施氮量對(duì)小麥氮素利用的影響

李升東，張衛(wèi)峰，王法宏，司紀(jì)升，孔令安，劉建軍

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193； 2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東濟(jì)南 250100)

?

施氮量對(duì)小麥氮素利用的影響

李升東1,2，張衛(wèi)峰1，王法宏2，司紀(jì)升2，孔令安2，劉建軍2

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193； 2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，山東濟(jì)南 250100)

摘要：為給小麥氮肥高效利用提供依據(jù)，采用大田試驗(yàn)，連續(xù)2個(gè)年度(2012-2013、2013-2014)分別在潮土(濟(jì)南)和棕壤(淄博)兩種土壤類型上觀測(cè)了0 kg·hm-2(對(duì)照)、69 kg·hm-2、138 kg·hm-2、207 kg·hm-2、276 kg·hm-2(高氮處理)和345 kg·hm-2(富氮處理)純氮對(duì)小麥產(chǎn)量、氮肥利用效率和耕層土壤養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明，在0～276 kg·hm-2范圍內(nèi)，小麥葉面積系數(shù)(LAI)和植被歸一化指數(shù)(NDVI)均隨氮肥施用量的增加而增加，富氮處理下LAI和NDVI開(kāi)始下降。施氮量在0～276 kg·hm-2范圍內(nèi)時(shí)，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重隨著施氮量的增加而增加，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)增施氮肥有利于小麥“庫(kù)”的建成。從低施氮量開(kāi)始到207 kg·hm-2的用量時(shí)，肥料氮的利用效率持續(xù)增加，但是繼續(xù)增加施氮量時(shí)，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率出現(xiàn)下降，此時(shí)小麥進(jìn)入氮肥的“奢侈吸收”階段。在黃淮海麥區(qū)氣候條件下，在小麥季施入氮素過(guò)量與否，對(duì)耕層土壤的肥力提升作用不明顯，因此小麥養(yǎng)分管理應(yīng)以達(dá)到作物養(yǎng)分吸收和土壤供求同步、土壤無(wú)機(jī)氮沒(méi)有顯著積累為宜。

