王仁杰,蘆俊俊,劉 煒,楊君林,張月霞,董明蕾,
李文龍1,翟丙年1,高亞軍1,4
(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.陜西省寶雞市農(nóng)技推廣服務(wù)中心, 陜西 寶雞 721000;3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所, 甘肅 蘭州 730070; 4.農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室, 陜西 楊凌 712100)
?
長期秸稈覆蓋條件下施氮對冬小麥生長的影響
王仁杰1,蘆俊俊1,劉煒2,楊君林3,張月霞1,董明蕾1,
李文龍1,翟丙年1,高亞軍1,4
(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.陜西省寶雞市農(nóng)技推廣服務(wù)中心, 陜西 寶雞 721000;3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所, 甘肅 蘭州 730070; 4.農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室, 陜西 楊凌 712100)
通過9年定位試驗,研究了秸稈覆蓋(不覆蓋和秸稈覆蓋4 500 kg·hm-2)和施氮量(0、75、150、225、300 kg·hm-2)對冬小麥群體動態(tài)、產(chǎn)量三要素和籽粒產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明,秸稈覆蓋顯著降低冬小麥越冬期分蘗數(shù)和春季總莖數(shù),越冬期分蘗數(shù)最多降低24%,春季總莖數(shù)最大降幅為40.7%;秸稈覆蓋導(dǎo)致單位面積穗數(shù)減少,平均降幅5.6%,但穗粒數(shù)有增加趨勢,對千粒重?zé)o顯著影響;與無覆蓋相比,秸稈覆蓋的冬小麥籽粒產(chǎn)量略有降低。無論秸稈覆蓋與否,小麥越冬期分蘗數(shù)、春季總莖數(shù)以及單位面積穗數(shù)均與施氮量呈拋物線的關(guān)系,穗粒數(shù)隨施氮量的增加而增加,千粒重則隨施氮量增加而降低;施用氮肥使小麥籽粒產(chǎn)量最高增幅接近70%;在供試條件下,秸稈覆蓋無增產(chǎn)效應(yīng)。相比秸稈覆蓋,同樣小麥產(chǎn)量水平下,常規(guī)栽培需氮肥較少。
秸稈覆蓋;冬小麥;施氮量;群體動態(tài);產(chǎn)量
為了應(yīng)對頻發(fā)并且逐年加劇的干旱,旱區(qū)普遍采取各種以覆蓋為主的保護(hù)性耕作措施,比如秸稈覆蓋、地膜覆蓋、生物覆蓋、壟上覆膜壟溝覆草等[1]。秸稈覆蓋技術(shù)是保護(hù)性耕作中最重要的關(guān)鍵性技術(shù),如何從實際情況出發(fā),探討比較適宜的秸稈覆蓋模式并加以推廣,對于實現(xiàn)旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。
秸稈覆蓋作為旱地農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一項重要技術(shù)措施,具有顯著提高土壤蓄水、保水和供水能力,調(diào)控土壤溫度、改善土壤理化性狀,達(dá)到培肥地力的效果[2-5]。不少研究得出,多年連續(xù)秸稈覆蓋后表層土壤的全氮、磷,有效氮、磷以及總有機(jī)質(zhì)含量均有明顯提高[6-7],同時微生物生物量[8-11]與相關(guān)酶活性[12]亦有提高。秸稈覆蓋后土壤水分與養(yǎng)分狀況發(fā)生了變化,那么相應(yīng)地作物對肥料用量的反應(yīng)可能隨之改變。秸稈覆蓋的水肥效應(yīng)常常帶來作物增產(chǎn)的結(jié)果,但是不少研究報道秸稈覆蓋并沒有使作物增產(chǎn),甚至出現(xiàn)減產(chǎn)的現(xiàn)象[13-16]。
