黄淮海东部冬小麦一次性施肥的产量效应

谭德水，林海涛，朱国梁，李子双，郭清福，吴小宾，刘兆辉



黄淮海东部冬小麦一次性施肥的产量效应

谭德水1，林海涛1，朱国梁2，李子双3，郭清福4，吴小宾1，刘兆辉1

（1山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部废弃物基质化利用重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室，济南 250100；2泰安市农业科学研究院，山东泰安 271000；3德州市农业科学研究院，山东德州 2530154；4郓城县农业局，山东郓城 274700）

【目的】采用控释氮肥掺混磷钾等养分在冬小麦上一次性施用，揭示减肥、增效、节本增收方面的效应，为冬小麦轻简化生产提供技术支撑。【方法】于2011­—2012、2012—­­2013、2013—2014年，选择在黄淮海东部不同冬小麦生态区进行控释氮肥随小麦播种一次性施用试验。与普通氮肥分次施用（农民习惯施肥（FP）和优化施肥（OPT））对比，通过设置控释氮肥a等量氮素投入（CRFa）、控释氮肥a和控释氮肥b分别减量20%氮素投入（80%CRFa与80%CRFb）处理，经过3年31个试验对产量、养分效率、节本增收等进行研究。【结果】控释氮肥在冬小麦上一次性施用总体表现稳产或小幅增产趋势，相比普通氮肥分次施用（OPT）３年平均增产2.6%，增产点位数占全部试验点数量的83.9%。减少20%氮素投入的控释氮肥处理稳产增产点比例显著降低，两种控释氮肥中生物可降解型控释氮肥a的产量效应优于有机树脂包膜控释氮肥b；4种施肥模式随土壤质地由轻到重平均施氮增产分别为10.7%、17.4%增长到19.7%，控释氮肥应用在砂质或壤质土壤的相对增产效应（较OPT）优于黏质土壤；在中低产量水平下控释氮肥一次性施用相对产量效应（较OPT）优于高产水平地块。CRFa、80%CRFa和80%CRFb处理相比农民习惯施肥（FP）分别节约氮素投入14.7、59.3、59.3 kg N·hm-2，CRFa、80%CRFa和80%CRFb处理相比OPT氮肥偏生产力（PFPN）分别提高0.4、7.32、6.93 kg·kg-1，氮肥表观利用率分别提高1.5、8.6、6.2个百分点。CRFa和80%CRFa处理相比OPT节本增收分别达到543.8、150.3元/hm2。【结论】冬小麦上控释氮肥配合其他养分底肥一次性施用、后期不再追肥的方式相比习惯施肥及普通肥料优化施用在产量稳定性、提高氮效率、节约劳动力及节本增收等方面优势明显。本试验条件下CRFa和80%CRFa处理效果较好。推荐减少20%氮用量CRFa施肥模式在黄淮东部冬小麦生产应用。

