不同氮效率小麦品种临界氮浓度模型与营养诊断研究

张娟娟，杜 盼，郭建彪，曹 锐，张 捷，马新明,3

(1.河南粮食作物协同创新中心，河南郑州 450002； 2.河南农业大学农学院，河南郑州 450002； 3.河南农业大学信息与管理科学学院，河南郑州 450002)

不同氮效率小麦品种临界氮浓度模型与营养诊断研究

张娟娟1,3，杜 盼1,2，郭建彪1,2，曹 锐1,2，张 捷1,2，马新明1,2,3

(1.河南粮食作物协同创新中心，河南郑州 450002； 2.河南农业大学农学院，河南郑州 450002； 3.河南农业大学信息与管理科学学院，河南郑州 450002)

为探讨不同氮效率小麦品种临界氮浓度模型的差异和开展小麦氮素营养诊断研究，基于两年大田试验，以不同氮效率小麦品种周麦27(高氮高效)、豫麦49-198(低氮高效)和矮抗58(低氮低效)为研究对象，系统分析了不同氮效率小麦品种地上部生物量、地上部氮含量和氮素营养指数的变化规律。结果表明，不同氮效率小麦品种地上部生物量和地上部氮含量均随施氮量的增加而增加，临界氮浓度(NC)与地上部最大干物质(DM)均呈幂函数关系(NC=aDM-b)，且氮高效型品种模型的两个参数(a和b)值均大于氮低效型品种。经检验，模型的标准化均方根误差分别为13.87%(周麦27)、7.7%(豫麦49-198)和13.02%(矮抗58)，通过临界氮浓度模型所建立的氮素营养指数推荐的麦田施肥量均在120～225 kg·hm-2范围，其中周麦27和豫麦49-198的推荐施肥量分别为225和120 kg·hm-2，矮抗58的推荐施肥量介于二者之间。

冬小麦；临界氮浓度；氮素营养指数；氮效率；推荐施肥

氮素是小麦生长发育的重要元素，对小麦地上干物重和产量的形成有重要作用。小麦产量的形成是以较高的地上部干物质积累为前提，而干物质的积累是以氮素的吸收为基础。据报道，农作物的氮素吸收量远小于肥料的供应量，肥料的损失量高达50%[1-2]，尤其是在作物生长早期，禾谷类作物的根系数量较少[3-4]，降低了氮素的利用效率。此外，氮肥投入过多也会污染环境，过剩的氮肥会排放到大气和水中或随土壤淋失[5-6]。因此，在小麦不同生育阶段优化氮素需求是提高氮肥利用效率和保护环境的重要问题。前人围绕植株氮素适时、快速、简便诊断方面做了大量的研究。在作物生长季快速诊断植株氮营养状况的方法有两种，一种是叶绿素计读数法[7]，另一种是遥感检测技术法[8]。氮素快速诊断技术的应用对于优化施氮起到了很好的作用，但是由于受技术和成本等因素的制约及对过量施氮无法检测等原因，推广应用还存在较多困难。临界氮浓度被定义为在一定的生长时期内植株获得最大生物量对应的最小氮浓度，是作物氮素诊断的基本依据[9]。对此，国内外学者已针对不同作物(大麦、玉米、番茄、甜椒、棉花等)[10-14]的临界氮浓度模型开展了较多研究，并得到了较好的应用。关于该方法在小麦上的研究也有较多报道，如Justes等[9]建立了法国冬小麦的临界氮浓度模型，并被国内外学者广泛应用；Yue等[15]建立了华北平原冬小麦临界氮浓度模型，发现法国和中国华北平原的冬小麦临界氮浓度模型有明显差异；赵犇等[16]针对不同蛋白质含量小麦品种，构建了临界氮浓度模型；岳松华[17]则根据大穗型品种周麦16和多穗型品种豫麦49-198的不同特点，构建了它们的临界氮浓度模型[18]。基于临界氮浓度模型，前人进一步定义了氮素营养指数NNI，并认为其可作为评价小麦氮营养状况的一个可靠指标[19]。综上所述，前人关于小麦临界氮浓度模型的研究多集中在不同生态区域、不同籽粒蛋白质含量和不同穗型等小麦模型上[9,13-17]，而对于不同氮效率小麦品种模型是否存在差异还未见报道。为此，本研究结合实验室对氮素利用效率品种的分类[20]，开展不同氮效率小麦临界氮浓度模型和氮素营养诊断探讨，以期为不同氮效率小麦品种的氮肥管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本研究共设两个小麦田间试验。