本研究通過冬小麥長期定位試驗對以下問題進(jìn)行討論:秸稈覆蓋后旱地小麥生長對施氮量的反應(yīng)與不覆蓋到底是否存在差異;秸稈覆蓋條件下旱地小麥能不能增產(chǎn);為什么不增產(chǎn)甚至減產(chǎn),機(jī)理何在,與氮肥供應(yīng)有什么關(guān)系。
1.1試驗地概況
表1 試驗地土壤基本性狀
1.2試驗設(shè)計
試驗包括秸稈覆蓋和施氮量兩個因素,采用裂區(qū)設(shè)計,覆蓋為主因素,施氮量為副因素。覆蓋包括秸稈覆蓋和不覆蓋兩個處理,覆蓋量為4 500 kg·hm-2。施氮量設(shè)5個水平,即0、75、150、225、300 kg·hm-2。小區(qū)面積為4 m×5 m=20 m2。供試小麥品種為小偃22-3。整個小麥生育期無灌溉,收獲后休閑。
1.3測定指標(biāo)及方法
在越冬期和返青期,每個小區(qū)選取3個1米長樣方統(tǒng)計其基本苗和分蘗數(shù),冬小麥?zhǔn)斋@時,每個小區(qū)先進(jìn)行3個1米樣段地上部小麥樣品采集,然后進(jìn)行全區(qū)收獲,風(fēng)干后獲得小麥產(chǎn)量。將獲取的小麥分為莖葉和穗兩部分,調(diào)查總穗數(shù)、總穗粒數(shù)和總籽粒干重,計算出小麥公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重。
1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
采用SAS 8.01對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素方差(ANOVA)分析、LSD法顯著性檢驗(P<0.05),Sigma plot 12.0和Excel 2003進(jìn)行圖表繪制。
2.1秸稈覆蓋下施氮對冬小麥群體動態(tài)的影響
秸稈覆蓋與不同施氮量條件下冬小麥越冬期分蘗數(shù)與春季總莖數(shù)見表2。與不覆蓋相比,秸稈覆蓋處理降低了小麥越冬期分蘗數(shù),其中有6年的差異達(dá)到了顯著水平,平均降低15.9%,在2008年時下降幅度最大,為24%。秸稈覆蓋對春季總莖數(shù)的影響與冬季分蘗數(shù)的規(guī)律相似,9年當(dāng)中也有6年秸稈覆蓋處理總莖數(shù)顯著低于不覆蓋處理,平均降低25.2%,其中2010年春季總莖數(shù)下降幅度最大,為40.7%。說明秸稈覆蓋對小麥群體動態(tài)有不利的影響。
由表2可以看出,增施氮肥能夠顯著增加小麥越冬期分蘗數(shù)和春季總莖數(shù),施氮處理的小麥越冬期分蘗數(shù)和春季總莖數(shù)相比不施氮肥平均增幅分別為7.8%和39.5%。并且施氮量為225 kg·hm-2時增加的幅度最大,分別比不施氮肥的越冬期分蘗數(shù)和春季總莖數(shù)高10%和45.4%。
將不同處理9年的平均小麥分蘗數(shù)(y)與施氮量(x)擬合二元回歸方程,結(jié)果如下:
覆蓋:y=1.6963+0.0009x-0.000002x2
(R2=0.867,P<0.01)
不覆蓋:y=1.9818+0.0013x-0.000002x2
(R2=0.883,P<0.01)
對方程做肥料效應(yīng)分析,秸稈覆蓋條件下施氮量為225 kg·hm-2分蘗數(shù)最高,為1.78 個·株-1;不覆蓋時施氮量325 kg·hm-2時分蘗數(shù)最高,達(dá)2.19 個·株-1。
將不同處理9年的平均小麥總莖數(shù)(y)與施氮量(x)擬合二元回歸方程,結(jié)果如下:
覆蓋:y=814.46+2.7504x-0.0069x2
(R2=0.996,P<0.01)
不覆蓋:y=962.09+4.937x-0.00111x2
(R2=0.995,P<0.01)
對方程做肥料效應(yīng)分析,得到秸稈覆蓋條件下總莖數(shù)在施氮量為200 kg·hm-2得到最大值1 088 萬株·hm-2,不覆蓋時需施氮222 kg·hm-2得到最高分蘗數(shù)1 511 萬株·hm-2。
