播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦1号氮肥表观利用率的调控

徐　晖　崔怀洋　张　伟　丁锦峰　李春燕　郭文善　朱新开

扬州大学小麦研究中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室 / 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心, 江苏扬州 225009



播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦1号氮肥表观利用率的调控

徐晖崔怀洋张伟丁锦峰李春燕郭文善朱新开*

扬州大学小麦研究中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室 / 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心, 江苏扬州 225009

摘要:提高氮肥利用效率是当前小麦生产中重要的研究方向之一。本研究以光明麦1号为试验品种, 利用两年的田间试验结果, 采用二次正交旋转组合设计建立回归模型, 分析稻茬小麦的氮肥当季表观利用率(utilization rate of nitrogen fertilizer, NUR)受播期、密度、施氮量组合的调控效应。结果表明, 对小麦NUR效应表现为氮肥>播期>密度。在试验条件下, 实现高产和高NUR目标, 三因素有多种组合模式, 其中播期10月28日至11月2日+密度160～180万株 hm–2+施氮量200 kg hm–2的组合, 其产量为6800～7200 kg hm–2, NUR大于42.0％ (最大值为44.8％), 可靠度达到95％; 播期10月21日至27日+密度120～150万株 hm–2+施氮量190～225 kg hm–2组合, 其产量为6200～7000 kg hm–2, NUR达41.0％以上; 播期11月3日至11日+密度210～240万株 hm–2+施氮量190～210 kg hm–2组合, 其产量为5900～ 7250 kg hm–2, NUR达39.0％以上。

关键词:稻-麦轮作制; 氮肥表观利用率; 小麦产量; 农艺措施组合

本研究由国家自然科学基金项目(31271642), 农业部行业科研专项(201503130), 国家科技支撑计划项目(2013BAD07B09), 江苏省高校自然科学基金重大项目(13KJA210004), 江苏高校优势学科建设工程项目和江苏扬州农业科技攻关项目(YZ2014166)资助。

This study supported by the National Natural Science Foundation of China (31271642), the Special Scientific Research Fund of the Ministry of Agriculture (201503130), the National Key Technology Support Program of China (2013BAD07B09), the University Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Key Program 13KJA210004), the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions, and Agricultural Scientific and Technological Key Project of Yangzhou (YZ2014166).

第一作者联系方式: E-mail: 960625033@qq.com

小麦是我国重要的粮食作物之一, 种植面积占全国粮食作物总面积的20％～30％。在总人口持续增

长、耕地面积不断减少的挑战下, 提高小麦等粮食作物的产量水平已成为保证世界和中国粮食安全的重要手段。作为影响小麦优质、高产的主要因素, 作物氮营养和氮素管理一直受到高度重视。研究表明,合理施用氮肥能促进小麦的分蘖、茎和叶的生长,使小麦群体具有合适的LAI和适宜的透光率, 从而提高产量和品质[1-3]。但是农田过量施用氮肥不仅会降低氮素利用率、增加成本, 还会导致地表水富营养化和地下水硝酸盐含量的超标, 影响农业的可持续发展和食品安全[4-5]。目前, 寻求经济效益的同时保护生态环境是农业可持续发展的一个重要课题,氮肥合理施用、提高氮肥利用率是其中倍受关注的领域, 也是一个急需解决的问题。

