





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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