施氮量对春小麦生长及土壤养分积累的影响
2017-09-06窦晓静张彦红耿庆龙赖宁陈署晃
窦晓静,张彦红,耿庆龙,赖宁,陈署晃
(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/新疆农业科学院新疆农业遥感中心,乌鲁木齐 830091;2.新疆农业科学院拜城农业试验站,新疆拜城 842300)
施氮量对春小麦生长及土壤养分积累的影响
窦晓静1,张彦红2,耿庆龙1,赖宁1,陈署晃1
(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/新疆农业科学院新疆农业遥感中心,乌鲁木齐 830091;2.新疆农业科学院拜城农业试验站,新疆拜城 842300)
【目的】研究不同施氮量对拜城滴灌春小麦生长及土壤养分空间分布的影响规律,寻找适宜生长及土壤养分积累的施氮量,为科学合理、高效施用氮肥、保护麦田生态环境提供理论依据。【方法】2016年,在拜城农业试验站试验田进行,以春小麦(宁春44号)为研究对象,设置对照(0 kg/hm2,CK)、低氮(105 kg/hm2,N1)、中氮(210 kg/hm2,N2)和高氮(315 kg/hm2,N3)4个施氮量水平,分析各处理对春小麦生长(SPAD值、产量及产量构成因子和不同器官氮、磷和钾的吸收和分配)和土壤养分(有机质、全氮、速效氮)积累的影响差异。【结果】(1)春小麦在拔节、抽穗、开花和灌浆期的SPAD值随着施氮量的增加而增加,施氮量315 kg/hm2较利于春小麦SPDA值的积累。(2)春小麦产量与穗长、总小穗数、结实小穗数、不育小穗数、穗粒数、千粒重和籽粒产量均有显著性相关性(P<0.05),施氮量105、210和315 kg/hm2的产量分别较对照增产7.2%、27.6%和42.1%,其中,施氮量315 kg/hm2增产约114.08 kg/667 m2。(3)不同施氮量春小麦籽粒、茎的氮、磷素分配量为籽粒>茎(P<0.05),而钾素的分配表现为茎>籽粒(P<0.05);施氮量的增加促进了春小麦对氮、磷和钾素的吸收,施氮量315 kg/hm2较有利于氮素的吸收,施氮量210 kg/hm2较有利于磷、钾吸收。(4)垂直方向上,各处理土壤养分随着土壤层深度的增加而逐渐降低。水平方向上,距滴管带0 cm,施氮量315 kg/hm2较有利于土壤养分(有机质、全氮、速效氮)积累;距滴管带15、30 cm,施氮量315 kg/hm2较有利于土壤速效氮的积累,施氮量210 kg/hm2较有利于土壤有机质、全氮的积累。【结论】综上所述,315kg/hm2可作为新疆适宜小麦生长的施氮量,为小麦滴灌施肥技术提供科学、理论依据。
春小麦;施氮量;生长;土壤养分
0 引 言
【研究意义】小麦是我国第二大粮食作物,在新疆的种植面积约80×104hm2,其中春小麦约24×104hm2。农业生产中,施肥是调控生物产量及其组分动态转化的重要手段[1],其中,化肥氮的施用量一直居高不下。氮素是影响作物生长发育和产量最敏感的因素[2, 3],合理施肥对粮食产量增加的重要措施(贡献率达40%左右)[4-6],盲目用量施肥会造成减产[2],甚至环境污染等。因此探究不同施氮量对作物生长及土壤养分积累的影响,找到适宜的施氮量,是农业高产高效和可持续发展的必然要求。【前人研究进展】近年来,关于施氮量对作物氮素、磷、钾积累的动态变化[7]、SPAD值氮素实时管理[8]、产量[9-15]等的影响文献很多。研究发现,施用氮肥可显著提高作物产量,对小麦产量的贡献率可达20.96%以上[9]。找到能增产增质的适宜施氮量是现今研究的热点,不同地区的适宜施氮量有很大差异。在淮北地区高产麦田施纯氮量应在150~225 kg/hm2[10],地中海气候区适宜施氮量为60 kg/hm2[11],黄土高原南部施氮量为80 kg/hm2时小麦增产幅度最大[12],渭北旱塬区施氮量120~180 kg/hm2为当地传统施氮量[13],豫西黄土丘陵区小麦适宜施氮量为138 kg/hm2[14],华北平原冬小麦氮素需求量为[15]174 kg/hm2。【本研究切入点】科学合理的调整氮肥施用量,提高小麦生长及土壤养分积累,成为小麦农业生产中亟待解决的问题。研究不同施氮量对滴灌春小麦生长及土壤养分空间分布的影响规律。【拟解决的关键问题】研究不同施氮量对新疆拜城春小麦叶绿素SPAD值、产量和构成因子、植株氮磷钾素的分配和吸收以及土壤养分的差异,分析不同施氮量对小麦生长以及土壤养分积累的影响规律,找到适宜春小麦生长和土壤养分积累的施氮量,为春小麦合理施用氮肥提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验于2016年在阿克苏拜城农业试验站(81°54′E,41°24′-42°51′N)进行,位于新疆南部天山山脉中段南麓,渭干河上游区的山间带形盆地。属中温带大陆性干旱气候区,年均气温7.6℃,极端最高气温38.3℃,极端最低气温-28℃,无霜期133~163 d,年均日照系数为2 789.7 h,年均降水量171.13 mm。土壤层(壤土)厚度≥60 cm,列出土壤层基本养分状况。表1