影响小麦籽粒产量和氮肥利用率的因素有很多。籽粒产量、籽粒含氮量、地上部总氮素积累量和氮素收获指数是小麦氮肥利用率的关键因素[6]。Foulkes等[7]认为, 增加根长密度和降低籽粒含氮量可以提高氮肥利用率。在生产实践中, 栽培措施如播期、密度、施氮量和氮肥运筹等也会对氮肥利用率产生很大的影响。陕西旱地小麦基肥和返青后施肥比例为1︰1时, 氮肥利用率杨凌点为21.8％, 凤翔点为42.1％, 比氮肥全部基施处理分别高11.4和21.8个百分点[8]。长江中下游麦区小麦施氮量为160～270 kg hm–2时, 氮肥利用率在40％以上, 施氮量为161.25 kg hm–2时达到最高[9]。除此以外, 前人还通过二因素之间的相互影响来寻求最佳氮肥利用率。在密度83万株 hm–2和施氮量180 kg hm–2条件下,山农15可获得较大的氮密互作效应, 氮肥利用率高[10]。周晓虎等[11]采用15N标记法研究泰农18的适宜播期和密度, 在兼顾产量和氮肥利用率的前提下, 推荐最适宜互作方式为10月14日播种、基本苗405万hm–2。本试验以光明麦1号为试验品种, 设计播期、密度、施氮量三因素不同组合, 探讨不同因子的互补特征, 通过模型的建立和优化, 明确不同条件下氮肥表观利用率(utilization rate of nitrogen fertilizer, NUR)的特征和减氮条件下播期与密度的补偿效应,为稻茬小麦高产高效减污生产提供理论和实践依据。

1　材料与方法

1.1试验地点及供试品种

试验于2012—2013和2013—2014年度在江苏省作物遗传生理重点实验室试验场(扬州)进行。供试品种为光明麦1号。试验田前茬为水稻, 土质为轻壤土, 2012—2013年度0～20 cm耕层土壤含有机质20.27 g kg–1、全氮1.08 g kg–1、速效氮107.44 mg kg–1、速效磷35.02 mg kg–1和速效钾95.00 mg kg–1, 2013—2014年度0～20 cm土层含有机质21.79 g kg–1、全氮1.11 g kg–1、速效氮112.37 mg kg–1、速效磷40.34 mg kg–1和速效钾97.50 mg kg–1。

1.2试验设计

采用播期(X1)、密度(X2)、施氮量(X3)三因素二次回归正交旋转组合设计(表1), 共23个试验组合,另设对应播期和密度的9个不施氮肥小区, 以计算氮肥利用效率。试验结果用DPS v6.55软件建模寻优, 目标函数(Y)为氮肥当季表观利用率。播种前浇水造墒, 保证每一期播种时田间湿度基本一致。氮肥按基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为5∶1∶2∶2比例施用; 磷、钾肥一次性基施, 施用量分别为P2O590 kg hm–2, K2O 90 kg hm–2。小麦条播, 行距30 cm,小区面积6 m × 3 m = 18 m2, 3次重复。

1.3地上部氮素积累量的测定和氮肥表观利用率计算

两年度成熟期均为6月2日, 于该日取样, 每小区取20株。样品首先烘干称重, 然后粉碎过筛,通过靛酚蓝比色法[12]测定植株含氮率, 计算得出氮积累量。氮肥表观利用率NUR (％) = (施氮区氮素积累量-同播期和密度不施氮区氮素积累量)/施氮量×100。

1.4籽粒产量测定方法

从每小区随机收割3个1.2 m2, 脱粒后晒干称重, 并测量含水率, 换算为12.5％水分时的产量, 折合成每公顷产量。

表1　播期、密度和施氮量各编码水平的实际值Table 1　Actual level of each coded value in sowing date, density, and N application rate

1.5统计分析

用Microsoft Excel整理和计算数据, 用SigmaPlot 10.0软件绘图, 用DPS v6.55软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1播期、密度、施氮量三因素及其互作对产量和NUR的影响

2012—2013和2013—2014年度23个试验组合的产量范围分别为5894.5～7501.5 kg hm–2和6334.0～ 7851.1 kg hm–2, NUR分别为35.50％～44.12％和35.21％～ 44.13％ (表2)。回归分析结果表明, 施氮量对NUR的影响最大(F2012–2013=56.00, P<0.01; F2013–2014=13.65, P<0.01), 其次是播期(F2012–2013=14.13, P<0.01; F2013–2014= 4.29, P<0.05), 而密度的影响不显著(F2012–2013=3.93, P>0.05; F2013–2014=0.54, P>0.05)。播期×密度(F2012–2013= 29.53, P<0.01; F2013–2014=40.11, P<0.01)、播期×施氮量(F2012–2013=7.15, P<0.05; F2013–2014=17.81, P<0.01)对产量的互作效应显著, 而密度×施氮量互作效应不显著(F2012–2013=0.15, P>0.05; F2013–2014=0, P>0.05)。