试验1：于2014-2016年在河南省滑县留固镇(114°37′37.8″E，35°31′06.6″N)进行。该地区属于温带季风气候。土壤类型为粘土，有机质含量为13.25 g·kg-1，全氮含量为1.13 g·kg-1，有效磷含量为54.06 mg·kg-1，有效钾含量为170 mg·kg-1。供试品种为周麦27(高氮高效)、豫麦49-198(低氮高效)、矮抗58(低氮低效)。设置0 kg·hm-2(N0)、120 kg·hm-2(N1)、225 kg·hm-2(N2)、330 kg·hm-2(N3)4个施氮水平，基追比为5∶5，基肥在播种前施入，追肥在拔节时施入。播种方式为机播，播量150 kg·hm-2，行距20 cm。小区面积为28 m2(2.8 m×10 m)，3次重复。所用氮肥为尿素(纯N含量46%)，结合整地基施过磷酸钙(P2O5含量14%)857.14 kg·hm-2和氯化钾(K2O含量60%)200 kg·hm-2。其他栽培管理同一般高产田。该试验部分数据用于冬小麦临界氮浓度模型的建立。

试验2：于2015-2016年在河南农业大学许昌校区(113°48′14.9″E，34°8′1″N)进行。该地区属于温带季风气候，土壤类型为壤土，有机质含量为16.53 g·kg-1，全氮含量为1.22 g·kg-1，有效磷含量为10.14 mg·kg-1，有效钾含量为208.75 mg·kg-1。供试品种和氮肥处理同试验1。播种方式为人工点播，播量为150 kg·hm-2，行距20 cm。小区面积为14 m2(2 m×7 m)，四周用50 cm高的双面镀锌铁皮埋入50 cm深土层，防止串肥，3次重复。所用氮肥为尿素(纯N含量46%)，结合整地基施过磷酸钙(P2O5含量14%)857.14 kg·hm-2和氯化钾(K2O含量60%)200 kg·hm-2。其他栽培管理措施同一般高产田。该试验数据用于冬小麦临界氮浓度模型的验证。

1.2 测定指标和计算方法

1.2.1 地上部生物量的测定

于小麦越冬期、返青期、拔节期、开花期、花后15 d和成熟期取样，每小区每次取代表性10～15株植株地上部(拔节前每处理取15株，其他时期各处理每次取10株)，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干后称重。

1.2.2 地上部氮含量的测定

将上述烘干后样品粉碎过1 mm筛，采用浓硫酸双氧水消煮法(使用德国生产的连续流动分析仪-AACE6.02)测定植株地上部全氮含量。

1.2.3 临界氮浓度模型的建立

临界氮浓度值为既不受氮素营养制约、又不存在氮素奢侈吸收的植株最小氮浓度。基于前人对临界氮浓度稀释曲线的阐述[18]，其计算公式为：

NC=aDM-b

式中，NC为地上部临界氮浓度值(%)；DM为地上部最大干物质积累量(t·hm-2)；a为地上部干物质为1 t·hm-2时的氮浓度；b为控制该曲线斜率的统计参数。

1.2.4 氮营养指数的计算

采用氮素营养指数NNI来评价小麦植株体内氮素营养状况[19]。

NNI=Nt/NC

式中，Nt为地上部实测氮浓度值；NC为根据临界氮浓度稀释模型求得的临界氮浓度值。NNI>1时，植株氮素营养过剩；NNI=1时，植株氮素营养状况适宜；NNI<1时，植株氮素营养亏缺。

1.3 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010进行数据处理和作图，采用SPSS 21.0软件中的多重比较法LSD和Duncan进行方差分析。基于滑县2014-2016年2年试验数据，利用回归拟合方法建立临界氮浓度模型。利用许昌2015-2016年独立年份数据对模型进行验证。同时，根据氮营养指数对滑县2014-2016年试验进行推荐施肥应用。

