法，土壤全氮用半微量凯氏法［8］，速效磷用0．5mol·L－1NaHCO3浸提－钼蓝比色法［8］，速效钾用 NH4OAc浸提－火焰光度法［8］，土壤容重用环刀法，土壤pH用酸度计法测定［9］。

株高：分别于冬小麦各生育期在每个小区选取代表性较好的10株实行定株观测，以减少误差。

地上部分干物质积累量及含氮量：冬小麦各生育期每个小区选取3段10cm小麦，测地上部分鲜质量，样品均105℃杀青30min后，70℃烘干至恒重之后放入干燥器中冷却，用电子天平称重并换算地上部分生物量，而后将烘干称重的样品按不同部位分别粉碎保存，用于测定其含氮量。

叶面积：作物各生育期每个小区内均选取5株植株，以测定叶面积。叶面积计算用系数法［10］：

小麦叶面积／cm2＝0．8×长（cm）×宽（cm）叶面积指数（LAI）＝取样植株叶面积之和／样段占地面积

冬小麦收获期全区收获测产，收获期全区收获测产，并每区取样30株用于考种。

氮肥利用率／%＝（施氮区吸氮量－无氮区吸氮）（kg·hm－2）／施氮量（kg·hm－2）×100%［11］

土壤氮依存效率／%＝无氮区吸氮量（kg·hm－2）／施氮区吸氮量（kg·hm－2）×100%［11］

运用SPSS 15．0和 Excel 2003软件进行实验数据处理和统计分析，方差分析用one－way ANOVA，多重比较用Duncan法（a＝0．05）进行。

2 结果与分析

2．1 不同控释尿素与普通尿素配施对冬小麦生长发育的影响

由图1可以看出，施氮处理的冬小麦株高显著高于不施氮处理，在各生育期，株高均以单施尿素（T1）最高，比对照分别提高了25．26%、11．95%、9．22%、12．08%和11．53%，比单施缓释肥料分别提高了5．40%、12．16%、3．52%、4．97%和3．64%。拔节期至开花期，冬小麦株高在各个施氮处理T1、T2、T3和T4间均无显著差异（P＜0．05）；灌浆期，株高在处理T1、T3和T4间差异不显著，在T2、T3和T4间也不显著；成熟期，处理T1株高显著高于处理T2，但处理T2、T3和T4间均差异不显著。由图2可以看出，随生育进程的推进，冬小麦叶面积指数呈抛物线状变化，拔节期逐渐增大，在孕穗期达到最大，该生育阶段小麦所有叶片均已长出，此后随时间推移植株底部叶片开始枯萎变黄，绿叶面积减少，故叶面积指数逐渐降低。各生育期，冬小麦叶面积指数均以处理T4最高，比单施尿素 分 别 提 高 了 9．35%、13．90%、10．62%、12．72%和22．52%，比单施缓释肥料分别提高了5．30%、3．29%、7．53%、8．46%和11．85%。拔节期，叶面积指数在各施肥处理T1、T2、T3和T4间无显著差异；孕穗期，处理T2、T3和T4间无显著差异，但均比处理T1显著增加；开花期，处理T4显著高于T1和T2，但T3和T4间无显著差异；灌浆期和成熟期，处理T3和T4显著高于T1，但T2、T3和T4间无显著差异。由图3可以看出，各生育期，冬小麦地上部分生物量均以T4处理最高，分别为 2674．51kg·hm－2、4390．22kg·hm－2、6327．78kg·hm－2、9043．33kg·hm－2和10 231．95kg·hm－2，比单施尿素分别提高了7．45%、14．13%、11．60%、14．83%和8．33%，比单施缓释肥料分别提高了12．91%、9．42%、5．44%、7．66%和5．16%。拔节期，地上部分生物量在各施肥处理间均无显著差异；孕穗期，处理T1和T2差异不显著，T2、T3和T4差异也不显著，但T3和T4的地上部分生物量显著高于处理T1；开花期，处理T2、T3和T4显著高于T1，但T2和T3、T3和T4差异不显著；灌浆期，T3和T4差异不显著，但二者均显著高于处理T1和T2；成熟期，T3和T4显著高于处理T1，但T1和T2、T2和T3、T3和T4差异不显著。

2．2 不同控释尿素与普通尿素配施对冬小麦产量构成的影响

如表1所示，施氮处理的冬小麦产量显著高于不施氮处理（CK），且比CK处理的产量分别增加了27．48%、36．94%、43．14%、44．20%。各施氮处理产量表现为T4＞T3＞T2＞T1，处理T2、T3、T4与处理T1相比增产率分别为7．42%、12．28%和13．12%；且处理T3和T4均显著高于T1，但T2、T3和T4，T1和T2差异不显著。冬小麦千粒重在各处理间表现为T4＞T3＞T2＞T1＞CK，但在各施肥处理间没有显著差异；公顷穗数以处理T1最高，T2、T3和T4间差异不显著，但均显著低于处理T1；穗粒数以T4最高，各施肥处理间T2显著高于T1，但T2和T3、T3和T4间差异均不显著；收获指数在T2、T3和T4间差异不显著，但均显著高于T1。