表2　播期、密度、施氮量组合对小麦产量和表观氮肥利用率(NUR)的影响Table 2　Effects of sowing date, density, and nitrogen application rate on wheat yields and utilization rate of nitrogen fertilizer (NUR)

2.2NUR回归模型的建立及分析

2.2.1模型建立与优化以播期(X1)、密度(X2)、施氮量(X3)为因变量, NUR (Y)为目标变量建立模型Y2013= 43.26583 - 0.63144X1+ 0.33280X2+ 1.25707 X3- 1.38069X12- 1.79258X22- 0.52333X32+ 1.74125X1X2- 0.07625X1X3- 0.22875X2X3; Y2014= 41.97629 -0.93362X1- 0.33157X2+ 1.66591X3- 1.33873X12-1.67284X22- 0.38413X32+ 1.67000X1X2+ 0.99000 X1X3- 0.55750X2X3。两回归方程的F1值分别为39.810和6.343, 而F0.01 (9,13)= 4.19, 说明模型的预

测值与实际值吻合性好。

对回归方程进行失拟性检验, 结果2012—2013年度的F2值为2.054, F0.01 (5,8)= 6.63, 复决定系数R2为0.965, 说明三因素对NUR影响达96.5％, 仅有3.5％是由其他未控制因素和误差造成的; 2013—2014年度F2值为17.654, F0.01 (5,8)= 6.63, R2= 0.815,说明三因素对NUR影响达81.5％, 还有18.5％是由其他未控制因素和误差造成的。

对回归系数进行显著性检验, 在σ = 0.10水平下剔除不显著项, 得优化方程Y2013= 43.26583 - 0.63144X1+ 0.33280 X2+ 1.25707X3- 1.38069X12- 1.79258X22-0.52333X32+ 1.74125X1X2(R2= 0.969); Y2014= 41.97629 - 0.93362X1+ 1.66591X3- 1.33873 X12- 1.67284X22+ 1.67000X1X2(R2= 0.832)。根据优化方程, 获得最大NUR的三因素组合, 2012—2013年度为播期10月31日、密度170万株 hm–2、施氮量200 kg hm–2, 2013—2014年度为播期11月2日、密度180万株 hm–2、施氮量190 kg hm–2, 其NUR分别为44.1％和44.8％ (表3);其他播期条件下配以适宜的密度和施氮量, 也能实现相应的NUR水平, 年度间因气候不一略有差异。

表3　不同氮肥表观利用率(NUR)水平条件下播期、密度、施氮量组合Table 3　Combinations of sowing date, density, nitrogen application amount under different utilization rates of nitrogen fertilizer (NUR)

2.2.2播期、密度、施氮量单因子效应分析回归方程中, 播期、密度和施氮量一次项系数绝对值大小决定了播期、密度和施氮量对小麦NUR的影响程度。2012—2013年度回归方程播期、密度和施氮量一次项系数绝对值分别为0.63144、0.33280和1.25707, 2013—2014年度分别为0.93362、0.33157 和1.66591, 说明三因子对NUR的影响为施氮量>播期>密度。

令三因子中两因子编码值为零, 分别研究优化方程中单因子对NUR的影响。在一定范围内, NUR与播期和密度均呈显著二次曲线关系, 随着播期的推迟和密度的增加, NUR均先升高后降低, 播期在试验因子水平为编码值-0.5 (10月29日)左右时NUR达到最大, 且随播期推迟, NUR降低的幅度加大; 密度在试验因子水平为编码值0 (180万株 hm–2)左右时NUR达到最大。NUR与施氮量呈显著正相关, 试验因子水平在编码值-2～ +2 (180～300 kg hm–2) 时NUR随着施氮量的减少而升高(图1)。说明生产中NUR提升可以通过施氮量变化来实现, 合理的播期、密度等措施及与氮肥的合理组合也可调控NUR。