2009、2010年覆蓋方式和施氮量對春季總莖數(shù)有顯著交互作用,其余年份其交互效應(yīng)并不顯著。
表2 2004—2013年秸稈覆蓋下冬小麥群體動態(tài)變化
2.2秸稈覆蓋下施氮對冬小麥產(chǎn)量三要素的影響
各處理的小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素見表3~表5。秸稈覆蓋處理平均穗數(shù)為552×104hm-2,低于無覆蓋處理(585×104hm-2),2007年兩者差異達(dá)到顯著水平(表3)??赡茉蚴墙斩捀采w降低了冬小麥的春季總莖數(shù)。秸稈覆蓋處理平均穗粒數(shù)為34.1粒,稍高于無覆蓋處理(32.6粒),其中2008年兩者差異達(dá)到顯著水平(表4)。秸稈覆蓋處理與無覆蓋處理的平均千粒重均為37.3 g(表5)。隨施氮量的增加,公頃穗數(shù)呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,在施氮量為150 kg·hm-2時達(dá)到最高值,比不施氮處理增幅高達(dá)39.4%。穗粒數(shù)隨施氮量的增加而增加,施氮量為300 kg·hm-2時穗粒數(shù)最高,比不施氮處理增幅達(dá)到32.8%。然而增施氮肥會降低小麥千粒重,其中除2012、2013年外差異均達(dá)到顯著水平。
將不同處理9年的平均小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重分別與施氮量(x)擬合回歸方程,結(jié)果如下:
覆蓋:y穗數(shù)=421.73+1.8228x-0.0042x2
(R2=0.994,P<0.01)
不覆蓋:y穗數(shù)=474.94+1.6559x-0.0041x2
(R2=0.961,P<0.01)
覆蓋:y穗粒數(shù)=0.0337x+30.572(R2=0.970,P<0.01)
不覆蓋:y穗粒數(shù)=0.0268x+31.126(R2=0.938,P<0.01)
覆蓋:y千粒重=-0.0106x+40.257(R2=0.890,P<0.01)
不覆蓋:y千粒重=-0.0150x+40.992(R2=0.961,P<0.01)
對方程做肥料效應(yīng)分析,秸稈覆蓋條件下施氮量為217 kg·hm-2時穗數(shù)可達(dá)最大值620萬穗·hm-2,不覆蓋條件下施氮量202 kg·hm-2時達(dá)到最高穗數(shù)(642萬穗·hm-2)。而無論秸稈覆蓋與否,小麥穗粒數(shù)與施氮量有顯著正相關(guān)關(guān)系,千粒重與施氮量則呈顯著負(fù)相關(guān)。施氮量高于80 kg·hm-2時秸稈覆蓋的穗粒數(shù)高于不覆蓋處理,施氮量高于167 kg·hm-2時秸稈覆蓋的千粒重高于不覆蓋處理。其中,相比不覆蓋條件下,穗粒數(shù)在秸稈覆蓋時對氮肥用量響應(yīng)更為敏感,而千粒重表現(xiàn)出相反趨勢。
連續(xù)9年覆蓋與施氮對冬小麥產(chǎn)量三要素均無顯著交互效應(yīng)。
表3 2007—2013年不同處理下冬小麥的單位面積穗數(shù)/(萬穗·hm-2)
表4 2005—2013年不同處理下冬小麥的穗粒數(shù)
表5 2005—2013年不同處理下冬小麥的千粒重/g
2.3秸稈覆蓋下施氮對冬小麥產(chǎn)量的影響
秸稈覆蓋和不覆蓋處理施氮對小麥產(chǎn)量的影響規(guī)律一致,施用氮肥都顯著提高小麥的籽粒產(chǎn)量(圖1和圖2)。秸稈覆蓋時施氮225 kg·hm-2處理平均比不施氮肥處理增產(chǎn)69.3%,不覆蓋時施氮300 kg·hm-2處理平均要比不施氮肥處理增產(chǎn)69.2%。
由圖3可知,整體來看,秸稈覆蓋有降低小麥產(chǎn)量的趨勢,9年平均降幅約為7%,隨著施氮量的增加,減產(chǎn)幅度先增后降,施氮量為150 kg·hm-2時減產(chǎn)幅度最明顯,但未達(dá)到顯著水平。將不同處理9年的平均小麥籽粒產(chǎn)量(y)與施氮量(x)擬合二元回歸方程,結(jié)果如下:
