农业生产中为追求高产而大量施用氮肥，不仅造成了资源浪费，还带来了环境负效应。我国氮肥当季利用率仅为30%~50%，低于发达国家15~20 个百分点^[1]；无法被吸收的氮素以各种途径损失掉，例如向下淋失污染地下水，部分地区甚至出现季节性的地下水硝态氮污染^[2]。随着人们生活水平的提高，现代农业朝着高产、优质和高效的方面发展，树脂包膜控释尿素的出现顺应了这一潮流，其使得肥料氮素释放缓慢可控化，最大限度吻合作物养分需求规律。前人大量试验证明，树脂包膜控释尿素可以有效减少土壤氮素的淋失，提高氮肥利用率，从而提高作物的产量和品质^{[3, 4, 5, 6, 7]}。

冬小麦是我国主要的粮食作物之一，树脂包膜控释尿素在冬小麦增产和氮肥效应方面的作用得到了较多的研究。卢艳丽等^[8]报道了华北小麦-玉米轮作体系施用树脂包膜控释尿素的效果，研究显示，和常规用量分次施肥（100%UD）处理相比，减少20%用量的缓控释肥处理（80% SCR）在小麦季产量上差异不显著，但是在玉米季增产显著，增幅达18.3%，同时获得最高产量；王丽英等^[9]研究表明，在褐土上，包膜尿素和普通尿素配施处理下小麦产量最高达7839.39 kg·hm^-2，极显著高于普通尿素分次施肥处理，增产幅度达7.15%。树脂包膜控释尿素在作物增产方面有着稳定的促进作用，但是施用肥料的最终目的并不仅是为了获得高产，更是为了增加收入。因此，考虑到树脂包膜控释尿素价格较高，等量替代常规氮肥农民难以接受，普通尿素的增产效果不理想，如何找到中间平衡点既能获得高产又能降低成本才是关键。因此，我们通过对不同的氮肥施用配比模式下冬小麦产量和氮肥效应的研究，来探求更加经济合适的施肥措施，从而在保证产量的同时，提高肥料利用率，增加农民收入，为促进农业高产、高效和倡导环境友好型农业提供一定的科学依据。 1 材料与方法 1.1 试验地概况与试验材料

试验位于安徽省淮北市濉溪县五铺农场，该地属于暖温带半湿润气候的平原地带，年平均气温14.5℃，降雨量852.4 mm，日照充足，四季分明。供试土壤为砂姜黑土，质地为轻粘土。土壤0~20 cm 各项指标如下：有机质20.53 g·kg^-1，全氮0.96 g·kg^-1，碱解氮71.13mg·kg^-1，速效磷14.07 mg·kg^-1，全磷0.76 g·kg^-1，速效钾240.44 mg·kg^-1，pH值8.23。

小麦供试品种为大地98。供试肥料：氮肥为普通尿素和树脂包膜控释尿素。普通尿素为中盐安徽红四方股份责任有限公司生产的颗粒尿素（含氮46%）；树脂包膜控释尿素（含氮42%）由山东金正大生态工程有限公司生产，控释期为90 d。磷肥为铜陵市金磷复合肥有限责任公司生产粉末状过磷酸钙（P₂O₅ 12%）；钾肥为俄罗斯产红色粉末状氯化钾（K₂O 60%）。 1.2 试验设计

试验共设7 个处理：（1）CK：不施氮肥；（2）100%PU_10/0：100%普通尿素（N 240 kg·hm^-2），全部基施；（3）100%PU_6/4：100%普通尿素（N 240 kg·hm^-2），60%的氮肥基施、40%的氮肥于拔节期追施；（4）80%PU_6/4：80%普通尿素（N 192 kg·hm^-2），60%的氮肥基施、40%的氮肥于拔节期追施；（5）100%CRU：100%树脂包膜控释尿素（N 240 kg·hm^-2），全部基施；（6）80%CRU：80%树脂包膜控释尿素（N 192 kg·hm^-2），全部基施；（7）40%CRU+40%PU：40%的树脂包膜控释尿素+40%的普通尿素（N 192 kg·hm^-2），全部基施。所有处理磷肥、钾肥用量及施用方法相同，其中，磷肥用量为P₂O₅ 90 kg·hm^-2，钾肥用量为K2O 120 kg·hm^-2。磷、钾肥全部基施。4 次重复，小区面积4 m×5 m=20 m²，随机区组设计。试验于2011 年10 月15 日播种冬小麦，于2012年6月3 日收获，播种量为11 kg·667 m^-2。在整个生育期内，小麦共灌水3次，分别于返青前、拔节期和灌浆期各灌水1 次，每次灌水量约为500 m³·hm^-2；除施肥外其他管理措施完全相同。小麦成熟时每小区实收计产，同时取样进行室内考种。 1.3 测定项目与方法

