不同栽培模式对冬小麦籽粒产量及氮素利用效率的影响

摘 要：

关键词：冬小麦;栽培模式;产量;氮素利用效率

Effects of Different Cultivation Patterns on Grain

Yield and Nitrogen Use Efficiency of Winter Wheat

Li Chuanxing， Wang Yuechao， Dai Xinglong， Zhang Yu，Li Huaying， He Mingrong*

（Agronomy College of Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology，

Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System， Ministry of Agriculture， Taian 271018， China）

当前小麦生产中，不尽合理的传统栽培模式（如氮肥超量撒施等）还相当普遍，不仅氮肥利用率偏低，且易造成资源浪费，并对生态环境产生极大的负面影响。如何通过栽培模式的优化，获得小麦产量和氮素利用效率的协同提高，已成为小麦高产高效栽培研究的重要课题。

小麦产量受氮肥施用量、施用时期和种植密度、播种时期等栽培因素的影响[1～3]。Moll[4]、Dhugga[5]等将氮素利用效率（Nitrogen use efficiency ，NUE）定义为单位供氮量（土壤氮+肥料氮）所能生产的籽粒产量，包括氮素吸收效率（N uptake efficiency，UPE）和氮素转化效率（N utilization efficiency，UTE）两部分;氮素吸收效率表征植物从土壤中吸取氮素的能力，氮素转化效率表征植物利用地上部积累的氮素进行籽粒生产的能力。优化栽培模式，是提高氮素利用效率的有效手段[6，7]。随施氮量的增加，氮素利用效率降低[8]。Arduini等[9]研究表明，增加种植密度，小麦地上部氮素积累量（Above-ground N uptake，AGN）增加，但籽粒含氮量（Grain N concentration，GNC）降低。有研究指出，适当推迟播期，有助于氮素利用效率的提高[10]。关于提高小麦产量或氮素利用效率，前人已从种植密度、氮肥运筹等方面作了大量的研究，但仅限于对某一个或两个因素交互效应的研究，关于不同栽培模式对其影响的研究鲜见报道。本试验在高、中肥力条件下进行，以泰农18为材料，设置不同栽培模式，分析其对冬小麦产量及氮素吸收、转化和利用效率的影响，以期为冬小麦高产高效生产提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

小麦生长季的降水量和月均温度

月份

降水量 （mm）

月均温度 （℃）

1013.95.615.414.9

15.60-1.61.5

312.10.69.310.6

62.434.224.024.1

碱解氮65.10 mg/kg、速效磷18.90 mg/kg、速效钾71.46 mg/kg。

表2 不同栽培模式试验设计

处理基本苗

（万株/ hm2）播期

（月/日）

不同时期肥料施用量

（kg/hm2）

肥料 播前拔节期灌溉

P2O5120-起身水，挑旗水

K2O30-灌浆水

P2O5201-挑旗-开花水

K2O9060灌浆水

P2O5120-拔节水，开花水

K2O4530灌浆水（视降水进行）

1.3 测定项目与方法

1.3.4 氮素利用各指标计算 根据Moll等[4]和Dhugga等[5]的定义进行。

氮素利用效率（NUE，kg/kg）=籽粒产量/供氮量（供氮量包括肥料氮和播前0～100 cm土层无机态氮积累量）;

氮素吸收效率（UPE，%）=成熟期地上部氮素积累量/供氮量×100;

氮素收获指数（NHI，%）=（籽粒产量×籽粒含氮量）/地上部氮素积累量×100;

氮素转化效率（UTE，kg/kg）=籽粒产量/地上部氮素积累量=氮素收获指数/籽粒含氮量。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05软件进行数据整理和统计分析，采用LSD 法进行显著性检验，采用Microsoft Word 2007制表，Sigmaplot 12.5制图。