覆蓋:y=3212+16.41x-0.03x2(R2=0.997,P<0.01)
不覆蓋:y=3426+20.78x-0.046x2(R2=0.966,P<0.01)
圖1 2005—2013年覆蓋條件下不同施氮量對冬小麥產(chǎn)量的影響
圖22005—2013年不覆蓋條件下不同施氮量對冬小麥產(chǎn)量的影響
Fig.2Effect of N rate on yield of winter wheat under no mulch in 2005—2013
對方程做肥料效應(yīng)分析,得到秸稈覆蓋和不覆蓋條件下施氮量分別為274、226 kg·hm-2時,可以獲得最高產(chǎn)量分別為5 456、5 773 kg·hm-2。實際生產(chǎn)中農(nóng)民不單純追求產(chǎn)量,獲取最大經(jīng)濟(jì)效益才是最終目的,所以還需考慮肥料投入成本與小麥?zhǔn)蹆r。若以當(dāng)?shù)匦←準(zhǔn)蹆r2 元·kg-1,氮肥價格4.78 元·kg-1計,僅考慮肥料投入成本,秸稈覆蓋條件下施氮量為234 kg·hm-2時投入回報率最高,可以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益9 700 元·hm-2,不覆蓋條件下,最佳經(jīng)濟(jì)施氮量為200 kg·hm-2,最大經(jīng)濟(jì)效益為10 528 元·hm-2,由此可見,不覆蓋可以在較低的肥料投入條件下獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。
圖3秸稈覆蓋與不覆蓋施氮量對冬小麥產(chǎn)量的影響
Fig.3Effect of N rate on yield of winter wheat under straw mulch and no mulch
通過對9年的試驗結(jié)果分析可以看出,秸稈覆蓋處理降低了冬小麥越冬期分蘗數(shù)和春季總莖數(shù),從而導(dǎo)致穗數(shù)呈減少趨勢,另外穗粒數(shù)較不覆蓋略有增加,千粒重基本相同,最終使秸稈覆蓋的小麥產(chǎn)量略有降低。馬忠明等在甘肅河西綠洲所做的研究認(rèn)為早期秸稈覆蓋(播種前和冬前秸稈覆蓋)機(jī)械阻礙了作物出苗,春季的降溫效應(yīng)影響其前期生長, 最終影響作物產(chǎn)量,但是苗后進(jìn)行秸稈覆蓋可以增加玉米產(chǎn)量[17-18]。李少昆在華北平原玉米小麥輪作系統(tǒng)中的研究得出玉米秸稈覆蓋免耕會降低冬小麥出苗率,最大降幅可達(dá)16.2%的結(jié)論,總結(jié)原因是播種過淺和覆蓋量應(yīng)控制在7 000 kg·hm-2左右[19],與本實驗覆蓋量有所差異。閆翠平在山西省臨汾市所做的研究結(jié)果顯示秸稈配施氮肥處理冬小麥拔節(jié)期總莖數(shù)、單株分蘗數(shù)低于化肥單施[20]。范春燕等認(rèn)為秸稈覆蓋還田免耕對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量有不良影響,從產(chǎn)量三要素看,減產(chǎn)原因主要是出苗率偏低,且出苗后生長發(fā)育較差,分蘗少,有效穗數(shù)不足[21],如果覆蓋配合深耕則可以提高產(chǎn)量。陳素英等在太行山前平原的試驗發(fā)現(xiàn)覆蓋量為6 000 kg·hm-2秸稈覆蓋使千粒重有下降趨勢,分析原因可能是覆蓋導(dǎo)致土壤溫度低,促使小麥生育期延遲,灌漿期縮短,進(jìn)而灌漿期籽粒飽滿度下降[22-23],但是當(dāng)少量覆蓋時(3 000 kg·hm-2)則可以增產(chǎn)。張樹蘭通過同樣地點的田間試驗和總結(jié)前人數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋造成小麥?zhǔn)斋@指數(shù)降低的原因是籽粒灌漿期熱脅迫較為嚴(yán)重,降低了千粒重[24]。這與我們得出的秸稈覆蓋對千粒重沒有影響的結(jié)果有差異,她認(rèn)為這是秸稈覆蓋下氮肥一次性施入造成的。