基于污染控制的小麥品種氮磷鉀吸收與移除特征研究

盛婧，張鵬，孫國鋒，王鑫

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 南京 210014

基于污染控制的小麥品種氮磷鉀吸收與移除特征研究

盛婧，張鵬，孫國鋒，王鑫

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 南京 210014

種植養(yǎng)分高效吸收利用的作物，可以減少農(nóng)田養(yǎng)分損失，控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的面源污染。通過不同小麥（Triticum aestivum L.）品種對(duì)比試驗(yàn)，旨在篩選養(yǎng)分高效吸收利用的小麥品種并探索其調(diào)控機(jī)理。以南京地區(qū)近年來新育成的12個(gè)品種為材料，研究了不同品種氮、磷、鉀吸收量及其在體內(nèi)的分配，分析了影響?zhàn)B分吸收各因子的貢獻(xiàn)，并計(jì)算了秸稈還田和不還田兩種方式下小麥?zhǔn)斋@期從農(nóng)田移除的養(yǎng)分量。同一肥料供應(yīng)水平下，不同品種間整株養(yǎng)分吸收量存在顯著差異。以植株氮、磷、鉀吸收量作為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，12個(gè)育成的小麥品種中寧麥09-118屬于高效吸收氮磷鉀的品種。所有供試品種的氮、磷含量均以籽粒最高，其積累量分別占植株總吸收量的72.6%～77.6%和68.5%～72.9%。籽粒氮、磷積累量的高低主要取決于籽粒產(chǎn)量，其對(duì)氮、磷總吸收量的貢獻(xiàn)率分別為73.1%和84.6%。收獲時(shí)上中部秸稈中鉀的殘留量占植株吸鉀總量的比例達(dá)到59.4%～69.2%。籽粒產(chǎn)量與植株氮磷吸收量具有高度的相關(guān)性。不同品種對(duì)氮、磷、鉀的吸收比例相對(duì)固定，平均N/P、N/K的值分別為4.7和1.8。在秸稈還田方式下，小麥?zhǔn)斋@期從農(nóng)田移除的N、P、K養(yǎng)分量分別為128.4、25.8、14.0 kg·hm-2；在秸稈不還田方式下，小麥?zhǔn)斋@期從農(nóng)田移除的N、P、K養(yǎng)分量分別為153.4、30.8、74.1 kg·hm-2。兩種方式從農(nóng)田移除的鉀量差異顯著。寧09-118高產(chǎn)且吸收氮磷鉀能力最強(qiáng)，應(yīng)成為長江下游地區(qū)栽種小麥的首選。要減少農(nóng)業(yè)面源污染，應(yīng)根據(jù)不同品種的小麥吸肥特性及當(dāng)?shù)仞B(yǎng)分利用效率確定氮磷鉀施用量，并且在確定鉀肥施用量時(shí)，還應(yīng)該考慮種植區(qū)域小麥的秸稈利用方式。

小麥；基因型；養(yǎng)分；吸收；移除

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)集約化程度越來越高，大量的肥料施用引起嚴(yán)重的養(yǎng)分過剩，過剩的養(yǎng)分隨著農(nóng)田排水流失到江湖湖泊，造成水環(huán)境的迅速惡化。選擇適于高產(chǎn)農(nóng)田種植的養(yǎng)分高效吸收利用的作物品種，兼顧高產(chǎn)與養(yǎng)分資源高效利用兩者統(tǒng)一，一方面可以減少農(nóng)田養(yǎng)分損失，控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的面源污染，另一方面還可以緩解我國當(dāng)前磷鉀肥資源緊張的狀況（化黨領(lǐng)，2003；黨紅凱等，2013）。因此，了解氮、磷、鉀素營養(yǎng)在植株體內(nèi)含量與分配狀況，掌握不同品種對(duì)氮、磷、鉀素的吸收和分配規(guī)律，提高肥料利用率十分重要（呂長文等，2012）。有研究表明，在相同的施肥量和肥料運(yùn)籌條件下，不同品種對(duì)農(nóng)田養(yǎng)分利用存在差異；不同品種甚至在各個(gè)生長時(shí)期對(duì)養(yǎng)分的吸收特性也是不相一致的（王永華等，2013；單玉華等，2004）。