采用均方根误差(RMSE)和标准化均方根误差(n-RMSE)来检验模型精度。RMSE值越小,模拟值与真实值的一致性越好,偏差越小,即模型的预测精度越高。n-RMSE≤10%时,模型模拟性能极好;10%30%时,模拟性能较差[13]。

2 结果与分析

2.1 不同氮效率小麦品种地上部生物量的变化

2014-2016两年滑县试验结果(表1)表明，随施氮量的增加，3个不同氮效率小麦品种的地上部生物量均呈先增后趋于平缓的趋势。在2014-2015年，N2和N3处理间地上部生物量无显著差异，但与N0和N1处理差异显著；在2015-2016年，N1、N2、N3处理间差异较小，但均与N0处理之间差异显著。这说明在一定范围内提高施氮水平可以促进植株的生长发育，适量的氮素有利于植株干物质积累，而过量施氮则会造成氮素供过于求，对干物质积累起不到明显的促进作用。

本研究分别从拔节到成熟期(2014-2015年)4次和返青至成熟期(2015-2016年)5次作为数据点，用来构建临界氮浓度模型，小麦地上部生物量满足下列统计意义上的不等式：

2014-2015：DM0

2015-2016：DM0

DM0、DM1、DM2、DM3分别表示N0、N1、N2、N3施氮水平下的小麦地上部生物量。

2.2 不同氮效率小麦品种地上部氮含量的变化

不同氮效率小麦品种地上部氮含量随生育进程推进均呈现不断下降的趋势，且从拔节期至开花期下降较快，开花期到成熟期下降缓慢。增加施氮量后，植株氮含量呈增加趋势(图1)。本试验条件下，2014-2015年周麦27、豫麦49-198和矮抗58地上部氮含量的变化范围分别为0.79%～2.79%(图1a)、0.93%～2.91%(图1b)和0.80%～2.62%(图1c)，2015-2016年分别为0.71%～3.58%(图1d)、0.80%～3.73%(图1e)和0.88%～3.20%(图1f)。不同氮效率品种的地上部氮含量最大值两年均表现为豫麦49-198>周麦27>矮抗58。

2.3 临界氮浓度模型的构建

据据临界氮浓度的定义，每个取样日的临界氮浓度值由2条曲线交点所决定(图2)。其中一条是逐渐增长的地上部干物质与氮浓度的交点形成的倾斜曲线，该线经过2014-2015年的DM0、DM1、DM2及2015-2016年的DM0、DM1；另一条线是以最大干物质为横坐标的垂直线，该线经过2014-2015年的DM2、DM3及2015-2016年的DM1、DM2、DM3点，这两条线相交点的纵坐标值即为临界氮浓度值(图2)。

表1 不同氮效率小麦品种地上部生物量的变化(2014-2016)Table 1 Changes of shoot biomass of wheat varieties with different N efficiency 2014 to 2016 t·hm-2

同类数据后不同字母表示同一品种的不同氮处理间差异达显著水平(P<0.05)。RS:返青期；JS:拔节期；FS:开花期；AF15:花后15 d；MS:成熟期。下同。

Different letters following the values within the same column mean significantly different among N treatments for each cultivar at 0.05 level.RS:Re-greening stage; JS:Jointing stage; FS:Flowering stage;AF15:15 days after flowering;MS:Maturity stage.The same in the flowing tables and figures.

由图3可以看出，随地上部干物质(DM)的增长，小麦临界氮浓度(NC)呈逐渐下降的趋势。不同氮效率类型小麦品种临界氮浓度模型均为幂函数结构，但是临界氮浓度模型参数有明显差异，分别对三个类型品种进行临界氮浓度模型拟合，方程的决定系数分别为0.90、0.87和0.88。

在3个不同氮效率品种的临界氮浓度模型(NC=aDM-b) 中，参数b的变化范围不大，为0.35～0.40，而参数a变化范围较大，为3.89～4.48。说明在干物质量为1 t·hm-2时，临界氮浓度表现为豫麦49-198>周麦27>矮抗58。