2.2.3播期、密度、施氮量两两互作效应分析播期、密度、施氮量之间的互作对NUR影响也存在差异, 其中播期×密度的效应达极显著水平(F2012–2013= 62.95, P < 0.01; F2013–2014= 8.04, P < 0.01), 而播期×施氮量(F2012–2013= 0.12, P > 0.05; F2013–2014= 2.82, P > 0.05)、密度×施氮量(F2012–2013= 1.09, P > 0.05; F2013–2014= 0.90, P > 0.05)的效应不显著。

2013—2014年度, 当施氮量为编码值0水平时,适期早播条件下, 较低密度处理比高密度处理NUR要高; 而适期晚播条件下, 较高密度处理比低密度处理NUR要高, 但仍略低于适期早播低密度处理(图2)。当播期、密度分别为编码值0水平时, 在一定范围内NUR随着播期的推迟、密度的增加呈先上升后下降的趋势; 低氮条件下NUR整体水平较高,当播期和密度均在试验因子水平为-0.5～0时能够实现高NUR。

稻茬小麦减氮条件下NUR整体水平较高, 随着播期的推迟和密度的增加, NUR总体上呈先上升后

下降的趋势, 施氮量减至190～210 kg hm–2, 当播期10月26日至11月6日、密度150～210万株 hm–2时, NUR达42.8％以上(表4)。

图1　其他因子为编码值零水平时的单因子效应分析Fig. 1　Single factor effect analysis when coded values of other factors are zero

图2　播期、密度和施氮量编码值三者之一为零时另两因素的效应(2013–2014)Fig. 2　Effects of other two factors when coded value of one factor among the these factors is zero (2013–2014)

3　讨论

3.1稻茬小麦高NUR条件下的播期、密度、施氮量组合

关于不同播期、密度、施氮量组合对NUR的影响有相关研究报道, 王树丽[13]研究认为, 旱茬半冬性品种泰农18早播条件下密度为270万株 hm–2和晚播条件下密度为540万株 hm–2时, 能够提高氮肥利用率; 孟维伟等[14]综合了产量、品质、氮肥利用率等因素, 研究认为半冬性小麦济麦20最佳施氮量为168 kg hm–2。本试验研究表明, 稻麦复种轮作方式下,春性小麦光明麦1号播期10月28日至11月2日、密度160～180万株 hm–2、施氮量200 kg hm–2左右时, 实现NUR大于42％的可靠度达到95％, 最大值为44.8％,产量为6800～7200 kg hm–2。适期早播(10月21日

至27日)时, 密度120～150万株 hm–2、施氮量190～225 kg hm–2, NUR可以实现41％以上, 产量为6200～7000 kg hm–2; 适期晚播(11月3日至11日)时,密度210～240万株 hm–2、施氮量190～210 kg hm–2, NUR可以实现39％以上, 产量为5900～7250 kg hm–2。这与王树丽[13]、孟维伟等[14]的旱茬小麦试验结论有所不同, 反映出不同生态区不同类型小麦品种实现氮高效的措施效应差异显著, 应根据当地气候、土壤、水分、种植制度、轮作方式等因素合理组合, 减少氮肥损失, 提高NUR, 实现高效生产。

表4　密度和播期为编码值零水平时低施氮量不同处理对NUR的影响Table 4　Effect of low nitrogen applied amount on NUR under the zero encoded levels of sowing date and density (％)