關(guān)鍵詞：小麥；氮肥梯度；氮肥利用率；土壤養(yǎng)分

受“施肥越多，產(chǎn)量越高”觀念的影響[1]，為了獲取作物高產(chǎn)，生產(chǎn)中不合理和盲目施肥現(xiàn)象相當(dāng)普遍，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)尤為突出，造成了肥料利用效率和生產(chǎn)效益的低下[2]。在山東惠民的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，肥料的超量施用是土壤NO3--N 向下運(yùn)移，淋出根層，進(jìn)而污染深層地下水的主要原因[3]。雖然農(nóng)業(yè)科研工作者不斷地呼吁農(nóng)民降低肥料施用量，但是在實(shí)際生產(chǎn)中農(nóng)民認(rèn)為降低肥料用量雖然不會(huì)對(duì)當(dāng)季作物產(chǎn)量造成較大影響，但會(huì)影響下季作物，不利于土壤生產(chǎn)力的持續(xù)，因此仍然過(guò)量施氮。研究證實(shí)，施入土壤中的氮素主要由降水/灌溉淋失、反硝化損失、作物吸收和土壤殘留四個(gè)方面完成循環(huán)[4-5]，其中氮素淋失在5%～18%之間，反硝化損失約為5%～8%，作物吸收約為18%～41%，土壤殘留部分大約20%～48%[6-8]。其中土壤殘留部分是關(guān)鍵，因?yàn)槠滟A存在土壤中，可以被下季作物再利用，這也是農(nóng)民反駁科研工作者降低氮肥施用量不會(huì)影響土壤肥力狀況的所謂“科學(xué)依據(jù)”。巨曉棠等利用15N示蹤試驗(yàn)在北京郊區(qū)冬小麥/夏玉米輪作體系中研究發(fā)現(xiàn)，施氮量在120～360 kg·hm-2時(shí)，一季作物生長(zhǎng)后仍有20.9%～48.4%肥料氮?dú)埩粲?～100 cm土層中[8]。但是其沒(méi)有對(duì)土壤殘留養(yǎng)分的分布乃至下一季作物的利用情況進(jìn)一步深入研究。由于華北平原具有典型的大陸性季風(fēng)氣候，常年降水量雖然在600～800 mm之間，但是降水主要集中在6月至9月[9]。而當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)習(xí)慣為小麥/玉米一年兩熟，小麥一般是9月下旬或10月上旬播種，來(lái)年的5月下旬或6月上旬收獲，之后免耕鐵茬播種玉米，至9月中旬或下旬收獲[10]。農(nóng)戶在小麥季施入土壤中的氮素在強(qiáng)降雨淋失的同時(shí)，有多少能夠被下季作物吸收利用成為當(dāng)前氮素周年高效利用研究亟待明確的問(wèn)題[11-13]。本試驗(yàn)設(shè)置不同施氮量處理，研究了氮素管理對(duì)土壤生產(chǎn)力和小麥氮素利用效率的影響，以期為實(shí)現(xiàn)小麥高效生產(chǎn)、減輕氮素環(huán)境污染提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)2012-2013年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗(yàn)田(北緯35°22′,東經(jīng)117°13′，海拔40 m)進(jìn)行，供試小麥品種為黃淮海麥區(qū)大面積推廣應(yīng)用的濟(jì)麥22；2013-2014年在淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)院桓臺(tái)試驗(yàn)站(北緯36°51′，東經(jīng)118°13′，海拔32 m)進(jìn)行，供試小麥品種為山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所選育的魯原502。濟(jì)南、淄博均屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，降水主要集中在6-9月，兩地多年平均降水量分別為722.6和667.5 mm。濟(jì)南試驗(yàn)點(diǎn)土壤類型為潮土，淄博試驗(yàn)點(diǎn)土壤類型為棕壤，兩地播種前土壤基礎(chǔ)肥力狀況見(jiàn)表1。

試驗(yàn)設(shè)0、69、138、207、276和345 kg·hm-26個(gè)氮肥施用量處理，分別用N0、N69、N138、N207、N270和N345表示，小區(qū)面積40 m2(4 m×10 m)，小區(qū)間距為50 cm，3次重復(fù)，氮肥50%于播種前基施，其余50%在拔節(jié)期人工開(kāi)溝追施。磷肥和鉀肥施用量均為225 kg·hm-2，在播種前一次翻耕施入。氮肥為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。2012-2013季追氮日期為3月16日，2013-2014季追氮日期為3月25日。

表1　試驗(yàn)田土壤基礎(chǔ)肥力

濟(jì)南和淄博試驗(yàn)田分別于10月8日和11日播種，基本苗均為315萬(wàn)株·hm-2。兩地分別于當(dāng)年的11月15日和11月10日澆灌越冬水，次年的3月18日和3月22日澆灌返青水，其他田間管理措施等同于大田，收獲日期分別為次年的6月10日和6月12日。

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

在日照強(qiáng)度達(dá)到900 μmol·m-2·s-1的無(wú)風(fēng)天，用AccuPAR.model LP-80植物冠層分析儀測(cè)定葉面積系數(shù)(LAI)，每小區(qū)測(cè)5點(diǎn)取平均值。測(cè)量時(shí)將儀器水平放置在冠層上方無(wú)遮擋處，測(cè)量光合有效輻射(PAR)，然后將儀器水平放置到小麥根部再測(cè)量基部的光合有效輻射，由儀器按照內(nèi)置公式計(jì)算LAI。

植被歸一化指數(shù)(NDVI)由國(guó)際玉米小麥改良中心(CIMMYT)提供的GreenSeeker 505測(cè)定。測(cè)定時(shí)儀器探頭平行于地面，距小麥冠層40 cm，測(cè)定者在田間行走的同時(shí)儀器采集并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