表1 供试土壤基本养分状况
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
选用参试小麦品种为宁春44号,2016年3月28日等行距播种(15 cm),播种量为375 kg/hm2,灌溉方式为井水滴灌,滴灌带布设方式为一管4行。实验共设对照、低氮、中氮和高氮4个处理,氮肥用量分别设为0、105、210和315 kg/hm2,分别记为CK、N1、N2和N3,各施肥处理中的30%氮肥在翻地时施入,70%氮肥作为追肥随水滴施,其中20%在拔节期追施,20%在孕穗期追施,15%在扬花期追施,15%在灌浆期追施。
1.2.2 生理特性参数及产量测定
叶绿素:2016年5月10日、5月20日、6月3日及6月20日,选用SPDA仪测定各处理春小麦旗叶叶绿素值,在各施氮处理下确定测量区(固定标记),每区选10株,求平均值。
产量及构成因子:产量为每个处理实测产量。每个处理取10株样,主要测定穗长、小穗数、结实小穗数、不育小穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量等参数。
植株氮、磷和钾素的:收获期,取每个处理代表性植株,取样后按籽粒、茎分开,用小型粉碎机粉碎过筛,样品采用浓H2SO4-H2O2消煮,奈氏比色法测定全氮,钼锑抗比色法测定全磷,火焰光度计法测定全钾。
1.2.3 土壤取样
依据春小麦滴灌带布设的1管4行种植方式,以滴灌带毛管为取样中心,按两边各15 cm设置取样间距,两边对称共取5个点土样,每个点土样按0~10、10~20、20~30、30~40和40~60 cm取样(施肥灌水后第5 d)。
室内测试包括土壤有机质(OM)、全氮(TN)和速效氮(AN)测定。土壤有机质采用重铬酸钾外加热氧化法测定,全氮采用凯氏蒸馏法测定,速效氮采用碱解扩散法测定。
1.3 数据处理
实验数据使用Microsoft Excel 2007(Microsoft公司,美国)进行预处理,Origin 8.0(Origin Lab公司,美国)制图,SPSS17.0(IBM公司,美国)进行单因素方差分析(One-way ANOVA)、最小显著差数法(LSD)多重比较。
2 结果与分析
2.1 施氮量对春小麦生长的影响
2.1.1 施氮量对春小麦SPAD值的影响
研究表明,4个氮水平下春小麦在4个时期(拔节、抽穗、开花和灌浆期)SPAD值差异为,4个时期,春小麦SPAD值均随着施氮量的增加呈现一致的上升趋势,即N3>N2>N1>CK。单因素方差分析结果表明,4个时期,春小麦SPAD的平均值差异均极显著(P<0.05),说明施氮量对春小麦的SPAD值均产生一定的影响。进一步进行多重比较,拔节期,N1和N2处理对春小麦SPAD影响不显著,N3处理显著影响春小麦SPAD值,施氮量315 kg/hm2最有利于春小麦SPAD值的积累;抽穗期,N1、N2和N3处理均较CK显著影响春小麦SPAD值积累,施氮量315 kg/hm2为最优;开花期和灌浆期,N1处理对春小麦SPAD值影响不显著,N2和N3处理较CK和N1显著影响春小麦SPAD值,施氮量210和315 kg/hm2最有利于春小麦SPAD值的积累;综合说明,春小麦在拔节、抽穗、开花和灌浆期,最优施氮量分别为315、315、210和315 kg/hm2及210和315 kg/hm2。图1
图1 不同施氮量下滴灌春小麦SPAD值变化
2.1.2 施氮量对春小麦产量及产量构成的影响
