中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (5): 868-884.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.05.004
赵凯男1(), 丁豪1,2, 刘阿康3, 姜宗昊4, 陈广周1, 冯波1, 王宗帅1, 李华伟1, 司纪升1, 张宾1, 毕香君1, 李勇5, 李升东1(
), 王法宏1
收稿日期:
2023-09-13
接受日期:
2023-10-24
出版日期:
2024-03-01
发布日期:
2024-03-06
通信作者:
联系方式:
赵凯男,E-mail:575611817@qq.com。
基金资助:
ZHAO KaiNan1(), DING Hao1,2, LIU AKang3, JIANG ZongHao4, CHEN GuangZhou1, FENG Bo1, WANG ZongShuai1, LI HuaWei1, SI JiSheng1, ZHANG Bin1, BI XiangJun1, LI Yong5, LI ShengDong1(
), WANG FaHong1
Received:
2023-09-13
Accepted:
2023-10-24
Published:
2024-03-01
Online:
2024-03-06
摘要:
【目的】针对黄淮海平原传统施氮技术下,小麦-玉米两熟体系作物生育后期土壤氮肥供应不足导致籽粒减产等问题,探讨氮肥减量后移对植株光合特性、干物质积累及周年籽粒产量和经济效益的影响,为进一步优化施氮制度提供理论依据。【方法】2020—2023年,于山东济阳典型麦-玉两熟种植区,设置周年施氮400 kg·hm-2传统农户处理(CK,小麦季200 kg·hm-2:65%基肥+35%返青肥,玉米季200 kg·hm-2:100%基肥)、周年减氮10%(SN,小麦季180 kg·hm-2:50%基肥+50%返青肥,玉米季180 kg·hm-2:100%基肥)、周年减氮20%(NH,小麦季180 kg·hm-2:22.2%基肥+33.3%返青肥+44.5%抽穗肥,玉米季140 kg·hm-2:28.6%基肥+71.4%大喇叭口肥)和周年减氮30%(NL,小麦季140 kg·hm-2:43%返青肥+57%抽穗肥,玉米季140 kg·hm-2:100%大喇叭口肥)4种施氮制度,研究不同施氮制度下麦-玉两熟体系的光合特性、籽粒产量和经济效益。【结果】氮肥后移优化了氮肥减量条件下作物光合特性,其中,叶面积指数3年均值,小麦拔节和开花期NL较CK、SN和NH处理分别显著提高19.0%—40.1%和21.6%—36.7%,夏玉米吐丝期NL较CK和SN处理显著提高6.8%—7.3%;叶片SPAD值3年均值,冬小麦拔节和开花期NL较CK、SN处理分别显著提高7.7%—10.0%和7.4%—12.9%,灌浆中期NL较CK、SN和NH处理显著提高5.2%—16.2%;夏玉米大喇叭口期NL和NH较CK、SN处理3年均值分别显著提高9.0%—9.4%和6.7%—7.1%,吐丝和灌浆中期NL较CK、SN和NH分别显著提高5.1%—9.4%和4.1%—9.2%;净光合速率3年均值,小麦拔节、开花和灌浆中期NL较CK、SN处理分别提高8.9%—13.3%、14.0%—18.1%和20.1%—24.4%;夏玉米大喇叭口、吐丝和灌浆中期NL较CK、SN处理分别提高4.2%—5.7%、8.7%—13.4%和7.7%—12.8%。NL处理通过增加氮肥后移量,改善了各生育阶段地上部干物质积累强度,稳定或提高了各生育时期地上部干物质积累量,冬小麦拔节、开花和成熟期地上部干物质积累量的3年均值较CK分别显著提高26.7%、27.4%和18.1%,夏玉米吐丝期显著提高14.4%。氮肥后移通过改善氮肥减量条件下光合特性,促进了各生育时期地上部干物质积累,最终实现冬小麦、夏玉米及周年籽粒产量的3年均值,NL较CK处理分别显著提高20.5%、18.1%和19.1%,经济效益分别显著提高32.4%、23.8%和27.9%。【结论】黄淮海平原麦-玉两熟体系,周年减氮30%制度下通过增加氮肥后移量,改善了作物光合特性(叶面积指数、叶片SPAD值和净光合速率),优化了各生育阶段地上部干物质积累强度和干物质积累量,从而促进冬小麦、夏玉米及周年总产和经济效益的提高。
赵凯男, 丁豪, 刘阿康, 姜宗昊, 陈广周, 冯波, 王宗帅, 李华伟, 司纪升, 张宾, 毕香君, 李勇, 李升东, 王法宏. 氮肥减量后移改善植株光合特性提高麦-玉周年产量及经济效益[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 868-884.
