秸稈還田配施不同用量氮肥對小麥光合特性?產量及土壤養分的影響

徐峰 鐘文 胡昕 史艷昌

摘要 以小麥品種煙農999為研究對象，在前茬玉米秸稈全量還田條件下，分別設置施N 0? kg/hm2（處理T1）、70? kg/hm2（處理T2）、140? kg/hm2（處理T3）、210? kg/hm2（處理T4）、280? kg/hm2（處理T5） 共5個施氮水平，研究不同處理對小麥光合特性、產量及土壤養分的影響。結果表明，隨著施氮量增加，小麥旗葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均呈先增加后降低的趨勢，均以處理T4最大;胞間CO2濃度呈先降低后增加的趨勢，處理T4最小。隨著施氮量增加，各處理小麥產量均有所增加，處理T4產量最高。土壤堿解氮和有效磷含量均隨著氮肥施用量的增加呈逐漸增加的趨勢，速效鉀和有機質含量均隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢，且處理T4的速效鉀和有機質含量均最高。綜合考慮認為，試驗條件下秸稈還田配施氮肥210? kg/hm2 可以有效提升小麥光合能力，提升土壤養分，提高小麥產量，效果較好。

關鍵詞 小麥;秸稈還田;氮肥;光合特性;產量;土壤養分

中圖分類號 S512.1 ??文獻標識碼 A? 文章編號 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

作者簡介 徐峰（1973—），男，山東莒縣人，高級農藝師，從事農作物新品種、新技術推廣應用研究。

收稿日期 2021-08-26;修回日期 2021-09-06

作物秸稈中含有N、 P、K、C等元素，秸稈還田有利于土壤蓄水保墑、培肥地力，同時可以起到調節土壤氮素平衡和增產的作用[1]。秸稈還田是合理和有效利用農田資源、杜絕焚燒秸稈、改善環境的有效措施[2]。作物秸稈中含有較多的C和N，還田后會對土壤的氮素以及肥料氮素的有效性產生影響，并影響作物的生長[3]。研究指出，單一秸稈還田不會對提高作物的產量產生明顯效果，這主要是由于土壤氮素供應不足[4]。小麥是我國主要糧食作物之一，小麥產量對糧食安全具有重要意義。在小麥生產中，農戶為了追求小麥高產，不斷增加施氮量，造成肥料利用率低下，還造成嚴重的土壤污染問題[5]。因此，研究秸稈還田條件下適宜的施氮量對提高肥料利用效率和作物增產具有重要意義。

目前，已有較多學者對秸稈還田配施氮肥進行了研究。吳裕如等[6]研究指出，油菜秸稈還田具有良好的減氮增效作用，配施20%氮肥條件下小麥增產效果顯著。成臣等[7]研究表明，秸稈還田條件下，適量配施磷肥和鉀肥可以有效發揮磷鉀的協同促進效應，可以實現晚粳稻的高產和高效。宋朝玉等[8]認為，長期玉米秸稈還田，可以明顯提高小麥莖、葉、籽粒中氮含量，土壤中有機質、全氮含量，小麥籽粒產量增加約6.31%。崔俊講等[9]研究指出，秸稈還田配施氮肥180～240 kg/hm2可以顯著提高氮肥的農學利用效率和小麥煙農999的產量。秸稈還田配施氮肥會對作物的生長環境、經濟效益等產生不同程度的影響，且在不同地點的應用效果不同[10]?；诖?，筆者研究了秸稈還田配施不同用量氮肥對小麥光合特性、產量及土壤養分的影響，以期為山東省農業生產施肥管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗于2018—2019年在山東省日照市莒縣進行。試驗地屬暖溫帶亞濕潤季風氣候，年平均氣溫12.6 ℃，年平均降水量739.6 mm，年日照時數平均2 227.6 h，年無霜期平均182 d。試驗地土壤為潮褐土，前茬作物為玉米。播前0～20 cm土層深度的土壤基本理化性狀：pH 7.24，有機質15.18 g/kg，堿解氮80.43 mg/kg，有效磷12.81 mg/kg，速效鉀138.76 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試作物為小麥，品種為煙農999。供試肥料：尿素（N 46%）、重過磷酸鈣（P2O5 44%）、氯化鉀（K2O 60%）。

1.3 試驗設計 前茬玉米秸稈全量粉碎后還田，還田量約6 500 kg/hm2。共設置5個處理：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。小區面積30 m2（5 m×6 m），3次重復，隨機排列。小麥于2018年10月8日播種，2019年6月10日收獲。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 小麥旗葉光合特性。

在小麥揚花期，于晴朗天氣的09：30—11：00采用SY-1020植物光合作用測定儀測定小麥旗葉凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci），均重復10次。

