小麦是主要粮食作物之一，在保障粮食安全方面起到重要作用。施肥是小麦种植管理中非常重要的环节，科学合理的施肥措施对小麦产量的提升起着重要作用[1-2]。目前，在粮食作物生产中，施肥不当的现象较为明显[3]。因此，选择适宜的肥料是小麦产业可持续发展过程中亟需解决的问题之一[4]。随着水肥一体化及滴灌技术的快速发展，液体肥在小麦生产中发挥了重要作用。尿素硝酸铵溶液（UAN）是一种新型液体氮肥[5]。邰继承等[6]研究表明，在总氮投入量减少的条件下，UAN处理能够维持春玉米产量不降低，具有较好的高产高效优势。杨俊刚等[7]研究发现，在UAN中添加氮肥抑制剂对生菜产量、品质等具有显著影响。施用UAN能够明显提高氮利用效率，其搭配滴灌系统的应用前景更为广阔[8]。关于在新疆地区对小麦施用UAN的肥效研究相对较少。本试验采用UAN等量替代尿素，探究其对小麦农艺性状、产量构成因素、土壤养分、氮肥偏生产力等的影响，为化肥减量增效及液体氮肥的推广应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验地位于新疆生产建设兵团第一师阿拉尔市十三团，前茬作物为棉花。该地区属典型的大陆性荒漠气候，降水稀少，冬季少雪，地表蒸发强烈，年均降水量40.1～82.5 mm，年均蒸发量1 876.6～2 558.9 mm，年均日照时数2 556.3～2 991.8 h。试验地土壤为砂壤土，施用不同肥料的0～30 cm土壤基本理化性质如表1所示。
表1 试验地土壤基本理化性质 |
| 处理 | 有机质/（g/kg） | 水解性氮/（mg/kg） | 有效磷/（mg/kg） | 速效钾/（mg/kg） | 全盐量/（g/kg） | pH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 对照（CK） | 9.12 | 29.2 | 60.3 | 152 | 3.1 | 8.55 |
| 尿素硝酸铵溶液（UAN) | 10.30 | 31.1 | 62.7 | 146 | 3.9 | 8.79 |
1.2 供试材料
供试小麦品种：新冬55号。液体肥料：尿素硝酸铵溶液（氮含量32%，其中硝态氮含量7.5%、铵态氮含量7.5%、酰胺态氮含量17%），由新疆玉象胡杨化工有限公司提供。常规肥料：尿素（氮含量46%），磷酸一铵（氮含量11.5%、P2O5含量60.5%），硫酸钾（K2O 50%）。
1.3 试验方法
试验共设置2个处理：处理1（CK）为未施用UAN的小麦；处理2（UAN）为施用UAN的小麦，UAN等量替代尿素，每个处理3次重复。不同处理施肥方式采用单独滴施、随水滴入，施肥情况见表2。田间管理除施肥处理不同外，其他管理措施均一致，并在同一天内完成。小麦产量以理论值计。
表2 不同处理小麦施肥量 (kg/hm2) |
| 处理 | 全生育期纯养分用量 | 生育期内肥料用量 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P2O5 | K2O | 尿素 | UAN | 磷酸一铵 | 硫酸钾 | |
| CK | 405 | 235.5 | 150 | 780 | 0 | 390 | 300 |
| UAN | 249 | 235.5 | 150 | 0 | 780 | 390 | 300 |
1.4 测定指标与方法
1.4.1 农艺性状
于返青期测定小麦总茎数；于开花期和灌浆期测定小麦株高；于开花期测量叶长和叶宽，计算叶面积指数，单株叶面积=叶长×叶宽×0.83，叶面积指数=（单株叶面积×单位面积内株数）/单位面积；于开花期和灌浆期采用手持式SPAD-502型叶绿素仪测定旗叶SPAD值。
1.4.2 产量及产量构成因素
在成熟期每个处理随机取3个点，每个点取1 m2面积调查穗数，并随机取出20穗统计穗粒数，脱粒、风干后称千粒质量，折算为13%含水量的标准千粒质量。
1.4.3 土壤养分测定