研究表明,在施用磷、钾肥基础上,不同施氮处理对春小麦的产量及产量构成(千粒重除外,P=0.332>0.05)的影响差异显著(P<0.05),并且,产量与穗长、总小穗数、结实小穗数、不育小穗数、穗粒数、千粒重和籽粒产量均有显著性相关性(Pearson系数分别为0.698*、0.647*、0.736**、0.814**、0.795**、0.763**和0.598*)。不同施氮处理对产量形成因子具有一定的影响,与空白对照处理(CK)相比较,穗长、总小穗数、穗粒数、籽粒产量都是随着施氮量增加呈现逐渐增加的趋势,表现为:N3>N2>N1>CK。结实小穗数在N2处理下的值最大,但N2和N3处理的差异不显著,均显著高于其他处理,不育小穗数随施氮量增加呈现显著下降的趋势,施氮量对春小麦千粒重的影响不显著。
N1处理春小麦产量不显著低于CK,N2和N3处理小麦显著高于不施氮处理,各处理的产量大小依次为:N3>N2>CK>N1,N1、N2和N3处理分别较CK增产7.2%、27.6%和42.1%。从肥料增产效益看,合理施用氮肥在增产中的作用是巨大的,最高增产可达114.08 kg/667 m2(施氮量315 kg/hm2),但施氮量(施氮量105 kg/hm2)不足又会造成减产。合理施氮肥有利于春小麦的增产,施氮量315 kg/hm2较有利于春小麦的产量积累。表2
2.1.3 施氮量下春小麦不同器官氮、磷和钾的吸收和分配
研究表明,春小麦籽粒、茎的氮、磷和钾素吸收和分配,不同施氮处理下成熟期籽粒、茎的氮、磷素分配量为籽粒>茎(P<0.05),而钾素的分配表现为茎>籽粒(P<0.05)。与对照相比较,春小麦籽粒中全N和K的吸收量,随着施氮量的增加呈现增加的趋势,全P的吸收随着施氮量的增加呈现下降趋势,但增减程度均不显著(P>0.05,图中字母)。春小麦茎中全N、P和K的吸收量,随着施氮量的增加,分别呈现显著性(P<0.05)逐渐增加、“余弦曲线状”和先增后减的趋势。其中,N2和N3处理全N含量显著高于CK和N1,CK和N2处理显著高于N1和N3,N2处理的全K含量显著高于其他处理。随着施氮量的增加,促进了春小麦对氮素的奢侈吸收,尤其是施氮量为315 kg/hm2时,氮素的吸收量最大。施氮量的增加也促进了小麦对磷、钾的吸收,但施氮过量(超过210 kg/hm2)抑制对磷、钾在茎叶中的积累,施氮量210 kg/hm2最有利于磷、钾吸收。图2
表2 不同施氮量下小麦产量及其构成因子变化
注:a,b,c表示不同施氮量对小麦产量及其构成因子差异显著(P<0.05)
Note: The letter a, b and c indicate the difference of different nitrogen rate on grain yield and its components of rice of drip irrigated spring wheat is significant at the 0.05 level
图2 不同施氮量下滴灌春小麦各器官氮、磷和钾分配
2.2 施氮量的土壤养分积累空间变化规律
2.2.1 施氮量土壤有机质含量的空间变化规律
研究表明,距滴管带0 cm(图3A),各土壤层下N3处理的有机质含量高于其他处理,其中,土壤层0~20 cm的有机质含量随着施氮量的增加而逐渐增加,土壤层20~40 cm有机质含量随着施氮量增加波动较大,呈现“正弦曲线”状;距滴管带15 cm(图3B),土壤层0~40 cm,N2处理的有机质含量高于其他处理,土壤层40~60 cm,N3处理有机质含量最高;距滴管带30 cm(图3C),土壤层0~20 cm,N2处理的有机质含量高于其他处理,土壤层20~60 cm,N3处理有机质含量最高。综上所述,距滴管带0 cm,施氮量315 kg/hm2最有利于土壤有机质含量积累,水平距离增加到15 cm,施氮量210 kg/hm2有利于土壤层0~40 cm中有机质含量的积累,施氮量315 kg/hm2有利于土壤层40~60 cm中有机质含量的积累,水平距离增加到30 cm,施氮量210 kg/hm2有利于浅层土壤(0~20 cm)中有机质含量的积累,施氮量315 kg/hm2有利于深层土壤(20~60 cm)中有机质含量的积累。图3
注:A、B、C分别表示距滴灌带0、15和30 cm土壤有机质含量,下同
Note: A, B and C represents the distance OM of 0,15,30 cm from the dropper belt center respectively, the same as below
图3 不同施氮量滴灌春小麦土壤有机质的空间分布
Fig.3 The temporal and spatial distribution of soil organic content of drip irrigated spring wheat
