小麦玉米带田一种作物施用氮肥对配对作物氮营养的影响

小麦玉米带田一种作物施用氮肥对配对作物氮营养的影响

金绍龄　张丽慧　李隆

（甘肃省农业科学院土壤肥料研究所　甘肃兰州　730070）

摘要：用15N标记研究小麦玉米带田施给小麦或玉米的氮肥对配对作物氮营养的影响，结果发现:施给小麦的氮肥，小麦利用了52.0%，玉米利用了3.8%；施给玉米的氮肥，玉米利用了38.3%～55.8%，小麦利用了6.9%～10.8%。试验还证明，吸收玉米氮肥最多的是与玉米相邻的第1行小麦，其他行吸收极少。说明生长季节内氮肥在供试土壤中的横向移动距离（单向）尚未超过小麦行距的2倍（约30cm）。

关健词：¹⁵N标记氮肥；小麦玉米带田；氮营养

带状种植对提高河西灌区和甘肃省的粮食产量起了重要作用。为了弄清小麦玉米带田中单施于小麦或玉米的氮肥对配对作物氮营养的影响，为带田的合理施肥提供科学依据，1992年我们采用15N标记氮肥进行了试验。

1　材料及方法

试验在甘肃省农业科学院进行。土壤为灌淤土，有机质含量16.1 g/kg，全氮1.1g/kg，全磷（P）0.71g/kg，全钾（K）20g/kg，速效N、P、K依次为69μg/g、30μg/g和210μg/g，pH值为8.6，CaCO₃110g/kg。试验地0～15cm耕层土壤混匀处理。微区面积:1.5m×0.4m，由1.5m×0.4m×0.5m涂防锈漆的铁皮框嵌入土壤45cm构成。框内1/2面积种5行小麦，1/2种2行玉米，每行2株（模拟河西灌区目前应用最广的小带田，小麦0.7m，种6行；玉米0.8m，种2行）。小麦行距16cm，两边各留5.5cm；玉米行距35cm，两边各留20cm，试验设:①小麦玉米均不施15N标记氮肥（CK）；②框内种9行小麦，中间3行施标记氮肥；③标记氮肥全做小麦基肥，玉米不施；④标记氮肥30%做玉米基肥，70%做拔节追肥，小麦不施；⑤标记氮肥30%做玉米基肥，70%做抽雄追肥，小麦不施；⑥标记氮肥30%做玉米基肥，30%拔节追，30%抽雄追肥，小麦不施等6个处理，6个微区，无重复。试验均在亩施P₂O₅8kg（过磷酸钙）的基础上进行。小麦施亩N10kg/亩，玉米施N20kg/亩。氮肥用15N标记尿素，丰度为10.16%。框内小麦施N4.5g，折合440.6mg¹⁵N，玉米的全量肥料N9.0g，折合881.2mg¹⁵N（均按原子百分超计算）。

注：本文发表于《西北农业学报》，1993，2（3）：1～6。

供试材料：春小麦为新品系81529，玉米为中单2号。小麦于3月18日播种，7月20日收获；玉米于4月14日播种，9月14日收获。玉米的播种期相当于小麦的三叶期；玉米的拔节期和抽雄期分别相当于小麦的开花期和成熟期。玉米追肥，在玉米靠小麦一侧约10cm宽的位置上开10cm深的沟施入。收获时分行计产，并测定干物重、全N及15N含量，氮及同位素的测定工作均由河北省农林科学院农业物理生理生化研究所进行。

2　结果与分析

2.1　不同处理对产量的影响

由表1看出，不管施用氮肥与否，5行小麦的产量均呈两边高中间低的“v”字形结构。1区、3区、4区、5区、6区平均，1～5行小麦的籽粒产量分别为44.3g、31.6g、34.5g、32.1g、60.7g，生物产量分别为91.6g、63.6g、69.5g、66.0g、134.0g。这显然是边际优势造成的。但需要指出的是，靠铁框边缘的一行小麦，因营养面积相对较小，只是光热条件较优，籽粒产量和生物产量仅比中间3行平均值高35.5%和38.0%。而靠玉米的一行，除了光热优势之外，还能从较大容积的土壤中吸收水分及养分，特别是能吸收到施给玉米的氮肥，因而增产非常明显，籽粒增加85.6%，生物产量增加101.8%，比前一个边行的籽粒及生物产量也分别高出37.0%和46.3%。玉米的籽粒产量和生物产量均与小麦相反，靠小麦的一行低，靠框边的一行高。2行平均，籽粒产量分别为254.5g和325.6g，生物产量分别为503.9g和617.3g。说明小麦对相邻玉米的生长有抑制，可能是竞争水分和养分造成的。

表1　不同处理对籽粒及生物产量的影响

Table 1　Effect of different treatments on spring wheat grain and biological yield

小麦施用氮肥后，籽粒产量和生物产量分别提高27.8%和23.9%；玉米施用氮肥的增产率依次为22.8%～65.6%和26.7%～68.7%。玉米其所以增产更高，主要原因在于施氮量增加了1倍。从玉米不同时期追施氮肥的效果来看，以30%做基肥、70%拔节追的效果最好；30%做基肥、30%拔节追、40%抽雄追肥的效果次之；30%做基肥、70%抽雄追肥的效果最差。看来玉米的追氮时期不宜过晚。从表1还可以看出，玉米施氮对小麦有影响，小麦施氮对玉米也有影响，只是程度不同而已。总的来看，玉米施氮对小麦的影响要大于小麦施氮对玉米的影响。而且玉米施氮的影响主要表现在小麦籽粒产量上，而小麦施氮的影响主要表现在玉米营养体的生长上。例如玉米施氮区相邻小麦的籽粒产量增加了7.6%～17.5%，而生物产量仅增加了3.5%～14.2%；小麦施氮区相邻的玉米籽粒产量只增加了8.6%，生物产量却增加了12.4%。出现这种结果的主要原因可能是:a玉米的施N量大于小麦；b玉米的追N时期主要是在小麦的籽粒形成期，而小麦N的影响主要在玉米营养生长期；c玉米施基肥N时，小麦已到三叶期，根系能立即吸收玉米N，而此时玉米尚在萌发之中，对小麦N的竞争力还不如小麦对玉米N的竞争力。