于小麦成熟期分别采集小麦植株样品，每小区随机取生长一致的单茎40 个，3次重复。植株样品按茎秆和籽粒分开，杀青、烘干、称重、粉碎混匀后备分析用。用H₂SO₄-H₂O₂联合消煮，凯氏定氮法测定小麦茎秆和籽粒含氮量。 1.4 数据计算方法

氮肥利用率（%）=（施氮条件下作物吸氮量-不施氮条件下作物吸氮量）×100/施氮量；

氮肥农学效率（kg·kg^-1）=（施氮区小麦产量-无氮区小麦产量）/施氮量；

氮肥偏生产力（kg·kg^-1）=单位面积作物产量/单位面积施氮量；

氮收获指数=籽粒氮吸收量/（籽粒氮吸收量+秸秆氮吸收量）； 1.5 数据分析方法

本文数据均采用SAS9.0 软件和Excel2010 软件进行统计分析。采用LSD 法对试验数据进行方差分析和显著性检验。 2 结果与分析 2 结果与分析

由表 1 我们可以看出，CK 的小麦产量最低，为6 625 kg·hm^-2。施用氮肥后小麦产量均显著增加，增产幅度达到了9.87%~16.36%。和普通尿素全部基施处理100%PU_10/0相比，分施处理100%PU_6/4增产142kg·hm^-2，增幅为1.95%。同时，在氮肥用量减少20%的条件下，分次施肥仍可以表现出一定的增产效应：处理80%PU_6/4比处理100%PU_10/0产量增加了183 kg·hm^-2，增幅达到了2.51%，其效果还要优于处理100%PU_6/4，但二者差异不显著。另外，表 1 明显显示，施用树脂包膜控释尿素处理100%CRU、80%CRU 的产量均高于施用普通尿素（PU）处理。其中处理80%CRU产量较高，且与100%PU_10/0 相比，增产342 kg·hm^-2，增幅为4.70%。在全部处理中，40%CRU+40%PU获得最高产量7 709 kg·hm^-2，较CK 增产16.36%，较普通尿素全部基施处理100%PU_10/0增产5.91%，产量差异均达到显著水平，说明树脂包膜控释尿素与普通尿素配施有助小麦增产。

表 1 不同施肥处理对冬小麦的产量以及产量构成因素的影响 Table 1 Effects of different treatments on grain yield and its components of winter wheat

表选项

从产量结构来看，施用树脂包膜控释尿素处理的冬小麦有效穗数要低于普通尿素处理，千粒重略高于普通尿素处理，但2 项指标处理间差异均未达到显著水平。对于穗粒数来说，处理40%CRU+40%PU 和80%CRU 比普通尿素全部基施处理100%PU10/0 分别增加了7.01%和5.49%，差异均达到了显著水平。据此推测，普通尿素与树脂包膜控释尿素配合施用，一方面可解决单施树脂包膜控释尿素前期氮素释放过慢^{[10, 11]}供氮不足的问题，另一方面又可确保中后期氮素充足供应，这应该是小麦增产的原因所在。 2.2 不同氮肥处理对冬小麦籽粒吸氮量以及肥料利用率的影响

由表 2可以看出，施用氮肥可以显著提高植株籽粒的氮素吸收，树脂包膜控释尿素相比于普通尿素有更大的优势。一方面，普通尿素分次施用显著提高了小麦籽粒的氮吸收量。处理100%PU_6/4、80%PU_6/4 与100%PU_10/0相比，籽粒的氮吸收量分别提高了17.77%和6.14%，差异均达到显著水平。另一方面，相同氮肥施用量下，施用树脂包膜控释尿素的处理籽粒的氮吸收量明显高于施用普通尿素的处理。处理100%CRU与100%PU_10/0、100%PU_6/4 相比，籽粒氮吸收量分别提高了33.92%、13.71%，处理80%CRU 比80%PU6/4也提高了11.06%。于此同时，各个处理的氮收获指数，也遵循相同的趋势，说明施用树脂包膜控释尿素有利于促进氮素向小麦籽粒中转运^{[12, 13]}。

