小麥玉米一體化氮肥運(yùn)籌對小麥產(chǎn)量和氮素利用的影響

王 震，李金秀，張 彬，馮 浩，李金榜*

（1 南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南南陽 473008；2 南陽市宛城區(qū)種子技術(shù)服務(wù)站，河南南陽 473008）

小麥–玉米輪作是黃淮麥區(qū)典型的種植模式，小麥常年種植面積穩(wěn)定在900萬 hm2，占全國小麥面積的58.5%[1]。目前該區(qū)域在施肥管理上存在很大的隨意性，小麥、玉米兩季作物施肥時不考慮氮肥的盈余量，大量不被利用的氮素可能隨水淋洗到土壤深層。同時與玉米相比，小麥的氮肥利用量較少，小麥季施肥量尤其是氮肥用量過大、施肥不均勻，肥料因表施而揮發(fā)損失或因漫灌而淋失的現(xiàn)象普遍存在[2]，致使肥料利用率降低。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長時期的低氮肥利用率會造成資源的巨大浪費(fèi)，嚴(yán)重污染環(huán)境，同時帶來一系列的環(huán)境和社會問題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的氮肥盈余量已經(jīng)達(dá)到175 kg/hm2 [3]，黃淮麥區(qū)50%的地下水硝酸鹽含量因過量使用氮肥而超標(biāo)[4]。因此，該區(qū)域采用合理的一體化氮肥運(yùn)籌不僅能增加作物產(chǎn)量，而且對發(fā)展高產(chǎn)、高效、生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)民栽培技術(shù)和經(jīng)濟(jì)收入有著重要的意義[5]。

土壤中無機(jī)態(tài)氮一般占全氮的1%～5%，主要為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，這部分氮可以直接被作物吸收利用。研究發(fā)現(xiàn)，施入旱作土壤中的銨態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥1～2周會轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，在高量施氮條件下，收獲后土壤中累積的氮素絕大部分以硝態(tài)氮形式存在[6]。氮肥利用率主要受土壤、作物種類、生育時期、其他肥料種類、肥料施用技術(shù)和氣象條件等因素影響，變幅很大[7-8]。氮肥利用效率的常用量化指標(biāo)包括氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素養(yǎng)分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力等，這些量化指標(biāo)可以從不同側(cè)面描述作物對氮素或氮肥的利用效率。研究表明，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素養(yǎng)分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的增加而降低[9]。所以僅簡單采用降低氮肥施用量的方法來提高利用效率，并不能達(dá)到較高的目標(biāo)產(chǎn)量，更無法做到合理的氮肥施用。因此綜合研究氮肥的產(chǎn)量效應(yīng)、氮肥利用率以及土壤–作物體系中的氮素平衡，始終是評價一體化氮肥合理施用與否的關(guān)鍵。

新麥21是新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院以偃展1號為母本、新麥9號為父本雜交，經(jīng)后代系譜法連續(xù)選擇培育而成的小麥品種，于2009年通過國家品種審定(國審麥2009014)，具有抗逆性強(qiáng)、綜合性狀優(yōu)良及廣泛的適應(yīng)性等特點(diǎn)[10]。宛麥20是南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院以漯珍1號為母本、豫麥18為父本雜交，經(jīng)系譜選擇而成的弱春性中熟黑色類型品種，于2011年通過河南省品種審定 (豫審麥2011012)，具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，宛麥20種皮中含有花色素苷，籽粒中富含鐵、鋅、鈣、硒等微量元素，具有很高的營養(yǎng)價值。本試驗(yàn)以新麥21和宛麥20為材料，在小麥、玉米一體化施肥條件下研究了周年氮肥用量及其分配比例對小麥產(chǎn)量、氮肥利用效率和土壤硝態(tài)氮的影響，以期為豫西南地區(qū)一體化施肥條件下高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況與試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2013—2016年在河南省南陽市臥龍區(qū)潦河鎮(zhèn)農(nóng)科院試驗(yàn)基地 (112°57′E、32°93′N) 進(jìn)行，該試驗(yàn)點(diǎn)地處亞熱帶到溫帶的過渡帶，屬于季風(fēng)大陸濕潤半濕潤氣候，年平均氣溫14.4～15.7℃，年降雨量 703.6～1173.4 mm，年日照時數(shù) 1897.9～2120.9 h。供試土壤為黃褐土，0—20 cm土層土壤理化性質(zhì)：全氮 1.20 g/kg、堿解氮 45.01 mg/kg、Olsen-P 23.34 mg/kg、速效鉀 113.62 mg/kg、有機(jī)質(zhì) 16.48 g/kg。0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm土壤硝態(tài)氮含量分別為 5.3、6.1、7.7、15.4、19.8 mg/kg。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為新麥21 (X21) 和宛麥20 (W20) 2個小麥品種；裂區(qū)設(shè)小麥/玉米兩熟制，周年 3 個氮肥 (尿素) 用量為 300 kg/hm2(N300)、450 kg/hm2(N450) 和 600 kg/hm2(N600)；次裂區(qū)設(shè)小麥、玉米作物間3個氮肥分配比例，分別為4∶6(B4)、5∶5 (B5)、6∶4 (B6)，共計 18 個處理。增設(shè)不施氮處理為對照。小麥季施氮量包括0、120、150、180、225、240、270、300、360 kg/hm2。每處理小區(qū)面積為30 m2，重復(fù)3次。