前人關(guān)于不同基因型作物品種養(yǎng)分利用的研究很多，但是主要集中在對(duì)氮素的吸收利用方面（李淑文等，2006；杜建軍等，2005；左青松等，2011；王曉慧等，2012），研究氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素生理利用率等指標(biāo)，而對(duì)磷、鉀的吸收利用方面研究較少，關(guān)于不同作物品種的氮、磷、鉀營養(yǎng)分配與產(chǎn)量的關(guān)系未見報(bào)道（呂長文等，2012）。本研究以南京地區(qū)近年來育成的 12個(gè)小麥（Triticum aestivum L.）品種為試驗(yàn)材料，分析氮、磷、鉀吸收利用的基因型差異，探索不同類型品種間的氮、磷、鉀吸收與分配規(guī)律，篩選高產(chǎn)及養(yǎng)分高效利用的小麥品種，以期為高效養(yǎng)分利用品種的選擇與應(yīng)用以及高產(chǎn)農(nóng)田的適宜養(yǎng)分投入提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2013年在江蘇省農(nóng)科院六合試驗(yàn)科學(xué)基地（32°29 N，118°36 E，海拔18 m）進(jìn)行。該區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫和、四季分明，年平均溫度15.3 ℃，年平均降雨量970 mm，年日照時(shí)數(shù)2200 h，年平均無霜期215 d，土壤類型屬黃棕壤發(fā)育的馬肝土。供試品試為江蘇省近年來育成的12個(gè)小麥品種（系）（見表1）。試驗(yàn)田地力均勻，土壤有機(jī)質(zhì)含量為21.3 g·kg-1，全氮1.68 g·kg-1，全磷0.56 g·kg-1，速效鉀177.4 mg·kg-1。每品種種植面積200 m2，條播，行距30 cm，基本苗為225萬株·hm-2，試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列。小區(qū)施肥水平相同，分基、追肥兩次施入，其中基肥施用尿素 150 kg·hm-2和復(fù)合肥（NPK各占15%）150 kg·hm-2，追肥施用尿素187.5 kg·hm-2。其它管理方式同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上一般大田管理。

表1 供試品種名稱及特點(diǎn)Table 1 Wheat varieties and its characteristics

1.2 取樣與測(cè)定方法

成熟期每處理選擇具有代表性的3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，然后每處理分別取樣15株，按照籽粒、穎殼、上部秸稈（穗下第一節(jié)莖葉）、中部秸稈（基部三、四節(jié)莖葉）、下部秸稈（基部一、二節(jié)莖葉）分開，105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒重，稱重記錄。烘干樣品經(jīng)植物粉碎機(jī)粉碎后，采用 H2SO4-H2O2法消煮，氮磷含量采用流動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定，鉀含量采用火焰分光光度計(jì)測(cè)定。

1.3 組成變量（Xi）對(duì)因變量（Y）的貢獻(xiàn)計(jì)算

各組成變量（Xi）對(duì)因變量（Y）的貢獻(xiàn)計(jì)算方法參照Spyridon等（2008），公式如下：Xi對(duì)Y的貢獻(xiàn)比例＝∑lg(Xi×Y)/∑lgY2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SPSS19.0分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用系統(tǒng)聚類方法對(duì)供試群體的氮、磷、鉀吸收量進(jìn)行聚類分析。

表2 不同小麥品種養(yǎng)分吸收量差異Table 2 The amount of nutrient uptake of different wheat varieties

圖1 小麥品種聚類分析樹狀分布圖Fig. 1 Cluster analysis dendrogram of Wheat Varieties

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種氮磷鉀吸收的差異

不同小麥品種間整株的氮、磷、鉀吸收量存在著較大的差異（表2），變幅分別為N 133.1～246.7 kg·hm-2、P 27.2～47.3 kg·hm-2、K 68.5～152.7 kg·hm-2。方差分析表明，品種間整株的氮、磷、鉀吸收量均達(dá)到極顯著水平（P值均為0.000）。以植株氮、磷、鉀吸收量作為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，供試小麥品種被劃分為3類（圖1），寧09-118屬于氮、磷、鉀吸收均高效的小麥品種，植株氮、磷、鉀吸收量分別為246.7、47.3、152.7 kg·hm-2；寧麥16、寧麥19、寧麥17、寧12-0726、寧2151屬于中等氮、磷、鉀吸收量的小麥品種，平均植株氮、磷、鉀吸量分別為195.1、40.7、103.9 kg·hm-2；寧麥13、寧麥15、寧麥18、寧麥20、生選6號(hào)、寧06-127屬于低效養(yǎng)分吸收的小麥品種，植株平均氮、磷、鉀吸量分別為137.7、31.0、76.0 kg·hm-2。