2.2　不同处理对植株N吸收量的影响

从表2～4可以看出:

（1）小麦和玉米施用氮肥后，植株体内N浓度均有所提高。小麦籽粒N提高了0.332个百分点，茎叶N提高了0.098个百分点;玉米籽粒N提高了0.042～0.080个百分点，茎叶N提高了0.102～0.130个百分点。

（2）小麦施用氮肥提高了玉米茎叶含氮量，但对籽粒含氮量无影响，玉米施用氮肥既提高了小麦茎叶含氮量，也提高了籽粒含氮量。唯处理⑤的结果例外，茎叶含氮量不仅没有提高，甚至略有降低;籽粒含氮量提高的幅度也没有处理①、⑥大。导致这种结果的主要原因可能有两点。一是处理⑤中玉米的氮肥有70%是在抽雄期追施的。此时小麦已近成熟，根系的吸收能力大为减弱，因此吸收的肥料N很少（表4）。而且这些N大部分被分配到籽粒中，只有一小部分留在茎叶中（表3）。二是小麦茎叶对氮的吸收和积累主要发生在开花以前。开花后，花前N的大部分都要转移到籽粒中去。到小麦近成熟时，这一过程也已基本完成。由于茎叶N的输出这时已成为主要过程，含氮量自然不会提高。

表2　不同处理小麦及玉米地上部的氮浓度

表3　不同处理植株氮的16N原子百分超

表4　不同处理小麦及玉米地上部的氮吸收量

不管是小麦施用氮肥还是玉米施用氮肥，都增加了配对作物地上部的氮吸收量。用差异法计算结果，小麦施氮区玉米氮吸收量增加了1.705g，氮肥利用率37.8%，两种作物总氮肥利用率为89.8%。玉米施氮区小麦多吸收氮0.666g～1.705g，氮肥利用率为37.8%，两种作物总氮肥利用率为89.8%。玉米施氮区小麦多吸收氮0.666～1.091g，氮肥利用率为7.4%～23.2%,两种作物总氮肥利用率为49.6%～96.0%。用同位素法计算结果，小麦施氮区的玉米利用了3.8%的肥料N，总氮肥利用率为55.8%，玉米施氮区小麦吸收肥料N6.9%～10.8%，总氮肥利用率为45.2%～66.6%。这些结果都证明了施给小麦的氮肥可为玉米利用，施给玉米的氮肥也可以为小麦利用。同时证明了小麦对玉米氮肥的竞争力明显地大于玉米对小麦氮肥的竞争力。至于用差异法测定的氮肥利用率大于同位素测定结果，一般都用氮肥的激发效应来解释，看来在这里也是适用的。

（4）小麦施氮对玉米氮营养的影响主要表现在相邻第1行;玉米施氮对小麦的影响主要也是相邻的第1行，第2行也有，但已很小，第3行以后则几乎看不出影响的存在（图1）。这证明，在施肥的第1个生长季节内，氮肥在土壤中的横向移动还没有超过2个小麦行距的距离。至于影响的程度及大小，则和对产量的分析一致。处理⑤的肥料N不仅玉米自身的利用率低,对小麦氮营养的影响也最小，其原因已在前面作过分析，这里不再赘述。

3　讨论及结论

20世纪80年代以来，对带田的合理施肥技术进行了不少研究，但这些研究都没有涉及到用标记技术探讨小麦玉米施肥后的养分转移与相互影响的问题^[1，2]。国外也曾有用15N贫化肥料研究玉米豌豆间作时的氮营养问题，目的在于查明豆科作物固定N对玉米氮营养的影响^[3]。关于玉米小麦向作氮营养的研究则还未见到报道。

小麦玉米带田是我省河西灌区带状种植的主要形式。本研究模拟这种形式并采用15N标记技术，明确了以下几个问题：

图1　施于小麦或玉米的氮肥对相邻作物氮营养的影响

Fig1　Effect of the N fertilizer applied fo wheat or corn on the N nutrition of the other

（1）施给小麦或玉米的氮肥均可为配对作物吸收一部分。施给小麦的肥料N，小麦利用了52.0%，玉米利用了3.8%;施给玉米的肥料N，玉米利用了38.3%～55.8%，小麦利用了6.9%～10.8%。小麦利用玉米肥料最多的是相邻的第1行，第2行的吸收量锐减，第3行以后的吸收量极少。玉米利用小麦肥料N最多的也是紧靠小麦的第1行。

（2）玉米追施氮肥的时期对小麦吸收玉米肥料N有较大影响。小麦开花前施给玉米的氮肥,小麦可以吸收10.3%～10.8%，此后施用的仅可吸收6.9%。

（3）本试验用差异法计算的氮肥利用率高达49.6%～96.0%，而用同位素法计算的利用率仅45.2%～66.6%，说明施用氮肥有明显正激发效应，也说明带田对地力的消耗是比较强烈的，特别是玉米带。为了达到既高产又不降低土壤肥力的目的，带田必须施足氮肥，而且必须以玉米为施用氮肥的重点。