





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (22): 4688-4702.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.22.010
张丰1(
), 徐隽峰1, 高志源1, 党海燕1, 郭戎博1, 佘文婷1, 李文虎1, 刘金山1,2, 王朝辉1,2(
)
收稿日期:2024-12-09
接受日期:2025-02-10
出版日期:2025-11-16
发布日期:2025-11-21
通信作者:
联系方式:
张丰,E-mail:1609399383@qq.com。
基金资助:
ZHANG Feng1(
), XU JunFeng1, GAO ZhiYuan1, DANG HaiYan1, GUO RongBo1, SHE WenTing1, LI WenHu1, LIU JinShan1,2, WANG ZhaoHui1,2(
)
Received:2024-12-09
Accepted:2025-02-10
Published:2025-11-16
Online:2025-11-21
摘要:
【目的】通过长期定位试验,明确氮磷肥用量与小麦产量及籽粒蛋白质含量变化、氮磷养分移出及土壤平衡的关系,旨在为化肥科学减施和小麦增产提质提供理论和技术支撑。【方法】基于2004年在黄土高原南部旱地开始的长期定位试验,于2022—2024年两个小麦生长季取样,研究小麦产量,产量构成,籽粒蛋白质、磷和钾含量,土壤养分累积总量对氮磷用量的响应及表观氮磷平衡。【结果】小麦产量和籽粒蛋白质含量与施氮量呈抛物线变化,分别在施氮196和276 kg·hm-2时,达最高产量6 905 kg·hm-2和最高蛋白质含量145.4 g·kg-1。施氮162 kg·hm-2时,肥料氮投入量与小麦籽粒氮移出量相平衡,产量和蛋白质含量分别为6 853 kg·hm-2和135.9 g·kg-1,比产量最高时低0.8%和3.4%,比蛋白质含量最高时低3.7%和6.6%,但施氮量分别降低17.3%和41.4%,土壤硝态氮累积总量分别降低21.7%和51.6%。以实现中强筋蛋白质含量130 g·kg-1为生产目标,施氮量为131 kg·hm-2,产量为6 713 kg·hm-2,施氮量和土壤硝态氮累积总量比肥料氮投入量与小麦籽粒氮移出量相平衡时降低19.2%和22.7%。小麦产量和籽粒蛋白质含量与施磷量呈抛物线变化,分别在施磷55.3和87.3 kg·hm-2时,达最高产量6 565 kg·hm-2和最低蛋白质含量121.8 g·kg-1。施磷11.4 kg·hm-2时,肥料磷投入量与小麦籽粒磷移出量相平衡,产量和蛋白质含量分别为4 678 kg·hm-2和142.6 g·kg-1,与产量最高时相比,减少磷用量79.5%,蛋白质含量高11.0%,却减产28.7%,增加土壤硝态氮累积总量82.3%。以实现中强筋蛋白质含量130 g·kg-1为生产目标,施磷量为48.8 kg·hm-2,产量为6 523 kg·hm-2,与肥料磷投入量与小麦籽粒磷移出量相平衡时相比,施磷量和产量提高329.5%和39.4%,硝态氮累积总量降低41.1%。【结论】综合考虑小麦产量和籽粒蛋白质含量提升及土壤养分平衡,在西北旱地石灰性土壤上小麦生产应以高产和中强筋蛋白质含量水平为目标来确定氮磷肥用量,在秸秆还田条件下,以施氮量为地上部吸氮量的0.64—0.88倍、施磷量为地上部吸磷量的2.02—2.22倍为宜。
张丰, 徐隽峰, 高志源, 党海燕, 郭戎博, 佘文婷, 李文虎, 刘金山, 王朝辉. 基于长期定位试验的氮磷表观平衡优化小麦氮磷肥用量[J]. 中国农业科学, 2025, 58(22): 4688-4702.
ZHANG Feng, XU JunFeng, GAO ZhiYuan, DANG HaiYan, GUO RongBo, SHE WenTing, LI WenHu, LIU JinShan, WANG ZhaoHui. Optimizing Wheat Nitrogen and Phosphorus Fertilizer Rates Based on Apparent Nitrogen and Phosphorus Balance in a Long-Term Location Fixed Field Experiment[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(22): 4688-4702.