3.2播期、密度、施氮量对稻茬小麦NUR的贡献率

前人较多报道了播期、密度、施氮量等单个因素对小麦产量的影响大小, 对措施的组合效应也有报道, 李筠等[15]研究认为, 播期和密度对江苏淮北旱茬小麦半冬性品种连麦2号产量影响较大, 其中播期效应>密度效应; 周凤云等[16]研究表明, 播期对稻茬小麦春性品种渝麦12产量有极显著影响, 施氮量对籽粒产量有显著影响, 效应表现为播期效应>氮肥效应。本试验结果表明, 单因素对稻茬小麦春性品种NUR的影响表现为施氮量>播期>密度, 说明氮肥对NUR的影响最明显, 密度的改变对NUR的影响较小; 在一定范围内, NUR与播期和密度均呈显著二次曲线关系, 随着播期的推迟和密度的增加, NUR均先升高后降低, 且随播期推迟, NUR降低的幅度加大。当前生产中, 春性小麦品种播期迟于半冬性小麦品种, 这可能也是春性小麦NUR较低的原因之一。两两互作对小麦NUR的影响均表现为播期和密度互作效应对小麦NUR影响较大, 播期和施氮量互作及密度和施氮量互作对小麦NUR的影响较小, 这与李筠等[15]产量效应结论一致, 而与周凤云等[16]结论不同, 去除生态区、品种等不同以外, 最主要原因可能是播期、密度、施氮量对产量和NUR的贡献率不同, 播期改变了幼苗生长环境, 使得小麦冬前生育进程不同, 越冬期植株形态对后期NUR的吸收有很大影响; 播种密度决定总根量、根长和根系活力, 从而改变植株后期对氮素的吸收效果, 同时也影响地上部群体大小, 进而影响植株对氮的利用效率; 氮肥施用改变土壤含氮量, 从而影响植株对氮素的吸收。但也说明密度和播期对NUR的调节能力有一定的限度, 且调节的效应远不及施氮量及氮肥运筹方式。可见, 在生产中如何通过协调播期、

密度、施氮量等因子的关系, 兼顾产量和效益, 使三因素贡献率均达到最大值, 这将需要根据各地生态生产条件和选用的品种类型进一步探讨。

3.3稻茬小麦高NUR条件下播期与密度对减氮的补偿效应

基于成本效益和环境保护两方面, 人们越来越重视氮肥的高效施用问题, 在少施氮肥的条件下实现较高NUR, 一方面通过改良品种, 提高品种自身的吸氮能力; 另一方面通过改善栽培措施, 调整氮肥运筹、播种时间、基本苗等方法提高植株氮肥的吸收[17]。王树丽[13]研究认为, 适宜的种植密度提高了土壤单位面积的总根量、根长密度和根系活力;过高的种植密度降低了叶片氮素含量和花后光合产物。代兴龙等[18]采用15N标记法分析得出, 加大播种密度有利于提高根长密度, 减少氮素淋洗损失,降低土壤残留率, 充分吸收深层次土壤中的氮素。本试验研究表明, 长江中下游麦区施氮量减至190～210 kg hm–2时, 播期10月26日至11月6日、密度150～210万株 hm–2, NUR达到42.8％以上, 过早或过晚播种都会造成次生根生长的改变, 种植密度直接影响根系总量, 次生根的良好生长和适宜的总根量能够提供小麦生长后期旺盛的根系活力, 有效吸收较深土壤中的氮素, 同时也对地上部植株的群体状况产生显著的影响, 并影响花后光合营养物的生成, 造成NUR下降, 适期播种条件下, 结合适当的密度和施氮量, 产量和NUR均较高。因此在生产中应合理调节播期和密度, 可适度减少氮肥的施用, 早播宜与低密度、高施氮量结合, 利于控制群体大小和产量水平, 提高氮农学效率, 晚播条件下宜适当增加密度、降低施氮量, 可提高氮生产效率和NUR, 从而实现高效低污栽培。

3.4不同生态区高产超高产条件下的小麦合理栽培组合

前人对小麦高产高效栽培尤为重视, 这方面的报道也较多。储亚云等[19]分析江苏苏南金坛市小麦产量、施氮量和NUR的关系表明, 在一定范围内增加施氮量会降低氮肥利用率, 产量随施氮量增加呈报酬递减, 施氮量为225 kg hm–2时, 产量(5205 kg hm–2)和氮肥利用率(35％)都较高。王树丽等[20]研究认为, 山东地区泰农18和山农15密度分别是270万株 hm–2和345万株 hm–2时, 产量和氮素利用率均较高。张进忠[21]分析河南省安阳市强筋小麦高产高效的播期、密度、施氮量的最佳组合为播期10月16日左右、密度240万株 hm–2、施氮量225 kg hm–2, 实现产量6000 kg hm–2。本试验研究表明, 当播期10月31日至11月5日、密度170～220万株 hm–2、施氮量225～ 250 kg hm–2时, 可以使产量大于7200 kg hm–2的可靠度达到95％ (另文发表)。综合高产和高NUR条件下的播期、密度、施氮量组合分析得出, 在氮肥运筹为5∶1∶2∶2条件下, 稻茬小麦采用播期10月31日至11月2日、密度170～180万株 hm–2、施氮量200～225 kg hm–2的组合方式, 可以实现高产高效, 这与王树丽等[20]、张进忠[21]结论有所差异, 与储亚云等[19]结论一致, 这可能是地区生态条件差异和种植的品种型不同造成的。因而不同地区应有各自适宜的高产高效栽培模式, 在生产中应根据当地生态坏境、气候变化等制定合理的种植方式, 寻求产量与效益的最佳组合。