冬小麦；控释氮肥；一次性施用；氮利用；产量效应；黄淮海东部地区

0 引言

【研究意义】种粮效益不高、农村劳动力向城镇转移、农业从业人员数量减少是不争的现实，确保粮食安全则是我国的基本国策，因此集约化、轻简化生产是我国粮食生产发展的必然趋势。黄淮海冬小麦生育期长，当前生产上需要通过多次施肥，特别是氮肥需要分次施用才能满足其生育期内养分需求，另外受劳动力季节性转移影响，冬小麦后期不追肥现象屡有发生，普通肥料“一炮轰”[1]显然不能满足小麦整个生育期养分需求，常导致养分损失严重、小麦减产。当前我国玉米[2-3]和水稻[4]已经基本实现一次性施肥生产，但在小麦上比例较小，因此研究并实现冬小麦一次性施肥具有重要的战略意义。【前人研究进展】氮肥深施[5-6]和前氮后移[7-8]等先进技术的研究及在小麦生产上的运用较多，这要求机械匹配和春季劳动力充足。但受劳动力春季前往城市制约，“一炮轰”比例逐年上升[1]，一方面大量速效养分底肥一次性施用造成烧苗、冬前旺苗及不能安全越冬等现象时有发生,同时造成氮养分损失严重，肥料利用率低；另一方面后期养分供应不足导致籽粒灌浆不充分、产量下降[9]。张务帅等[10]、刘永哲等[11]研究在冬小麦上一次性施用缓/控释肥虽然能够提高养分利用率，但产量和效益没有得到显著改观[11]，由于缓/控释氮肥在制作成本上明显高于普通氮肥，而且市场上缓/控释氮肥品种繁多，适宜冬小麦的品种类型其作用效果不清楚。冬小麦从播种到收获，历经高温、低温又逐渐升温的过程，生育期是玉米、水稻的两倍，对小麦控释氮肥产品的养分释放性能要求高，在小麦作物上虽有使用控释氮肥产品却屡有释放快则后期脱肥或释放慢致养分供应不足等现象发生[12]。【本研究切入点】相比冬小麦作物，一次性施肥对于短生育期的水稻或夏玉米较容易实现[3-4,13]，其所处生长季内温度，水分条件相对稳定，已有缓/控释氮肥产品能够满足其生育进程的养分需求。而在冬小麦上，虽见有少量获得稳产的报道[10-11]，但更多的集中在某一年或者某一特定地块，在技术的可行性和重现性上缺乏说服力。【拟解决的关键问题】本研究采用两种典型的缓/控释氮肥类型（生物可降解的水基树脂包膜控释氮肥和热固性有机树脂包膜控释氮肥）配合磷钾肥在冬小麦上进行一次性施用，既是对当前市场诸多缓/控释氮肥适宜品种的合理性探索，也是对该技术效果的一次全面评价，试图通过连续几年多点覆盖某一区域（黄淮海东部地区）的面上试验，分析其技术可行性，并探明在减量投入条件下的区域适应性，为我国黄淮海东部的小麦轻简化生产提供强有力的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 研究地域概况

研究地域位于黄淮海东部冬小麦产区，属于暖温带半湿润季风型气候区，降水集中，雨热同季，全省年平均气温11—14℃，年平均降水量550—950 mm。于2011—2012、2012—2013、2013—2014年度在黄淮海东部地区（以山东省为主）冬小麦典型生产区域进行，试验地点分别为位于鲁东地区的龙口、招远、城阳，鲁中地区的岱岳、泰山、青州、章丘、桓台、济阳，鲁南地区的滕州、台儿庄、微山、临沂，鲁西南、鲁西北地区的定陶、郓城、德城、平原、茌平，共计31个点位。研究区域东西横跨约450 km（东经120°28′至115°33′），南北跨度约320 km（北纬37°33′至34°39′），试验田块涉及潮土、褐土、棕壤等，土壤质地涉及砂土、壤土、黏土等。研究区域所有试验点0—20 cm耕层土壤基础理化性状如下：pH为7.3±0.8，有机质（13.5±3.8）g·kg-1，全氮（1.2±0.3）g·kg-1，碱解氮（56.8±22.4）mg·kg-1，有效磷（32.1±12.8）mg·kg-1，速效钾（84.5±17.6）mg·kg-1。

1.2 试验设计

不同试验点各年度采用统一试验设计，共设置6个处理，分别为：（1）PK：只施用磷钾肥；（2）FP：农民习惯施肥，调查试验地块周围5个以上农户施肥情况确定氮磷钾的施用量；（3）OPT：优化施肥处理，氮磷钾平衡施用，施肥量依据当地近3年的氮养分梯度及基追比试验结果，结合测土施肥数据确定氮磷钾投入量和氮基追比例；（4）CRFa：控释氮肥a掺混磷钾肥一次性底肥施用；（5）80%CRFa：减量20%氮的控释氮肥a掺混磷钾肥一次性底肥施用；（6）80%CRFb：减量20%氮的控释氮肥b掺混磷钾肥一次性底肥施用。