2.2.2 施氮量土壤全氮含量的空间变化规律
研究表明,距滴管带0 cm(图4A),各土壤层下N3处理的全氮含量高于其他处理;距滴管带15 cm(图4B),土壤层0~40 cm,N2处理的全氮含量高于其他处理,土壤层40~60 cm,N3处理全氮含量最高;距滴管带30 cm(图4C),土壤层0~20 cm,N2处理的全氮含量高于其他处理,土壤层20~60 cm,N3处理全氮含量最高。综上所述,距滴管带0 cm,施氮量315 kg/hm2最有利于土壤全氮含量积累,水平距离增加到15 cm,施氮量210 kg/hm2有利于土壤层0~40 cm中全氮含量的积累,施氮量315 kg/hm2有利于土壤层40~60 cm中全氮含量的积累,水平距离增加到30 cm,施氮量210 kg/hm2有利于浅层土壤(0~20 cm)中全氮含量的积累,施氮量315 kg/hm2有利于深层土壤(20~60 cm)中全氮含量的积累。图4
图4 不同施氮量下滴灌春小麦土壤全氮空间分布
2.2.3 施氮量土壤速效氮含量的空间变化规律
研究表明,距滴管带0、15和30 cm(图5A、B和C),各处理土壤速效氮含量均随着土壤深度的增加而降低,且N3处理的土壤速效氮含量均高于其他处理。土壤层0~10 cm,各水平距离上土壤速效氮含量随着施氮量的增加而逐渐增加,表现为N3>N2>N1>CK;土壤层10~20 cm,距滴管带0和150 cm,表现为N3>N1>N2>CK;土壤层20~40 cm,N3处理的土壤速效氮含量均高于其他处理,特别是距离滴管带30 cm的N3处理土壤速效氮含量明显高于其他水平距离的值;土壤层40~60 cm,N3处理明显高于其他处理的值。说明,施氮量315 kg/hm2最有利于土壤速效氮含量积累,且随着距滴管带、垂直距离的增加,施氮量315 kg/hm2的土壤速效氮含量明显高。图5
图5 不同施氮量下滴灌春小麦土壤速效氮空间分布
3 讨 论
春小麦在拔节、抽穗、开花和灌浆期春小麦SPAD值均随着施氮量的增加呈现一致的上升趋势,即315 kg/hm2>210 kg/hm2>105 kg/hm2>0 kg/hm2。拔节和抽穗期,施氮量105和210 kg/hm2处理对春小麦SPAD值影响不显著,只有高氮(315 kg/hm2)处理才显著影响SPAD值。开花和灌浆期,210 kg/hm2施氮量已经显著增加春小麦SPAD值的积累,当施氮量增加到315 kg/hm2,更有利于春小麦SPAD值的积累。叶绿素直接参与光合作用,是进行光合作用的重要物质,与氮代谢密切相关,反映了作物光合作用能力、生长情况,叶绿素含量对生长发育具有十分重要的意义。有研究得出,叶绿素含量能反映土壤的供氮水平[1]。说明拔节和抽穗期需要施高氮含量的肥料,后期可适当减少施氮量,当施氮量为210~315 kg/hm2的供氮水平更高。
不同施氮量对春小麦的产量及产量构成的影响差异显著,各处理的产量大小依次为:315 kg/hm2>210 kg/hm2>0 kg/hm2>105 kg/hm2,105、210和315 kg/hm2分别较对照增产7.2%、27.6%和42.1%。说明施氮量315 kg/hm2最有利于春小麦的产量积累,合理施氮肥有利于春小麦的增产。有研究表明,施用氮肥可显著提高小麦产量,在一定范围内随着氮肥施用量的增加,有效小穗数、穗长都不断增长,产量也明显提高[16-18],超过范围则产量增加不显著,甚至降低[19, 20]。研究发现,不同地区适宜小麦生长的施氮量不同(60~300 kg/hm2)[8-15],如林琪等[21]研究得出,关于小麦施氮量的高限大致在150~225 kg/hm2,超过300 kg/hm2产量下降,这与研究的结论(315 kg/hm2)不一致,可能是由于地域、气候、品种等的差异所致,后期会增加>315 kg/hm2施氮量的处理的密度和区间,更进一步探寻适宜新疆春小麦生长等的施氮量。
收获期不同施氮量对小麦籽粒、茎的氮、磷、钾吸收量有不同的影响,春小麦籽粒、茎的氮、磷素分配量为籽粒>茎(P<0.05),而钾素的分配表现为茎>籽粒(P<0.05),结论与侯云鹏等[2]的分配结果相似。过量氮肥增加了氮、磷素在籽粒、茎中的积累,却减少了钾素在茎叶中的积累。说明随着施氮量的增加,小麦对氮素进行奢侈吸收,施用氮肥促进了小麦对磷、钾的吸收,但施氮过量时,则抑制了小麦对磷、钾的吸收,此分配方式与张殿顺等[1]的研究结论相似。