2.4 临界氮浓度模型的检验

利用2015-2016年许昌不同氮效率品种的试验结果对临界氮浓度模型进行验证，结果(表2)显示，3个氮效率品种的RMSE分别为0.27、0.16和0.26；n-RMSE分别为13.87%、7.70%和13.02%。观测值和模拟值整体关系较好，误差在-0.01～-0.38范围，但是模拟值整体比实测值偏小，可能是因为许昌采用池栽试验，在一定程度上减少了氮肥的损失，使达到相同地上干物重时的临界氮浓度偏大。周麦27、矮抗58的模型精度评判值n-RMSE处于10%～20%范围，达到较好水平，豫麦49-198的模型精度评判值n-RMSE处于0%～10%范围，达到极好水平，说明所建模型具有较好的精度。可见，所建临界氮浓度模型在许昌和滑县两地间具有较好的稳定性，可以进一步用于植株体内的氮营养诊断。

2014-2015年a、b和c分别代表周麦27、豫麦49-198和矮抗58；2015-2016年，d、e和f分别代表周麦27、豫麦49-198和矮抗58。

The three varieties of Zhoumai 27,Yumai 49-198 and Aikang 58 are represented with a,b and c in 2014-2015,and with d,e and f in 2015-2016,respectively.

图1不同氮效率小麦品种地上部氮含量的动态变化(2014-2016)

2.5 基于氮营养指数(NNI)的氮素诊断与推荐施肥

由图4可以看出，3个氮效率小麦品种的NNI均随着施氮量的增加而增大。小麦品种周麦27、豫麦49-198和矮抗58的NNI的变化范围在2014-2015年分别为0.60～1.27(图4a)、0.62～1.36(图4b)、0.57～1.39(图4c)，2015-2016年分别为0.53～1.34(图4d)、0.51～1.24(图4e)、0.60～1.24(图4f)。2014-2016年N0处理的NNI<1，说明小麦生长受氮素不足的制约；N1、N2处理的NNI为1.0左右，表明小麦施氮量合理；N3处理的NNI>1，表明小麦氮素存在过剩现象。综合考虑全生育时期，最佳施氮量应介于N1到N2之间。

a：周麦27；b：豫麦49-198；c：矮抗58。 a:Zhoumai 27；b:Yumai 49-198；c:Aikang 58.

表2 小麦临界氮浓度的模拟值与观测值(2015-2016年，许昌)Table 2 Simulated and observed critical nitrogen content of wheat(at Xuchang from 2015 to 2016)

品种Cultivar生育时期Growthstage地上部生物量Shootbiomass/(t·hm-2)NC观测值ObservedNC/%NC模拟值SimulatedNC/%误差Error/%均方根误差RMSE标准化均方根误差n-RMSE/%周麦27RS1.333.993.69-0.300.2713.87Zhoumai27FS16.531.721.34-0.38AF1019.391.521.26-0.26AF2024.641.371.15-0.22MS25.021.281.14-0.14豫麦49-198RS1.304.154.07-0.080.167.70Yumai49-198FS18.441.751.50-0.25AF1019.641.701.46-0.24AF2022.851.411.38-0.03MS23.271.401.37-0.03矮抗58Aikang58RS1.214.143.64-0.500.2613.02FS15.981.711.46-0.25AF1017.551.601.41-0.19AF2019.391.391.36-0.03MS19.621.371.36-0.01

图3 小麦氮素临界浓度与地上部生物量的关系

不同氮效率小麦品种对增施氮肥的敏感性不同，其适宜的施氮量也有所不同。根据前期试验(表3)得知，从较低施氮量(N1)到较高施氮量(N2)条件下，周麦27、豫麦49-198和矮抗58产量的平均增幅依次为19.56%、2.72%和12.05%。豫麦49-198增产幅度较小，建议施肥量为120 kg·hm-2；周麦27增产幅度较大，建议施肥量为225 kg·hm-2；矮抗58的增幅介于豫麦49-198和矮抗58之间，建议施肥量为120～225 kg·hm-2。

