摘 要：【目的】探究不同尿素及施用方式对滴灌冬小麦光合特性、干物质生产、产量及氮肥利用效率的影响。
【方法】于2021～2022年在大田滴灌条件下，设置不施尿素（F0）、普通尿素（F1）、腐殖酸尿素（F2）、控释尿素一次基施（F3）、控释尿素分次施用（F4）共5个处理，研究不同处理滴灌冬小麦产量形成和氮肥利用效率的变化规律。
【结果】F4处理的冬小麦叶片SPAD值在各测定期均表现为最高，且在拔节期、开花期和灌浆期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）亦均高于其它处理，其细胞间CO2浓度则最低。各处理在开花期和灌浆期单株干物质积累量均呈F4gt;F2gt;F3gt;F1gt;F0的变化规律。不同处理滴灌产量以F4处理最高，为9 210.95 kg/hm2，分别较F0、F1、F2、F3处理产量提高了21.64%、12.52%、8.12%和6.52%；F4 处理下冬小麦的氮肥农学利用率（7.28 kg /kg）、氮肥偏生产力（40.93 kg/kg）均最大。
【结论】控释尿素分次施用F4处理冬小麦叶片各项光合指标表现较好，籽粒产量较高。
关键词：尿素；冬小麦；光合特性；产量；氮肥利用效率
中图分类号：S512 ""文献标志码：A
文章编号：1001-4330（2025）01-0053-07
收稿日期（Received）：
2024-07-20
基金项目：
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目（2021B02002-1，2022B02001-3）；新疆维吾尔自治区“天山英才”人才培养计划（2023TSYCCX0013，2023TSYCLJ0009）；国家自然科学基金项目（31960379，51879267）；国家小麦产业技术体系乌鲁木齐综合试验站（CARS-03-88）；新疆维吾尔自治区小麦产业技术体系项目（XJARS-01-06，XJARS-01-19）
作者简介：
李杰（2000-），男，新疆哈密人，硕士研究生，研究方向为小麦高产栽培生理，（E-mail）leejie512@163.com
通信作者：
张永强（1988-），男，河南平舆人，副研究员，硕士，硕士生导师，研究方向为小麦高产栽培生理，（E-mail）zyq988@yeah.net
徐文修（1962-） ，女，河北蠡县人，教授，博士，硕士生/博士生导师，研究方向为农作制度与农业生态，（E-mail）xjxwx@sina.com
0 前 言
【研究意义】氮素是限制小麦生长发育和产量形成的最主要因素［1］，合理施用氮肥对于提高小麦单产具有重要作用［2］。在生产中为获得较高产量会投入大量的尿素［3］，但过量施用尿素不仅降低氮肥利用率，还会破坏土壤环境。近年来，一些新型尿素类型不断涌现，主要体现在养分功效提高、形态更新、新材料、运用方式的转变和促进养分的吸收等方面［4］。目前，在小麦生产中常见的新型尿素有腐殖酸尿素和控释尿素［5］。与普通尿素相比，腐殖酸尿素和控释尿素不仅能控制氮素的转化速率，减少硝态氮的渗漏和氮素的挥发、提高氮肥的利用率，而且对环境的危害较小［6］。因此，筛选出最适宜于滴灌冬小麦的尿素类型，对提高小麦产量和氮肥利用效率具有重要意义。【前人研究进展】控释尿素具有缓释、长效的特点，其氮素转化速率较普通尿素缓慢［7］。控释尿素可确保更多的氮素被作物生长所利用，可最大限度地减少淋失和挥发损失，并减轻对环境的影响。此外，控释尿素还具有良好的保水性能，对干旱胁迫下植物生长有一定促进作用［8］。陈雪青等［9］研究表明，控释尿素一次性作基肥施用，后期不施氮肥，仍可有效地提供小麦中后期对氮肥的需求。刘盛林等［10］研究表明，腐殖酸尿素能显著增加冬小麦生物量及产量，有利于氮素的吸收，有利于氮素向籽粒中的传递，增加土壤氮肥利用率，腐殖酸尿素还可以显著增加穗粒数、千粒重及其它产量组成要素。【本研究切入点】目前对新疆滴灌小麦施用尿素类型的研究较少。需探究不同尿素类型及施用方式对滴灌冬小麦光合特性、干物质积累、产量及氮肥利用效率的影响。【拟解决的关键问题】在滴灌条件下，研究不同类型尿素及施用方式对滴灌冬小麦叶片光合生理、干物质积累、氮肥利用效率及产量的影响，筛选出适宜新疆滴灌麦田施用的尿素类型及施用方式，为新疆滴灌冬小麦栽培合理利用氮肥提供参考。
1 材料与方法
1.1 材 料
1.1.1 试验地概况
试验于2021～2022年在新疆农业科学院玛纳斯试验站（86°17′E，44°20′N）进行，年均日照时数2 600～2 800 h，年平均气温7.5℃，年均降水量173.3 mm。蒸发量2 141 mm，极端最高气温39.6℃，极端最低气温-37.4℃，全年无霜期165～172 d，土壤类型为沙壤土，前茬作物为大豆。
1.1.2 冬小麦品种
供试冬小麦品种为新冬18号，于2021年9月27日采用机械条播，行距15 cm，播种量525×104粒/ hm2，滴灌带铺设方式1管4行。普通尿素（N 46.4%）、腐植酸尿素（N 46%）、控释尿素（N 43.2%），其他田间管理与当地生产一致。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