垂直方向上,土壤养分分布表现出一定的规律,各处理土壤有机质、全氮和速效氮含量随着土壤层深度的增加而逐渐降低,即0~5 cm>5~10 cm>10~20 cm>20~40 cm>40~60 cm,这与姜益娟等[22]的研究的部分结论一致。水平方向上,土壤养分积累表现出明显的时空变异特征,距滴管带0 cm,施氮量315 kg/hm2最有利于各处理土壤养分的积累;距滴管带15、30 cm,施氮量315 kg/hm2最有利于各处理土壤速效氮积累,施氮量210 kg/hm2最有利于浅层土壤(0~20 cm)土壤有机质、全氮的积累,施氮量315 kg/hm2最有利于深层土壤(20~40 cm)土壤有机质、全氮的积累。
4 结 论
4.1 不同生育期(拔节、抽穗、开花和灌浆期)的SPAD值均随着施氮量的增加而增加,表现为:N3>N2>N1>CK,施氮量315 kg/hm2较利于春小麦SPDA值的积累。
4.2 春小麦产量与穗长、总小穗数、结实小穗数、不育小穗数、穗粒数、千粒重和籽粒产量均有显著性相关性(P<0.05,Pearson系数分别为0.698*、0.647*、0.736**、0.814**、0.795**、0.763**和0.598*),各处理的产量大小依次为:N3>N2>CK>N1,施氮量315 kg/hm2较有利于春小麦产量的积累。
4.3 施氮量的增加促进了春小麦对氮、磷和钾素的吸收,施氮量315 kg/hm2较有利于氮素的吸收,施氮量210 kg/hm2较有利于磷、钾吸收。
4.4 土壤养分在垂直方向的分布表现出一定的规律,各处理土壤养分含量随着土壤层深度的增加而逐渐降低。
4.5 土壤各养分在水平方向上表现出的规律不一致。距滴管带0 cm,施氮量315 kg/hm2较有利于各处理土壤养分的积累。距滴管带15、30 cm,施氮量315 kg/hm2较有利于各处理土壤速效氮积累,施氮量210 kg/hm2较有利于浅层土壤(0~20 cm)土壤有机质、全氮的积累,施氮量315 kg/hm2较有利于深层土壤(20~60 cm)土壤有机质、全氮的积累。
References)
[1] 张殿顺, 董翔云,刘树庆. 不同施氮水平对春小麦生长发育及其氮素代谢指标的影响[J]. 华北农学报, 2006, 21(S2): 42-45.
ZHANG Dian-shun, DONG Xiang-yun, LIU Shu-qing.(2006). Effect of different nitrogen application on growth and nitrogen metabolic indices of spring wheat [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica, 21(S2): 42-45. (in Chinese)
[2]侯云鹏, 韩立国, 孔丽丽, 等. 不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(4): 836-845.
HOU Yun-peng, HAN Li-guo, KONG Li-li, et al.(2015). Nutrient absorption,translocation in rice and soil nitrogen equilibrium under different nitrogen application doses [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer, 21(4): 836-845. (in Chinese)
[3]纪德智, 王端, 赵京考, 等. 不同氮肥形式对玉米氮、磷、钾吸收及氮素平衡的影响[J]. 水土保持学报, 2014, 28(4): 104-109.
JI De-zhi WANG Duan ZHAO Jing-kao, et al.(2014). Effects of Different Nitrogen Forms on N, P, K Uptake of Corn and Nitrogen Balance [J].JournalofSoilandWaterConservation, 28(4): 104-109. (in Chinese)
[4]陈远学, 陈晓辉, 唐义琴, 等. 不同氮用量下小麦/玉米/大豆周年体系的干物质积累和产量变化[J]. 草业学报, 2014, 23(1): 73-83.