Zhou、Chen以及Gao等提到秸稈覆蓋春季地溫低,生育期延遲,使公頃穗數(shù)下降,最終導(dǎo)致小麥減產(chǎn)[13-16]。本研究小組前期的研究表明,秸稈覆蓋在小麥越冬前期的“增溫效應(yīng)”和越冬后期的“降溫效應(yīng)”可能是造成冬小麥冬季分蘗數(shù)和春季總莖數(shù)降低的原因(未發(fā)表數(shù)據(jù))。通過總結(jié)前人研究并與本試驗相比較,筆者認(rèn)為在旱作地區(qū)秸稈覆蓋的負(fù)面效應(yīng)確實存在,但是可以通過改變覆蓋時期、調(diào)整覆蓋量和增加氮肥的追肥,可避免其負(fù)面作用,最終實現(xiàn)高產(chǎn)的目的。
無論是否覆蓋,小麥越冬期分蘗數(shù)和春季總莖數(shù)都隨施氮量的增加先增加后降低,并且不覆蓋能獲得更高的分蘗數(shù)和總莖數(shù)。小麥公頃穗數(shù)和最終產(chǎn)量隨施氮量的增加表現(xiàn)出了相同的規(guī)律。表明合理的氮素供應(yīng)是提高小麥群體動態(tài)的關(guān)鍵[25],達(dá)到增產(chǎn)目的[26]。但施氮過量會導(dǎo)致小麥抗逆性降低、易倒伏、貪青晚熟和籽粒充實度降低[27-29]。反而不利于小麥生長[30]。雖然穗粒數(shù)隨施氮量增加而增加,但無法彌補(bǔ)過高氮肥導(dǎo)致的穗數(shù)和千粒重降低的幅度,最后導(dǎo)致小麥產(chǎn)量降低。這與前人結(jié)果一致[31-34]。不覆蓋在相同氮水平能夠獲得更高分蘗數(shù)和總莖數(shù)可能是因為秸稈覆蓋對作物出苗及幼苗生長產(chǎn)生了抑制作用[35]。秸稈覆蓋下最高產(chǎn)量施氮量與經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量施氮量與不覆蓋差異較大,不覆蓋秸稈能夠投入更少的氮肥而獲得更高的產(chǎn)量。
本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),覆蓋條件下即便多施50 kg·hm-2的氮肥也無法獲得與不覆蓋相同的產(chǎn)量,不僅耗費了大量財力物力,而且也是對秸稈資源的浪費。隨著養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展,秸稈的飼料用途越來越得到人們關(guān)注[36],調(diào)查發(fā)現(xiàn)2006年中國接近1/3的秸稈用于飼料生產(chǎn)[37],在秸稈覆蓋不能對作物增產(chǎn)時,相對于焚燒秸稈,秸稈的飼料用途不僅會大大增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益,而且保護(hù)了環(huán)境,是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障[38]。
高亞軍等曾通過對大量研究文獻(xiàn)的分析指出,雖然秸稈覆蓋技術(shù)在中國已廣泛應(yīng)用,但不論從實踐上還是理論上都有許多問題值得深入探討[1]。比如,秸稈覆蓋改變了農(nóng)田下墊面的性質(zhì),使其形成了特殊的農(nóng)田小氣候,水肥關(guān)系發(fā)生了變化,因此,覆蓋條件下的水肥管理應(yīng)與不覆蓋時有所不同[36-37]。另外,影響小麥籽粒產(chǎn)量的因素除了肥料之外,另一重要因素便是水分[38],所以降雨可能會影響秸稈覆蓋效應(yīng)。因此應(yīng)該進(jìn)一步分析不同降雨年型下秸稈覆蓋的效應(yīng)。通過進(jìn)一步深入挖掘和分析數(shù)據(jù),得到秸稈覆蓋影響小麥產(chǎn)量的機(jī)理,為完善西北旱區(qū)秸稈覆蓋栽培模式技術(shù)的施用和推廣提供理論依據(jù)及技術(shù)基礎(chǔ)。
通過分析9年田間定位試驗結(jié)果,我們認(rèn)為長期秸稈覆蓋條件下施氮對冬小麥的生長和產(chǎn)量形成主要有以下幾個方面的影響:
1) 與不覆蓋相比秸稈覆蓋降低了冬小麥分蘗數(shù)和春季總莖數(shù),導(dǎo)致單位面積穗數(shù)略有減少,最終表現(xiàn)出減產(chǎn)趨勢;
2) 無論覆蓋與否,施用適量氮肥能夠促進(jìn)冬小麥生長,獲得更高產(chǎn)量;
3) 相比秸稈覆蓋,不覆蓋條件下配施較氮肥可以獲得更高的小麥產(chǎn)量。
綜上所述,在當(dāng)?shù)亟斩捀采w措施對冬小麥無增產(chǎn)作用,還需結(jié)合秸稈覆蓋蓄水、培肥地力等方面,更加準(zhǔn)確評價秸稈覆蓋的綜合效益。
[1]高亞軍,李生秀.旱地秸稈覆蓋條件下作物減產(chǎn)的原因及作用機(jī)制分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005,21(7):15-19.
[2]李生秀.中國旱地農(nóng)業(yè)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2004.
[3]沈振榮,汪林,于福亮,等.節(jié)水新概念[M].北京:中國水利水電出版社,2000.
[4]梁銀麗,張成娥,郭東偉.黃土高原區(qū)農(nóng)田覆蓋效應(yīng)與前景分析[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)研究,2001,9(1):55-57.
[5]Zhang S L, Victor Sadras, Chen X P, et al. Water use efficiency of dry land wheat in the Loess Plateau in responseto soil and crop management[J]. Field Crops Research, 2013,151:9-18.
[6]Stephen J, Song C, Herbert S, et al. Ecological effects of cover crops[J]. The journal of applied ecology, 2002,13(3):365-368.
[7]Luxh J, Elsgaard L, Thomsen I K, et al. Effects of long-term annual inputs of straw and organic manure on plant N uptake and soil N fluxes[J]. Soil Use Manage, 2007,23:368-373.
[8]Yunchao G, Wenshan Z, Wenxin C. The relationship between soil microbial biomass and the transformation of plant nutrients in straw mulched no-tillage soils[J]. Scientia Agricutura Sinica, 1994,27(6):41-49.
[9]王笳,王樹樓.旱地玉米免耕整秸稈覆蓋土壤養(yǎng)分,結(jié)構(gòu)和生物研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),1994,22(3):17-19.
[10]宋秋華,李鳳民,劉洪升,等.黃土區(qū)地膜覆蓋對麥田土壤微生物體碳的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2003,14(9):1512-1516.
[11]陳錫時,郭樹凡.地膜覆蓋栽培對土壤微生物種群和生物活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,1998,9(4):435-439.
[12]萬忠梅,吳景貴.土壤酶活性影響因子研究進(jìn)展[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,33(6):87-92.