開(kāi)花期根系活力測(cè)定采用TTC法[14]。

氮肥農(nóng)學(xué)效率AEN=(YN-Y0)/FN；氮肥偏生產(chǎn)力PFPN=YN/FN；肥料利用率RE=(UN-U0)/FN×100%。式中，YN為施氮處理籽粒產(chǎn)量；Y0為對(duì)照籽粒產(chǎn)量；FN為氮肥施用量；UN為施肥區(qū)小麥氮素吸收量；U0為空白區(qū)小麥氮素吸收量；FN為氮素投入量。

每個(gè)小區(qū)按照東西向劃分為兩部分，一部分用于生育期間采樣，另一部分用于收獲測(cè)產(chǎn)。于小麥返青、拔節(jié)、抽穗、灌漿和成熟期采植株樣測(cè)定生物量和農(nóng)藝指標(biāo)。收獲時(shí)每小區(qū)中間選取5 m2人工收獲測(cè)產(chǎn)。

1.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS17.0軟件處理，繪圖采用Sigma Plot 11.0軟件完成。

2結(jié)果與分析

2.1施氮量對(duì)小麥LAI和NDVI的影響

LAI和NDVI是反映農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和營(yíng)養(yǎng)信息的兩個(gè)重要參數(shù)[15]。施氮量對(duì)小麥LAI和NDVI均存在顯著影響(圖1)。在0～276 kg·hm-2

圖1　施氮量對(duì)小麥NDVI和LAI的影響

施氮量范圍內(nèi)，LAI和NDVI均隨著氮肥施用量的增加而增加，在氮肥施用量超過(guò)276 kg·hm-2時(shí)LAI和NDVI均下降。因此，過(guò)量施氮不利于小麥葉面積的擴(kuò)大。從生育進(jìn)程看，在小麥生長(zhǎng)的前期(3月18、20日)和后期(6月1和3日)施氮量對(duì)LAI和NDVI的影響尤為明顯，說(shuō)明合理的氮素供給具有促進(jìn)小麥春季早發(fā)和后期延衰的作用，有利于植株健壯生長(zhǎng)。

2.2施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

當(dāng)兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別在0～276和0～207 kg·hm-2范圍內(nèi)持續(xù)增加施氮量時(shí)，小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重及產(chǎn)量均不斷提高，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)增施氮肥有利于小麥“庫(kù)”的建成和高產(chǎn)。過(guò)量施氮時(shí)穗粒數(shù)和千粒重顯著下降，雖然穗數(shù)繼續(xù)增加，但產(chǎn)量變化不明顯或顯著降低。地上部生物量對(duì)施氮量也表現(xiàn)出相似的反應(yīng)。

表2　施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

同列數(shù)據(jù)后小寫(xiě)字母不同表示同一地點(diǎn)不同處理間差異顯著(P<0.05)。下表同

Values followed by different small letters in a column were significantly different among the different treatments in a site at 0.05 level.The same as in other tables

2.3施氮量對(duì)小麥氮素吸收、根系活力和氮肥利用效率的影響

隨著施氮量的增加，小麥植株總吸氮量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)(表3)。低氮處理(N0、N69、N138)下小麥根系活力高于高氮處理(N207、N276、N345)，說(shuō)明小麥在低氮供應(yīng)情況下會(huì)通過(guò)加強(qiáng)根系吸收能力來(lái)促進(jìn)植株氮素累積。隨著施氮量的增加，氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥利用效率均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率呈先增后降趨勢(shì)，以N207處理最高。說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下施氮量超過(guò)207 kg·hm-2后，小麥進(jìn)入氮素的“奢侈吸收”狀態(tài)[16]，過(guò)量施氮對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有積極作用。

