氮肥减量与追施方式对小麦产量和氮肥利用效率及麦田N2O排放的影响

　　

摘要： 为探究稻茬小麦深施肥“一基一追”机艺融合技术的增产增效减排机制, 2021—2024年在长江下游南通稻茬麦区开展大田试验。试验采用缓释掺混肥料(SRF, N∶P₂O₅∶K₂O=26∶12∶12)和普通尿素(U, 46%N), 结合自主研发的2BFGK-12(6)260全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机和3ZF-4(200)中耕追肥机, 设置7种施肥模式(30 cm+15 cm宽窄行种植): 以尿素4次分施(N 240 kg hm^-2, 基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶1∶2∶2, 窄行基施, 追肥全田撒施)为对照(CK); 减氮15% (N 204 kg hm^-2)条件下设置6种处理: M₁ (100%SRF窄行基施); M₂ (60% SRF窄行基施+40% U拔节期窄行撒施); M₃ (60% SRF窄行基施+40%U返青期宽行条施); M₄ (60% SRF窄行基施+40% SRF返青期窄行撒施); M₅ (60% SRF窄行基施+40% SRF返青期宽行条施); M₄₊₅ (60% SRF窄行基施+20% SRF返青期宽行条施+20% SRF返青期窄行撒施)。研究比较不同施肥模式对小麦产量效益、根系形态生理、氮素利用效率及N₂O排放的影响。结果表明, 与CK相比, M₂~M₅处理提高了小麦产量(4.0%~19.0%)和经济效益(13.7%~35.7%), 其中M₄和M₅处理表现最优, 分别增产14.1%和19.0%, 经济效益提升34.5%和35.7%。这些处理明显改善了根系特性(根干重密度增加9.7%~111.8%, 根系活力和氧化力分别提高6.8%~52.0%和4.2%~44.2%), 降低N₂O累积排放量22.6%~34.5%, 提高0~20 cm土层硝态氮含量11.2%~40.0%。在氮素利用方面, M₂~M₅处理均提高了籽粒氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率, 氮肥利用效率指标(包括偏生产力、农学效率和表观利用率)分别显著提升了22.4%~40.0%、29.7%~74.3%和9.41~18.77个百分点。值得注意的是, M₄和M₅处理表现出最优的综合效益: N₂O累积排放量降幅最大(分别达27.0%和34.5%), 氮肥表观利用率2季均维持在43.0%以上(均值分别为43.5%和46.8%), 同时在生育后期保持较高的根系活性和耕层无机氮含量。相比之下, M₁处理虽然实现了最大的N₂O减排效果(降幅35.9%), 但导致减产10.4%和经济效益下降10.8%, 且氮肥利用效率呈现不稳定的年际变化特征。而优化处理M₄₊₅进一步改善了根系形态生理特性, 并提高氮肥表观利用率和籽粒氮素积累量。综上, 减氮15%条件下(N 204 kg hm^-2), 缓混肥2次施用处理(M₄和M₅)能实现产量、经济效益、氮肥利用效率和N₂O减排的协同提高, 并以追肥深施处理(M₅)效应更强。本研究为稻茬小麦缓释肥减氮优化高效应用提供重要理论依据。