3 讨 论

本研究利用连续2年大田试验数据建立了不同氮效率小麦临界氮浓度模型，结果显示，不同小麦品种在生长过程中植株氮浓度与其生物量的关系均符合幂函数关系(NC=aDM-b)，但参数值有所不同。从数学角度来讲，参数a代表地上干物重为1 t·hm-2时的植株氮含量。本试验中参数a明显低于Justes的高蛋白小麦[9]，参数a较大差异的原因可能是两地气候不同，本试验地处温带季风气候区，而法国地处温带海洋性气候区，冬小麦生育时期比较长，生育时期长就意味着小麦可以吸收更多的氮素，从而导致临界氮浓度高于本试验。参数b是指植株氮含量随地上干物重增加而递减的关系，其大小取决于氮素的吸收量与干物质的关系[21]。本研究所得的参数b与华北平原和豫中地区周麦16[17]相近。可见，在同一气候区，不同品种的参数b差异比较小。

2014-2015年，a、b和c分别代表周麦27、豫麦49-198和矮抗58；2015-2016年，d、e和f分别代表周麦27、豫麦49-198和矮抗58。

The three varieties of Zhoumai 27,Yumai 49-198 and Aikang 58 are represented with a,b and c in 2014-2015,and with d,e and f in 2015-2016,respectively.

表3 不同氮效率小麦品种的产量(2013-2016)Table 3 Yield of wheat with different N efficiency(2013-2016)

品种Cultivar施氮量Nrate/(kg·hm-2)产量Yield/(t·hm-2)滑县Huaxian(2013-2014)滑县Huaxian(2014-2015)滑县Huaxian(2015-2016)郑州Zhengzhou(2013-2014)方城Fangcheng(2013-2014)项城Xiangcheng(2013-2014)平均数Average增幅Increaseamplitude/%周麦27N18.408.278.508.548.868.668.54Zhoumai27N210.269.5010.3010.3510.4010.4510.2119.56豫麦49-198N19.618.029.868.929.309.449.19Yumai49-198N29.838.1610.089.279.529.769.442.72矮抗58N18.208.128.107.918.339.128.30Aikang58N29.329.109.088.959.0410.289.3012.05

本研究构建的3个不同氮效率类型临界氮浓度模型，参数a差别较大，主要由品种类型差异导致，低氮高效豫麦49-198叶片具有较高的GS活性，从而促进植株对氮素的吸收同化[22]，因此它的a值比较大；低氮低效矮抗58的GS活性比低氮高效型豫麦49-198低，而GS是氮同化与转移利用的关键酶，它的活性与可溶性蛋白、游离氨基酸含量有极显著的相关性[23]，因此它的a值比较小；高氮高效品种周麦27有较高的根系生物量、根系活力、根系总吸收面积和根系活跃吸收面积，促进了对氮素的吸收，同时周麦27还具有较高的氮素转运能力、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促进了对氮素的高效利用[24]，因此它的a值介于两者之间。可见，临界氮浓度模型可以较好地描述地上部生物量和氮浓度的关系，但是对于其他气候区不同氮效率的小麦品种，在利用该模型前还需对模型做进一步的验证。

对于小麦氮素营养指数和适宜的施氮量研究得知，3种氮效率类型小麦品种的氮营养指数在0.51～1.39之间，并随着施氮量的增加而增大，这与赵犇等[16]的研究结果一致。综合考虑全生育期氮营养状况，2014-2016两年N0处理的NNI均<1，表明小麦均存在氮素亏缺现象，N3处理的NNI均>1，表明小麦均存在氮素的奢侈消耗；氮素营养指数最优(NNI=1)的施氮量两年间均在N1-N2之间。说明3个品种的最佳施氮量应在120～225 kg·hm-2之间选择，该施氮量有利于促进植株对氮素营养的吸收利用，促进地上部干物质的累积。

[1] BRYE K R,NORMAN J M,GOWER S T,etal.Methodological limitations and N-budget differences among a restored tallgrass prairie and maize agroecosystems [J].AgricultureEcosystems&Environment,2003,97(1-3):181.

[2] GUARDA G,PADOVAN S,DELOGU G.Grain yield,nitrogen-use efficiency and baking quality of old and modern Italian bread-wheat cultivars grown at different nitrogen levels [J].EuropeanJournalofAgronomy,2004,21(2):181.

