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麦季氮肥运筹调控冬小麦—夏玉米两作体系氮素利用及氮肥残效研究

吴光磊  
【摘要】:冬小麦-夏玉米一年两作体系是近年来各地在“吨粮田开发”中广泛采用的种植方式。基于提高该体系产量和氮肥利用率的目的,本试验在大田条件下,以冬小麦-夏玉米一年两作体系为研究对象,在冬小麦季设置7个施氮量水平:0kg·hm-2(N0)、56.25kg·hm-2(N1)、112.5kg·hm-2(N2)、168.75kg·hm-2(N3)、225kg·hm-2(N4)、281.25(N5)kg·hm-2、337.5kg·hm-2(N6),2个追氮时期处理:拔节期(S1)、拔节期+开花期(S2),采用15N同位素示踪技术,从生理学、生态学角度研究了麦季氮肥运筹对冬小麦、夏玉米氮素积累、分配、转运、利用、损失、残效和籽粒产量形成的调控效应,旨在为冬小麦-夏玉米一年两作体系合理氮肥运筹方案的制定提供理论依据和技术支持。 1麦季氮肥运筹对冬小麦、夏玉米氮素积累和转运的影响 随施氮量增加,冬小麦开花期植株氮素积累量、成熟期籽粒和营养器官氮素积累量不断提高,但N5与N6处理无显著差异;夏玉米成熟期籽粒氮素积累量不断增加,但在N4基础上增施25%~50%氮肥对夏玉米成熟期籽粒氮素积累量无显著影响。与拔节期追氮相比,拔节期+开花期追氮提高了冬小麦开花期氮素总积累量、成熟期N3和N4条件下的籽粒氮素积累量和各施氮量条件下夏玉米的籽粒氮素积累量。 随施氮量增加,转运氮素的贡献率先升后降,花后籽粒积累氮素的贡献率反之;在N4基础上增施25%~50%氮肥对营养器官贮藏氮素转运量无显著影响;同一施氮量条件下,叶片贮藏氮素的转运量及其贡献率最高,其次为茎秆+叶鞘,颖壳+穗轴中的最低。 2麦季氮肥运筹对冬小麦、夏玉米吸收利用不同来源氮素的影响 随施氮量增加,冬小麦开花期不同器官肥料氮积累量的提高幅度为叶片茎秆+叶鞘颖壳+穗轴,表明增施的氮肥更多的分配在叶片中;成熟期植株中肥料氮积累量及其分配比例表现为N5、N6N4、N3,土壤氮的反之,表明在N4基础上增施25%氮肥有利于提高冬小麦成熟期对肥料氮的积累,但再增施25%无显著效果。同一施氮量条件下,叶片和茎秆+叶鞘中肥料氮和土壤氮的转运量高于颖壳+穗轴;转运率以叶片的最高,其次为茎秆+叶鞘,颖壳+穗轴的最低。 随麦季施氮量增加,夏玉米开花期植株中来自麦季肥料氮的量显著提高,麦季肥料氮的比例为3.81%~16.59%;麦季施氮量在168.75(N3)~337.5kg·hm-2(N6)范围内时,夏玉米对麦季氮肥的利用率为2.43%~8.05%;麦季施氮量在N4基础上增施25%对夏玉米籽粒中麦季肥料氮的积累量无显著影响,但有利于提高残留氮肥的利用率,继续增施25%氮肥则显著降低麦季和周年氮肥利用率。 3麦季氮肥运筹对冬小麦-夏玉米一年两作体系农田氮素损失的影响 冬小麦基肥和拔节肥后的氨挥发速率以施肥后第2天最高,之后下降,但会因降雨出现新的峰值。随麦季施氮量增加,夏玉米基肥后的氨挥发速率和积累量不断提高,至大口期,不同处理氨挥发速率和积累量的差异减小;拔节期+开花期追施氮肥提高了夏玉米基施氮肥后的氨挥发速率,但对玉米大口期的氨挥发速率和积累量无显著影响。 随麦季施氮量增加,小麦和玉米成熟期深层土壤硝态氮含量显著增加,加剧了硝态氮淋溶损失。与麦季拔节期追氮相比,拔节期+开花期追氮提高了冬小麦成熟期0~40cm土层土壤中的硝态氮含量,减少了夏玉米成熟期60~140cm土层的硝态氮含量。 4麦季氮肥运筹对冬小麦、夏玉米碳代谢的影响 拔节期追氮条件下,在N4基础上增施25%氮肥显著增加了冬小麦和夏玉米成熟期籽粒干物质积累量,提高了冬小麦旗叶和夏玉米穗位叶的光合速率,增加了灌浆初期籽粒可溶性糖含量。拔节期+开花期追氮条件下,在N4基础上增施25%氮肥对冬小麦和夏玉米籽粒干物质积累、冬小麦营养器官贮藏干物质的转运、旗叶光合速率均无显著影响。 同一施氮量条件下,与麦季拔节期追氮相比,拔节期+开花期追氮提高了冬小麦开花后籽粒干物质积累量及其贡献率,延长了光合速率高值持续期,促进了夏玉米成熟期籽粒和营养器官干物质积累量的增加。 5麦季氮肥运筹对冬小麦、夏玉米产量的影响 拔节期追氮条件下,麦季施氮量在N4基础上减施降低了冬小麦和夏玉米的生物产量与籽粒产量,增施25%氮肥提高了冬小麦和夏玉米的生物产量,但对籽粒产量无显著促进作用;拔节期+开花期追氮条件下,在N4基础上增施25%~50%氮肥对冬小麦和夏玉米生物产量和籽粒产量均无显著促进作用,增施的肥料为无效投入。 同一施氮量条件下,与拔节期追氮相比,拔节期+开花期追施氮肥对冬小麦生物产量无显著促进作用,但显著提高了冬小麦N3和N4条件下的籽粒产量,促进了夏玉米生物产量与籽粒产量的增加。 6麦季氮肥运筹对冬小麦、夏玉米氮肥利用率的影响 同一追氮时期条件下,随麦季施氮量增加,冬小麦氮肥农学利用率和氮肥偏生产力显著降低,夏玉米的不断提高;周年氮肥农学利用率先升后降,以N4处理最高,周年氮肥偏生产力不断降低。与拔节期追氮相比,麦季拔节期+开花期追氮不仅提高了冬小麦和夏玉米的氮肥农学利用率与氮肥偏生产力,且促进了夏玉米对麦季残留氮肥的利用。 综合冬小麦和夏玉米籽粒产量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥利用率结果,冬小麦季施氮225kg·hm-2,在拔节期+开花期追施氮肥,是本试验条件和种植模式下的最佳麦季氮肥运筹模式。


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