除FP（在本研究区域内习惯施氮量在151.5—285 kg·hm-2，平均为237.2 kg·hm-2）外，所有处理等磷钾养分投入，各处理全部磷钾肥作为底肥一次性施入。处理OPT和CRFa等氮投入（在本研究区域内推荐施氮量在187.5—240 kg·hm-2，平均为222.5 kg·hm-2），80%CRFa和80%CRFb等氮投入（区域内平均施氮量为177.9 kg·hm-2），较OPT处理减少20%氮素投入量。为统一试验条件，普通氮肥为尿素，磷肥为重过磷酸钙，钾肥为氯化钾；控释氮肥a由山东省农业科学院资源与环境研究所自行研制，为水基树脂包膜的控释尿素（含氮量≥43%，包膜率为4%），膜可生物降解，肥芯为普通大颗粒尿素，静水释放期约45 d，麦田土壤释放期150—180 d；控释氮肥b为市售主流控释氮肥（含氮 43%，包膜率为4%），为热固性有机树脂包膜，膜不能降解，肥芯为普通大颗粒尿素，静水释放期约60 d，麦田土壤释放期180—200 d。质量均符合初期氮素养分释放率≤15%，养分释放期累计养分释放率≥80%，氮素释放曲线均为“S”型。除供试肥料和施肥方法外，其他田间管理均同当地农民习惯生产。小区面积在30—50 m2，3次重复，随机区组排列。

冬小麦播种时间在9月30日至10月15日，收获时间在6月5—17日，均为当地主推品种。均为冬小麦-夏玉米一年两作（前茬玉米收获后秸秆均粉碎还田）。

1.3 样品采集与测定

所有试验点在播种施肥前取0—20 cm耕层土壤，常规方法测定土壤基础理化性状[14]，小麦收获时各小区用土钻取0—30、30—60、60—90和90—120 cm剖面新鲜土样，放入冰盒迅速带回实验室，采用2 mol·L-1KCl溶液振荡提取，采用流动分析仪测定硝态氮含量。成熟时不同试验点各小区连续收获10 m2以上实收测产，测定籽粒含水量折单位面积产量。植株样品（将籽粒和秸秆分开）80℃烘干至恒重，称重后粉碎，采用H2O2+H2SO4消煮，凯氏定氮法测定各部分氮养分含量。

计算公式：

氮肥偏生产力（PFPN）=施氮区作物籽粒产量/施氮量；

氮肥表观利用率（%）=（施氮区作物吸氮量-不施氮区作物吸氮量）/施氮量×100[15]。

1.4 数据统计与分析

所有试验数据利用Excel 2007进行处理，DPS v9.01进行显著性分析（<0.05水平）。

2 结果

2.1 不同年份冬小麦籽粒产量

2.1.1 不同施肥处理对籽粒产量影响 3年多点试验显示（表1），各试验处理小麦籽粒平均产量因试验点分布区域和年份表现趋势不尽一致，差异显著性在各年份有所不同，但总体趋势大体如下：使用氮肥（尿素和控释氮肥）处理小麦产量不同程度高于不施氮肥处理（PK），其中在3个年份里均为等氮一次性使用控释氮肥处理（CRFa）产量表现最高，其次是普通氮肥优化分次使用处理（OPT）（2012—2013和2013—2014两个年度）或减少20%氮用量的控释氮肥a（80%CRFa）处理（2011—2012年度），农民习惯施肥处理（FP）和减少20%氮用量的控释氮肥b（80%CRFb）处理在有氮投入处理中产量表现较低。从3年分布在黄淮海东部的31个试验点平均产量看，CRFa与OPT处理产量显著高于其他处理，CRFa增产幅度（21.5%）>OPT（18.5%）>FP与80%CRFa（16.6%）>80%CRFb（15.5%）>PK。

表1 不同年份各处理的籽粒产量

同一列不同小写字母表示在0.05水平上差异显着（LSD法）。下同

Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same as bellow

2.1.2 一次性施肥相比FP和OPT增产状况及试验点比例 等氮一次性施肥处理（CRFa）相比优化分次施肥（OPT）和农民习惯施肥（FP）具有稳产增产效果（图1和图2）。平均3年结果，CRFa相比OPT和FP处理增产2.6%和4.37%；但氮肥减少20%用量的80%CRFa和80%CRFb处理相比OPT减产1.54%和2.6%，相比FP处理分别增产0.14%和减产0.94%。相比OPT以及FP处理，CRFa处理的增产率与80%CRFa和80%CRFb均呈显著差异。通过分析各试验点发现，CRFa相比OPT增产点的数量占总试验点数量的83.9%，具有绝对的稳产效果，而减少20%氮用量的80%CRFa和80%CRFb相比OPT处理增产点位数只有32.3%和25.8%；相比FP处理，3个控释氮肥处理增产试验点比例有所上升，特别是减氮的2个控释肥处理增产点位数和减产数量基本持平（增产点比例占48.4%）。