在大田滴灌条件下，采用单因素随机区组试验设计，设置不施尿素（F0）、普通尿素（F1）、腐殖酸尿素（F2）、控释尿素一次基施（F3）、控释尿素分次施用（F4）共计5个处理，除F0外每处氮用量均为225 kg/hm2。小区面积为54 m2（5.4 m×10 m），每个处理3次重复。表1
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 叶绿素相对含量（SPAD值）
冬小麦拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期采用SPAD-502叶绿素测定仪测定，从小麦叶片的叶基部、中部和尖端测量3个点取平均值后记录，拔节期、孕穗期测定倒二叶，开花期、灌浆期测定旗叶，每处理每重复测定20片叶。
1.2.2.2 光合指标
冬小麦开花期和灌浆期，于天气晴朗的11：00～13：00，选取受光面积一致具有代表性的旗叶用Licor-6800便携式光合作用测定系统测定小麦叶片的蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和净光合速率（Pn）等光合作用参数，每处理每重复测定3片旗叶。
1.2.2.3 干物质积累
于冬小麦开花期和成熟期，分别于每处理每重复选取具有代表性的小麦植株20株，将其拆分成叶片、茎鞘、穗轴+颖壳和籽粒4部分。将所得试样于105℃杀青30 min，80℃干燥至恒重称重。
1.2.2.4 测产及考种
在冬小麦成熟期，从每处理每重复选取1m双行样段，用于调查穗数，同时每处理每重复选取20个单茎调查穗粒数等性状；另从各小区选取4.5 m2（1.5 m×3 m）样单独人工收割，用于实收测产和测定籽粒含水量，换算为籽粒含水量为13%。
1.2.2.5 氮肥利用效率
氮肥农学利用效率（kg/kg）=（施氮区小麦产量-未施氮区小麦产量）/总施氮量；
氮肥偏生产力（kg/kg）=籽粒产量/施氮处理的施氮量。
1.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2016、Origin 2021处理数据并绘图，SPSS 22.0统计软件对数据进行显著性比较分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对滴灌冬小麦叶绿素（SPAD值）的影响
研究表明，不同处理滴灌冬小麦叶片从拔节期到灌浆期SPAD值呈先降后升再降的趋势。各处理SPAD值均在开花期达到最高，表现为F4gt;F2gt;F3gt;F1gt;F0，F4处理SPAD值最高为53.05，较同期的F0、F1、F2和F3分别增加了16.06%、5.66%、1.24%和40%，F4处理与其余处理间均达显著差异水平（P＜0.05）。F4在整个生育时期SPAD值平均值为48.75，较F0、F1、F2和F3处理的平均值分别高出20.90%、9.08%、2.98%和6.28%，差异达到了显著水平（P＜0.05）。图1
2.2 不同处理对滴灌冬小麦光合特性的影响
研究表明，不同处理滴灌冬小麦拔节期至灌浆期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）变化趋势一致，均呈先升再降的趋势，各指标均在开花期达到最大，处理间表现为F4＞F2＞F3＞F1＞F0。F4处理Pn最大为32.96μmol/（m2·s），分别较F0、F1、F2和F3处理高出23.35%、15.41%、15.27%和10.75%；F4处理Tr最大为10.96 mmol/（m2·s），分别较F0、F1、F2和F3处理高出10.32%、8.42%、9.75%和10.78%；F4处理Gs最大为0.51 mol/（m2·s），比F0、F1、F2和F3处理高出59.38%、37.84%、8.51%和24.39%。而各处理Ci与Pn、Tr、Gs变化规律呈相反的趋势，即F0＞F1＞F3＞F2＞F4。F4处理在开花期的Ci最小271.72 μmol/mol，分别较F0、F1、F2和F3处理降低了13.99%、1.63%、1.10%和7.21%。控释尿素分次施用有利于促进冬小麦叶片光合作用，提高旗叶Pn 和叶片同化CO2的能力，进而有利于小麦产量的提高。图2
2.3 不同处理对滴灌冬小麦干物质积累的影响
研究表明，不同处理滴灌冬小麦单株干物质积累量均随生育进程的推进呈增长的变化，但不同处理间存在差异。在开花期和成熟期滴灌冬小麦单株干物质积累量均以F4处理最高分别为2.22和3.22 g/株，F0处理最低分别为1.61和2.35 g/株；在开花期F4处理较同期F0、F1、F2和F3处理的干物质量分别提高了37.89%、24.02%、12.12%和20.65%，差异均达到显著水平（P＜0.05）；在成熟期F4处理较F0、F1、F2和F3处理的干物质量分别提高37.02%、21.05%、8.78%和16.25%，差异亦达显著水平（P＜0.05）。相较于其他处理控释尿素分次施用更有利于冬小麦干物质积累。图3
2.4 不同处理对滴灌冬小麦产量及氮肥利用效率的影响