表 2 不同施肥处理对冬小麦籽粒、秸秆的氮素吸收以及肥料利用率的影响 Table 2 Effect of different fertilization treatments on the N uptake of the grain and straw and the fertilizer use efficiency of winter wheat

表选项

同时，施用树脂包膜控释尿素还可以显著改善小麦的氮素利用状况，包括氮肥吸收利用率、农学利用率和氮肥的偏生产力。全部处理中以40%CRU+40%PU的氮肥吸收利用率、农学利用率和氮肥的偏生产力最高。并且，在相同氮肥施用量下，相比于普通尿素处理（80%PU_6/4）和树脂包膜控释尿素处理（80%CRU），其氮肥吸收利用率分别提高了60.81%和29.86%，农学利用率分别提高了29.36%和8.67%，氮肥偏生产力分别提高了27.87%和1.16%。这说明，树脂包膜控释尿素和普通尿素配施，在一定程度上，有利于小麦吸收利用氮素^{[14, 15]}。 2.3 不同氮肥处理对冬小麦经济效益的影响

从表 3 可以看出，与CK 相比，施用氮肥的处理小麦经济效益提高了3.07%~9.41%。值得注意的是，减量20%的氮肥处理，要明显好于100%的氮肥处理。其中，80%PU_6/4 比100%PU_10/0、100%PU_6/4 分别增加2.00%、1.92%；处理80%CRU比100%CRU增加3.28%。其中，40%CRU+40%PU 获得最高经济效益，相对净收入15 946 元·hm^-2，其次为80%CRU 和80%PU_6/4，分别为15 532、15 323元·hm^-2。

表 3 不同氮肥处理对冬小麦经济效益的影响 Table 3 Effect of different fertilization treatments on the economic benefit of winter wheat

表选项

产投比方面，也有着同样的趋势。在普通尿素做氮肥的处理中，80%PU_6/4 比100%PU_6/4 产投比高31.07%，处于该处理中最高水平；此外，40%CRU+40%PU 分别比100%CRU、80%CRU 产投比高80.77%、32.02%，处于全部处理间最高水平。40%CRU+40%PU的产投比要略微大于80%PU_6/4，主要是由于80%PU_6/4产量上的不足和追肥成本的增加。如此说来，40%CRU+40%PU 是比较适宜和方便的施肥措施。 3 讨论 3.1 不同氮肥处理对冬小麦产量及其构成因素的影响

小麦产量构成因素是产量的来源，包括小麦的有效穗数、穗粒数和千粒重，增加构成因素是增加产量的有效途径^[16]。王新民等^[17]研究表明，在相同的灌水条件下，控释氮肥处理的产量及产量构成因素要明显高于普通尿素处理，其中在灌水2 次（越冬、拔节水）的条件下，2 种控释肥（CRNF 和LUXECOTE）处理分别较普通尿素处理单位穗数增加4.5 万个·hm^-2和25.5万个·hm^-2，穗粒数分别增加2.4 个和2.6 个，千粒重分别增加1.91 g和3.93 g。说明由于控释氮肥养分缓慢释放且肥效期长，能满足冬小麦对N 素需求，对冬小麦产量及其结构有显著影响。本研究中，在产量、千粒重和穗粒数上树脂包膜控释尿素处理（100%CRU、80%CRU）相对于普通尿素处理（100%PU_10/0、100%PU_6/4、80%PU_6/4）虽然也均表现出一定促进效应，却并未达到显著水平。但值得注意的是，树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施处理40%CRU+40%PU 获得了处理间最高的产量和穗粒数,分别为7709 kg·hm^-2、35.1个·穗^-1,相比普通尿素全部基施的处理100%PU_10/0分别增加5.91%、7.01%。这和王丽英等^[9]研究结果相似，他们发现控释尿素与普通尿素配施有利于增加冬小麦的有效分蘖,并通过增加成穗数、穗粒数来增加小麦的籽粒产量。同时栗丽等^[18]研究也表明，与单施尿素相比，控释尿素与普通尿素配施处理能显著增加冬小麦千粒重、穗粒数，产量提高7.42%~13.12%。由此可以看出，在本研究结果中虽然减少了氮素投入，但配施处理（40%CRU+40%PU）获得了较高的产量构成，尤其是显著增加了穗粒数，从而获得了最高的产量，相比于单纯的施用树脂包膜控释尿素的处理（100%CRU、80%CRU）效果更优。 3.2 不同氮肥处理对冬小麦肥料利用率的影响