2.2 小麥植株各部位氮、磷、鉀的吸收與分布

不同部位氮含量以籽粒最高（表3），氮含量變幅為20.6～25.8 mg·g-1，平均含量23.7 mg·g-1。穎殼、上部莖稈、中部莖稈、下部莖稈氮含量較低，其平均值分別為6.3、6.7、7.4、7.9 mg·g-1，僅為籽粒氮含量的30%左右，莖稈從下至上呈現(xiàn)逐漸不斷減少的趨勢(shì)。說明，在籽粒灌漿期植株氮素由莖稈往穗部運(yùn)輸，最終成熟期被大量轉(zhuǎn)移至籽粒中。植株不同部位的磷含量與氮含量趨勢(shì)一致，也以籽粒最高，其變幅為4.3～5.2 mg·g-1，平均含量為4.8 mg·g-1，其結(jié)果與王樹亮等（2008）的結(jié)果（平均磷含量為4.19 mg·g-1）相近。穎殼、上部莖稈、中部莖稈、下部莖稈磷含量較低，平均含量分別為 1.8、1.7、1.8、2.0 mg·g-1，莖稈從下至上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

表3 不同部位氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Nitrogen, phosphorus, potassium content in different parts of plant

不同部位鉀含量順序?yàn)樯喜壳o稈>中部莖稈>下部莖稈>穎殼>籽粒。上部莖稈鉀含量變幅為15.5～25.4 mg·g-1，平均含量20.4 mg·g-1；中部莖稈鉀含量變幅為 10.1～19.2 mg·g-1，平均含量 14.5 mg·g-1；下部莖稈鉀含量變幅為5.4～18.2 mg·g-1，平均含量 10.9 mg·g-1；穎殼鉀含量變幅為 2.5～7.7 mg·g-1，平均含量 5.8 mg·g-1；籽粒鉀含量變幅為2.0～3.1 mg·g-1，平均含量2.6 mg·g-1。造成秸稈鉀含量上多下少的原因可能有兩個(gè)方面：一是可能與籽粒生長期植株上部莖稈的主要功能——用于支撐穗部的重量防止植株倒伏有關(guān)，上部節(jié)間高的鉀含量有利于防止倒伏（楊長明等，2004；馬國輝等，2000）；另一個(gè)原因是在籽粒成熟期，植株體內(nèi)的鉀會(huì)發(fā)生外流，越靠近基部，鉀的流失會(huì)越多（趙俊曄等，2006）。綜合整個(gè)小麥植株，3種元素中氮素的吸收能力最強(qiáng)，氮平均含量為14.9 mg·g-1；鉀素其次，平均含量為8.2 mg·g-1；磷素吸收能力最弱，平均含量3.2 mg·g-1。

從氮在植株不同部位的分配比例來看（表4），籽粒氮占植株總吸收量的分配比例最高，為72.6%～77.6%；中部莖稈（基部三四節(jié)莖葉）其次，占植株總吸收量的比例為 7.1%～10.8%；穎殼和上部莖稈（穗下節(jié)莖葉）氮的累積量相當(dāng)，約占植物吸收量的 3%～7%；下部莖稈（基部一二節(jié)莖葉）所占比重最少。磷素在植株各部位的分布與氮素的分布基本一致。籽粒磷的分配比例最高，占植株總吸收量的68.5%～72.9%；中部莖稈其次，占植株總吸收量的比例為 8.7%～10.8%；穎殼和上部莖稈磷的累積量相當(dāng)，約占植物吸收量的 5%～9%；下部莖稈所占比重最少。植株鉀素的分布與氮、磷素有所不同。上部、中部莖稈鉀的積累量較高，分別占植株總積累量的28.4%～40.5%和22.3%～34.7%，兩者對(duì)鉀的積累合計(jì)達(dá)59.4%～69.2%；籽粒、穎殼和下部莖稈對(duì)鉀的積累量較低，分別占植株總積累量的13.0%～17.1%、4.9%～13.9%、6.3%～17.3%。