小麥于每年10月16日播種。各處理以P2O5150 kg/hm2(磷酸二銨，含 P2O546%)和 K2O 75 kg/hm2(氯化鉀，含K2O 60%) 為底肥；所施氮肥為尿素 (含N 46%)，按試驗(yàn)要求 (基追比4∶6) 計算出每小區(qū)所需底肥，稱量后分別撒施，追肥于起身期依據(jù)試驗(yàn)要求，按小區(qū)分別稱量條施。播種方式、灌水時期、病蟲害防治、收獲方式等管理措施同高產(chǎn)田。

1.2 樣品采集與測試

成熟期測產(chǎn)采用小區(qū)計產(chǎn)，每個小區(qū)收獲3 m2，重復(fù)3次，風(fēng)干、脫粒后測產(chǎn)并進(jìn)行室內(nèi)考種。植株按普通葉、旗葉、莖稈、穎殼和子粒烘干、稱重，粉碎后，經(jīng)濃H2SO4和H2O2消煮，采用半微量凱氏定氮法測定各器官全氮的含量。分別在小麥出苗、拔節(jié)、孕穗、成熟期和玉米拔節(jié)、抽雄、成熟期，以20 cm為間隔取0—100 cm土壤樣品，每小區(qū)取5鉆制備混合樣，鮮樣測定硝態(tài)氮。取樣留下的鉆孔用保護(hù)區(qū)土壤回填，防止灌水追肥養(yǎng)分下滲。土壤硝態(tài)氮采用 2 mol/L KCl浸提 1 h，紫外分光光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

有關(guān)參數(shù)計算：

植株氮素積累總量 = 成熟期單株干重 × 成熟期單株含氮量 (%)× 密度；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率 =(施氮區(qū)產(chǎn)量 － 無氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量；

氮素養(yǎng)分利用效率 = 籽粒產(chǎn)量/植株氮素積累量；

氮肥偏生產(chǎn)力 = 施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；

經(jīng)濟(jì)系數(shù) = 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物學(xué)產(chǎn)量。

因三年試驗(yàn)結(jié)果基本一致，采用三年數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行分析。統(tǒng)計分析、通徑分析和差異顯著性檢驗(yàn)用SPSS 13.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析，用GGE biplot數(shù)據(jù)處理軟件作雙標(biāo)圖分析氮素利用效率關(guān)系，等值線圖采用Surfer 8.0繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，氮肥用量和分配比例對產(chǎn)量構(gòu)成因素均有顯著影響，兩個品種的反應(yīng)也有差異。X21的成穗數(shù)在一定范圍內(nèi)隨施氮量的增加而提高，當(dāng)施氮量超過270 kg/hm2時成穗數(shù)隨施氮量的升高而呈現(xiàn)下降趨勢，拔節(jié)后小麥季施氮肥較高的處理小分蘗死亡數(shù)增大。施氮量240、270 kg/hm2處理X21成穗數(shù)較多，處理間差異不顯著。W20的成穗數(shù)隨施氮量的增加而提高，施氮量300、360 kg/hm2處理成穗數(shù)較多，處理間差異不顯著。在本試驗(yàn)條件下，W20的分蘗成穗數(shù)多于X21。X21和W20的穗粒數(shù)無明顯變化趨勢，各處理間差異相對較小。X21和W20的最大穗粒數(shù)分別出現(xiàn)在N600 +B4 (240 kg/hm2) 和 N450 + B6 (270 kg/hm2) 處理。X21、W20的千粒重隨施氮量的增加而下降，以120 kg/hm2處理最高，分別達(dá)到 44.62 g 和 39.16 g。W20的千粒重普遍低于X21，品種內(nèi)的差異不顯著。