2.4施氮量對(duì)小麥?zhǔn)斋@后耕層土壤養(yǎng)分含量的影響

隨著施氮量的變化，耕層土壤各養(yǎng)分含量出現(xiàn)了不同程度的增減，其中土壤全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量均是以N138和N207兩個(gè)處理最高(表4)。但各小區(qū)小麥植株攜走的氮量在124～214 kg·hm-2之間，高于低氮處理的氮素施入量(N0、N69)。本試驗(yàn)條件下，前茬作物肥料氮的土壤殘留部分對(duì)本季作物耕層土壤養(yǎng)分供應(yīng)的作用大，以N0、N69、N138和N207四個(gè)處理可以計(jì)算出，在本季生產(chǎn)過(guò)程中，前茬作物收獲后土壤殘留氮素對(duì)本季作物氮素的供應(yīng)比例應(yīng)在19%～21%之間，遠(yuǎn)低于前人33%～42%的試驗(yàn)結(jié)果[17]，說(shuō)明在黃淮海麥區(qū)特殊氣候條件下，由于玉米季的高強(qiáng)度降雨，土壤硝態(tài)氮的淋失嚴(yán)重,即使在小麥季施入較多的氮肥，對(duì)0～40 cm耕層土壤的肥力提升作用也較小。

表3　施氮量對(duì)小麥氮素吸收利用及根系活力的影響

表4　施氮量對(duì)0～40 cm耕層土壤養(yǎng)分含量的影響

(續(xù)表4Continued table 4)

地點(diǎn)Sites土層Soildepth/cm處理Treatments有效磷AvailableP/(mg·kg-1)數(shù)值Value增減Increaserate速效鉀AvailableK/(mg·kg-1)數(shù)值Value增減Increaserate有機(jī)質(zhì)OM/(g·kg-1)數(shù)值Value增減Increaserate濟(jì)南Jinan0～20N023.63a2.9290.27a6.757.90b-0.04N6921.69ab0.9885.67ab2.158.22ab-0.01N13823.64a2.9376.98c-6.548.31a0N20720.75b0.0476.39c-7.138.32a0N27624.25a3.5481.24b-2.288.42a0.01N34521.58ab0.8780.59b-2.938.53a0.0220～40N025.61b-4.0647.84ab0.991.71b-0.45N6921.31c-8.3632.55b-14.301.31b-0.49N13826.87b-2.8046.96ab0.112.21b-0.40N20732.65ab2.9845.07ab-1.787.41a0.12N27638.14a8.4734.12b-12.736.90a0.07N34532.12ab2.4554.25a7.405.72a-0.05淄博Zibo0～20N027.93ab-0.32112.26a6.018.11a-0.05N6926.75ab-1.50106.96a0.718.31a-0.03N13829.11a0.8698.63ab-7.628.61a0N20724.83b-3.4297.66ab-8.598.75a0.01N27630.73a2.48102.34a-3.918.72a0.01N34527.21ab-1.0495.38ab-10.878.40a-0.0220～40N016.87b1.0363.45c-22.922.81b-0.21N6922.36a6.5272.27c-14.104.87b-0.01N13818.37ab2.5394.68a8.316.22ab0.13N20719.05a3.2197.33a10.967.42a0.25N27616.70b0.8692.05a5.687.37a0.24N34517.34ab1.5087.21b0.846.93ab0.20

養(yǎng)分增減值為相對(duì)于試驗(yàn)前土壤養(yǎng)分的變化值

The increase rate of soil nutrition is the change value relative to soil nutrition content before the expriment

