秸秆还田条件下氮磷钾养分管理对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

韩明明, 牟群, 李文倩, 陈军, 吕连杰, 张海军, 安霞, 李晓宇, 常振凯

中国农学通报. 2024, 40(23): 1-6

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中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (23) : 1-6. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0817
农学·农业基础科学

秸秆还田条件下氮磷钾养分管理对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

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Effects of Nitrogen Phosphorus and Potassium Nutrient Management on Winter Wheat Grain Filling Characteristics and Yield under Straw Returning Conditions

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摘要

本研究旨在探究秸秆还田及氮磷钾养分管理对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响。以‘济麦22’为实验品种,试验设置3个处理:T1氮磷钾养分管理优化处理、T2传统处理(CK)、T3秸秆还田养分替代处理,研究了不同试验处理对冬小麦干物质积累与转运、籽粒灌浆相关参数、籽粒产量以及经济效益的影响。结果表明,与对照相比较,T1处理显著提高了花后干物质在籽粒中的分配量及对籽粒的贡献率,分别提高43.46%和20.88%;提高了籽粒最大灌浆速率Gmax与平均灌浆速率Gmean,增幅分别为17.62%、3.09%;提高了穗粒数、千粒重以及籽粒产量,分别为5.72%、4.51%、12.15%。建议在与本试验自然环境及生产条件相似的地区,采用氮磷钾养分管理优化处理是可兼顾产量及经济效益的有效途径。

Abstract

To investigate the effects of crop straw returning and nutrient management on the grain filling characteristics and yield of winter wheat, using ‘JM22’ as the test variety, three experimental treatments were set up, T1 was optimized nitrogen, phosphorus, and potassium nutrient management, T2 (CK)was traditional treatment, T3 was crop straw returning nutrient alternative treatment. This study investigated the effects of different experimental treatments on the accumulation and transport of dry matter in winter wheat, grain-filling related parameters, grain yield and economic benefits. The results showed that compared with the control, the T1 treatment significantly increased the allotment amount and contribution rate of dry matter in the grains after anthesis, increased by 43.46% and 20.88% respectively; it also improved the maximum grain filling rate (Gmax) and average grain filling rate (Gmean), with an increase of 17.62% and 3.09% respectively; it also increased the number of grains per ear, thousand-grain weight, and grain yield, by 5.72%, 4.51%, and 12.15% respectively. It is recommended that in areas with similar natural environment and production conditions to this experiment, the optimization of nitrogen, phosphorus and potassium nutrient management is an effective way to take into account both yield and economic benefits.

关键词

冬小麦 / 秸秆还田 / 养分管理 / 灌浆特性 / 籽粒产量 / 经济效益

Key words

winter wheat / straw returning / nutrient management / grain filling characteristics / grain yield / economic benefits