CHEN Yuan-xue, CHEN Xiao-hui, TANG Yi-qin, et al.(2014). Effect of nitrogen fertilizer on dry matter accumulation and yield in wheat /maize /soybean intercropping systems [J].ActaPrataculturaeSinica, 23(1): 73-83. (in Chinese)
[5]潘家荣, 巨晓棠, 刘学军, 等. 水氮优化条件下在华北平原冬小麦/夏玉米轮作中化肥氮的去向[J]. 核农学报, 2009, 23(2): 334-340,307.
PAN Jia-rong, JU Xiao-tang, LIU Xue-jun, et al.(2009). Fate of fertilizer nitrogen for winter wheat summer maize rotation in north china plain under optimization of irrigation and fertilization [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences, 23(2): 334-340,307. (in Chinese)
[6]杨瑞吉, 王开柏, 袁政祥, 等. 不同施氮水平对麦茬复种饲料油菜生长性状的影响[J]. 西北农业学报, 2007, 16(2): 46-50,79.
YANG Rui-ji, WANG Kai-bo, YUAN Zheng-xiang, et al.(2007). Effect of Different Nitrogen Level on Growth Properties with Wheat/Silage Rape Multiple Cropping [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica, 16(2): 46-50,79. (in Chinese)
[7]罗新宁, 陈冰, 张巨松, 等. 氮肥对不同质地土壤棉花养分动态积累与氮素利用率的影响[J]. 土壤通报, 2010, 41(4): 904-910.
LUO Xin-ning, CHEN Bing, ZHANG Ju-song, et al.(2010). Effects of nitrogen applied levels on the dynamics of biomass, nitrogen accumulation of cotton plant in different soil Textures [J].ChineseJournalofSoilScience, 41(4): 904-910. (in Chinese)
[8]李升东, 王法宏, 司纪升, 等. 氮肥管理对小麦产量和氮肥利用效率的影响[J]. 核农学报, 2012, 26(2): 403-407.
LI Sheng-dong, WANG Fa-hong, SI Ji-sheng, et al.(2012). Effects of nitrogen application patterns on yields of winter wheat and nitrogen use efficiency [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences, 26(2): 403-407. (in Chinese)
[9]杨延兵, 高荣岐, 尹燕枰, 等. 氮素与品种对小麦产量和品质性状的效应[J]. 麦类作物学报, 2005, 25(6): 86-89.
YANG Yan-bing, GAO Rong-qi, YIN Yan-ping, et al.(2005). Effects of nitrogen and variety on yield and quality traits of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops, 25(6): 86-89. (in Chinese)
[10]孔令聪, 汪建来, 曹承富, 等. 主要栽培措施对中筋小麦皖麦44产量和品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2004, 24(4): 84-87.
KONG Ling-cong, WANG Jian-lai, CAO Cheng-fu, et al.(2004). Effect ofM ain CultivationM easures on Grain Y ield and Quality ofW anmai44 [J].JournalofTriticeaeCrops, 24(4): 84-87. (in Chinese)
[11] Lopezbellido, L., Lopezbellido, R. J., & Redondo, R. (2005). Nitrogen efficiency in wheat under rainfed mediterranean conditions as affected by split nitrogen application.FieldCropsResearch, 94(1): 86-97.
[12]赵新春,王朝辉. 半干旱黄土区不同施氮水平冬小麦产量形成与氮素利用[J]. 干旱地区农业研究, 2010, 28(5): 65-70,91.
ZHAO Xin-chun, WANG Zhao-hui. (2010). Effects of different fertilizers on soil enzyme activities and soil CO2emission under no-tillage on dry land in farming-pastoral zone of northern China [J].AgriculturalResearchintheAridAreas, 28(5): 65-70,91. (in Chinese)
[13]陈辉林, 田霄鸿, 王晓峰, 等. 不同栽培模式对渭北旱塬区冬小麦生长期间土壤水分、温度及产量的影响[J]. 生态学报, 2010, 30(9): 2 424-2 433.
CHEN Hui-lin, TIAN Xiao-hong, WANG Xiao-feng, et al.(2010). Effects of different cultivation models on soil water, soil temperature and yield during the winter wheat growth in the Weibei Dry Highland [J].ActaEcologicaSinica, 30(9): 2,424-2,433. (in Chinese)
[14]李裕元, 郭永杰,邵明安. 施肥对丘陵旱地冬小麦生长发育和水分利用的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2000, 18(1): 15-21.
