秸秆还田条件下适量施氮对冬小麦氮素利用及产量的影响

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本研究由山东省现代农业技术体系建设项目 , 国家公益性行业 (农业 )科研专项经费 (201203100, 201203029), 国家自然科学基金项目 (31271661), 国家粮食丰产科技工程项目 (2012BAD04B05)和国家重点基础研究发展计划 (973 计划 )项目 (2009CB118602)资助。
Effects of Straw Returning Plus Nitrogen Fertilizer on Nitrogen Utilization and Grain Yield in Winter Wheat
CHEN Jin1,**, TANG Yu-Hai1,2,**, YIN Yan-Ping1, PANG Dang-Wei1, CUI Zheng-Yong1, ZHENG Meng-Jing1, PENG Dian-Liang1, YANG Wei-Bing1, YANG Dong-Qing1, LI Yan-Xia1, WANG Zhen-Lin1,*, and LI Yong1,*
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Agronomy College, Shandong Agricultural University / State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, China; 2 Weifang University of Sci-
ence & Technology, Shouguang 262700, China
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现递减趋势 , 且差异显著。适氮条件下 , 秸秆还田提高氮 肥偏生产力 7.5% 、氮素利用效率 6.4% 和氮素收获指数 5.2%, 与无秸秆还田处理差异显著 ; 减氮条件下 , 秸秆还 田的氮肥偏生产力、氮素利用效率表现降低趋势 , 且氮素 利用效率显著低于无秸秆还田处理 ; 增氮条件下 , 秸秆还 田的氮素收获指数有所降低 ; 超氮条件下 , 秸秆还田的氮 素利用效率亦有所降低 (表 2)。 2.4 不同处理对土壤硝态氮积累的影响 2011—2012 年度播种前试验田地力均匀一致 , 随机
Received(收稿日期): 2014-03-14; Accepted(接受日期): 2014-09-16; Published online(网络出版日期): 2014-10-20. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20141020.0941.001.html
Abstract: A field experiment was conducted in 2011–2012 and 2012–2013 growing seasons to assess the effects of straw returning plus nitrogen (N) fertilizer on wheat yield and N use efficiency. Compared to only N fertilizer applied (control), straw returning resulted in the increase of dry matter accumulation during the whole growing period and the decrease of the proportion of dry matter accumulation before anthesis to that in whole growing period. The partial factor productivity of applied N, N use efficiency, and N harvest index increased by 7.5%, 6.4%, and 5.2%, respectively, in the straw returning plus pure N 225 kg ha–1 treatment compared with the control. Under straw returning condition, the nitrate N accumulation in soil decreased significantly, especially in 0–30 and 30–60 cm layer. The grain yield of straw returning plus pure N 225 kg ha–1 treatment was significantly higher than those of other treatments, showing the largest increment over the control. Therefore, it is a suitable technique in local cropping patterns. Keywords: Winter wheat; Straw returning; Nitrogen fertilizer; Nitrogen efficiency; Nitrate nitrogen 秸秆还田是合理利用生物质资源和促进农业可持续 发展的重要途径 , 能有效地改善土壤理化性状 , 实现土壤 -作物系统矿质营养循环平衡 [1-5]。秸秆还田主要通过两种 途径影响作物的生长发育 , 一是通过自身分解释放的营 养成分、化学物质等直接影响作物的成长 ; 二是通过影响 作物生长的环境因子间接影响作物的生长 [6]。已有大量研 究报道表明 , 秸秆还田能促进土壤有机质的积累 , 改善土 壤结构 , 减缓地力衰竭 , 增加作物产量 [1-7] 。 施用氮肥对作 物产量和品质影响显著 , 但单一增施氮肥不仅造成氮肥 利用率降低 , 经济效益下降 , 而且长期大量施用会导致土 壤硝态氮的过度累积 , 增加水体和大气污染及生态恶化 的风险 [8-10] 。近年来 , 随着人们对秸秆还田认识的深入 ,