[3] FAGERIA N K,BALIGAR V C.Enhancing nitrogen use efficiency in crop plants [J].AdvancesinAgronomy,2005,88(5):97.

[4] RAUN W R,JOHNSON G V.Improving nitrogen use efficiency for cereal production [J].AgronomyJournal,1999,91(3):358.

[5] GALLOWAY J N,TOWNSEND A R.,ERISMAN J W,etal.Transformation of the nitrogen cycle:Recent trends,questions,and potential solutions [J].Astronomy&Astrophysics,2008,565(9):889.

[6] KAYE J P,HART S C.Competition for nitrogen between plants and soil microorganisms [J].TrendsinEcology&Evolution,1997,12(4):139.

[7] ZHENG H L,YAN C,YONG L,etal.Establishing dynamic thresholds for potato nitrogen status diagnosis with the SPAD chlorophyll meter [J].JournalofIntegrativeAgriculture,2015,14(1):190.

[8] HANSEN P M,SCHJOERRING J K.Reflectance measurement of canopy biomass and nitrogen status in wheat crops using normalized difference vegetation indices and partial least squares regression [J].RemoteSensingofEnvironment,2003,86(4):542.

[9] JUSTES E,MARY B,MEYNARD J M,etal.Determination of a critical nitrogen dilution curve for winter wheat crops [J].AnnalsofBotany,1994,74(4):397.

[10] ZHAO B.Determining of a critical dilution curve for plant nitrogen concentration in winter barley [J].FieldCropsResearch,2014,160(4):64.

[11] 梁效贵,张经廷,周丽丽,等.华北地区夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数研究[J].作物学报,2013,39(2):292.

LIANG X G,ZHANG J T,ZHOU LL,etal.Critical nitrogen dilution curve and nitrogen nutrition index for summermaize in North China Plain [J].ActaAgronomiclSina,2013,9(2):292.

[12] 王 新,马富裕,刁 明,等.滴灌番茄临界氮浓度、氮素吸收和氮营养指数模拟[J].农业工程学报,2013,29(18):103.

WANG X,MA FY,DIAO M,etal.Simulation of critical nitrogen concentration,nitrogen uptake and nitrogen nutrition index of processing tomato with drip irrigation [J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2013,29(18):103.

[13] 向友珍,张富仓,范军亮,等.基于临界氮浓度模型的日光温室甜椒氮营养诊断[J].农业工程学报,2016,32(17):91.

XIANG Y Z,ZHANG F C,FAN J L,etal.Nutrition diagnosis for N in bell pepper based on critical nitrogen model in solar greenhouse [J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2016,32(17):91.

[14] 薛晓萍,周治国,张丽娟,等.棉花花后临界氮浓度稀释模型的建立及在施氮量调控中的应用[J].生态学报,2006,26(6):1786.

XUE X P ,ZHOU Z G,Z L J ,etal.Development and application of critical nitrogen concentration dilution model for cotton after flowering [J].ActaEcologicaSintca,2006,26(6):1786.

[15] YUE S C,MENG Q F,ZHAO R F,etal.Critical nitrogen dilution curve for optimizing nitrogen management of winter wheat production in the North China Plain [J].AgronomyJournal,2012,104(2):523.

[16] 赵 犇,姚 霞,田永超,等.基于临界氮浓度的小麦地上部氮亏缺模型[J].应用生态学报,2012,23(11):3141.

ZHAO B,YAO X,TIAN Y C,etal.Accumulative nitrogen deficit models of wheat above ground part based on critical nitrogen concentration [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2012,23(11):3141.

[17] 岳松华,刘春雨,黄玉芳,等.豫中地区冬小麦临界氮稀释曲线与氮营养指数模型的建立[J].作物学报,2016,42(6):909.

YUE S H,LIU C Y,HUANGYF,etal.Simulating critical nitrogen dilution curve and modeling nitrogen nutrition index in winter wheat in Central Henan Area [J].ActaAgronomicSina,2016,42(6):909.

[18] GREENWOOD D J,LEMAIRE G,GOSSE G,etal.Decline in percentage N of C3and C4crops with increasing plant mass [J].AnnalsofBotany,1990,66(4):425.