图2 不同处理对冬小麦生育期叶面积指数变化的影响Fig．2 Effects of different treatments on the leaf area index of winter wheat

图3 不同处理下冬小麦生育期地上部分生物量变化Fig．3 Effects of different treatments on the aboveground dry matter accumulation of winter wheat

表1 不同处理对冬小麦产量及其构成因子的影响Table 1 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat

2．3 不同控释尿素与普通尿素配施对冬小麦氮素吸收和利用的影响

从表2可以看出，施用氮肥后冬小麦氮素总积累量显著增加，分别比不施肥料处理CK增加了56．81%～89．62%，说明施肥可以提高冬小麦对氮的吸收。施氮量相同情况下，处理T2氮素总积累量显著高于T1，T3和T4间差异不显著，但均显著高于处理T2。施肥后，籽粒氮素积累量增加了57．08%～92．82%，营养器官氮素积累量增加了56．09%～81．40%；籽粒氮素积累量表现为：处理T1、T2和T3差异显著，但T3和T4差异不显著；营养器官氮素积累量在处理T2、T3和T4间差异均不显著，但均显著高于单施尿素处理。籽粒氮素积累量占总积累量的百分比表现为T4＞T3＞T2＞T1，表明相同施氮水平下，与单施尿素处理相比，施用缓释肥料能够增加成熟期籽粒中氮素的分配量，降低营养器官中氮素残留量，使得氮素向籽粒中的分配量增加，其中以尿素与缓释肥料二者配施效果最好。

表2 不同处理下冬小麦成熟期氮素积累量、氮肥利用率及土壤氮素依存率变化Table 2 Nitrogen accumulation，recovery rate and soil dependent rate of different treatments at maturity stage

冬小麦氮肥利用率在各施肥处理间表现为T4＞T3＞T2＞T1；处理T1、T2、T3和T4间均存在显著差异，且处理T2、T3、T4的氮肥利用率比T1分别提高了8．37%、11．89%、14．05%。土壤氮素依存率是作物对土壤中氮素的依赖程度，本研究中表现为T1＞T2＞T3＞T4，且在T2和T3、T3和T4间差异不显著；与T1相比，处理T2、T3、T4的土壤氮素依存率显著降低，分别降低了7．43%、10．05%、11．04%。

2．4 不同控释尿素与普通尿素配施对冬小麦经济效益的影响

由表3可以看出，施用控释肥料成本较单施尿素高，以单施控释肥料成本最高，为3064．2元·hm－2，与T1相比，处理T2、T3、T4的肥料成本分别提高1491、1238．25和967．2元·hm－2；控释肥料与化肥配施可降低肥料成本，与处理T2相比，T3和T4的肥料成本分别降低353．85元·hm－2和523．8元·hm－2。冬小麦经济效益以处理T4最高，与T1相比，处理T2的净收入减少470．24元·hm－2，T3和 T4分别增加254．47和606．32元·hm－2。

表3 不同处理下冬小麦的经济效益Table 3 Economic benefits of winter wheat under different treatments

3 结论与讨论

控释肥料养分释放缓慢并与作物吸收相吻合，能够延长作物对有效养分吸收利用的有效期，与速效肥料相比，控释肥料对作物的有效性长，有利于作物生长发育［11］，能够有效地促进作物对养分的吸收利用，提高作物产量。王新民等［12］研究表明，与施用尿素相比，施用包膜肥料冬小麦亩穗数、穗粒数、千粒重及产量均有不同程度增加。汪强等［13］认为，常规氮肥通过空气蒸发、地下渗透以及地表水冲蚀而损失，真正被作物利用的不到30%，而包膜控释尿素由于外层包膜材料的控制，能缓慢持续平稳地供氮，避免了这些损失，使肥料利用率提高。衣文平等［14，15］研究表明，控释肥料与普通尿素配施大大提高了氮肥利用率，降低了土壤氮的依存率。

研究表明，一般控释肥料的价格比普通肥料高2．5～8倍［16］，冬小麦全量施用包膜控释肥料成本太高，效果也不太理想［17］。控释尿素与普通尿素配施，可实现肥料间肥效的有效接力，达到缓急并济，优势互补，平衡供肥的目的［18］；与单施尿素相比，控释尿素与普通尿素配施无论是等量还是减量（减少30%）都能显著提高冬小麦产量，提高氮肥利用率，增加氮向籽粒的转移分配，减少氮在营养器官中的分配积累［19］。本研究中，与单施尿素相比，控释尿素与普通尿素配施处理能显著增加冬小麦千粒重、穗粒数和收获指数，产量提高7．42%～13．12%；显著增强冬小麦对氮素的吸收利用，增加成熟期籽粒中氮素的分配量，降低营养器官中氮素残留量，使得氮素向籽粒中的分配量增加，表现为成熟期冬小麦籽粒氮素积累量及其占总积累量的百分比为T4＞T3＞T2＞T1；大大降低了土壤氮素依存率，氮肥利用率提高8．37%～14．05%；在一定程度上降低肥料成本，提高经济效益，净收入增加254．47～606．32元·hm－2。本试验条件下，以处理T4（60%CRU＋40%U），即控释尿素与普通尿素配比为6∶4效果最佳。

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