3討 論

由于受農(nóng)業(yè)從業(yè)人口素質(zhì)和農(nóng)田破碎度較高的影響，黃淮海麥區(qū)小麥生產(chǎn)過(guò)程中氮肥施用量變異較大，氮肥過(guò)量施用和施肥不足問(wèn)題并存，農(nóng)戶過(guò)量施肥的原因主要是擔(dān)心本季氮肥施用量的降低會(huì)影響下季作物的產(chǎn)量[1]。氮肥管理的目標(biāo)應(yīng)是在保護(hù)生態(tài)環(huán)境養(yǎng)分平衡的同時(shí)，既能滿足作物生長(zhǎng)需要，又能保持土壤生產(chǎn)力的可持續(xù)[18-20]。本研究表明，雖然過(guò)量施氮可以提高土壤硝態(tài)氮含量，但是對(duì)銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量影響不大，而殘留在土壤中的硝態(tài)氮極有可能在即將到來(lái)的雨季被雨水淋失到深層地下水中，在當(dāng)前土壤基礎(chǔ)肥力較高的情況下繼續(xù)過(guò)量施氮也不會(huì)進(jìn)一步提高土壤生產(chǎn)力。在黃淮海麥區(qū)耕層土壤速效氮超量的情況下，過(guò)量施肥不僅不會(huì)增加產(chǎn)量，反而會(huì)由于穗粒數(shù)和千粒重的降低而影響到小麥產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。這主要是由于氮素的充足供應(yīng)不利于拔節(jié)期小麥群體的兩極分化，雖然單位面積穗數(shù)有所增加，但是由于P、K養(yǎng)分供給的不平衡限制了小麥抗倒伏能力和綜合抗性的提高，進(jìn)而限制了產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

張福鎖等[21]研究指出，華北平原高產(chǎn)地塊冬小麥氮素需求量為174 kg·hm-2。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在潮土(濟(jì)南)和棕壤(淄博)兩種土壤類型下，氮肥空白對(duì)照小麥公頃吸氮量分別高達(dá)127.3和162.4 kg·hm-2。如果照此計(jì)算兩地分別僅施用46.7和11.6 kg·hm-2的氮肥就可滿足兩地的小麥氮素需求。但兩地試驗(yàn)結(jié)果顯示，取得產(chǎn)量水平最高的處理分別是N276和N207，與空白供氮量相加，產(chǎn)量水平最高的處理的供氮量分別高達(dá)400.3和369.4 kg·hm-2。由此造成了令人困惑的現(xiàn)象，在華北平原小麥玉米生產(chǎn)技術(shù)體系，供氮量多少才能既能滿足作物的需求，又能維持較高的土壤生產(chǎn)力？這需要從小麥吸收的氮素的去向進(jìn)行分析，以籽粒產(chǎn)量為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，無(wú)非將氮素分配劃分為植株氮素積累和籽粒氮素積累兩部分。研究證明，在產(chǎn)量水平7 500～9 000 kg·hm-2的潮土上增施氮肥對(duì)冬小麥的增產(chǎn)效果不明顯，但可顯著促進(jìn)小麥植株對(duì)氮素的吸收[22]。張法全等也證實(shí)，在10 000 kg·hm-2高產(chǎn)地塊上增加施氮量降低了花后營(yíng)養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)效率[23]。在本試驗(yàn)條件下，過(guò)量施氮不僅限制了小麥根系活力的提高，而且延緩了拔節(jié)期小麥的兩極分化，降低了小麥的抗倒伏能力和綜合抗性，雖然增加了群體數(shù)量，但是不利于小麥綜合產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