LI Yu-yuan, GUO Yong-jie, SHAO Ming-an.(2000). The effect of fertilizer application on the growth and development and water use of winter wheat in hilly land ofwest henan [J].AgriculturalResearchintheAridAreas, 18(1): 15-21. (in Chinese)
[15]张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 915-924.
ZHANG Fu-suo, WANG Ji-qing, ZHANG Wei-feng, et al.(2008). Nutrient use efficiencies of major cereal crops in china and measures for improvenent [J].ActaPedologicaSinica, 45(5): 915-924. (in Chinese)
[16]潘圣刚, 曹凑贵, 蔡明历, 等. 不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率、产量及其品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2): 283-289.
PAN Sheng-gang, CAO Cou-gui, CAI Ming-li, et al.(2009). Effects of nitrogen application on nitrogen use efficiency, grain yields and qualities of rice under different water regimes [J].PlantNutritionandFertilizerScience, 15(2): 283-289. (in Chinese)
[17]潘圣刚, 翟晶, 曹凑贵, 等. 氮肥运筹对水稻养分吸收特性及稻米品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(3): 522-527.
PAN Sheng-gang, ZHAI Jing, CAO Cou-gui, et al.(2010). Effects of nitrogen management practices on nutrition uptake and grain qualities of rice [J].PlantNutritionandFertilizerScience, 16(3): 522-527. (in Chinese)
[18]张宏芝,陈兴武,雷钧杰,等. 施氮量对枣麦间作光合速率、光合物质积累及产量的影响[J]. 新疆农业科学, 2012, 49(12): 2 157-2 162.
ZHANG Hong-zhi, CHEN Xing-wu, LEI Jun-jie, et al.(2012). Effect of Nitrogen Fertilizer Application on the Photosynthetic Rate and Photosynthetic Matter Accumulation and Yield in Jujube-Wheat Intercropping [J].XinjiangAgriculturalSciences, 49(12): 2,157-2,162. (in Chinese)
[19]郝明德, 王旭刚, 党廷辉, 等. 黄土高原旱地小麦多年定位施用化肥的产量效应分析[J]. 作物学报, 2004, 30(11): 1 108-1 112.
HAO Ming-de, WANG Xu-gang, DANG Ting-hui, et al.(2004). Analysis of Long-term Fertilization Effect on Yield of Wheat in Dry-land on Loess Plateau [J].ActaAgronomicaSinica, 30(11): 1,108-1,112. (in Chinese)
[20]何晓雁, 郝明德, 李慧成, 等. 黄土高原旱地小麦施肥对产量及水肥利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(6): 1 333-1 340.
HE Xiao-yan, HAO Ming-de, LI Hui-cheng, et al.(2010). Effects of different fertilization on yield of wheat and water and fertilizer use efficiency in the LoessPlateau [J].PlantNutritionandFertilizerScience, 16(6): 1,333-1,340.(in Chinese)
[21]林琪, 侯立白,韩伟. 不同肥力土壤下施氮量对小麦籽粒产量和品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2004, 10(6): 561-567.
LIN Qi, HOU Li-bai, HAN Wei.(2004). Effects of nitrogen rates on grain yield and quality of wheat in different soil fertility [J].PlantNutritionandFertilizerScience, 10(6): 561-567. (in Chinese)
[22]姜益娟, 郑德明, 柳维杨, 等. 膜下滴灌棉田土壤磷钾养分空间分布特征[J]. 塔里木大学学报, 2007, 19(3): 1-5.