[13]Chen S Y, Zhang X Y, Pei D, et al. Effects of straw mulching on soil temperature, evaporation and yield of winter wheat: field experiments on the North China Plain[J]. Annals of applied biology, 2007,150(3):261-268.
[14]Yajun Gao, Yun Li, Jianchang Zhang, et al. Effects of mulch, N fertilizer, and plant density on wheat yield, wheat nitrogen uptake, and residual soil nitrate in a dryland area of China[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2009,85(2):109-121.
[15]Li Q, Chen Y, Liu M, et al. Effects of irrigation and straw mulching on microclimate characteristics and water use efficiency of winter wheat in North China[J]. Plant production science, 2008,11(2):161-170.
[16]Zhou J, Wang C, Zhang H, et al. Effect of water saving management practices and nitrogen fertilizer rate on crop yield and water use efficiency in a winter wheat-summer maize cropping system[J]. Field Crops Research, 2011,122(2):157-163.
[17]馬忠明,徐生明.甘肅河西綠洲灌區(qū)玉米秸稈覆蓋效應(yīng)的研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,1998,(3):14-16.
[18]陳素英,張喜英,劉孟雨.玉米秸稈覆蓋麥田下的土壤溫度和土壤水分動態(tài)規(guī)律[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2002,23(4):34-37.
[19]李少昆,王克如,馮聚凱.玉米秸稈還田與不同耕作方式下影響小麥出苗的因素[J].作物學(xué)報,2006,32(3):463-465.
[20]閆翠萍,裴雪霞,王姣愛,等.秸稈還田與施氮對冬小麥生長發(fā)育及水肥利用率的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2011,19(2):271-275.
[21]范春燕,許繼東.2種保護(hù)性耕作技術(shù)對小麥產(chǎn)量的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010,(23):51-53,53.
[22]陳素英,張喜英,裴冬,等.玉米秸稈覆蓋對麥田土壤溫度和土壤蒸發(fā)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005,21(10):171-173.
[23]陳素英,張喜英,胡春勝,等.秸稈覆蓋對夏玉米生長過程及水分利用的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2002,20(4):55-57,66.
[24]張樹蘭,劉俊梅,黎青慧,等.秸稈覆蓋下旱地小麥?zhǔn)斋@指數(shù)降低的原因解析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2014,32(1):47-51.
[25]張定一,黨建友,王姣愛,等.施氮量對不同品質(zhì)類型小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和旗葉光合總用的調(diào)節(jié)效應(yīng)[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2007,13(4):535-542.
[26]高亞軍,鄭險峰,李世清,等.農(nóng)田秸稈覆蓋條件下冬小麥增產(chǎn)的水氮條件[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(1):55-59.
[27]趙鵬,陳阜.豫北秸稈還田配施氮肥對冬小麥氮利用及土壤硝態(tài)氮的短期效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,13(4):19-23.
[28]趙鵬,陳阜.秸稈還田配施化學(xué)氮肥對冬小麥氮效率和產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報,2008,34(6):1014-1018.
[29]汪軍,王德建,張剛.秸稈還田下氮肥用量對水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響[J]. 土壤,2009,41(6):1004-1008.
[30]王香芝.秸稈覆蓋的土壤改良效應(yīng)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2009,(14):254-254.
[31]于振文.小麥產(chǎn)量與品質(zhì)生理及栽培技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2006.
[32]王月福,于振文,李尚霞,等.小麥籽粒灌漿過程中有關(guān)淀粉合成酶的活性及其效應(yīng)[J].作物學(xué)報,2003,29(1):75-81.
[33]王月福,于振文,李尚霞,等.施氮量對小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量及加工品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,35(9):1071-1078.
[34]周順利,張福鎖,王興仁.高產(chǎn)條件下冬小麥產(chǎn)量性狀的品種差異及氮肥效應(yīng)[J].麥類作物學(xué)報,2001,21(2):67-71.
[35]劉超,汪有科,湛景武.秸稈覆蓋量對農(nóng)田土面蒸發(fā)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(5):448-451.