图1 控释肥处理较OPT增产率及增产点比例

图2 控释肥处理较FP增产率及增产点比例

2.2 不同土壤质地对各施肥处理产量效应的影响

从图3可以看出，随着土壤质地由粗变细，优化分次施肥及3个控释肥一次性施用处理相比不施氮处理增产幅度逐渐加大。4个施肥处理在砂质土壤、壤质土和黏质土的平均增产率分别为10.7%、17.4%和19.7%，在黏质土壤中增产幅度最大。在3种土壤质地中增产率由高到低为：CRFa＞OPT＞80%CRFa＞80%CRFb，表现一致。在砂质土壤中，CRFa处理相比OPT处理，增产率提高3.9个百分点，差异显著；80%CRFa和80%CRFb相比OPT减少2.1和2.2个百分点。在壤质土中，CRFa处理相比OPT处理，增产率提高3个百分点；80%CRFa和80%CRFb相比OPT减少2.9和4.6个百分点，减氮两处理增产率显著降低。在黏质土壤中，CRFa处理相比OPT处理，增产率提高1.7个百分点，差异不显著；80%CRFa和80%CRFb相比OPT减少5.7和8.5个百分点。从砂质土、壤质土到黏质土壤，等氮投入的CRFa相比OPT处理的施氮增产幅度差距在缩小，且减氮投入条件下的两个控释肥处理与OPT处理的增产幅度差距逐渐拉大。

2.3 不同产量水平下各处理施肥产量效应

将所有的试验点按农民种植习惯的产量划分3个水平：小于6 750 kg·hm-2的产量水平，6 750—8 250 kg·hm-2的中产水平，大于8 250 kg·hm-2的中高产水平。如图4所示，普通肥料优化施用处理（OPT）和3个控释氮肥处理从低产量水平逐渐到高产量水平均表现出施氮增幅降低的趋势，在低于6 750 kg·hm-2的产量水平下4个处理施氮平均增产16%，而在中产和中高产水平下，施氮平均增产分别为13.4%和10.6%。且随着产量水平的提高，控释肥相比OPT处理的增产幅度在缩小，CRFa相比OPT，增产率差距由低产的4.6个百分点（差异达显著水平）到中产的1.7个百分点、高产的1个百分点；同时，减氮20%处理的控释氮肥处理相比OPT增幅的差距也逐渐加大（大于8 250 kg·hm-2的中高产水平下差异显著）。

图3 3种土壤质地对各施肥处理增产效应的影响

图4 不同产量水平下各施肥处理增产效应比较

2.4 氮偏生产力及氮肥表观利用率

表征氮肥效率的偏生产力和表观利用率趋势一致（图5、图6）。相比FP处理，其他4个氮肥处理的偏生产力和氮肥表观利用率均显著提高，其中OPT和CRFa处理氮肥偏生产力较FP分别提高1.96和2.36 kg·kg-1；减氮20%的两个控释肥处理，PFPN分别提高9.28和8.89 kg·kg-1。在氮肥表观利用率方面，OPT和CRFa处理较FP处理分别提高4.17和5.67个百分点，80%CRFa和80%CRFb处理又较OPT分别提高8.62和6.21个百分点，提高幅度达显著水平。

图5 各施肥处理氮肥偏生产力

图6 各施肥处理氮肥表观利用率

2.5 收获后土壤硝态氮分布

小麦收获后0—120 cm土壤剖面不同层次的硝态氮含量有着明显区别（图7）。控释肥各施肥处理硝态氮含量随着土壤层次变深呈逐渐降低趋势，而普通肥料分次施用在各个土壤层次中没有明显变化，尤其是FP处理在深层次土壤中硝态氮含量还有增加趋势；3个控释氮肥处理在0—30 cm和30—60 cm土壤层次中硝态氮含量略高于普通肥料分次施用处理，而在60—120 cm土层中硝态氮含量却显著低于FP和OPT处理。