4　结论

播期、密度、施氮量对稻茬小麦NUR均有影响,效应表现为施氮量>播期>密度, 适宜播期和密度组合可以实现减氮、提升NUR的目标。在本试验条件下, 稻茬小麦不同NUR水平的播期、密度、施氮量组合不同, 播期10月31日至11月2日、密度170～180万株 hm–2、施氮量200～225 kg hm–2、氮肥运筹为5∶1∶2∶2的组合方式, 可以实现高产高效。在生产中应根据当地生态坏境、气候变化等确定适宜的播期、密度、施氮量水平, 以实现小麦高效减污栽培。

References

[1] 石江荣, 任永康, 王芳. 氮素营养对超高产小麦调控的研究进展. 山西农业科学, 2010, 38(3): 80–82 Shi J R, Ren Y K, Wang F. Research progress in nitrogen nutrient adjustment to ultra-high yield wheat. Shanxi Agric Sci, 2010, 38(3): 80–82 (in Chinese with English abstract)

[2] 范亚宁, 李世清, 李生秀. 两种种植密度下施肥对冬小麦生物学性状及产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2008, 14: 463–471 Fan Y N, Li S Q, Li S X. Effect of fertilizer application on biological characteristics and yield of winter wheat under two plant densities. Plant Nutr Fert Sci, 2008, 14: 463–471 (in Chinese with English abstract)

[3] 石玉, 于振文, 王东, 李延奇, 王雪. 施氮量和底追比例对小麦氮素吸收转运及产量的影响. 作物学报, 2006, 32: 1860–1866 Shi Y, Yu Z W, Wang D, Li Y Q, Wang X. Effects of nitrogen rate and ratio of base fertilizer and topdressing on uptake, translocation of nitrogen and yield in wheat. Acta Agron Sin, 2006, 32: 1860–1866 (in Chinese with English abstract)

[4] 张丽娟, 马友华, 王桂苓, 孙丽, 朱小红, 汪丽婷. 农业面源

污染中农田氮污染危害及其防治措施. 农业环境与发展, 2010, (4): 48–52 Zhang L J, Ma Y H, Wang G L, Sun L, Zhu X H, Wang L T. Agricultural nitrogen pollution hazards and preventive measures in agricultural nonpoint source pollution. Agric Environ Dev, 2010, (4): 48–52 (in Chinese)

[5] 杨荣, 苏永中, 王雪峰. 绿洲农田氮素积累与淋溶研究述评.生态学报, 2012, 32: 1308–1317 Yang R, Su Y Z, Wang X F. A review concerning nitrogen accumulation and leaching in agro-ecosystems of oasis. Acta Ecol Sin, 2012, 32: 1308–1317 (in Chinese with English abstract)

[6] Barraclough P B, Howarth J R, Jones J, Lopez-Bellido R, Parmar S, Shepherd C E, Hawkesford M J. Nitrogen efficiency of wheat: Genotypic and environmental variation and prospects for improvement. Eur J Agron, 2010, 33: 1–11

[7] Foulkes M J, Hawkesford M J, Barraclough P B, Holdsworth M J, Kerr S, Kightley S, Shewry P R . Identifying traits to improve the nitrogen economy of wheat: recent advances and future prospects. Field Crops Res, 2009, 114: 329–342