另外，有研究認(rèn)為，在冬小麥季，基施和追施氮肥的去向存在明顯差異。追施氮肥的利用率和收獲后殘留率顯著高于基施氮肥[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，在潮土和棕壤中采用基追比1∶1施肥后，隨著施肥量的增加，20～40 cm土層硝態(tài)氮含量增加明顯，尤其是潮土增加較明顯。但是對(duì)改善土壤基礎(chǔ)肥力狀況作用不大。這主要是由于小麥?zhǔn)斋@后即進(jìn)入雨季，而此時(shí)的玉米尚處于苗期，根系弱，不能吸收到該土層養(yǎng)分，在強(qiáng)降雨的淋失下，這部分硝態(tài)氮大部分被降水帶到深層地下水中[25]。因此，過(guò)量施用氮肥不僅不會(huì)增加作物產(chǎn)量反而污染環(huán)境[26]，應(yīng)以達(dá)到作物養(yǎng)分吸收和土壤供求同步、土壤無(wú)機(jī)氮沒(méi)有顯著積累為宜。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓洪云,楊增旭.農(nóng)戶測(cè)土配方施肥技術(shù)采納行為研究——基于山東省棗莊市薛城區(qū)農(nóng)戶調(diào)研數(shù)據(jù)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,44(23):4962-4970.

Han H Y,Yang Z X.Analysis on farmers’ adoptive behavior of soil testing for formulated fertilization: empirical evidence from the Xuecheng district of Zaozhuang city in Shandong province [J].ScientiaAgriculturaSinica,2011,44(23):4962-4970.

[2]張福鎖,崔振嶺,王激清,等.中國(guó)土壤和植物養(yǎng)分管理現(xiàn)狀與改進(jìn)策略[J].植物學(xué)通報(bào),2007,24(6):687-694.

Zhang F S,Cui Z L,Wang J Q,etal.Current status of soil and plant nutrient management in China and improvement strategies [J].ChineseBulletinofBotany,2007,24(6):687-694.

[3]崔振嶺,陳新平,張福鎖,等.不同灌溉畦長(zhǎng)對(duì)麥田灌水均勻度與土壤硝態(tài)氮分布的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,14(3):82-85.

Cui Z L,Chen X P,Zhang F S.Effect of different border lengths on the irrigation homogeneity and soil nitrate-N distribution on wheat field [J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2006,14(3):82-85.

[4]鐘 茜,巨曉棠,張福鎖.華北平原冬小麥/夏玉米輪作體系對(duì)氮素環(huán)境承受力分析[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2006,12(3):285- 293.

Zhong Q,Ju X T,Zhang F S.Analysis of environmental endurance of winter wheat/summer maize rotation system to nitrogen in North China Plain [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2006,12(3):285-293.

[5]Ju Xiaotang,Lu Xing,Gao Zhiling,etal.Processes and factors controlling N2O production in an intensively managed low carbon calcareous soil under sub-humid monsoon conditions [J].EnvironmentalPollution,2011,159(4):1007-1016.

[6]Guo Jingheng,Liu Xuejun,Zhang Ying,etal.Significant acidification in major Chinese croplands [J].Science,2010,327(5968):1008-1010.

[7]汪曉麗,陶玥玥,盛海君,等.硝態(tài)氮供應(yīng)對(duì)小麥根系形態(tài)發(fā)育和氮吸收動(dòng)力學(xué)的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2010,30(1):129-134.

Wang X L,Tao Y Y,Sheng H J,etal.Effects of nitrate supply on morphology development and nitrate uptake kinetics of wheat roots [J].JournalofTriticeaeCrops,2010,30(1):129-134.

[8]巨曉棠,張福鎖.中國(guó)北方土壤硝態(tài)氮的累積及其對(duì)環(huán)境的影響[J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(1):24-28.

Ju X T,Zhang F S.Nitrate accumulation and its implication to environment in north China [J].EcologyandEnvironment,2003,12(1):24-28.

[9]馬潔華,劉 園,楊曉光,等.全球氣候變化背景下華北平原氣候資源變化趨勢(shì)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(14):3818-3827.

Ma J H,Liu Y,Yang X G,etal.Characteristics of climate resources under global climate change in the North China Plain [J].ActaEcologicaSinica,2010,30(14):3818-3827.

[10]Wang Jing,Enli Wang,Yang Xiaoguang,etal.Increased yield potential of wheat-maize cropping system in the North China Plain by climate change adaptation [J].ClimaticChange,2012,113(3-4):825-840.