2.6 经济效益核算

核算各施肥处理成本收益发现（表2），FP和OPT处理由于在春季有一次氮肥追施，投入劳动力成本为450元/hm2，OPT处理虽然有较高的籽粒产量，但收益仅比FP处理增收457.2元/hm2；3个控释肥处理由于包膜及工艺要求，氮肥成本分别提高600元/t和1 000元/t，由于节约后期追肥劳动力，通过核算投入产出，CRFa处理收益最高，相比FP处理增加1 001元/hm2，虽然80%CRFa处理由于减氮施用产量低于OPT处理，但仍可获得高于FP处理607.5元/hm2的收益，同时较OPT处理还高出150.3元/hm2，由于另一种控释肥b处理产值更低，因此收益略低于OPT处理。

图7 小麦收获不同土层硝态氮分布

3 讨论

秸秆还田及有机肥使用使土壤逐渐培肥，养分高效利用[16-17]、节本增效[18]、污染防控[19-20]、轻简化生产[13,21]已成为当前研究热点。控释肥作为一种新型肥料，缓控释肥料因其具有提高肥料利用率[13,16]、减少污染[22]及一次性施肥解放劳力[4]等潜在优点而被广泛使用，在养分持续供应、作物养分需求的阶段匹配上效果显著，在水稻和玉米上尤其明显，但在长季节作物栽培以及温湿度跨度较大的生长季内，特别是受适用缓控释氮肥品种影响，一次性施肥技术效果在冬小麦上不稳定。

表2 不同施肥处理成本收益分析

各处理成本核算依据如下：小麦价格按2.1元/kg计；普通肥料N按3.91元/kg计，控释氮a和b按较普通氮分别增加1.3和2.17元/kg N计；追肥劳动力价格按450元/hm2计（只有FP和OPT有追肥用工）；其他管理成本投入视为相同，按7000元/hm2计

The cost accountings are as follows: The price of wheat is calculated by 2.1 yuan/kg; Common urea fertilizer price is 3.91 yuan/kg, and controlled release nitrogen fertilizer a (CRFa) is1.59 yuan/kgN higher than urea, and b (CRFb) is 2.18 yuan/kgN higher than urea; The price of labor for topdressing is 450 yuan/hm2(only treatments of FP and OPT need additional employment in topdressing). The other cost of management is regarded as the same in different fertilization treatment, according to 7000 yuan/hm2

3.1 冬小麦不同施肥模式产量效应

评价一种施肥技术的可行性和应用前景，应从作物产量[9,12]、养分效率[13,15]、节本增收[23]、节能减耗[21]、生态环境[22,24]等方面全面评价。冬小麦科学施肥技术前人已有多项研究成果，如氮肥后移技术[7]、基于土壤氮测试的推荐施肥技术[25-26]等，系列技术在小麦产量增产方面贡献明显。本研究发现，不同于“一炮轰”方式的冬小麦一次性施肥技术在多年多点具有稳产及小幅增产趋势，无论是氮肥投入多的农民习惯施肥处理还是优化施肥处理，利用等氮量的缓控释氮肥a一次性施用在不同年份，平均产量提高4.9（较FP）和3个百分点（较OPT），31个点位平均结果中CRFa较OPT增产2.6%，在3个年度中相对产量结果趋势一致，而受纯氮投入总量影响，减氮施用的2个缓控释氮肥类型相比OPT都有不同幅度的减产趋势，与前人研究一致[23]，由于冬小麦所在生育期季节变化、温湿度变动幅度较大，不同包膜材料及工艺的控释肥释放性能差异很大[11,27]，本试验条件下的生物可降解型控释氮肥释放性能略优于有机树脂包膜类型，虽然二者静水释放期相差不大，但CRFb在土体实际的平均释放速率低于CRFa，特别是冬小麦需氮关键时期的氮养分供应量相比有降低，根据在土壤中的释放期分析，水性树脂包膜尿素（CRFa）氮素第二次释放的高峰期在2月底至3月初，正好为小麦返青起身期，释放的氮素经过几天铵态氮到硝态氮的转化，在小麦需肥高峰期（起身拔节期）正好为其所吸收利用，释放峰出现时间较吸收峰提前了一个生育时期（约15 d），两者呈“错峰”关系。而热固性树脂包膜尿素（CRFb）在土壤中释放期则推迟了30 d左右，在小麦需氮高峰时却没有足够的硝态氮养分供应，氮素释放峰出现时间较吸收峰延后了一个生育时期，导致分蘖成穗率较低。CRFa的氮素释放与冬小麦氮素吸收特征在时间上相比CRFb更加匹配，通过收获后土壤残留的土壤硝态氮含量分析也证实了这一点，因此在多点表现出低于CRFa的产量效应。从产量稳定性看，等氮投入的控释氮肥处理相比普通肥料优化分次施用在所有试验点中有83.9%的点位表现出增产趋势，这表明技术效果具有普遍性，是可行的。但减氮20%的处理增产点位数不及1/3（相比OPT），但比FP处理还是有接近一半的增产点位，说明可以通过养分平衡施用来弥补氮养分投入不足带来的产量差。