表1
2004年试验开始前和2022、2023年小麦播前0—20 cm土层的基础理化性状"
| 处理 Treatment | pH | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 全氮 Total N (g·kg-1) | 硝态氮 NO3--N (mg·kg-1) | 铵态氮 NH4+-N (mg·kg-1) | 有效磷 Olsen-P (mg·kg-1) | 速效钾 Available K (mg·kg-1) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 初始土壤Initial soil (2004)[ | 8.3 | 13.8 | 1.1 | 5.4 | 2.4 | 15.0 | 182.4 | |
| 施氮量 N fertilizer application rate (kg·hm-2) | 0 | 8.6 | 15.5 | 0.8 | 5.2 | 0.0 | 14.0 | 133.4 |
| 80 | 8.6 | 14.6 | 0.8 | 6.3 | 0.2 | 10.5 | 127.1 | |
| 160 | 8.6 | 15.4 | 0.9 | 6.4 | 0.1 | 11.0 | 132.5 | |
| 240 | 8.6 | 17.2 | 0.9 | 6.4 | 0.2 | 10.1 | 130.9 | |
| 320 | 8.6 | 15.8 | 0.8 | 6.5 | 0.6 | 10.7 | 129.6 | |
| 施磷量 P fertilizer application rate (kg·hm-2) | 0 | 8.6 | 14.4 | 0.8 | 5.0 | 0.1 | 3.5 | 128.4 |
| 21.8 | 8.6 | 14.7 | 0.8 | 5.5 | 0.1 | 6.7 | 128.4 | |
| 43.6 | 8.6 | 15.4 | 0.9 | 5.9 | 0.1 | 11.0 | 132.5 | |
| 65.5 | 8.6 | 15.6 | 0.8 | 6.0 | 0.1 | 16.7 | 133.0 | |
| 87.3 | 8.6 | 15.5 | 0.8 | 6.1 | 0.1 | 19.5 | 128.2 | |
| [1] |
刘慧, 王朝辉, 李富翠, 李可懿, 杨宁, 杨月娥. 不同麦区小麦籽粒蛋白质与氨基酸含量及评价. 作物学报, 2016, 42(5): 768-777.
|
|
doi: 10.3724/SP.J.1006.2016.00768 |
|
| [2] |
doi: 10.1016/j.eja.2021.126370 |
| [3] |
doi: 10.1016/j.agee.2016.03.022 |
| [4] |
doi: 10.1016/j.fcr.2023.108809 |
| [5] |
黄倩楠, 王朝辉, 黄婷苗, 侯赛宾, 张翔, 马清霞, 张欣欣. 中国主要麦区农户小麦氮磷钾养分需求与产量的关系. 中国农业科学, 2018, 51(14): 2722-2734. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.14.010.
|
|
|
|
| [6] |
王东, 于振文, 于文明, 石玉, 周忠新. 施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化及氨挥发的影响. 应用生态学报, 2006, 17(9): 1593-1598.
|
|
|
|
| [7] |
曹承富, 孔令聪, 汪建来, 赵斌, 赵竹. 施氮量对强筋和中筋小麦产量和品质及养分吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2005, 11(1): 46-50.
|
|
|
|
| [8] |
蒋小忠, 封超年, 郭文善. 施磷量与磷肥基追比对弱筋小麦产量和品质的影响. 耕作与栽培, 2013, 33(5): 7-10.
|
|
|
|
| [9] |
杨胜利, 马玉霞, 冯荣成, 吕海英. 磷肥用量对强筋和弱筋小麦产量及品质的影响. 河南农业科学, 2004, 33(7): 54-57.
doi: 10.3969/j.issn.1004-3268.2004.07.018 |
|
|
|
| [10] |
doi: 10.1016/j.fcr.2007.07.008 |
| [11] |
徐明杰, 董娴娴, 刘会玲, 张丽娟, 巨晓棠. 不同管理方式对小麦氮素吸收、分配及去向的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(5): 1084-1093.
|
|
|
|
| [12] |
侯大山, 王瑞文, 宋小颖, 张润博, 张振冉, 王云超, 崔瑞秀, 刘鑫翠, 李光, 常苑苑, 张广辉, 李娟茹. 磷肥调控对冀中南平原区小麦玉米轮作土壤有效磷含量和作物产量的影响. 河北农业科学, 2023, 27(2): 54-58.
|
|
|
|
| [13] |
doi: 10.1016/j.fcr.2024.109410 |
| [14] |
doi: 10.1016/j.fcr.2015.06.014 |
| [15] |
戴健, 王朝辉, 李强, 李孟华, 李富翠. 氮肥用量对旱地冬小麦产量及夏闲期土壤硝态氮变化的影响. 土壤学报, 2013, 50(5): 956-965.
|
|
|
|
| [16] |
doi: 10.1016/j.envpol.2021.118091 |
| [17] |
林琪, 侯立白, 韩伟. 不同肥力土壤下施氮量对小麦子粒产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2004, 10(6): 561-567.