[11]王桂良,葉優(yōu)良,李歡歡,等.施氮量對(duì)不同基因型小麥產(chǎn)量和干物質(zhì)累積的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2010,30(1):116-122.

Wang G L,Ye Y L,Li H H,etal.Effect of nitrogen fertilizer application on grain yield and dry matter accumulation for different genotypes of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2010,30(1):116-122.

[12]馬東輝,王月福,周 華,等.氮肥和花后土壤含水量對(duì)小麥干物質(zhì)積累、運(yùn)轉(zhuǎn)及產(chǎn)量的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2007,27(5):847-851.

Ma D H,Wang Y F,Zhou H,etal.Effect of postanthesis soil water status and nitrogen on grain yield and canopy biomass accumulation and transportation of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2007,27(5):847-851.

[13]石 玉,于振文,王 東,等.施氮量和底追比例對(duì)小麥氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào),2006,32(12):1860-866.

Shi Y,Yu Z W,Wang D,etal.Effects of nitrogen rate and ratio of base fertilizer and topdressing on uptake,translocation of nitrogen and yield in wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2006,32(12):1860-866.

[14]郭翠花,苗果園,高志強(qiáng).灌漿期斷根對(duì)小麥產(chǎn)量及相關(guān)生理性狀的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2007,27(2):331-334.

Guo C H,Miao G Y,Gao Z Q.Effect of pruning root in grain filling stage on yield and physiological characteristic of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2007,27(2):331-334.

[15]孫旭生,林 琪,李玲燕,姜 雯,等.氮素對(duì)超高產(chǎn)小麥生育后期光合特性及產(chǎn)量的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2008,14(5):840-844.

Sun X S,Lin Q,Li L Y,etal.Effects of nitrogen supply on photosynthetic characteristics at later developing stages and yield in super-high yield winter wheat [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2008,14(5):840-844.

[16]潘家榮,巨曉棠,劉學(xué)軍,等.水氮優(yōu)化條件下在華北平原冬小麥/夏玉米輪作中化肥氮的去向[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2009,23(2):334-340.

Pan J R,Ju X T,Liu X J,etal.Fate of fertilizer nitrogen for winter wheat/summer maize rotation in North China Plain under optimization of irrigation and fertilization [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2009,23(2):334-340.

[17]習(xí)金根,周建斌.不同灌溉施肥方式下尿素態(tài)氮在土壤中遷移轉(zhuǎn)化特性的研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2003,9(3):271-275.

X J G,Zhou J B.Leaching and transforming characteristics of urea-N added by different ways of fertigation [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2003,9(3):271-275.

[18]趙士誠(chéng),沙之敏,何萍.不同氮肥管理措施在華北平原冬小麥上的應(yīng)用效果[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2011,17(3):517-524.

Zhao S C,Sha Z M,He P.Response of winter wheat to different nitrogen managements in North Central China[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2011,17(3):517-524.

[19]李升東,王法宏,司紀(jì)升,等.氮肥管理對(duì)小麥產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2012,26(2):403-407.

Li S D,Wang F H,Si J S,etal.Effects of nitrogen application patterns on yields of winter wheat and nitrogen use efficiency [J].JournalofNuclearAgriculturalSciences,2012,26(2):403-407.

[20]Chen Xinping,Cui Zhenling,Peter M Vitousek,etal.Integrated soil-crop system management for food security [J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2011,108(16):6399-6404.

[21]張福鎖,王激清,張衛(wèi)峰,等.中國(guó)主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J].土壤學(xué)報(bào),2008,45(5):915-924.

Zhang F S,Wang J Q,Zhang W F,etal.Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement[J].ActaPedologicaSinica,2008,45(5):915-924.

[22]張麗娟,巨曉棠,吉艷芝,等.夏季休閑與種植對(duì)華北潮土剖面殘留硝態(tài)氮分布的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2010,16(2):312-320.