[36]王力生,章孝榮,馬友華,等.安徽省秸稈飼料化利用現(xiàn)狀、問題和對策[J].中國牛業(yè)科學(xué),2010,36(2):46-48.
[37]高利偉,馬林,張衛(wèi)峰,等.中國作物秸稈養(yǎng)分資源數(shù)量估算及其利用狀況[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(7):173-179.
[38]楊增玲,楚天舒,韓魯佳,等.秸稈飼料化集成技術(shù)模式及其區(qū)域適用性評價[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2013,29(23):186-193.
[39]杜堯東,劉作新,趙國強(qiáng),等.冬小麥田秸稈覆蓋的小氣候效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2000,19(3):20-23.
[40]朱自璽,方文松,趙國強(qiáng),等.麥秸和殘茬覆蓋對夏玉米農(nóng)田小氣候的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2000,18(2):19-24.
[41]Zhang S L, RLi P, Yang X Y, et al. Effects of tillage and plastic mulch on soil water, growth and yield ofspring~sown maize[J]. Soil &Tillage Research, 2011,112:92-97.
Effects of nitrogen rate on the growth of winter wheat under long-term straw mulching
WANG Ren-jie1, LU Jun-jun1, LIU Wei2, YANG Jun-lin3, ZHANG Yue-xia1,DONG Ming-lei1, LI Wen-long1, ZHAI Bing-nian1, GAO Ya-jun1,4
(1.CollegeofResources&Environment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;2.Soil-FertilizerStation,AgriculturalBureauofBaoji,Baoji,Shaanxi721000,China;3.InstituteofSoil,FertilizerandWater-savingAgriculture,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou,Gansu730070,China;4.KeyLaboratoryofPlantNutritionandtheAgri-environmentinNorthwestChina,MinistryofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)
A 9-year-long field experiment from 2004—2013 was carried out to investigate the effects of straw mulch (no mulch and straw mulch 4 500 kg·hm-2) and N rate (0, 75, 150, 225 and 300 kg·hm-2) on population dynamics, yield components and grain yield of winter wheat. The results showed that straw mulch significantly reduced overwintering tillers and total stem number in spring. Overwintering tillers and total stem number in spring under straw mulch reduced 24% and 40.7% compared with no mulch respectively. Straw mulch led to slight decrease (5.6%) of ears per hectare and slight increase of grain number per spike. 1000 grain weight had no significant change with straw mulch. A declining trend of wheat yield for straw mulch treatments was found compared to no mulch treatments. Regardless of no mulch or straw mulch, the relationships between overwintering tillers, total stem number in spring, ears per hectare and nitrogen fertilizer rate could be described by parabolicfunction. Grain number per spike increased while 1000 grain weight decreased with the increase of nitrogen rate. Application of nitrogen fertilizer almost increased grain yield by 70% compared to no nitrogen fertilizer input. No mulch treatments had higher wheat yield with less nitrogen fertilizer than straw mulch treatments. Straw mulch is not a good choice for improving winter wheat growth in this area.
straw mulch; winter wheat; N rate; population dynamics; grain yield
1000-7601(2016)04-0132-07
10.7606/j.issn.1000-7601.2016.04.20
2015-05-20
科技部支撐計劃項目(2015BAD23B04);國家小麥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項經(jīng)費;教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”項目(NCET- 08-0465);農(nóng)業(yè)科研杰出人才及其創(chuàng)新團(tuán)隊培養(yǎng)計劃
王仁杰(1987—),男,山東菏澤人,碩士研究生,研究方向為農(nóng)業(yè)物質(zhì)循環(huán)與環(huán)境。 E-mail: wrj6433681@163.com。
高亞軍(1968—),男,陜西岐山人,教授,博士,主要從事旱地農(nóng)業(yè)、土壤-植物系統(tǒng)中的氮素行為等方面的研究。 E-mail:yajungao@nwsuaf.edu.cn。
S512.1+1
A