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氮磷对旱地冬小麦产量、养分利用及籽粒矿质营养品质的影响

昝亚玲  
【摘要】:小麦是北方居民的主要粮食作物,也是人体所必需的氮、钙、铁等矿质元素的主要来源。本文通过6年的长期定位试验研究了不同降水条件下氮磷投入对小麦产量、养分利用和矿质营养品质的影响,探讨水分、施肥量与小麦产量、养分利用和矿质营养品质的相互关系,旨在为优化旱地小麦水肥管理,实现旱地农业高产、优质、高效和可持续发展提供理论依据。取得的主要结论如下: 1.随施氮量增加,小麦产量显著提高,施氮240kg N ha~(-1)时达最高值6244kg ha~(-1),比对照提高124%。继续增加氮肥用量,产量不再增加。随施氮量增加,小麦植株氮磷钾吸收量提高,施氮320kg N ha~(-1)时达最高值,分别为200kg ha~(-1)、20kg ha~(-1)和121kgha~(-1),比对照提高275%、65%和183%。随施氮量增加,百公斤籽粒需氮量显著增加,需磷量显著降低,需钾量呈先降低后增加趋势。随施氮量增加,氮肥偏生产力及利用效率降低,磷偏生产力及磷素利用效率提高;播前降水在269~422mm范围时,植株氮磷钾吸收量及氮磷偏生产力随降水增加显著提高,降水超过422mm时,氮磷钾吸收量及偏生产力降低。 2.随施氮量增加,小麦籽粒氮、铁、锌、铜、铬、镍、铅、硒和钴含量显著增加。施氮量为160kg ha~(-1)时,籽粒铬、镍、铅、硒和钴含量达最高值,比对照分别提高30.4%、7.0%、45.0%、57.1%、32.5%。施氮量为240kg N ha~(-1)时,籽粒氮、铁、锌和铜含量达最高值,比对照分别增加44.4%、37.1%、12.0%、37.5%;随播前降水增加,籽粒磷、镁、铁、锰、锌、铜、镍和镉含量显著提高,降水为422mm时,籽粒磷、锌和镉含量达最高值,分别为3.2g kg~(-1)、27mg kg~(-1)和40.1μg kg~(-1)。降水为484mm时,籽粒镁、铁、锰、铜和镍达最高值,分别为1117mg kg~(-1)、54mg kg~(-1)、35mg kg~(-1)、4.3mg kg~(-1)和0.70mg kg~(-1)。 3.随施磷量增加,小麦产量和植株氮磷钾吸收量显著提高,施磷100kg P2O5ha~(-1)时均达最高值5703kg ha~(-1)、145.9kg ha~(-1)、18.5kg ha~(-1)和93.5kg ha~(-1),比对照分别提高32%、18.0%、47.6%和27.4%。继续增加磷肥用量,以上参数无显著变化。随施磷量增加,百公斤籽粒需磷量增加,需氮量和需钾量显著降低。随施磷量增加,氮肥偏生产力及利用效率显著增加,磷肥偏生产力降低;播前降水在269~386mm范围时,植株吸氮量、百公斤籽粒需氮量及磷钾利用效率随降水增加显著提高,降水超过386mm时,以上参数则降低。氮素利用效率在降水为478mm时达最高值45.9kg kg~(-1)。 4.随施磷量增加,小麦籽粒磷、钾、钙、镁、铬、铅、硒和钴含量均显著提高,施磷100kg ha~(-1)时达最高值,比对照分别提高18.1%、8.8%、3.5%、7.2%、32.8%、61.1%、22.2%和35.6%。继续增加磷肥水平,以上参数均显著下降。小麦籽粒氮、锰、锌、铜和镍含量随施磷量增加显著降低;随降水增加,籽粒磷、铁、锰、锌、铜、镉和镍含量显著提高,降水为422mm时,籽粒磷和锌达最高值,分别为2.9g kg~(-1)和33mg kg~(-1)。降水为484mm时,籽粒铁、锰、铜、镍和镉达最高值,分别为59mg kg~(-1)、30mg kg~(-1)、4.5mg kg~(-1)、0.78mg kg~(-1)和14μg kg~(-1)。 5.养分投入水平提高,小麦产量和生物量均显著增加。低养分投入时,小麦单位面积穗数及穗粒数对产量起决定作用。高养分投入时,决定于单位面积穗数。不同小麦品种养分吸收利用效率差异显著。低养分投入时,高产品种氮肥回收率、农学效率和偏生产力比低产品种高6.3~61.6%、52.1~122%、9.8~25%。磷肥回收率、农学效率和偏生产力较低产品种高31.2~33.3%、58.9~126.3%、7.0~24.9%。高养分投入时,小麦偏生产力明显下降,且低产品种较高产品种更敏感。 6.养分投入水平提高,小麦籽粒氮、镁、铁、锌、铜、铬、镍和铅含量增加,籽粒磷、钾和锰含量降低。不施肥时,小麦籽粒氮、磷、镁、铁、锌、铜和镍含量比施肥更能体现各品种间差异。施肥时,籽粒钾、钙、锰、铬和铅含量比不施肥更能体现品种间差异。小麦籽粒磷含量与籽粒氮、镁、铁、锰和锌呈显著正相关关系,籽粒锌含量与籽粒氮、铁、锰含量呈显著正相关关系。


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