氮肥用量和分配比例顯著影響小麥產(chǎn)量，兩個品種的產(chǎn)量均表現(xiàn)為隨施氮量增加呈先升高后降低的趨勢。X21的產(chǎn)量以施氮225、240、270 kg/hm2處理較高，處理間差異不顯著。小麥W20的產(chǎn)量以施氮225、270 kg/hm2處理較高，處理間產(chǎn)量差異不顯著。當(dāng)小麥季施氮量超過300 kg/hm2時，X21和W20產(chǎn)量顯著下降。方差分析表明，品種、施氮量和分配比例均能顯著影響小麥產(chǎn)量 (F = 31467.68、763.36和9.88)，品種與施氮量之間、品種和分配比例之間、施氮量和分配比例之間以及三者之間均存在顯著互作效應(yīng) (F = 9.94、6.51、598.13 和 34.01)。

相關(guān)性分析表明，小麥季產(chǎn)量與全年產(chǎn)量存在極顯著正相關(guān) (r = 0.906**)。氮肥施用量同樣顯著影響全年產(chǎn)量，隨著施氮量的增加全年產(chǎn)量也呈先增后減的趨勢。氮肥分配比例對全年產(chǎn)量影響依全年施氮量不同而存在差異，隨著全年施氮量的增加氮肥分配比例對全年產(chǎn)量的影響增大。全年施氮量300 kg/hm2時，分配比例對全年產(chǎn)量影響差異不顯著，但當(dāng)全年施氮量達(dá)到600 kg/hm2時，分配比例對全年產(chǎn)量影響差異極顯著。全年產(chǎn)量在 N450 + B4、N450 +B5和N600 + B4處理時較高，處理間差異不顯著。

2.2 氮肥運(yùn)籌小麥季產(chǎn)量構(gòu)成因素通徑分析

X21 (y1)、W20 (y2) 產(chǎn)量性狀的 Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)顯著水平分別為0.187、0.200，均大于0.050，所以兩個品種的產(chǎn)量性狀服從正態(tài)分布，可以進(jìn)行回歸分析，得出成穗數(shù) (x1)、穗粒數(shù) (x2)、千粒重 (x3) 與產(chǎn)量性狀的線性回歸方程 y1= –11.243 +0.012x1+ 0.124x2+ 0.187x3，y2= –14.943 + 0.011x1+0.233x2+ 0.201x3。由通徑系數(shù)可以得出 x1、x2、x3對 y1、y2的直接作用分別是：P1y1= 0.938，P2y1=0.350，P3y1= 0.929；P1y2= 0.846，P2y2= 0.045，P3y2=1.015。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，x1、x2、x3的偏回歸系數(shù)顯著性均小于0.050，說明自變量與因變量之間存在顯著性差異，有統(tǒng)計學(xué)的意義。根據(jù)相關(guān)系數(shù)計算自變量的間接通徑系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)、通徑系數(shù)及間接通徑系數(shù)的關(guān)系列于表2。

由表2可知，在一體化氮肥條件下，X21產(chǎn)量構(gòu)成要素中，成穗數(shù)的直接作用最大，千粒重次之，穗粒數(shù)的直接作用最小。通過分析各個間接通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn)，雖然成穗數(shù)通過千粒重對產(chǎn)量產(chǎn)生較大負(fù)值 (–0.420) 的間接作用，但是由于成穗數(shù)的直接通徑系數(shù)值 (0.938) 較大以及成穗數(shù)通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的間接作用，使成穗數(shù)對產(chǎn)量的影響最大。在本試驗(yàn)條件下X21穗粒數(shù)的直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)均較小，對產(chǎn)量的改變影響不大。千粒重的直接通徑系數(shù)值 (0.929) 也較大，但千粒重通過成穗數(shù)和穗粒數(shù)對產(chǎn)量產(chǎn)生較大負(fù)值的間接作用抵消了部分直接作用，使千粒重對產(chǎn)量的簡單相關(guān)系數(shù)降為0.333。彩色小麥W20在一體化氮肥條件下，雖然成穗數(shù)的直接通徑系數(shù)（0.846）較大，但成穗數(shù)通過千粒重對產(chǎn)量產(chǎn)生較大負(fù)值（?0.763）的間接作用，使成穗數(shù)對產(chǎn)量的影響最小。W20的穗粒數(shù)在直接作用和通過千粒重對產(chǎn)量產(chǎn)生較大正值（0.402）的間接作用下，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.829，對產(chǎn)量的影響最大。千粒重的直接作用最大，但受千粒重通過成穗數(shù)對產(chǎn)量產(chǎn)生較大負(fù)值（?0.636）的間接作用影響，千粒重的簡單相關(guān)系數(shù)下降到0.557，小于穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響。