[19] ZIADI N,BRASSARD M,BÉLANGER G,etal.Critical nitrogen curve and nitrogen nutrition index for corn in Eastern Canada [J].AgronomyJournal,2008,100(2):271.

[20] 王晓航.减量施氮对不同类型氮效率小麦品种氮代谢的影响[D].郑州:河南农业大学,2015:10-13.

WANG X H.Effects of reduced nitrogen application on nitrogen metabolism characteristics of wheat varieties with different nitrogen efficiency [D].Zhengzhou:Henan Agricultural University,2015:10-13.

[21] CALOIN M,O Y U. Analysis of the time course of change in nitrogen content inDactylisglomerataL.using a model of plant growth [J].AnnalsofBotany,1984,54(1):69.

[22] 王小纯,王晓航,熊淑萍,等.不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征[J].中国农业科学,2015,48(13):2569.

WANG X C ,WANG X H ,XIONG S P,etal.Differences in nitrogen efficiency and nitrogen metabolism of wheat varieties under different nitrogen levels [J].ScientiaAgriculturaSinica,2015,48(13):2569.

[23] 周晓明,张志勇,王小纯,等.不同氮效率小麦的氮代谢特征及GS酶活性与氮代谢指标的相关性研究[J].河南农业科学,2016,45(9):15.

ZHOUX M,ZHANG Z Y,WANGX C,etal.Studies on nitrogen metabolism characteristics of wheat varieties with different nitrogen use efficiency and correlation between GS activity and nitrogen metabolism markers[J].JournalofHenanAgriculturalSciences,2016,45(9):15.

[24] 熊淑萍,吴克远,王小纯,等.不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析[J].中国农业科学,2016,49(12):2267.

XIONG SP,WU KY,WANG X C,etal.Analysis of root absorption characteristics and nitrogen utilization of wheat genotypes with different N efficiency [J].ScientiaAgriculturaSinica,2016,49(12):2267.

StudyofCriticalNitrogenConcentrationModelandNitrogenNutritionDiagnosisinWinterWheatwithDifferentNEfficiency

ZHANGJuanjuan1,3,DUPan1,2,GUOJianbiao1,2,CAORui1,2,ZHANGJie1,2,MAXinming1,2,3

(1.Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops,Zhengzhou,Henan 450002,China; 2.College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China; 3.Science College of Information and Management,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China)

To explore the difference of critical nitrogen concentration dilution model and take nitrogen nutrition diagnosis in winter wheat cultivars,in this study,three wheat cultivars with different nitrogen use efficiency(NUE),such as Zhoumai 27(high NUE under high nitrogen level),Yumai 49-198(high NUE under low nitrogen level) and Aikang 58(low NUE under low nitrogen level),were used as experimental materials during two growing seasons. The variation of the shoot biomass and nitrogen concentration and nitrogen nutrition index among different cultivars were analyzed. Results showed that the aboveground biomass and nitrogen concentration were increased with the increase of nitrogen application rate in winter wheat cultivars with different nitrogen efficiency. There was a power function relationship between the critical nitrogen concentration and the maximum shoot dry matter(NC=aDM-b).And the parameters(aandb) value of high NUE cultivars were higher than that of low NUE cultivar. The model validation showed that the model had a good accuracy with root mean square error of standardization,13.87% for Zhoumai 27,7.7% for Yumai 49-198 and 13.02% for Aikang 58,respectively.The recommended fertilizer rate based on the nitrogen nutrition index was 120 kg·hm-2for Yumai 49-198,225 kg·hm-2for Zhoumai 27 and that in between 120 and 225 kg·hm-2for Aikang 58.

Winter wheat; Critical nitrogen concentration; Nitrogen nutrition index;N efficiency; Fertilizer recommendation

时间：2017-11-14

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171114.1028.022.html

2017-03-27

2017-05-21

河南省现代农业(小麦)产业技术体系项目(S2016-01-G04)；河南省重点科技攻关项目(152102110056)；国家重点研发计划项目(2016YFD0300609)；河南农业大学科技创新基金项目(KJCX2015A12)

E-mail：zhangjuan_2003@126.com

马新明(E-mail：xinmingma@126.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)11-1480-09