参照LY/T 1228—2015《森林土壤氮的测定》测定碱解氮含量；参照LY/T 1232—2015《森林土壤磷的测定》测定有效磷含量；参照LY/T 1234—2015《森林土壤钾的测定》测定速效钾含量；参照LY/T 1251—1999《森林土壤水溶性盐分分析》测定全盐量，采用电导法测定，水土比5∶1；采用酸度计法测定pH，水土比2.5∶1.0。
1.4.4 氮肥偏生产力
氮肥偏生产力=籽粒产量/当季施氮量。
1.4.5 产值
按照尿素2.4元/kg、磷酸一铵6.5元/kg、硫酸钾4.25元/kg、UAN 2元/kg、小麦收购单价2.3元/kg计算小麦产值。其他成本为扣除肥料成本的生产成本、田间管理及机耕费的成本。
1.5 数据处理
采用Excel 2010软件进行数据处理分析。
2 结果与分析
2.1 对小麦农艺性状的影响
UAN处理后的总茎数、叶面积指数、旗叶SPAD值均高于CK，其中总茎数与CK差异具有统计学意义（P<0.05）。UAN处理后的小麦总茎数为1 503.8万株/hm2，较CK增加31.9%；叶面积指数较CK增加9.9%；开花期和灌浆期的小麦株高较CK有所降低；开花期和灌浆期的小麦旗叶SPAD值较CK分别提高了2.4%和3.5%（表3）。综合来看，施用UAN有利于提高小麦总茎数、叶面积指数等农艺性状。
表3 施用UAN对小麦农艺性状的影响 |
| 生育时期 | 处理 | 总茎数/ （万株/hm2） | 株高/cm | 叶面积 指数 | 旗叶SPAD值 |
|---|---|---|---|---|---|
| 拔节期 | CK | 1 140.0 b | - | - | - |
| UAN | 1 503.8 a | - | - | - | |
| 开花期 | CK | - | 63.7 a | 2.02 a | 59.4 a |
| UAN | - | 59.2 a | 2.22 a | 60.8 a | |
| 灌浆期 | CK | - | 66.6 a | - | 57.9 a |
| UAN | - | 62.6 b | - | 59.9 a | |
|
2.2 对小麦产量及产量构成因素的影响
由表4可知，UAN处理后的小麦穗数、穗粒数、千粒重和理论产量均高于CK。其中，施用UAN后的小麦穗数达666.333万穗/hm2，较CK提升了19.8%；产量达到12 197.6 kg/hm2，较CK增加22.2%，差异具有统计学意义（P<0.05）。施用UAN后的小麦穗粒数与千粒重较CK分别增加0.9%和1.0%，差异无统计学意义（P>0.05）。综合来看，施用UAN对小麦穗数、穗粒数等的增加有促进作用。
表4 施用UAN对小麦产量及产量构成因素的影响 |
| 处理 | 穗数/ （万穗/hm2） | 穗粒数/粒 | 千粒重/g | 产量/ （kg/hm2） |
|---|---|---|---|---|
| CK | 556.278 b | 43.9 a | 40.9 a | 9 980.0 b |
| UAN | 666.333 a | 44.3 a | 41.3 a | 12 197.6 a |
2.3 对土壤养分含量的影响
由表5可知，从拔节期到灌浆期，UAN处理后的土壤碱解氮含量均高于CK，表明当季可利用的氮含量高于CK；成熟期施用UAN后的土壤碱解氮含量低于CK，表明小麦收获时土壤中氮的盈余较少，可能是由于施用UAN后提高了氮肥利用效率。拔节期UAN和CK处理的土壤有效磷含量分别为67.3和66.3 mg/kg；从开花期到成熟期，在磷肥用量一致的情况下，UAN处理后的土壤有效磷含量较CK分别增加了61.1%、227.9%和229.4%。拔节期、灌浆期和成熟期施用UAN的土壤速效钾含量较CK增加61.3%、55.1%和95.9%。从拔节期到成熟期，施用UAN处理的土壤pH较CK降低0.14～0.34个单位。综合来看。施用UAN对土壤碱解氮、有效磷等养分增加有促进作用。
表5 施用UAN对土壤养分含量的影响 |
| 生育时期 | 处理 | 碱解氮/（mg/kg） | 有效磷/（mg/kg） | 速效钾/（mg/kg） | 全盐量/（g/kg） | pH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 拔节期 | CK | 38.1 | 66.3 | 111.0 | 2.2 | 8.78 |