在冬小麦生育前期，一方面由于麦苗自身生物量有限，主动吸收的氮素相对较少；另一方面随着施氮量达到一定程度，氮吸收逐渐达到了饱和，多余的氮就残留在土壤当中，易导致土壤硝态氮^{[19, 20, 21, 22, 23]}和铵态氮的淋失^[24]。因此，普通尿素全部基施处理100%PU_10/0一次性施用的尿素并未得到较好的利用，其氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力都处于最低水平，分别为19.08%、2.72 kg·kg^-1 和30.33 kg·kg^-1，说明“一炮轰”的施肥方式是对肥料的一种浪费。与此相比，其余各个处理在这3 个方面都明显提高。在相同氮肥用量下，施用树脂包膜控释尿素处理的肥料利用率高于普通尿素处理。其中，80%CRU 比80%PU_6/4氮肥利用率增加23.83%，农学利用率增加19.04%，偏生产力增加26.40%；100%CRU 比100%PU_6/4 氮肥利用率增加22.10%，农学利用率增加14.80%，偏生产力增加25.68%。

此外，在肥料利用率的3 个指标中，40%CRU+40%PU 处于全部处理的最高水平，这可能是因为普通尿素的施用满足了冬小麦前期对氮素的需求，促进了花前地上部干物质的累积^[25]，弥补了树脂包膜控释尿素氮素缓慢释放引起的苗期供肥不足；另外树脂包膜控释尿素，尤其是在大量需肥的抽穗期，弥补了普通尿素肥效不长的缺陷，有效地延缓或控制了肥料养分的释放，使肥料养分释放时间和强度与作物养分吸收规律相吻合^[26]。说明了树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施是一种比较优化的施肥方式，在降低氮素总投入量的前提下，不仅实现了小麦的增产，还提高了肥料利用率，同时减少了施用普通尿素追肥的环节，节省了劳动力的投入^[27]。 3.3 不同氮肥处理对冬小麦经济效益的影响

对肥料运筹方式的探索，最终目的是为了增加产量，增加收入。本试验研究表明，40%CRU+40%PU 在获得最高产量的同时，用相对较低的成本，获得了最大的经济效益。虽然40%CRU+40%PU 和80%PU_6/4有相近的产投比，但比80%PU_6/4处理增加相对净收入623元·hm^-2，并且省去了拔节期追肥的人力物力。因此，处理40%CRU+40%PU“一次施肥，终生受用”，无疑是本试验中最佳的施肥处理。但是，是不是这个配比就一定能带来最好的收益，这其中的限制因素很多，可变的因素也很多，最适宜的配施比例还有待于进一步的研究发现。 4 结论

（1）树脂包膜控释尿素与普通尿素配施处理40%CRU+40%PU 冬小麦产量最高，为7 709 kg·hm^-2，显著高于普通尿素处理100%PU_10/0。40%CRU+40%PU处理增产的原因在于其显著促进了冬小麦穗粒数的增加。

（2）树脂包膜控释尿素与普通尿素配施有助于促进冬小麦氮素吸收利用。相对于其他处理，40%CRU+40%PU 处理的氮肥吸收利用率、农学利用率和氮收获指数均达最高水平。

（3）树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施处理（40%CRU+40%PU）拥有最高的经济效益和产投比，分别为15 946元·hm^-2和2.35。虽80%PU_6/4处理（15 323元·hm^-2和2.32）与其相似，但80%PU_6/4 处理还需要额外的劳动力和追肥措施。因此，在本试验条件下，确定40%CRU+40%PU 为最适宜的氮肥处理。