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式对冬小麦籽粒产量及其构成因素的影响

表3 不同栽培模式下T18产量及其构成因素

年度地力水平处理穗数

（万穗/hm2）穗粒数千粒重

（g）产量

（t/hm2）

HH651.96a37.38b41.64a8.47b

高肥力FP631.03c41.54b43.37b8.17c

SH704.04a42.29a44.25ab8.90a

HH665.92b42.39a44.79a8.52b

HH742.22a37.40b39.14b8.65b

高肥力FP611.14c41.79a40.38b8.58c

SH805.82a38.56b44.40a10.41a

HH758.7b37.99b43.23a10.08b

注：同年度同肥力水平内，数据后不同小写字母表示0.05水平上差异显著，下同。

2.2 不同栽培模式对小麦氮素利用效率相关指标的影响

表4 不同栽培模式对氮素利用效率

及相关指标的影响

年度地力水平处理氮素利用效

率（kg/kg）氮素吸收

效率（%）氮素转化效

率（kg/kg）

SH15.18c49.83c30.49c

HH23.43a68.24a34.33b

高肥力FP17.91b55.51b30.53a

氮素转化效率（UTE）与氮素收获指数（NHI）呈正比，与籽粒含氮量呈反比。由表5可知，中肥力条件下，SH模式的NHI两年平均值为73.53%，FP模式下NHI为76.33%，通过栽培模式的优化，HH模式的NHI较SH提高2.82%，达到75.61%，但与FP模式相比并无显著差异。高肥力条件下，各处理NHI两年平均值FP模式为69.57%、SH模式为68.18%、HH模式为 71.66%，HH模式较SH模式增幅为5.1%，并显著高于FP模式。较高的籽粒含氮量（GNC）导致较低的UTE，两年两种肥力条件下SH模式的GNC均显著高于FP模式，HH模式均与FP模式

图1 不同栽培模式下小麦成熟期地上部氮素积累量与土壤中可利用氮

表5 不同栽培模式下氮素收获指数、籽粒含氮量

年度地力水平处理氮素收获指数

（%）籽粒含氮量

（%）

HH76.60a2.33b

高肥力条件FP70.64b2.35b

SH69.24c2.65a

HH72.79a2.40b

SH72.54b2.26a

高肥力条件FP68.50b2.24b

HH70.53a2.33ab

3 讨论与结论

氮素转化效率可以表示为氮素收获指数与籽粒含氮量的比值，即氮素转化效率与氮素收获指数呈正相关，与籽粒含氮量呈负相关[27]。Barraclough等[28]认为，在维持籽粒含氮量的前提下，氮素转化效率的提高应依靠提高氮素收获指数来实现。本试验中，与超高产模式比较，高产高效模式通过栽培模式的优化，籽粒含氮量显著或略有降低的同时，氮素收获指数得以显著提高，二者协同提高了高产高效模式下的氮素转化效率。中肥力条件下，高产高效模式与农民习惯种植模式比较籽粒含氮量略有上升，氮素收获指数略有下降，氮素转化效率略有降低;高肥力条件下，高产高效模式较农民习惯种植模式氮素收获指数获得提高，因此虽然其籽粒含氮量升高，但氮素转化效率仍可维持在较高水平。

相较于农民习惯栽培模式，超高产模式产量显著提高，但氮素吸收效率、氮素转化效率及氮素利用效率大幅度降低;与超高产模式相比，高产高效模式在产量略微下降的情况下，显著提高了氮素吸收效率、氮素转化效率，从而显著提高氮素利用效率。本试验结果表明两种肥力条件下，在小麦超高产处理的基础上，均可通过适当增加密度、减少氮肥投入、延迟播期集成的综合措施的优化，实现产量形成过程与氮素吸收利用过程的协调，实现冬小麦高产高效生产。

参 考 文 献：

[1]

[9] Arduini I，Masoni A，Ercoli L，et al. Grain yield，and dry matter and nitrogen accumulation and remobilization in durum wheat as affected by variety and seeding rate[J]. European Journal of Agronomy，2006，25（4）：309-318.

[20]Dai X L，Zhou X H，He M R，et al. Managing the seeding rate to improve nitrogen-use efficiency of winter wheat[J]. Field Crops Research，2013，154：100-109.

[22]孔海波，肖丽丽，代兴龙，等. 地（肥）力水平和播期对冬小麦籽粒产量及氮素利用率的影响[J]. 山东农业科学，2014，46（6）：35-39.

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[24]Ortiz-Monasterio J I，Sayre K D，Rajaram S，et al. Genetic progress in wheat yield and nitrogen use effciency under four nitrogen rates[J]. Crop Sci.，1997，37：898-904.

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[28]Barraclough P B，Howarth J R，Jones J，et al. Nitrogen efficiency of wheat genotypic and environmental variation and prospects for improvement[J]. Eur. J. Agron.，2010，33：1-11.