| UAN | 84.4 | 67.3 | 179.0 | 3.6 | 8.57 | |
| 开花期 | CK | 48.7 | 49.1 | 120.0 | 4.6 | 8.34 |
| UAN | 52.9 | 79.1 | 83.7 | 4.8 | 8.14 | |
| 灌浆期 | CK | 47.9 | 27.6 | 87.7 | 1.8 | 8.76 |
| UAN | 56.8 | 90.5 | 136.0 | 2.6 | 8.42 | |
| 成熟期 | CK | 48.1 | 29.3 | 83.2 | 4.4 | 8.40 |
| UAN | 36.7 | 96.5 | 163.0 | 3.5 | 8.26 | |
2.4 对氮肥偏生产力的影响
由表6可知，施用UAN的氮肥偏生产力达49.0 kg/kg，较CK增加99.2%，说明施用UAN可提高氮素利用效率。
表6 施用UAN对氮肥偏生产力的影响 |
| 处理 | 籽粒产量/ （kg/hm2） | 施氮量/ （kg/hm2） | 氮肥偏生产力/ （kg/kg） |
|---|---|---|---|
| CK | 9 980.0 | 405 | 24.6 |
| UAN | 12 197.6 | 249 | 49.0 |
2.5 对小麦产值的影响
由表7可知，施用UAN的肥料成本和其他成本分别为5 370.0和9 283.5元/hm2，较CK分别减少5.5%和8.8%；施用UAN后的小麦产值28 054.5元/hm2，收益为13 401.0元/hm2，较CK分别增加了22.2%和89.1%。与CK相比，施用UAN后的小麦投入产出较高，为1.0∶1.9。说明施用UAN对提高小麦产值和收益有促进作用。
表7 施用UAN对小麦产值的影响 |
| 处理 | 产量/（kg/hm2） | 肥料成本/（元/hm2） | 其他成本/（元/hm2） | 产值/（元/hm2） | 收益/（元/hm2） | 投入产出比 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 9 980.0 | 5 682.0 | 10 183.5 | 22 954.0 | 7 088.5 | 1.0∶1.4 |
| UAN | 12 197.6 | 5 370.0 | 9 283.5 | 28 054.5 | 13 401.0 | 1.0∶1.9 |
3 结论与讨论
本试验表明，利用UAN等量替代尿素，施用后的小麦穗数、穗粒数和产量均高于CK，其中产量增加了22.2%。郝紫瑞[11]研究表明，氮肥施用量的增加和作物产量的增加并不一定呈正相关，过量施用氮肥可能会降低作物产量；当产量达到饱和时，施氮量的增加对产量的形成是无效的。施用UAN对小麦千粒重影响较小，表明千粒重受肥料种类的影响较小，表现较稳定。
土壤速效养分含量反映了土壤供肥能力。本试验结果表明，施用UAN能有效提高土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量，改善了土壤环境。施用UAN的土壤碱解氮含量高于CK，表明当季可利用的氮含量高于CK；施用UAN的土壤有效磷和速效钾含量高于CK，土壤pH低于CK，可能是UAN为液态酸性肥料，通过释放H+酸化土壤，土壤pH有所降低，进而起到活化土壤磷的作用。孔丽丽等[12]研究表明，随着氮肥用量的增加，玉米的氮肥偏生产力呈下降趋势。本试验中，利用UAN等量替代尿素施用，可减少施氮量、提升小麦的氮肥偏生产力，较CK提升99.2%；小麦的产值和收益分别增加了22.2%和89.1%。王寅等[13]研究表明，UAN具有3种氮肥优势，在玉米上施用UAN后，可显著降低反硝化作用和氮呼吸作用相关微生物的相对丰度，有效提升了作物产量及经济效益。
综上，本试验采用UAN等量替代尿素，纯氮用量明显降低，降低了生产成本，有效提升了小麦的产值和收益，并降低了化肥对环境的潜在危害。UAN作为一种新型液体肥料，结合滴灌系统进行喷施，为化肥减量增效及推动绿色农业可持续发展提供新的实践途径。