2.3 一體化氮肥運(yùn)籌對氮肥利用效率的影響

從圖1中各處理與指標(biāo)間的分布關(guān)系可以直觀發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在聯(lián)系，以不同指標(biāo)為頂點(diǎn)畫多邊形，多邊形相鄰兩點(diǎn)間連線的垂直線是兩個指標(biāo)優(yōu)化后的臨界值 (等值線)，垂直線將多邊形分成兩部分，優(yōu)勢處理位于相應(yīng)部分的最高點(diǎn)[11–12]。處理與指標(biāo)間的位置越近，該指標(biāo)含量越高，所有垂直線的交點(diǎn)是所有指標(biāo)的最佳平衡點(diǎn)。從圖1可知，X21和W20氮肥利用效率各指標(biāo)的最佳處理分別為N450 + B5和N600 + B4。施氮量的增加顯著提高單位面積上植株氮的積累量，兩個品種的氮積累量最大值均出現(xiàn)在 N600 + B6 處理，X21 和 W20 分別為 332.39 kg/hm2和 333.19 kg/hm2。W20 在全年施氮 600 kg/hm2時，B5和B6處理差異不顯著。隨全年施氮量及分配比例的提高，兩個品種的氮素養(yǎng)分利用效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)系數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢，以上4項(xiàng)指標(biāo)的最大值均出現(xiàn)在N300 + B4處理。

表1 不同處理小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 1 Grain yield and yield components of wheat under different treatments

由某一指標(biāo)和中心點(diǎn)的連線為起始，順時針方向旋轉(zhuǎn)，其它指標(biāo)和中心點(diǎn)連線與這條線夾角的余弦即為它們的相關(guān)系數(shù)[11–12]。相關(guān)性分析表明，兩個品種的氮素積累量與氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素養(yǎng)分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)系數(shù)之間存在極顯著負(fù)相關(guān)。由圖1可知，在一定范圍內(nèi)增施氮肥顯著提高了產(chǎn)量和氮素積累量，顯著降低了氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素養(yǎng)分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)系數(shù)，全年施氮量在300、450 kg/hm2時兩個品種的氮肥利用效率差異相對較小，降低不顯著。

2.4 氮肥運(yùn)籌下土壤硝態(tài)氮的動態(tài)變化

在N300處理水平，兩個品種各年份氮肥分配比例間0—100 cm土層硝態(tài)氮含量變化不明顯。X21 +N450的B4和B5處理0—100 cm土壤硝態(tài)氮含量分別從2013年小麥季季均10.9～15.8、10.8～14.0 mg/kg，增至2016年玉米季季均19.3～25.8、13.9～19.2 mg/kg，分別增加了63.3%～77.1%、28.7%～37.1%。由圖 2 可知，X21 + N450 + B4 處理 2015 年玉米季20—60 cm 土層硝態(tài)氮含量明顯增加；X21 + N450 +B5處理土層間硝態(tài)氮有增加但增加不明顯。X21 +N450 + B6處理在2013和2015年小麥季硝態(tài)氮含量達(dá)到各年度間較高水平，分別為18.7～24.2、23.1～26.9 mg/kg。X21 + N600 + B4 處理 2014 年玉米季0—40 cm土層和2015年玉米季之后的0—100 cm土層硝態(tài)氮含量明顯增加；X21 + N600 + B5 處理0—100 cm土層各年份間硝態(tài)氮含量均有不同程度的增加；X21 + N600 + B6 處理僅 2014 年玉米季0—100 cm土層硝態(tài)氮含量變化不明顯，其余生長季 注（Note）：x1—成穗數(shù) Spike; x2—穗粒數(shù) Kernel number; x3—千粒重 Thousand kernel weight; y—產(chǎn)量 Yield; PMCC—皮爾森相關(guān)系數(shù) Pearson product-moment correlation coefficient; DPC—直接通徑系數(shù) Direct path coefficient; IDPC—間接通徑系數(shù) Indirect path coefficient.土層內(nèi)硝態(tài)氮均有增加。X21 + N600處理0—100 cm土體中，B4、B5和B6處理土壤硝態(tài)氮含量分別從2013年小麥季季均16.7～21.5、13.1～26.7、21.6～33.6 mg/kg，增至2016年玉米季季均34.7～43.2、36.4～45.1、29.7～36.6 mg/kg，分別增加了100.9%～107.8%、68.9%～117.9%和8.9%～37.5%。