3.2 不同土壤质地和产量水平下施肥产量效应

受气象因素、生态类型区土壤条件影响[28-30]，相同施肥运筹模式在不同点位表现出的产量效应是不同的，这也是全部31个点位没有表现出相对产量一致性的原因。从土壤质地由粗变细的砂土、壤土再到黏土，4种施肥模式的平均施氮增产效果从10.7%、17.4%增长到19.7%，这说明在土壤保肥效果逐渐增强的过程中[31]，施氮效应也随之增强，而控释肥与普通氮肥的相对增产效应却在削弱，说明由于砂性土壤的保肥效果差，控释氮肥的缓慢释放显然较普通氮肥有更大的养分供应优势[32]；而到黏土中，无论是控释氮肥还是普通氮肥，氮素进行不同形态的转化，最终的硝态氮形式均会更长时间储存在土体中。即最终影响产量差别不是归因于氮肥类型，而是氮素养分的绝对投入量，这也是减少20%氮素的两个控释氮肥处理与OPT产量效应差越来越大的原因。同理，研究发现在不同目标产量水平下的施氮效应也遵循一定规律[29]，由于基础地力差异，产量水平从低到高，施氮产量效应下降明显，中低产量水平下（在本试验条件下限定在小于550 kg·hm-2）的控释氮肥效应明显优于普通氮肥分次施用，且减氮20%的控释氮肥a处理施氮效应与优化施肥相当，而在高产水平下（在本试验条件下限定在高于550 kg·hm-2）控释氮肥施用的产量优势不再明显，而且减氮条件下减产显著，说明地力较高条件下氮养分的绝对投入量是影响产量的主要因素[33]，只有保证养分数量充足供应的前提下，控释氮肥的应用才具有一定的增产效应。

3.3 一次性施肥效率效益优势及应用前景

在氮投入水平相同条件下，控释氮肥处理养分效率较普通氮肥优化施用有提高趋势，而减少氮投入的两个控释肥处理养分效率则增加显著，与前人研究一致[23]。虽然普通氮肥在增加包膜工艺以后成本增加较多，但由于节省后期追肥劳动力能每公顷增收千元以上，此外，为免除农民在购置肥料时考虑成本的前提下，本试验采用的减量控释肥施用仍具有较分次施肥增收的优势，当然控释肥类型不同应斟酌施用[34-35]。

在我国化肥使用量零增长行动方案和化肥农药减施等重点研发计划的推动下[21]，科研学者越来越重视化肥的减量施用，但矛盾随之而来，在开展了12年的测土配方施肥行动以来，农民习惯施肥越来越趋于合理的状况下，化肥使用量零增长或减量施用会不会对当前生产造成产量损失，从本试验研究结果分析，小麦收获后剖面土壤特别是表层土壤硝态氮仍处于和普通氮肥施用基本相当的含量水平[25]，不会因为减氮施用影响下茬种植作物对基础养分的需求。从这点看来，冬小麦一次性施肥以其节本省工、稳产增效、生态环保的技术优势有望在黄淮海区域广泛应用。