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韩明明 , 牟群 , 李文倩 , 陈军 , 吕连杰 , 张海军 , 安霞 , 李晓宇 , 常振凯. 秸秆还田条件下氮磷钾养分管理对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响. 中国农学通报. 2024, 40(23): 1-6 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0817
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为了明确高产优质小麦‘烟农999’的适宜氮肥施用量。以高产优质冬小麦‘烟农999’为材料,研究了秸秆还田和非秸秆还田条件下不同氮肥施用量对冬小麦的产量及氮肥利用效率的影响。结果表明:‘烟农999’籽粒产量各处理大小顺序为:N<sub>240</sub>&gt;N<sub>300</sub>&gt;N<sub>180</sub>&gt;N<sub>120</sub>&gt;N<sub>s180</sub>&gt;N<sub>ck</sub>,生物产量表现的规律性与籽粒产量基本一致。秸秆还田可以显著提高籽粒产量和生物产量以及产量三因素。适宜的施氮量范围为180~240 kg/hm<sup>2</sup>时,氮肥的农学利用效率较高,说明施用氮肥的增产效果较好。2个品种相比较,‘烟农999’生物产量、经济产量均高于‘济麦22’,分别提高5.1%,4.0%。‘烟农999’氮肥偏生产力、氮肥农学利用率均高于‘济麦22’,分别提高4.18%、28.8%。
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【目的】明确室内和大田条件下小麦和玉米秸秆分解和养分释放的影响因素,能够为作物秸秆合理还田及其养分管理提供理论依据。【方法】采用尼龙网袋法于室内培养和大田试验相结合研究氮肥用量(0,CK;180 kg N·hm <sup>-2</sup>,N180和360 kg N·hm <sup>-2</sup>,N360)作用下作物秸秆分解特征,其中室内主要研究氮肥用量和土壤类型(砂姜黑土和潮土)对小麦和玉米秸秆分解的影响;2015年6月至2016年6月冬小麦-夏玉米大田研究氮肥用量和秸秆还田深度(地表和20 cm)对小麦和玉米秸秆分解的影响。 【结果】室内研究发现,秸秆类型和土壤类型显著影响秸秆分解常数、有机碳释放量、氮释放量和磷释放量。随氮肥用量增加,小麦秸秆分解常数在两种土壤类型上均呈增加趋势,玉米秸秆呈降低趋势;小麦和玉米秸秆氮释放量呈降低趋势(小麦秸秆在潮土上呈增加趋势)。小麦秸秆在潮土上的分解常数及其碳、氮、磷释放量均显著高于砂姜黑土,而土壤类型对玉米秸秆分解影响较小。室内相同培养条件下(180 d),小麦秸秆碳释放量均值为370 g·kg <sup>-1</sup>、氮为4 g·kg <sup>-1</sup>、磷为3.6 g·kg <sup>-1</sup>;玉米秸秆碳释放量为560 g·kg <sup>-1</sup>、氮11 g·kg <sup>-1</sup>、磷3.3 g·kg <sup>-1</sup>。大田条件下,秸秆还田深度显著影响小麦和玉米秸秆分解常数及其碳、氮、磷释放量;其中秸秆还田20 cm处理的分解常数及其养分释放量均显著高于地表处理。随氮肥用量增加,地表处理小麦秸秆分解常数和全碳释放量逐渐降低,玉米秸秆呈增加趋势;20 cm处理小麦分解常数及其碳、氮和磷释放量均随氮肥用量呈增加趋势,而玉米秸秆呈降低趋势。地表处理小麦秸秆经过一个玉米生长季能分解40%,释放碳150 g·kg <sup>-1</sup>、氮2 g·kg <sup>-1</sup>、磷3.5 g·kg <sup>-1</sup>左右;翻埋到地下20 cm可以分解80%,释放碳360 g·kg <sup>-1</sup>、氮4 g·kg <sup>-1</sup>、磷3.8 g·kg <sup>-1</sup>。玉米秸秆还田到地表,经过一个小麦生长季只能分解40%,释放碳210 g·kg <sup>-1</sup>、氮5 g·kg <sup>-1</sup>、磷2 g·kg <sup>-1</sup>;而还田于土层20 cm处理可以分解60%,释放碳360 g·kg <sup>-1</sup>、氮6 g·kg <sup>-1</sup>、磷2.5 g·kg <sup>-1</sup>。主成分分析结果表明,室内条件下小麦秸秆分解常数与土壤无机氮、脲酶、秸秆氮含量呈显著正相关,与蔗糖酶和秸秆碳氮比呈显著负相关,而玉米秸秆分解常数与土壤无机氮呈显著负相关。大田条件下小麦秸秆分解常数与土壤脲酶、蔗糖酶、秸秆碳氮比、秸秆碳、氮含量均显著负相关;玉米秸秆分解常数与土壤硝态氮、无机氮含量、脲酶、蔗糖酶以及秸秆碳氮比均呈显著负相关,而与秸秆氮、磷含量呈显著正相关。 【结论】室内培养试验和大田试验均表明,小麦和玉米秸秆分解常数和养分释放特征存在差异,增施氮肥促进小麦秸秆分解但对玉米秸秆分解的影响较小;潮土和砂姜黑土显著影响小麦秸秆分解而对玉米秸秆分解的影响较小,秸秆还田深埋入土能够显著促进小麦和玉米秸秆的分解及其养分释放。生产上作物秸秆应该还田入土,并根据土壤类型和作物类型采取合适的肥料用量促进秸秆分解。
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山东省现代农业产业技术体系创新团队建设资金专项“小麦产业淄博综合试验站项目”(SDAIT-01-16)
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