JIANG Yi-juan, ZHENG De-ming, LIU Wei-yang.(2007). Space Distribution Characteristics of Phosphours and Potassium in the Under-firm Trickle Irrigation Cotton Field [J].JournalofTarinUniversity, 19(3): 1-5.(in Chinese)
Effects of Nitrogen Application Amount on the Growth and Soil Nutrient Accumulation of Spring Wheat
DOU Xiao-jing1, ZHANG Yan-hong2, GENG Qing-long1, LAI Ning1, CHEN Shu-huang1
(1. Research Institute of Soil, Fertilizer and Agricultural Water Conservation, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences / Xinjiang Agricultural Remote Sensing Center,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi, 830091, China; 2. Baicheng Agricultural Experiment Station, Baicheng Xinjiang 842300, China)
【Objective】 This project aims to study the influence law of effects of different amounts of nitrogen fertilizer on the growth of spring wheat and temporal and spatial distribution of soil nutrients in Baicheng in the hope of finding suitable amount of nitrogen applied for growth and soil nutrient accumulation, thus achieving scientific, rational and efficient application of nitrogen fertilizer and providing theoretical basis for the protection of ecological environment in the wheat fields.【Method】In the year 2016, the test field in Baicheng Agricultural Experimental Station was chosen, and the test subject was drip irrigation spring wheat (Ninchun 44). The four nitrogen levels: control (0 kg/hm2, CK), low nitrogen (105 kg/hm2, N1), middle nitrogen (210 kg/hm2, N2) and high nitrogen (315 kg/hm2, N3) were set to analyze the differences in the growth of spring wheat (SPAD value and the factor of nitrogen in different organs, yield and yield components of phosphorus and potassium absorption and distribution) and difference of soil nutrient accumulation (organic matter, total nitrogen, available nitrogen).【Result】(1) The SPAD value was increasing with the increase of nitrogen application amount in jointing, heading, flowering and grain filling stages of spring wheat. And the suitable nitrogen amount was 315 kg/hm2. (2) There was significant correlation between yield and panicle length, total spikelet number, seedling spikelet number, sterile spikelet number, spikelet number, grain weight and grain yield(P<0.05). The yield of nitrogen fertilizer 105, 210 and 315 kg/hm2increased by 7.2%, 27.6% and 42.1% respectively, compared with CK, among which, the amount of nitrogen fertilizer 315 kg/hm2increased by about 114.08 kg/667 m2. (3) Different nitrogen and phosphorus allocation amount in grain and stem of spring wheat was: grain > stem (P<0.05), while the distribution of K was expressed as stem > grain (P< 0.05). The increase of nitrogen amount promoted the uptake of nitrogen, phosphorus and potassium by spring wheat. The most beneficial nitrogen amount of absorbing N was 315 kg/hm2, and it was 210 kg/hm2for P and K uptake. (4) In vertical direction, soil nutrients gradually decreased with the increase of soil layer depth. In horizontal direction, the nitrogen amount 315 kg/hm2was more favorable to soil nutrient (organic matter, total nitrogen and available nitrogen) at the distance 0cm to the dropper belt. At the distance of 15, 30 cm to the dropper belt, 315 kg/hm2was favorable to the accumulation of soil available nitrogen, and 210 kg/hm2was favorable to the accumulation of organic matter and total nitrogen.【Conclusion】In summary, it can serve as a suitable nitrogen fertilizer for the growth of wheat in Xinjiang, and provide a scientific and theoretical basis for wheat drip fertigation
spring wheat; nitrogen application amount; growth; soil nutrient
CHEN Shu-huang(1973-), female, native place: Hunan, researcher. Research field: Soil fertilizer and agricultural information technology applications. (E-mail) chensh66@163.com
10.6048/j.issn.1001-4330.2017.07.003
2017-04-18
国家自然科学基金项目“滴灌土壤养分的空间变异及其对春小麦生长特性和产量的影响机制”(41461047);世界银行贷款项目“小麦滴灌节水丰产技术研究与应用”(XJ00Z13002);自治区水利专项项目“小麦滴灌水肥一体化集成示范”(2015T25);中国-挪威国际合作项目“减少环境影响和保障可持续食品安全和粮食安全的创新技术合作研究”(CHN-2152,14-0039)
窦晓静(1989-),女,新疆人,研究实习员,硕士,研究方向为干旱区植物生理生态学,(E-mail)douxiaojing0805@163.com
陈署晃(1973-),女,湖南人,研究员,研究方向为土壤肥料与农业信息技术应用,(E-mail)chensh66@163.com
S512
A
1001-4330(2017)07-1191-09
Supported by: the National Natural Science Foundation of China "Drip Irrigation Soil Nutrient Spatial Variation and Its Mechanism of Effects on Growth Characteristics and Yield of Spring Wheat"(41461047);The World Bank Loan Project"Water Saving and High Yield Technology of Wheat Drip Irrigation Research and Application"(XJ00Z13002); Water Conservancy Special Project of Xinjiang "Integrated Demonstration of Water and Fertilizer Integration for Wheat Drip Irrigation" (2015T25); International Cooperation Project between China and Norway "Research on Innovative Technology Cooperation to Reduce Environmental Impact and Safeguard Sustainable Food Safety and Food Security."(CHN-2152,14-0039)