[8] 陈祥, 同延安, 亢欢虎, 俞建波, 王志辉, 杨江锋. 氮肥后移对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2008, 14: 450–455 Chen X, Tong Y A, Kang H H, Yu J B, Wang Z H, Yang J F. Effect of postponing N application on the yield , apparent N recovery and N absorption of winter wheat. Plant Nutr Fert Sci, 2008, 14: 450–455 (in Chinese with English abstract)

[9] 朱新开, 郭文善, 周正权, 封超年, 彭永欣, 凌启鸿. 氮肥对中筋小麦扬麦10号氮素吸收、产量和品质的调节效应. 中国农业科学, 2004, 37: 1831–1837 Zhu X K, Guo W S, Zhou Z Q, Feng C N, Peng Y X, Ling Q H. Effeets of nitrogen fertilizer on N absorption, yield and quality of medium-gluten wheat Yangmai 10. Sci Agric Sin, 2004, 37: 1831–1837 (in Chinese with English abstract)

[10] 曹倩, 贺明荣, 代兴龙, 门洪文, 王成雨. 密度、氮肥互作对小麦产量及氮素利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 17: 815–822 Cao Q, He M R, Dai X L, Men H W, Wang C Y. Effects of interaction between density and nitrogen on grain yield and nitrogen utilization efficiency of winter wheat. Plant Nutr Fert Sci, 2011, 14: 815–822 (in Chinese with English abstract)

[11] 周晓虎, 贺明荣, 代兴龙, 孔海波, 肖丽丽, 李传兴. 播期和播量对不同类型小麦品种产量及氮素利用效率的影响. 山东农业科学, 2013, 45(9): 65–69 Zhou X H, He M R, Dai X L, Kong H B, Xiao L L, Li C X. Effects of sowing time and density on yield and nitrogen utilization efficiency of different wheat varieties. Shandong Agric Sci, 2013, 45(9): 65–69 (in Chinese with English abstract)

[12] 吕伟仙, 葛滢, 吴建之, 常杰. 植物中硝态氮、氨态氮、总氮测定方法的比较研究. 光谱学与光谱分析, 2004, 24: 204–206 Lü W X, Ge Y, Wu J Z, Chang J. Study on the method for the determination of nitric nitrogen, ammoniacal nitrogen and total nitrogen in plant. Spectroscopy Spectral Anal, 2004, 24: 204–206 (in Chinese with English abstract)

[13] 王树丽. 播期和种植密度对小麦群体结构与氮素利用效率的影响. 山东农业大学硕士论文, 山东泰安, 2012. pp 40–41 Wang S L. Effects of Sowing Date and Planting Density on Canopy Structure and Nitrogen Utilization Efficiency of Winter Wheat. MS Thesis of Shandong Agricultural University, Tai’an, China, 2012. pp 40–41 (in Chinese with English abstract)

[14] 孟维伟, 于振文. 施氮量对济麦20籽粒产量、蛋白质含量及氮肥利用率的影响. 山东农业科学, 2007, (1): 75–76 Meng W W, Yu Z W. Effect of nitrogen rate on yield, protein content and fertilizer-N use efficiency in wheat cultivar Jimai 20. Shandong Agric Sci, 2007, (1): 75–76 (in Chinese)

[15] 李筠, 王龙, 任立凯, 刘耀鸿, 曹卫星, 戴廷波. 播期、密度和氮肥运筹对冬小麦连麦2号产量与品质的调控. 麦类作物学报, 2010, 30: 303–308 Li Y, Wang L, Ren L K, Liu Y H, Cao W X, Dai T B. Effect of sowing date, density and nitrogen management on grain yield and quality of winter wheat Lianmai 2. J Triticeae Crops, 2010, 30: 303–308 (in Chinese with English abstract)

[16] 周凤云, 李伯群, 杨明, 余国东, 马强, 张丕辉, 高志宏, 廖敦秀. 播期、密度与施氮水平对渝麦12号产量和品质的影响. 麦类作物学报, 2012, 32: 131–134 Zhou F Y, Li B Q, Yang M, Yu G D, Ma Q, Zhang P H, Gao Z H, Liao D X. Effect of sowing date, density and fertilizer rate on grain yield and quality of wheat cultivar Yumai 12. J Triticeae Crops, 2012, 32: 131–134 (in Chinese with English abstract)