表2 產(chǎn)量及構(gòu)成因素間的相關(guān)系數(shù)及其與產(chǎn)量的通徑系數(shù)Table 2 Correlation coefficients between yield and its components and path coefficients

圖1 不同處理間氮肥利用效率相關(guān)系數(shù)圖Fig. 1 Correlation coefficients of nitrogen utilization efficiencies under different treatments

W20 + N450的B4和B5處理土壤硝態(tài)氮含量分別從2013年小麥季季均14.8～15.3、11.6～16.5 mg/kg，增至2016年玉米季19.2～24.9、13.2～18.1 mg/kg，分別增加了29.7%～62.7%、9.7%～13.8%，W20 + N450 + B4 處理 2014 年 0—40 cm 土層和2015年玉米季拔節(jié)期至抽雄期0—40 cm土層硝態(tài)氮含量明顯增加，W20 + N450 + B5 處理土層內(nèi)硝態(tài)氮含量增加不明顯。W20 + N450 + B6 處理 2013 年小麥季0—40 cm土層，2014年和2015年小麥季0—60 cm土層硝態(tài)氮均明顯增加，分別為18.28～25.04、24.5～29.9 、21.9～28.4 mg/kg。W20 + N600 + B4 處理3個小麥季0—60 cm土層硝態(tài)氮含量均有增加，W20 + N600 + B5 和 W20 + N600 + B6 處理隨種植年限的延長土壤硝態(tài)氮含量隨施氮量增加而升高，B4、B5和B6處理土壤硝態(tài)氮含量分別從2013年小麥季季均 19.7～21.9、18.4～26.6、23.4～36.5 mg/kg，增至2016年玉米季季均34.8～43.5、38.2～46.3、31.4～42.0 mg/kg，分別增加了76.6%～98.6%、74.1%～107.6% 和 15.1%～34.2%。X21 + N600 + B6 和 W20 +N600 + B6 處理 2015 年小麥季內(nèi) 0—20 cm 土壤硝態(tài)氮含量分別達(dá)到75.4、76.1 mg/kg，為各處理3年內(nèi)最高，這部分累積的高量硝態(tài)氮在玉米季也不能完全被有效利用而向土壤深層遷移，造成環(huán)境污染。

圖2 氮肥運(yùn)籌對0—100 cm土壤含量的影響Fig. 2 Dynamics of contents affected by different N rates in 0–100 cm soil profile

3 討論

氮肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要的作用，對產(chǎn)量有顯著影響，在一定的用量范圍內(nèi)，氮肥可以促進(jìn)有效分蘗產(chǎn)生、穗數(shù)增多，表現(xiàn)為產(chǎn)量隨施用量的增加而提高，但施氮過多時，不但產(chǎn)量增加不明顯，還會因供應(yīng)過量造成營養(yǎng)生長過剩、群體過大，貪青晚熟[13]。研究表明，施氮量與籽粒產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系，當(dāng)施氮量超過臨界值時，投入產(chǎn)出率急劇下降[14]。在不同的土壤肥力、品種等生產(chǎn)條件下進(jìn)行的研究表明，小麥?zhǔn)┑康淖罡呱舷逓?150～225 kg/hm2 [2, 15–16]，本試驗(yàn)中兩個品種的產(chǎn)量隨施氮量的增加先升后降，新麥21和宛麥20分別在施氮量270、225 kg/hm2時產(chǎn)量較高。兩個品種的全年產(chǎn)量在年施氮量600 kg/hm2且分配比例為4∶6時較大。在小麥季施氮量225～270 kg/hm2范圍內(nèi)，小麥季產(chǎn)量及全年產(chǎn)量差異不顯著。