|
|
|
|
| [18] |
杜盼, 张娟娟, 郭伟, 马新明, 郭建彪. 施氮对不同肥力土壤小麦氮营养和产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(2): 176-186.
|
|
|
|
| [19] |
赵财, 王巧梅, 郭瑶, 殷文, 樊志龙, 胡发龙, 于爱忠, 柴强. 水氮耦合对地膜玉米免耕轮作小麦干物质积累及产量的影响. 作物学报, 2018, 44(11): 1694-1703.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01694 |
|
doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01694 |
|
| [20] |
韩潇杰, 任志杰, 李双静, 田培培, 卢素豪, 马耕, 王丽芳, 马冬云, 赵亚南, 王晨阳. 不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1766-1778. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.09.011.
|
|
|
|
| [21] |
doi: 10.1016/j.fcr.2015.07.021 |
| [22] |
王丽芳, 刘世洁, 康娟, 马耕, 王晨阳. 施氮对小麦根-冠及土壤碳氮特征的影响. 麦类作物学报, 2022, 42(4): 451-456.
|
|
|
|
| [23] |
李存东, 曹卫星, 张月辰, 严美春. 氮肥施用时期对小麦不同茎蘖位顶端发育的调控效应. 植物营养与肥料学报, 2001, 7(1): 17-22.
|
|
|
|
| [24] |
黄玉芳, 张辉, 张立花, 张红燕, 张雯雯, 赵亚南, 叶优良. 施磷量对高磷土壤小麦磷素吸收和土壤磷平衡的影响. 麦类作物学报, 2022, 42(2): 211-219.
|
|
|
|
| [25] |
李巧丽, 刘朋召, 师祖姣, 刘苗, 陈跻, 李慧, 王小利, 王瑞, 李军. 关中平原冬小麦临界磷浓度稀释曲线的构建与磷营养诊断. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(11): 2011-2019.
|
|
|
|
| [26] |
doi: 10.1080/01904160009382099 |
| [27] |
冯媛媛, 申艳, 徐明岗, 田应兵, 任凤铃, 段英华. 施磷量与小麦产量的关系及其对土壤、气候因素的响应. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(4): 683-691.
|
|
|
|
| [28] |
张文霞, 李盼, 殷文, 陈桂平, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚. 麦后复种绿肥及配施不同水平氮肥对小麦产量、品质及氮素利用的影响. 中国农业科学, 2023, 56(17): 3317-3330.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.007 |
|
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.007 |
|
| [29] |
doi: 10.1016/S0378-4290(03)00167-9 |
| [30] |
黄明, 吴金芝, 李友军, 付国占, 赵凯男, 张振旺, 杨中帅, 侯园泉. 耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响. 中国农业科学, 2021, 54(24): 5206-5219. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.24.004.
|
|
|
|
| [31] |
王美, 赵广才, 石书兵, 常旭虹, 王德梅, 杨玉双, 郭明明, 亓振, 王雨, 刘孝成. 施氮及花后土壤相对含水量对黑粒小麦灌浆期氮素吸收转运及分配的影响. 中国生态农业学报, 2016, 24(7): 864-873.
|
|
|
|
| [32] |
赵广才, 万富世, 常旭虹, 刘利华, 杨玉双, 杨丽珍, 池忠志. 强筋小麦产量和蛋白质含量的稳定性及其调控研究. 中国农业科学, 2007, 40(5): 895-901.
|
|
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.at-2006-7233 |
|
| [33] |
doi: 10.1006/anbo.1995.1101 |
| [34] |
钱晨诚, 陈立, 马泉, 李春燕, 朱敏, 朱新开, 丁锦峰, 郭文善. 磷钾肥施用量和方法对弱筋小麦籽粒产量和蛋白质含量及养分吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(2): 287-299.
|
|
|
|
| [35] |
王平, 尹燕枰, 付国占, 郭营, 蔡瑞国, 梁太波, 耿庆辉, 邬云海, 王振林. 施磷对小麦旗叶氮代谢关键酶活性和子粒蛋白质含量的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 24-31.
|
|
|
|
| [36] |
吉庆凯, 王栋, 杨文宝, 韩彦茹, 马文奇, 魏静. 长期施磷对玉米-小麦轮作系统作物产量和磷素吸收及土壤磷积累的影响. 应用生态学报, 2021, 32(7): 2469-2476.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202107.026 |
|
|
|
| [37] |
doi: 10.1016/j.jcs.2017.08.002 |
| [38] |
doi: 10.1002/jsfa.12848 pmid: 37458104 |
| [39] |
王新媛, 赵思达, 郑险峰, 王朝辉, 何刚. 秸秆还田和氮肥用量对冬小麦产量和氮素利用的影响. 中国农业科学, 2021, 54(23): 5043-5053. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.23.010.