[17] 侯文通, 杨俐苹. 提高小麦氮肥利用率的生理生化机制及其研究进展. 作物杂志, 2013, (1): 1–7 Hou W T, Yang L P. The physiological and biochemical mechanisms and progress to improve fertilizer-N use efficiency of wheat. Crops, 2013, (1): 1–7 (in Chinese)

[18] Dai X L, Xiao L L, Jia D Y, Kong H B, Wang Y C, Li C X, Zhang Y, He M R. Increased plant density of winter wheat can enhance nitrogen-uptake from deep soil. Plant Soil, 2014, 384: 141–152

[19] 储亚云, 李勇, 朱彩云. 氮素水平与小麦产量及氮肥利用率相关性研究. 现代农业, 2008, (10): 12–14 Chu Y Y, Li Y, Zhu C Y. Study on the correlation of N rates and yield, fertilizer-N use efficiency of wheat. Mod Agric, 2008, (10): 12–14 (in Chinese)

[20] 王树丽, 贺明荣, 代兴龙, 周晓虎. 种植密度对冬小麦氮素吸收利用和分配的影响. 中国生态农业学报, 2012, 20: 1276–1281 Wang S L, He M R, Dai X L, Zhou X H. Effect of planting density on nitrogen uptake, utilization and distribution in winter wheat. Chin J Eco-Agric, 2012, 20: 1276–1281 (in Chinese with English abstract)

[21] 张进忠. 安阳市优质强筋小麦高产高效栽培技术研究. 河南农业大学硕士学位论文, 河南郑州, 2006. pp 15–19 Zhang J Z. Research on High-Yield and High-Efficiency Production Techniques of Strong Gluten Wheat in Anyang City. MS Thesis of Henan Agricultural University, Zhengzhou, China, 2006. pp 15–19 (in Chinese with English abstract)

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20151008.1403.022.html

Effects of Sowing Date, Density and Nitrogen Application Amount on Nitrogen Utilization Rate of Guangmingmai 1 Grown in Rice–Wheat System

XU Hui, CUI Huai-Yang, ZHANG Wei, DING Jin-Feng, LI Chun-Yan, GUO Wen-Shan, and ZHU Xin-Kai*
Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops; Wheat Research Center, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China

Abstract:Improvement of utilization rate of nitrogen fertilizer (NUR) is one of research focuses in wheat. In a two-year field experiment, the NUR of wheat variety Guangmingmai 1 in the wheat–rice rotation system in response to sowing date (S), density (D), and nitrogen application rate (N) was studied using a mathematical model based on quadratic regression rotation-orthogonal combination design. Among the three factors, nitrogen application rate had the greatest effects on NUR, followed by sowing date and density. Several S+D+N combinations resulted in high yield and high NUR under the experimental conditions. The highest yield level (6800–7200 kg ha–1) was obtained in the combination of S between October 28 and November 2, D between 1.6 and 1.8 million plants per hectare, and N at 200 kg ha–1. Simultaneously, the NUR was higher than 42.0％ (the maximum was 44.8％) with a credibility larger than 95％. At the yield level of 6200–7000 kg ha–1and NUR higher than 41.0％, the optimal S, D and N were 21–27 October, 1.2–1.5 million plants per hectare and 190–225 kg ha–1, respectively. At the yield level of 5900–7250 kg ha–1and NUR higher than 39.0％, the agronomic practices were recommended to be S between November 3 and November 11, D between 2.1 and 2.4 million plants per hectare, and N between 190 and 210 kg ha–1.

Keywords:Rice–wheat rotation system; Utilization rate of nitrogen fertilizer; Wheat yield; Combination of agronomic practices

收稿日期Received(): 2015-01-13; Accepted(接受日期): 2015-09-06; Published online(网络出版日期): 2015-10-08.

通讯作者*(Corresponding author): 朱新开, E-mail: xkzhu@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979300

DOI:10.3724/SP.J.1006.2016.00123