第1期
陈
金等 : 秸秆还田条件下适量施氮对冬小麦氮素利用及产量的影响
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我国尤其是华北平原小麦-玉米一年两熟制的地区农作物秸 秆还田规模越来越大 , 农田养分资源综合管理技术的改进 已经迫在眉睫 , 尤其是长期大量秸秆还田后化学氮肥如何 合理施用的问题日趋突出 。前人的研究主要侧重于秸秆还 田和施氮对土壤理化性质[3,11]、温室气体排放[12-15]、土壤微 生物活动[15-16]的影响, 但对在秸秆还田条件下施用化学氮肥 对冬小麦氮素吸收转移与利用、 土壤硝态氮含量影响的研究 较少。 本试验研究了秸秆还田下不同施氮量对冬小麦氮素吸 收转移与利用、产量以及土壤硝态氮积累的影响, 为秸秆还 田模式下小麦氮肥的合理施用提供理论依据。
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通讯作者 (Corresponding authors): 王振林 , E-mail: zlwang@, Tel: 0538-8242292; 李勇 , E-mail: cobra52911@ 同等贡献 (Contributed equally to this work)
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累量高于无秸秆还田 , 适氮、增氮和超氮处理分别提高 9.6%、10.2%和 8.2% (图 1)。与无秸秆还田相比, 秸秆还田 显著提高了花后干物质积累比例, 增幅达 43.5%~61.7%。 2.2 不同器官氮素再利用特征及其对施氮量的响应 氮素再转运量及再转运氮素对籽粒的贡献率均表现
为叶片 >茎 +鞘 >穗轴 +颖壳 (表 1)。减氮处理显著降低了花 后各器官氮素向籽粒的转运量、 贡献率以及营养器官氮素 转移对籽粒的总贡献率。 相对于颖壳 +穗轴与茎 +叶鞘 , 叶 片氮素再转运对籽粒的贡献率受施氮量影响更大。 营养器 官氮素转运对籽粒氮的贡献率为 73%~86%, 可见花后营 养器官氮素再转运是籽粒氮素的主要来源。除减氮处理外, 秸秆还田提高了营养器官氮素再转运的总贡献率 , 尤以 适氮处理的增幅最大 (3.7%)。 2.3 不同处理对氮效率的影响 随着施氮量的增加 , 氮肥偏生产力、氮素利用效率表
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取 6 个点测定 0~120 cm 土壤硝态氮含量。各土层硝态氮 含量均随施氮量的增加而升高。收获后 , 秸秆还田各土层 硝态氮累积量均低于无秸秆还田处理 , 尤其是 0~30 cm 和 30~60 cm 土层 , 其硝态氮累积量分别下降 47.3%和 54.2% (2011—2012 年度 )及 54.1%和 68.3% (2012—2013 年度 )。 而无秸秆还田条件下 , 2012—2013 年度除减氮外的其他 处理的各土层硝态氮含量均较上一年度有所增加, 在 60~90 cm 和 90~120 cm 土层的增幅随施氮量的增多加大。 2012—2013 年度收获后 , 秸秆还田各处理 60~120 cm 土 层硝态氮含量稳定在较低水平 (表 3)。说明秸秆还田显著 降低了不同土层的硝态氮累积量 , 而连续单施氮肥或过 量施氮易导致土壤尤其是深层土壤硝态氮的过度积累, 增加地下水污染的风险。 2.5 不同处理对产量及其构成因素的影响 在相同氮肥水平下 , 与无秸秆还田相比 , 秸秆还田显
秸秆还田条件下适量施氮对冬小麦氮素利用及产量的影响
陈 金 1,** 唐玉海 1,2,** 尹燕枰 1 庞党伟 1 崔正勇 1 郑孟静 1 彭佃亮 1 杨卫兵 1 杨东清 1 李艳霞 1 王振林 1,* 李 勇 1,*
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山东农业大学农学院 / 作物生物学国家重点实验室 , 山东泰安 271018; 2 潍坊科技学院 , 山东寿光 262700
摘
要 : 2011—2012 和 2012—2013 年生长季 , 通过田间定位试验 , 研究了秸秆还田配施氮肥对冬小麦干物质积累、氮
效率、土壤硝态氮积累及产量的影响。与单施氮肥 (对照 )相比 , 秸秆还田显著提高冬小麦全生育期干物质积累总量 , 降 低开花前干物质积累量及其占全生育期比例 ; 秸秆还田配施纯氮 225 kg hm–2 处理的氮肥偏生产力、氮素利用效率、氮 素收获指数分别提高 7.5%、 6.4%和 5.2%。秸秆还田显著降低了不同土层硝态氮积累量 , 尤其是 0~30 cm 和 30~60 cm 土层。 秸秆还田配施纯氮 225 kg hm–2 的产量最高 , 且显著高于其他处理 , 增产幅度最大 , 因此可作为当地秸秆还田模式 下适宜推荐的施氮量。 关键词 : 冬小麦 ; 秸秆还田 ; 氮肥 ; 氮效率 ; 硝态氮