2.3 植株氮磷鉀吸收累積量各影響因子貢獻(xiàn)分析

從圖2可以看出，植株養(yǎng)分吸收量與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，其中氮吸收量與籽粒產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)最高，為 0.9627，相關(guān)方程為 y=35.945x-20.87；磷吸收量其次，相關(guān)系數(shù)為 0.9455，兩者的相關(guān)方程為y=6.2096x+2.8488；鉀累積量最低，為0.8195。秸稈生物量與植株養(yǎng)分吸收累積量也呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖3），但是與籽粒產(chǎn)量不同的是，植株對(duì)磷的吸收量與秸稈生物量的相關(guān)性更大，兩者之間的相關(guān)系數(shù)為 0.9485，相關(guān)方程為y=7.5874x+1.9086；而植株氮吸收量和鉀累積量與秸稈生物量對(duì)秸稈生物量的相關(guān)性較小，其相關(guān)系數(shù)分別為0.8447、0.7843。表明，小麥籽粒高產(chǎn)與植株氮高效吸收是協(xié)同統(tǒng)一的；籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量高的品種，其植株對(duì)磷的吸收能力強(qiáng)。

圖2 籽粒產(chǎn)量與植株養(yǎng)分吸收量的關(guān)系(n=12)Fig. 2 The relations between grain yield and plant nutrient absorption

圖3 秸稈生物量與植株養(yǎng)分吸收量的關(guān)系(n=12)Fig. 3 The relations between straw biomass and plant nutrient absorption

表4 氮、磷、鉀在植株各部位中的吸收累積及分配比例Table 4 The proportion of nitrogen, phosphorus, and potassium uptake in different parts of plant

對(duì)不同品種植株氮磷吸收比例、氮鉀吸收比例與生物量的相關(guān)分析表明，植株氮磷吸收比例、氮鉀吸收比例均與籽粒產(chǎn)量、秸稈生物量無顯著相關(guān)關(guān)系，從圖 4、5可以看出，不同品種小麥植株氮磷比例、氮鉀比例幾乎維持在同一水平上，平均氮磷比例、氮鉀比例為 4.7、1.8。說明不同品種盡管籽粒產(chǎn)量、生物量會(huì)有高低不同，但是它們對(duì)氮、磷、鉀是按照一定比例協(xié)同吸收的。

圖4 籽粒產(chǎn)量與植株w(N)/w(P)、w(N)/w(K)的關(guān)系(n=12)Fig. 4 The relations between grain yield and plant w(N)/w(P), w(N)/w(K)

分析植株總生物量和植株養(yǎng)分含量對(duì)植株養(yǎng)分吸收量的貢獻(xiàn)，結(jié)果表明，植株總生物量是引起植株養(yǎng)分吸收量變化的主要貢獻(xiàn)因子（表5）。其中植株總生物量對(duì)植株磷吸收量變化的貢獻(xiàn)最大，其貢獻(xiàn)率為88.9%；對(duì)植株鉀吸收量變化的貢獻(xiàn)其次；而對(duì)植株吸氮量變化的貢獻(xiàn)較小。而植株養(yǎng)分含量對(duì)植株養(yǎng)分吸收量變化的相對(duì)貢獻(xiàn)較低，植株氮、磷、鉀含量的貢獻(xiàn)率分別為22.4%、11.1%和18.4%。

圖5 秸稈生物量與植株w(N)/w(P)、w(N)/w(K)的關(guān)系(n=12)Fig. 5 The relations between straw biomass and plant w(N)/w(P), w(N)/w(K)

表5 生物量及養(yǎng)分含量對(duì)養(yǎng)分吸收量的貢獻(xiàn)率Table 5 Contributions of biomass and nutrient content to nutrient absorption

植株對(duì)氮、磷的吸收主要集中在籽粒部分，與植株氮、磷含量的貢獻(xiàn)率相比，籽粒氮、磷含量的貢獻(xiàn)率略高，其對(duì)籽粒氮、磷吸收量的貢獻(xiàn)分別為26.9%和15.4%，但籽粒產(chǎn)量仍是影響籽粒氮、磷吸收量變化的主要因子。上中部莖稈是植株鉀吸收的主要器官，分析上中部莖稈生物量及其鉀含量與上中部莖稈鉀吸收量的關(guān)系，結(jié)果表明影響上中部莖稈鉀吸收的主要因子是上中部莖稈生物量，其貢獻(xiàn)率為74.2%。