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表1
麦-玉两熟体系周年施氮制度"
处理 Treatment | 氮肥总量 Total N fertilizer (kg·hm-2) | 小麦季 Winter wheat season | 玉米季 Summer maize season | |||
---|---|---|---|---|---|---|
基肥 Bottom fertilizer | 返青追肥 Regreening fertilizer | 抽穗追肥 Heading fertilizer | 基肥 Bottom fertilizer | 大喇叭口追肥 Big trumpet fertilizer | ||
周年施氮400 kg·hm-2 Annual N fertilizer application 400 kg·hm-2 (CK) | 400 | 130 | 70 | 0 | 200 | 0 |
周年减氮10% 10% reduction of annual N fertilizer (SN) | 360 | 90 | 90 | 0 | 180 | 0 |
周年减氮20% 20% reduction of annual N fertilizer (NH) | 320 | 40 | 60 | 80 | 40 | 100 |
周年减氮30% 30% reduction of annual N fertilizer (NL) | 280 | 0 | 60 | 80 | 0 | 140 |
表2
冬小麦、夏玉米生产投入状况"
作物 Crops | 处理 Treatment | 种子及肥料 Seed and fertilizers (Yuan/kg) | 灌溉、机械及药剂 Irrigation, machine, and herbicide (Yuan/hm2) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
种子价格 Seed price | 尿素 Urea | 过磷酸钙 Triple superphosphate | 硫酸钾 Potassium sulfate | 作物单价 Crop price | 灌溉 Irrigation | 耕作 Tillage | 播种 Sowing | 收获 Harvest | 除草剂 Herbicide | ||
冬小麦 Winter wheat | CK | 2.5 | 1.8 | 3.5 | 5 | 2.7 | 900 | 675 | 600 | 900 | 450 |
SN | 2.5 | 1.8 | 3.5 | 5 | 2.7 | 900 | 675 | 600 | 900 | 450 | |
NL | 2.5 | 1.8 | 3.5 | 5 | 2.7 | 900 | 675 | 600 | 900 | 450 | |
NH | 2.5 | 1.8 | 3.5 | 5 | 2.7 | 900 | 675 | 600 | 900 | 450 | |
夏玉米Summer maize | CK | 15 | 1.8 | 3.5 | 5 | 1.6 | 0 | 0 | 750 | 900 | 450 |
SN | 15 | 1.8 | 3.5 | 5 | 1.6 | 0 | 0 | 750 | 900 | 450 | |
NL | 15 | 1.8 | 3.5 | 5 | 1.6 | 0 | 0 | 750 | 900 | 450 | |
NH | 15 | 1.8 | 3.5 | 5 | 1.6 | 0 | 0 | 750 | 900 | 450 |
表3
不同处理对冬小麦、夏玉米及周年籽粒产量的影响"
年度 Year | 处理 Treatment | 冬小麦 Winter wheat | 夏玉米 Summer maize | 周年 Annual |
---|---|---|---|---|
2020-2021(2020) | CK | 8447±88.1b | 9300±215.2c | 17747±228.8c |
SN | 8907±385.2ab | 9610±138.4bc | 18517±500.5bc | |
NL | 9949±187.3a | 10823±328.1a | 20772±539.7a | |
NH | 9243±449.4ab | 10395±232.6ab | 19638±780.9ab | |
2021-2022(2021) | CK | 8382±99.0b | 8606±201.1b | 16988±226.0c |
SN | 8619±416.5b | 9736±168.5ab | 18355±606.3b | |
NL | 9618±236.2a | 10763±280.1a | 20381±477.5a | |
NH | 9074±116.0ab | 10354±356.2a | 19429±478.1ab | |
2022-2023(2022) | CK | 5300±260.9c | 8801±38.8c | 14101±490.5c |
SN | 5934±152.9b | 9527±154.2b | 15461±417.7b | |
NL | 7056±96.2a | 9949±163.0a | 17005±327.2a | |
NH | 6432±128.8b | 9778±136.5ab | 16211±358.9ab | |
3年平均 3-year average | CK | 7367±146.3 c | 8902±201.8c | 16279±289.7c |
SN | 7820±474.1b | 9624±159.8b | 17444±695.3b | |
NL | 8874±286.9a | 10512±359.7a | 19386±677.6a | |
NH | 8250±200.3b | 10175±273.6a | 18426±336.9ab |
表4
不同处理对冬小麦、夏玉米及周年经济效益的影响(元/hm2)"
年度 Year | 处理 Treatment | 冬小麦 Winter wheat | 夏玉米 Summer maize | 周年 Annual |
---|---|---|---|---|
2020-2021 (2020) | CK | 16081±237.3c | 15323±539.6c | 31404±321.6c |
SN | 17400±1041.3bc | 16021±400.7bc | 33421±2046.5bc | |
NL | 20371±506.5a | 18604±1238.2a | 38975±1188.4a | |
NH | 20659±1214.2ab | 17435±1148.5ab | 35744±3132.9ab | |
2021-2022 (2021) | CK | 15906±91.8c | 13935±728.6c | 29841±790.7c |
SN | 16624±1123.8bc | 16273±682.8b | 32897±2602.7b | |
NL | 19476±638.4a | 18484±980.8a | 37960±1916.8a | |
NH | 17854±314.5ab | 17353±1260.2ab | 35207±1795.7ab | |
2022-2023 (2022) | CK | 7583±704.5c | 14324±77.7c | 21907±1198.0d |
SN | 9374±413.0b | 15855±308.4b | 25228±570.6c | |
NL | 12559±259.6a | 16856±326.0a | 29414±770.2a | |
NH | 10719±347.7b | 16201±273.0b | 26921±805.2b | |
3年平均 3-year average | CK | 13190±394.9d | 14527±402.7c | 27718±263.3d |
SN | 14466±1280.1c | 16050±319.7b | 30516±1599.2c | |
NL | 17469±774.8a | 17981±719.5a | 35450±1233.1a | |
NH | 15627±540.8b | 16997±547.2ab | 32624±915.0b |
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