通徑分析可以通過對自變量與因變量之間表明直接相關(guān)性的分解，來研究自變量對因變量的直接重要性和間接重要性，從而對統(tǒng)計決策提供可靠的依據(jù)[17]。由通徑分析可知，在一體化氮肥條件下新麥21產(chǎn)量構(gòu)成要素中，成穗數(shù)直接作用最大，千粒重次之，穗粒數(shù)最?。煌瘥?0穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響最大，千粒重次之，成穗數(shù)最小。產(chǎn)量構(gòu)成因素中普遍認(rèn)為成穗數(shù)對產(chǎn)量的影響最大[18–19]。推測宛麥20產(chǎn)量要素對產(chǎn)量影響差異的原因可能是品種特性造成的，彩色小麥宛麥20對氮素的吸收利用相對于普通小麥較低，分蘗能力一般但成穗率高，成穗數(shù)與千粒重極顯著負(fù)相關(guān)，所以成穗數(shù)對產(chǎn)量的影響力下降較大，穗粒數(shù)接替成為影響該品種產(chǎn)量的關(guān)鍵性因素。

隨全年施氮量及分配比例的提高，氮素養(yǎng)分利用效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)系數(shù)都呈現(xiàn)降低趨勢。由于氮肥利用率的相關(guān)指標(biāo)并不包含施氮量、作物產(chǎn)量和土壤氮三者之間的關(guān)系，所以僅僅簡單通過降低氮肥施用量而提高氮肥利用率相關(guān)指標(biāo)的做法并沒有實(shí)際的應(yīng)用意義。雙標(biāo)圖分析法是用圖解的形式表現(xiàn)和分析兩向數(shù)據(jù)，能從基因型、試驗(yàn)點(diǎn)、性狀、環(huán)境等方面對試驗(yàn)進(jìn)行多層次、多角度的分析。利用此法分析不同施氮處理下氮肥利用率可以直觀發(fā)現(xiàn)不同指標(biāo)間的最佳平衡點(diǎn)，在一定程度上彌補(bǔ)氮肥利用率在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的不足，本試驗(yàn)中新麥21和宛麥20氮肥利用效率最佳處理分別為 225 kg/hm2和 240 kg/hm2。

大量研究表明，隨著施氮量的增加，土壤剖面硝態(tài)氮累積量增加，土壤氮素淋失加劇[20]。由于小麥60%的根系集中于0—30 cm土層[21]，玉米隨生育時期的不同55%～80%的根系集中于0—40 cm土層[22]，因此40 cm以下土體隨深度的增加硝態(tài)氮利用效率也隨之降低。巨曉棠等[6]研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮在土壤剖面中的積累和移動受土壤質(zhì)地、降雨量和灌溉量的影響，存在著非常大的年際變化，并且由于不同地區(qū)土壤氣候條件的差異，氮肥的環(huán)境容量和環(huán)境安全指標(biāo)會有很大的差異。在本試驗(yàn)條件下，年施氮量300 kg/hm2時，硝態(tài)氮含量變化并不顯著；年施氮量450 kg/hm2時，隨分配比例的不同小麥季和玉米季均有不同程度的硝態(tài)氮增加；年施氮量600 kg/hm2時，40 cm以下土層出現(xiàn)較為顯著的硝態(tài)氮含量增加，存在淋失現(xiàn)象。土壤–作物體系氮肥施用的最佳狀態(tài)應(yīng)該是達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量的前提下，施氮量既可以保證作物吸收氮肥，又可以維持土壤氮素平衡，氮肥損失最低[7]。同時由于不同小麥品種對氮素的吸收利用存在差異，針對不同品種應(yīng)采取與其相適應(yīng)的氮肥運(yùn)籌措施，才能發(fā)揮品種的遺傳潛力，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[23]。在小麥、玉米一體化氮肥運(yùn)籌條件下，綜合考慮產(chǎn)量、氮肥利用率及土壤硝態(tài)氮積累情況，周年施氮肥450 kg/hm2，小麥/玉米間5∶5分配比例有利于兩個品種高產(chǎn)高效。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)氮肥用量和分配比例對兩個品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均有顯著影響，新麥21和宛麥20在年施氮量450 kg/hm2，比例分別為6∶4和5∶5時產(chǎn)量較高。通徑分析表明，一體化氮肥運(yùn)籌條件下成穗數(shù)對新麥21產(chǎn)量影響最大，穗粒數(shù)對宛麥20產(chǎn)量影響最大。年氮肥用量450 kg/hm2、分配比例5∶5時新麥21氮肥利用率最佳；年氮肥用量600 kg/hm2，分配比例6∶4時宛麥20氮肥利用率最佳。兩個品種在年氮肥用量450 kg/hm2、分配比例5∶5時0—100 cm土層硝態(tài)氮增加不明顯。綜上，在本試驗(yàn)條件下，周年施氮肥450 kg/hm2，小麥、玉米間5∶5分配比例有利于兩個品種高產(chǎn)高效。