|
|
|
|
| [40] |
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会. 小麦品种品质分类标准: GB/T 17320—2013. 北京: 中国标准出版社, 2013.
|
|
General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China and National Standardization Administration. Standards for Quality Classification of Wheat Varieties: GB/T 17320—2013. Beijing: China Standard Press, 2013. (in Chinese)
|
|
| [41] |
杨宪龙, 路永莉, 同延安, 林文, 梁婷. 长期施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作体系土壤氮素平衡的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(1): 65-73.
|
|
|
|
| [42] |
刘新宇, 巨晓棠, 张丽娟, 李鑫, 袁丽金, 刘楠. 不同施氮水平对冬小麦季化肥氮去向及土壤氮素平衡的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(2): 296-303.
|
|
|
| [1] | 彭廷燊, 陆久焱, 吴美林, 严雨欣, 刘宏周, 南文斌, 秦小健, 李明, 龚俊义, 梁永书. 多年生水稻黄糯2号和长白7号产量相关性状的QTL分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1361-1379. |
| [2] | 朱琦, 贾振鹏, Tahir SHAH, 徐晨晟, 李芷琦, 吕会帅, 朱鹏超, 韦小敏, 黄冬琳, 孙艳妮, 曹卫东, 高亚军, 王朝辉, 张达斌. 绿肥配施增效产品降低旱地麦田温室气体排放及碳足迹[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1507-1522. |
| [3] | 王玉萍, 符质, 孙佳莹, 穆晓萌, 刘慧淋, 郭进云, 宋文菁, 侯雷平, 赵海亮. 苗期施用褪黑素对番茄短期低温胁迫的缓解作用与应用效果评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1523-1535. |
| [4] | 叶美金, 吴雷, Lohani Md Nahibuzzaman, 尹丽, 胡欣荣, 刘亚西, 蒋云峰, 陈国跃, 蒲至恩, 李阳, 李婷, 邹亚亚, 吴佳怡, 马建. 基于GWAS的中国地方小麦成熟胚大小位点的鉴定及其遗传效应解析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1157-1171. |
| [5] | 王佳诺, 陈桂平, 李盼, 王丽萍, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文, 赵连豪. 免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1189-1202. |
| [6] | 周新杰, 任昊, 陈应龙, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章. 过氧化钙对渍涝农田夏玉米根系形态及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1203-1216. |
| [7] | 何继航, 张擎, 吕相月, 薛吉全, 徐淑兔, 刘建超. 不同保绿型玉米杂交种氮效率评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1217-1230. |
| [8] | 李文虎, 礼海风, 杜宇鹏, 丁玉兰, 罗一诺, 李宇珂, 佘文婷, 张丰, 滕宇, 张思琦, 黄翠, 李小涵, 刘金山, 王朝辉. 小麦锌吸收转移对土施锌肥响应的区域差异[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 1034-1047. |
| [9] | 焦文娟, 何万龙, 耿洪伟, 白斌, 李剑峰, 程宇坤. 155份春小麦品种(系)条锈病抗性评价与抗病基因分子检测[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 937-950. |
| [10] | 郝琨, 陈洪德, 张威, 钟韵, 党美荣, 朱士江, 黄志坤, 金英. 基于柑橘产量、品质及水氮利用的涌泉根灌水氮综合评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 862-873. |
| [11] | 崔士友, 陈澎军, 缪源卿, 韩继军, 沈俊明. EMS诱变抗草甘膦小麦新种质的创制与大田评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 723-733. |
| [12] | 郭富城, 唐海江, 郝馨怡, 马国林, 杨九菊, 黄霖锋, 田蕾, 王彬, 罗成科. 不同灌溉方式对宁夏盐渍化土壤水盐运移、水稻产量及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 750-764. |
| [13] | 钱瑾, 李映雪, 吴芳, 邹晓晨. 集成光谱降维的冬小麦叶片磷含量估算[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 781-792. |
| [14] | 孔媛, 崔沙沙, 李美, 李健, 杨思雨, 房锋, 刘帅帅, 刘明平, 曾艳, 高兴祥, 柏连阳. 黄淮海冬小麦田多花黑麦草等5种禾本科杂草时空分布变化规律[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 807-823. |
| [15] | 王勇胜, 牛丽, 王长杰, 马立花, 廉潇潇, 孟亚雄, 马小乐, 姚立蓉, 张宏, 杨轲, 李葆春, 王化俊, 司二静, 汪军成. 冬小麦千粒重的全基因组关联分析及候选基因预测[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 499-514. |
|
||