2.4 秸稈利用方式對(duì)農(nóng)田養(yǎng)分平衡的影響

不同品種小麥對(duì)養(yǎng)分的循環(huán)利用受秸稈后續(xù)利用方式影響。若秸稈還田，小麥成熟期從農(nóng)田被收獲移走的部分為籽粒，移除的養(yǎng)分量即是籽粒吸收的養(yǎng)分。從表6可知，籽粒收獲從農(nóng)田帶走的N、P、K養(yǎng)分量分別為97.7～184.8、19.0～34.5、9.3～20.8 kg·hm-2，平均養(yǎng)分量為 N 128.4 kg·hm-2、P 25.8 kg·hm-2、K 14.0 kg·hm-2。不同品種間N、P、K養(yǎng)分量差異顯著（P值均為0.000）。若采用秸稈不還田方式，收獲的部分為籽粒和秸稈，則從農(nóng)田移除的養(yǎng)分量為籽粒和秸稈兩者養(yǎng)分量之和?？紤]到機(jī)械收獲時(shí)秸稈基部一、二節(jié)間留茬，在計(jì)算秸稈帶走的養(yǎng)分量時(shí)，僅計(jì)算了上中部秸稈的養(yǎng)分量。表6中12個(gè)品種成熟期從農(nóng)田帶走的N、P、K養(yǎng)分量分別為 122.2～223.8、22.9～40.2、54.7～117.6 kg·hm-2，平均養(yǎng)分量為 N 153.4 kg·hm-2，P 30.8 kg·hm-2，K 74.1 kg·hm-2。從品種來看，無論秸稈還田方式還是秸稈不還田方式，均是寧09-118收獲移出的養(yǎng)分量最高，說明同一施肥條件下，寧09-118具有較高的養(yǎng)分利用效率。

表6 不同品種小麥?zhǔn)斋@移走的養(yǎng)分量Table 6 Nutrient removal by harvest for different wheat varieties kg·hm-2

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 基于農(nóng)業(yè)面源污染控制的小麥品種選擇

隨著現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)引起的環(huán)境問題正在受到越來越多的關(guān)注（薜利紅等，2013；全為民和嚴(yán)力蛟，2002；袁曉燕等，2010）。選擇養(yǎng)分高效利用的小麥品種，從源頭上控制養(yǎng)分流出，被認(rèn)為是減少農(nóng)業(yè)面源污染的首要途徑。本研究以長江下游地區(qū)新育成的小麥品種為研究對(duì)象，研究不同品種氮、磷、鉀在吸收量上的差異，分析氮磷鉀吸收與小麥產(chǎn)量、生物量的關(guān)系，探索小麥養(yǎng)分高效利用規(guī)律，以期為長江下游地區(qū)小麥品種選擇與利用提供依據(jù)。研究結(jié)果表明，不同小麥品種氮、磷、鉀吸收量存在顯著差異，變異系數(shù)分別為N 22.5%、P 18.9%、K 26.3%。其中，寧麥09-118屬于吸收氮磷鉀均較多的品種；寧麥16、寧麥19、寧麥17、寧12-0726、寧2151對(duì)氮、磷、鉀的吸收屬于中等。因此，在養(yǎng)分易流失區(qū)域可選擇寧麥09-118進(jìn)行種植，在獲得較高產(chǎn)量的同時(shí)，提高農(nóng)田養(yǎng)分向植株運(yùn)轉(zhuǎn)效率，減少農(nóng)田氮、磷、鉀損失。