Zhang L J,Ju X T,Ji Y Z,etal.Effects of fallow and plant growth in summer on the movement of residual nitrate in aquic soil on North China Plain [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2010,16(2):312-320.

[23]張法全,王小燕,于振文,等.公頃產(chǎn)10 000 kg小麥氮素和干物質(zhì)積累與分配特性[J].作物學(xué)報(bào),2009,35(6):1086-1096.

Zhang F Q,Wang X Y,Yu Z,etal.Characteristics of accumulation and distribution of nitrogen and dry matter in wheat at yield level of ten thousand kilograms per hectare [J].ActaAgronomicaSinica,2009,35(6):1086-1096.

[24]歐陽(yáng)揚(yáng),李敘勇.干濕交替頻率對(duì)不同土壤CO2和N2O釋放的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(4):1251-1259.

OU Y Y,Li X Y.Impacts of drying-wetting cycles on CO2and N2O emissions from soils in different ecosystems [J].ActaEcologicaSinica,2013,33(4):1251-1259.

[25]Bradley Bethany A,Lyndon D Estes,David G Hole,etal.Predicting how adaptation to climate change could affect ecological conservation:Secondary impacts of shifting agricultural suitability [J].DiversityandDistributions,2010,18(5):425-437.

[26]彭世琪.中國(guó)肥料使用管理立法研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,47(20):4109-4116.

Peng S Q.Study on lawmaking about fertilizer use and management in China [J].ScientiaAgriculturaSinica,2014,47(20):4109-4116.

Effect of Nitrogen Application Amount on Nitrogen Utilization of Wheat

LI Shengdong1,2,ZHANG Weifeng1,WANG Fahong2,SI Jisheng2,KONG Ling’an2,LIU Jianjun2

(1.College of Resources and Environmental Sciences，China Agricultural University，Beijing 100193,China;2.Crop Research Institute,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan,Shandong 250100,China)

Abstract:Field experiments were conducted in Jinan and Zibo,to investigate the effect of different nitrogen(N) fertilizer managements on winter wheat growth,yield and also the change of soil N content. Results showed that leaf area index(LAI) and vegetation index(NDVI) was increased with the increase of nitrogen application amount with the range of 0 to 276 kg·hm-2. However,LAI and NDVI was reduced when the applied nitrogen amount was more than 276 kg·hm-2. Furthermore,in the range of 0 to 276 kg·hm-2,the spike number per hectare,grain number per spike and thousand-kernel weight was increased with the increase of nitrogen application amount,which indicates there is an enough “pool” to absorb the applied nitrogen. The total amount of uptake increased with the increase of nitrogen application amount. However,the nitrogen partial factor productivity(PFP),agronomic efficiency(AE) and nitrogen use efficiency(RE) declined. The nitrogen use efficiency was increased with the increase of the applied nitrogen amount with the range of 0 to 207 kg·hm-2,but then declined with the amount of applied nitrogen increased,together with the declined AE. The wheat is at the luxury stage when the nitrogen application amount is more than 207 kg·hm-2. In Huang-Huai Hai region,the “l(fā)uxury nitrogen application” is not good for the improvement of soil fertility,but the target of nutrient management should make sure that crop nutrient uptake and soil supply is synchronization,and no more soil inorganic nitrogen accumulation.

Key words:Wheat; Nitrogen gradients; Nitrogen use efficiency; Soil nutrients

中圖分類號(hào)：S512.1；S318

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-1041(2016)02-0223-08

通訊作者：張衛(wèi)峰(E-mail: lsdlwy@163.com)

基金項(xiàng)目：山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2014CQ032);國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-3-1-21);國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD04B00);國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203079，201303109-7)；國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金項(xiàng)目(2008GB2c600165)；山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課題

收稿日期：2015-09-01修回日期：2015-10-08

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-01-26

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160126.1945.026.html

第一作者E-mail：lsd01@163.com