研究表明，不同处理间冬小麦有效穗数以F4处理最高为784.28×104穗/hm2，较F0、F1、F2和F3分别增加了9.2%、5.98%、2.22%和4.53%。穗粒数仍以F4最多为38.66粒/穗，较F0、F1、F2和F3处理分别增加了41.40%、7.72%、3.07%和5.63%。处理间冬小麦千粒重以F4最大为36.63 g，F0处理最小为33.71g，F1、F2和F3处理间差异不显著，F0、F1处理间差异不显著。不同处理冬小麦产量表现为F4gt;F2gt;F3gt;F1gt;F0，其中F4处理产量最高为9 210.95 kg/hm2，较F0、F1、F2和F3处理的产量分别提高了21.64%、12.52%、8.12%和6.52%。氮肥农学利用效率、氮肥偏生产力均以F4处理最高，分别为7.28和40.93 kg/kg，均高于其它各处理。表2
3 讨论
光合作用是作物产量形成的基础，光合色素为光合作用提供物质基础，叶绿素的含量和消长与其光合强度有密切关系［11］。于浩东等［12］研究表明，腐殖酸尿素相较于普通尿素可显著提升SPAD值，试验结论与前人一致，施用腐殖酸尿素SPAD值在每个时期均显著高于普通尿素。张建军等［13］研究表明，控释尿素与普通尿素相比能使小麦叶片的叶绿素含量增加15.1%。张晨阳等［14］研究表明，控释尿素可有效提高小麦净光合速率。试验中，控释尿素类型较普通尿素SPAD值均有提升，其中控释尿素分次施用的SPAD值最高，此外控释尿素分次施用还能显著提升冬小麦的Pn、Tr、Gs；Ci与Pn、Tr、Gs呈基本相反的趋势。但控释尿素一次基施SPAD值和光合性能较低，可能是因为后期土壤中氮素不足导致。 刘仲阳等［15］研究表明，
控释尿素处理与普通尿素处理相比，干物质累积量增加13.3%。李磊等［16］研究表明，控释尿素处理的植物干重比普通尿素提高了20.7%。研究结果与前人研究结论一致，控释尿素相较于普通尿素可以提升滴灌冬小麦干物质积累量，但控释尿素一次基施干物质积累量较少，可能是因为控释肥一次基施因受其缓释期的限制，并不能完全符合冬小麦整个生育期的养分需求。在产量方面，哈丽哈什·依巴提等［17］研究表明，腐殖酸尿素相较于控释尿素可以显著提升番茄产量，而在试验中控释尿素分次施用处理的冬小麦产量显著高于腐殖酸尿素处理，可能是因为冬小麦的生长特性、土壤条件所导致的。张爱华等［18］研究表明，与普通尿素相比，控释尿素可使玉米增产18.16% 。尹焕丽等［19］研究表明，控释尿素较普通尿素和腐殖酸尿素处理的冬小麦产量均有不同程度的提高。试验研究表明，控释尿素分次施用相比其他处理籽粒产量分别提高了21.64%、12.52%、8.12%和6.52%，与前人研究结果相同，同时，控释尿素分次施用在农学利用效率和偏生产力上也表现最佳，达到7.28和40.93 kg/kg。与岳克、关园园［20，21］的研究结果一致。
4 结 论
施用尿素的处理均能在不同程度提升滴灌冬小麦产量，施用尿素处理的净光合速率（Pn），蒸腾速率（Tr），气孔导度（Gs）相较于其它处理均有提高，增加了冬小麦干物质积累。控释尿素分次于基肥（40%）、拔节期（40%）、孕穗期（20%）处理在光合特性、干物质积累、氮肥利用效率等方面对滴灌冬小麦的促进作用均较明显，冬小麦籽粒产量最高为9 210.95 kg/hm2，增产幅度达到了6.52%～21.64%。氮肥利用效率和氮肥偏生产力分别7.28和40.93 kg/kg，均高于其它处理。
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Effects of different urea and application methods on
photosynthetic characteristics， yield formation and nitrogen use
efficiency of winter wheat under drip irrigation
LI Jie1，2， XU Qijiang2，3， ZHANG Yongqiang2，3， XU Wenxiu1，
LYU Xiaoqing4， CHEN Chuanxin2，3， NIE Shihui2，3， LEI Junjie2，3
（1. College of Agronomy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China;2.Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology，Ecology and Cultivation，MOARA，Urumqi 830091，China;" 3.Research Institute of Food Crops， Xinjiang Academy of Agricultural Science， Urumqi 830091，China; 4.Manas Agricultural Technology Extension Center，Manas Xinjiang 832200，China）
Abstract：【Objective】 The aim of this study is to investigate the effects of different urea and application methods on photosynthetic characteristics， dry matter production， yield and nitrogen use efficiency of winter wheat under drip irrigation.