3.1.2 小麥養(yǎng)分吸收分布特征與施肥量確定

研究植株氮、磷、鉀三者的分布及比例，探索小麥養(yǎng)分高效利用規(guī)律，對(duì)于農(nóng)田養(yǎng)分利用調(diào)控意義重大（黨紅凱等，2013）。本研究結(jié)果表明，所吸收的氮、磷、鉀在小麥植株中的分布存在明顯差異。所有品種植株中氮、磷含量均以籽粒最高，穎殼、上部秸稈、中部秸稈、下部秸稈氮和磷含量均較低，僅為籽粒氮含量的30%左右和籽粒磷含量的40%左右。由于籽粒中高的氮、磷含量，籽粒對(duì)氮和磷的積累量也表現(xiàn)最高，其占植株總吸收量的比例分別為72.6%～77.6%和68.5%～72.9%。而鉀含量則表現(xiàn)為上部秸稈>中部秸稈>下部秸稈>穎殼>籽粒的趨勢(shì)，上中部秸稈是成熟期植株鉀殘留的主要部位，所占比例為59.4%～69.2%，這與孫達(dá)等（2012）在水稻上的研究結(jié)果一致，即水稻植株氮、磷主要存在籽粒中，鉀則主要集中在秸稈中。有研究認(rèn)為，器官中鉀的分布與氮、磷的濃度分布不同的原因可能與鉀不參與有機(jī)物質(zhì)形成有關(guān)，鉀供應(yīng)充足有利于小麥莖稈厚角組織、維管束的形成和發(fā)育，提高抗倒伏能力，提高葉片光合速率，促進(jìn)光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化并向生長器官運(yùn)輸，提高粒重和產(chǎn)量（黨紅凱等，2013；熊明彪等，2003；王旭東等，2003）。本研究中秸稈鉀濃度自下而上存在明顯的梯度差也證實(shí)了這一點(diǎn)。

植株生物量和養(yǎng)分含量是植株養(yǎng)分吸收量的兩大構(gòu)成因素。與養(yǎng)分含量相比，植株生物量對(duì)氮、磷吸收量的影響更大。對(duì)氮、磷累積的主要器官——籽粒的氮、磷吸收量進(jìn)行的分析表明，籽粒中氮、磷吸收量的高低主要取決于籽粒產(chǎn)量，其貢獻(xiàn)率分別為73.1%和84.6%。籽粒產(chǎn)量與植株氮磷吸收量具有較高的相關(guān)性，說明小麥產(chǎn)量與植株對(duì)氮、磷的吸收利用是協(xié)同提高的。鉀主要集中在上中部秸稈中，其生物量對(duì)上中部秸稈鉀吸收量的貢獻(xiàn)率是74.2%，鉀含量僅貢獻(xiàn)了25.8%。然而，秸稈生物量與植株氮磷吸收量的相關(guān)性卻比其與植株鉀吸收量的相關(guān)性高，尤其是磷的相關(guān)性更高。高吸磷量的小麥品種具有較高的秸稈生物量，有關(guān)具體原因有待于進(jìn)一步的研究。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同品種對(duì)氮、磷、鉀的吸收比例是相對(duì)固定的，平均氮磷比值、氮鉀比值為4.7和1.8，生物量間的差異并不影響植株對(duì)氮磷鉀三者的吸收比例。這與當(dāng)前新興的學(xué)科——生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)關(guān)于植物的養(yǎng)分比率常常會(huì)趨向固定比值的觀點(diǎn)是一致的（Elser等，2000；曾冬萍等，2013）。因此，在選用當(dāng)前品種進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，肥料施用應(yīng)重視氮和鉀的投入，磷的投入量僅需氮投入的20%～25%。

秸稈后續(xù)利用方式對(duì)小麥養(yǎng)分的循環(huán)利用影響顯著。本研究中，秸稈還田方式下，通過收獲從農(nóng)田移除的養(yǎng)分量分別為N 128.4 kg·hm-2、P 25.8 kg·hm-2、和K 14.0 kg·hm-2，而秸稈不還田方式下，通過收獲移除的養(yǎng)分量分別為N 153.4 kg·hm-2、P 30.8 kg·hm-2、K 74.1 kg·hm-2。值得注意的是，兩種方式鉀的移除量達(dá)極顯著差異水平（P=0.000）。同一秸稈利用方式，不同品種小麥?zhǔn)斋@期所移除的養(yǎng)分量也表現(xiàn)為差異顯著，意味著選擇養(yǎng)分高效利用品種對(duì)于減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的氮磷鉀損失是十分重要的。因此，要減少農(nóng)業(yè)面源污染，應(yīng)根據(jù)不同品種的小麥吸肥特性及當(dāng)?shù)仞B(yǎng)分利用效率確定氮磷鉀施用量，并且在確定鉀肥施用量時(shí)，還應(yīng)該考慮種植區(qū)域小麥的秸稈利用方式。