4 结论

冬小麦一次性施用缓控释氮肥具有稳产、增效、增收优势，应用在质地较轻、产量水平中等偏下田块更具有施氮优势，节氮投入更需选择适宜的缓/控释氮肥品种，综合产量、效率、效益和养分残留等方面，推荐生物可降解缓/控释氮肥减量20%配合磷钾养分在黄淮海东部小麦上进行一次性施肥。

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（责任编辑 李云霞，赵伶俐）

Effect of One-off Fertilization on Winter Wheat Yield in Huang-Huai-Hai East Region

TAN DeShui1, LIN HaiTao1, ZHU GuoLiang2, LI ZiShuang3, GUO QingFu4, WU XiaoBin1, LIU ZhaoHui1

(1Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization, Ministry of Agriculture/Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Jinan 250100, Shandong;2Taian Academy of Agricultural Sciences, Taian 271000, Shandong;3Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou 253015, Shandong;4Agricultural Bureau of Yuncheng Couty, Yuncheng 274700, Shandong)

【Objective】This study aimed to evaluate one-off application effect of controlled release nitrogen mixed with phosphorus potassium and other nutrients on the winter wheat to realize fertilizer reduction, efficiency and cost increase etc., which provided reference of scientific techniques to the simplified production.【Method】In 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014, thirty-one experiments of one-off application controlled release nitrogen fertilizer with wheat were carried out in different ecological areas of Huang-Huai-Hai east region to analyze the yield and nutrient efficiency, cost increase etc., and the treatments included CRFa (the equal N input with OPT treatment), 80%CRFa and 80%CRFb (the amount of nitrogen input in controlled release nitrogen fertilizer was 20% reduction compared with the multiple application of common nitrogen fertilizer (OPT treatment)). 【Result】The one-time application of controlled-release nitrogen fertilizer on winter wheat showed stable or small yield increasing trend. Compared with common nitrogen fertilizer, the average yield increased by 2.6% in the three years, and the number of experiment point for increasing production was 83.9% in the whole experiment. The proportion of experiment point for increasing production in two kinds of controlled-release nitrogen fertilizer decreased significantly, and the yield effect in biodegradable controlled-release fertilizer a was better than that of organic resin coated controlled-release fertilizer b; The yield effect of 4 fertilization patterns in sandy, loamy and clay soil texture were averagely 10.7%, 17.4% to 19.7%, respectively,, and the relative yield increasing effect of CRFa treatment (compared with OPT) in sandy or loamy soil texture soil was better than that in clay soil; The relative yield effect of controlled-release nitrogen fertilizer (compared with OPT) was better in the low yield level than that of high level block. There were14.7, 59.3 and 59.3 kg N·hm-2saving under CRFa, 80%CRFa and 80%CRFb treatment, respectively, compared with FP treatment, and the nitrogen partial factor productivity (PFPN) increased by 0.4, 7.32, 6.93 kg·kg-1under CRFa, 80%CRFa and 80%CRFb, respectively, compared with OPT, and the apparent nitrogen utilization efficiency were improved by 1.5, 8.62 and 6.21 percentage points respectively. The income of CRFa and 80%CRFa treatments increased 543.8 and 150.3 yuan·hm-2, respectively, compared with OPT.【Conclusion】One-off application of fertilizer on winter wheat by using the controlled release fertilizer with other nutrients showed obvious advantages from the ways of yield stability, improving the nitrogen use efficiency, saving labor and cost, and increasing income compared with the FP and OPT treatments. The results of CRFa and 80%CRFa were better under the experimental conditions. We recommended that the fertilization mode of controlled released nitrogen with reducing 20% nitrogen be applied to the winter wheat production in Huang-Huai-Hai east region.

winter wheat; controlled release N fertilizer; one-off fertilization; N utilization; yield efficiency; Huang-Huai-Hai east region

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.007

2018-01-23；

2018-06-25

国家重点研发计划（2017YFD0201700）、国家公益性行业（农业）科研专项（201303103、201503130）、山东省重点研发计划（2016ZDJS08A02）、国家小麦产业技术体系“养分管理及麦田环境治理”岗位科学家项目（CARS-03）、山东省农业科学院青年英才培养计划

谭德水，E-mail：tandeshui@163.com。通信作者刘兆辉，Tel：0531-66659546；E-mail：liuzhaohui6666@sina.com