【Methods】"" From 2021 to 2022， under the conditions of drip irrigation in the field， five treatments were set up： no urea （F0）， ordinary urea （F1）， humate urea （F2）， controlled release urea single base application （F3） and controlled release urea fractional application （F4）. The changes of yield formation and nitrogen use efficiency of winter wheat under different drip irrigation treatments were studied.
【Results】" The results showed that in the test period， the SPAD value of winter wheat leaves under F4 treatment was the highest， and the net photosynthetic rate （Pn）， transpiration rate （Tr） and stomatal conductance （Gs） were also higher than those under other treatments， while the intercellular CO2 concentration was the lowest. Dry matter accumulation per plant of each treatment was F4gt;F2gt;F3gt;F1gt;F0 at flowering stage and filling stage. The highest yield of drip irrigation under different treatments was 9，210.95 kg/hm2 under F4 treatment， which was 21.64%， 12.52%， 6.87% and 7.77% higher than that under F0， F1， F2 and F3 treatments， respectively. The maximum nitrogen fertilizer utilization rate （11.29 kg /kg） and nitrogen partial productivity （40.71 kg /kg） of winter wheat were obtained under F4 treatment.
【Conclusion】" The comprehensive analysis shows that under the experimental conditions， controlled release urea fractional application F4 treatment of winter wheat leaves has better photosynthetic indexes and higher grain yield.
Key words：urea; winter wheat; photosynthetic characteristics; yield; nitrogen use efficiency
Fund projects：Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Ramp;D Program Projects（2021B02002-1，2022B02001-3）； Xinjiang Uygur Autonomous Region \"Tianshan Talent\" Training Program（2023TSYCCX0013，2023TSYCLJ0009）；Natural Science Foundation of China project（31960379，51879267）； Earmarked Fund of CARS（CARS-03-88）；Xinjiang Uygur Autonomous Region wheat industry technology system project （XJARS-01-06，XJARS-01-19）
Correspondence author：ZHANG Yongqiang（1988-），male，from Pingyu，Henan， master，asociate researcher，research direction： crop yield cultivation，（E-mail）zyq988@yeah.net
XU Wenxiu（1962-）， female， from Lixian， Hebei， professor， Ph.D.， master and doctorials supervisor， research direction： farming system and agricultural ecology， （E-mail）xjxwx@sina.com