3.2 結(jié)論

（1）不同小麥品種氮、磷、鉀吸收量存在顯著差異，寧麥09-118屬于吸收氮磷鉀均較多的品種，可用于養(yǎng)分易流失區(qū)域種植，減少區(qū)域農(nóng)田氮、磷、鉀損失。

（2）植株生物量和養(yǎng)分含量是植株養(yǎng)分吸收量的兩大構(gòu)成因素。與養(yǎng)分含量相比，植株生物量對(duì)氮、磷吸收量的影響更大。鉀主要集中在上中部秸稈中，其生物量對(duì)上中部秸稈鉀吸收量的貢獻(xiàn)率是74.2%。

（3）不同小麥品種對(duì)氮、磷、鉀的吸收比例是相對(duì)固定的，平均氮磷比值、氮鉀比值為4.7和1.8。

（4）秸稈后續(xù)利用方式對(duì)小麥養(yǎng)分的循環(huán)利用影響顯著。秸稈還田方式下，通過收獲從農(nóng)田移除的養(yǎng)分量分別為N 128.4 kg·hm-2、P 25.8 kg·hm-2、和K 14.0 kg·hm-2，而秸稈不還田方式下，通過收獲移除的養(yǎng)分量分別為 N 153.4 kg·hm-2、P 30.8 kg·hm-2、K 74.1 kg·hm-2。

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Nutrient Absorption Characteristics and Removal from Soil with Different Wheat Varieties Based on Pollution Control

SHENG Jing, ZHANG Peng, SUN Guofeng, WANG Xin
Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China

Planting crops with high nutrient use efficiency, can reduce nutrient losses from fields, thus controlling non-point source pollution caused by agricultural production. The objective of this study was to select the wheat varieties with high nutrient use efficiency and explore the regulation mechanism. Nutrient absorption and distribution of different wheat varieties were studied, and contribution of the factors impacting nutrient absorption were analyzed, in this study with 12 newly-bred varieties as experimental materials. Under the same fertilizer supply level, nutrient uptake of whole plant was significantly different among different varieties. Cluster analysis on N, P, K uptake indicated that wheat variety Ning09-118 belonged to the type of high absorption of nitrogen, phosphorus and potassium among 12 bred wheat varieties. Nitrogen and phosphorus contents were the highest in grain than other organs for all wheat varieties, and nitrogen and phosphorus uptake by grain accounted for 72.6%～77.6% and 68.5%～72.9% of total plant uptake, respectively. Nitrogen and phosphorus uptake depended mainly on the grain yield. The nitrogen and phosphorus uptake contributed rates were 73.1% and 84.6%, respectively. Upper and middle straw were main parts of potassium storage, which accounted for 59.4%～69.2% of plant potassium accumulation. Grain yield had high correlations with nitrogen and phosphorus uptake by plants. The absorption ratios of nitrogen, phosphorus, potassium were similar in the different varieties. The average ratios of nitrogen to phosphorus, and nitrogen to potassium were 4.7 and 1.8, respectively. Potassium removal caused by wheat harvest had significant difference between with and without the application of wheat straw to field. Ning 09-118 was preferred under the same level of fertilizer application, for its high yield and strong absorption capacity of nitrogen, phosphorus, and potassium. In order to decrease nutrient losses from fields, the application rates of nutrient, phosphorus and potassium should be decided by nutrient uptake characteristics of wheat varieties and nutrient use efficiency，and the determination of potassium fertilizer application should also consider the methods of straw utilization in wheat growing areas.

wheat; genotype; nutrients; absorption; removal

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.018

S19

A

1674-5906（2015）03-0487-07

盛婧，張鵬，孫國鋒，王鑫. 基于污染控制的小麥品種氮磷鉀吸收與移除特征研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(3): 487-493.

SHENG Jing, ZHANG Peng, SUN Guofeng, WANG Xin. Nutrient Absorption Characteristics and Removal from Soil with Different Wheat Varieties Based on Pollution Control [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 487-493.

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD14B12）

盛婧（1978年生），女，研究員，博士，主要從事循環(huán)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)生態(tài)方面的研究。E-mail：nkysj@hotmail.com

2014-12-26