1.4.2 小麥產量性狀。

于小麥成熟期選取各處理中具有代表性的2 m2收獲面積，測定小麥穗數;從中隨機選出30株測定小麥穗粒數;將樣方內小麥風干、脫粒后，測定千粒重、產量。

1.4.3 土壤養分。

于小麥成熟期各處理采集5點0～20 cm土樣，將樣品混合，風干后過篩保存，用于測定土壤養分。參照文獻[11]的方法，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用火焰光度法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱容量法測定。

1.5 數據處理 試驗數據用Excel 2010進行整理，用SPSS 20.0進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥光合特性的影響

由表1可知，小麥旗葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均隨著施氮量增加呈先增加后降低的趨勢，均以處理T4最大。與處理T1相比，處理T2～T5的凈光合速率分別增加了12.97%、54.15%、108.46%、90.09%，蒸騰速率分別增加了7.81%、64.31%、156.13%、130.48%，氣孔導度分別增加了12.50%、87.50%、212.50%、162.50%。小麥旗葉胞間CO2濃度隨著施氮量增加呈先降低后增加的趨勢，與處理T1相比，T2～T5分別降低了9.57%、22.33%、26.52%、16.02%。

2.2 不同處理對小麥產量的影響

由表2可知，小麥穗數隨著施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢，處理T5最高;穗粒數和千粒重均隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢，處理T3穗粒數最大，處理T4千粒重最大。產量由高到低依次為處理T4、T5、T3、T2、T1，且處理T1、T2、T4與T5間差異均達顯著水平（P<0.05），T3與T5間差異未達顯著水平（P>0.05）。

2.3 不同處理對土壤養分的影響 由表3可知，土壤堿解氮和有效磷含量均隨著氮肥施用量的增加呈逐漸增加的趨勢，但各處理間差異不顯著（P>0.05）。速效鉀和有機質含量均隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢，處理T4含量均最高。

3 結論與討論

光合作用會對作物的生長和產量產生顯著影響[12]，氮肥可對作物的光合特性產生一定的調節作用，并促進作物增產[13]。該試驗結果表明，小麥旗葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均隨著施氮量增加呈先增加后降低的趨勢，均以施氮210? kg/hm2最大;而小麥旗葉胞間CO2濃度則表現出隨著施氮量增加呈先降低后增加的趨勢，且以施氮210 kg/hm2時最小。由此可知，秸稈還田配施氮肥時，適量減施氮肥有利于改善小麥的光合性能。楊鯉糠等[14]研究指出，小麥新春31號和新春6號在施氮量0～275 kg/hm2時，旗葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度均先增后降，而胞間CO2濃度則為先降后增，當施氮量達300 kg/hm2時小麥光合性能會顯著降低。王金金等[15]研究表明，施氮量為225? kg/hm2時小麥西農979的旗葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度均達到峰值，之后隨著施氮量增加光合性能降低。分析認為，適量施氮肥可以促進小麥葉面積增加和葉綠素含量增加，從而提高光合能力[16-17]。但過量施用氮肥會促進小麥穗數增加，由于群體過大，對小麥植株光合作用產生不利影響，導致光合性能降低[18]。

秸稈還田是一種有機養分的投入，在農業生產中應用較為廣泛，可以為作物提供部分氮、磷、鉀等養分，改善土壤理化性質，配施適量肥料可以有效促進作物增產[19]。該試驗結果表明，與不施氮肥相比，秸稈還田配施氮肥可以有效促進小麥增產，且以施氮210 kg/hm2的產量最高，之后隨著施氮量增加產量降低，說明秸稈還田配施氮肥時，適量減施氮肥可以發揮增產效應。此外，小麥穗數隨著施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢，而穗粒數和千粒重均隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢。這表明過量施用氮肥會導致群體變大，對穗部發育產生不利影響，導致穗粒數、粒重降低，最終產量下降。

土壤養分對于作物生產具有重要作用，秸稈還田配施適量氮肥可以有效提高土壤速效養分含量，并提高作物產量[20]。該試驗也得到相同的結論，秸稈還田配施適量氮肥，土壤有效磷、速效鉀含量均有不同程度的增加，且在施氮210 kg/hm2時有效磷、速效鉀含量均達到最高。秸稈還田配施適量的氮肥可以增加土壤中有機質含量，有效提升土壤養分庫容[21]。該試驗結果也顯示，秸稈還田配施適量氮肥，土壤有機質含量得到了不同程度增加，且在施氮210 kg/hm2時含量最高。由此可知，秸稈還田配施氮210 kg/hm2可以使土壤養分含量增加較多，有利于改良農田土壤。

綜上所述，試驗地區在秸稈還田條件下配施氮210 kg/hm2為最優處理，可以改善小麥的光合性能，提高土壤養分含量，促進小麥增產。

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