修 明，谷世祿，田中偉，祝 慶，蔡 劍，姜 東，戴廷波

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與生產(chǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京 210095)

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稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的影響

修 明，谷世祿，田中偉，祝 慶，蔡 劍，姜 東，戴廷波

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與生產(chǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京 210095)

為明確秸稈還田條件下稻茬小麥高產(chǎn)高效栽培的適宜播種密度和氮肥運(yùn)籌方式，采用大田試驗(yàn)，以濟(jì)麥22號(hào)為材料，研究了稻秸還田下不同播種密度(播量120 kg·hm-2、180 kg·hm-2)、施氮量(180、225和270 kg N·hm-2)及氮肥基追比(基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥為6∶3∶1、5∶3∶2和4∶3∶3)對(duì)小麥產(chǎn)量和氮素利用效率的影響。結(jié)果表明，在施氮量180 kg·hm-2(低氮)和225 kg·hm-2(適氮)下，提高播種密度顯著提高了小麥葉面積指數(shù)、開花期旗葉光合速率、花后干物質(zhì)積累量和籽粒產(chǎn)量；而在施氮量270 kg·hm-2(高氮)下，提高播種密度顯著降低了小麥生育后期葉面積指數(shù)、開花期旗葉光合速率、花后干物質(zhì)積累量和籽粒產(chǎn)量。提高播種密度、降低施氮量均降低了土壤中無機(jī)氮的盈余量，氮肥吸收效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著提高。產(chǎn)量、氮肥吸收效率及氮肥農(nóng)學(xué)效率均在氮肥基追比為基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥=6∶3∶1時(shí)最大。因此，稻秸還田條件下提高小麥播種密度、適當(dāng)降低施氮量并提高基肥比例，可以實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量和氮素利用效率的同步提高。

小麥；稻秸還田；播種密度；施氮量；氮肥基追比；產(chǎn)量；氮素利用效率

稻麥輪作是江蘇地區(qū)主要的種植方式，稻茬麥面積約占全省小麥種植面積的70%以上[1]。近年來，隨著水稻產(chǎn)量水平的不斷提高，水稻秸稈量也隨之增大，稻秸還田成為水稻秸稈綜合利用的重要手段，尋求稻秸還田下小麥高產(chǎn)高效栽培技術(shù)有利于稻秸還田技術(shù)的推廣。研究表明，由于稻秸還田后小麥出苗率及出苗均勻性顯著降低，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，是制約稻秸還田下小麥高產(chǎn)高效的主要原因之一[2-3]。通過提高播種密度、增加翻耕次數(shù)與深度及播后鎮(zhèn)壓等措施可在一定程度上緩解稻秸還田后小麥因出苗不足導(dǎo)致產(chǎn)量降低的現(xiàn)象，其中播種密度的影響最大[3]。因此，稻秸還田后，應(yīng)通過增加播種密度來獲得預(yù)期的基本苗數(shù)。水稻秸稈因其自身碳氮比較高，在腐解過程中微生物會(huì)固定大量的氮素，導(dǎo)致土壤氮素和肥料氮素對(duì)小麥的有效性降低，沿用常規(guī)的氮肥運(yùn)籌很難滿足小麥對(duì)氮素的生理需求，還有可能造成氮肥的浪費(fèi)[4-5]。氮肥施用過量不僅造成生產(chǎn)成本提高和氮肥利用效率降低，且會(huì)導(dǎo)致大量的硝態(tài)氮在土壤中富集，引起如地下水硝態(tài)氮含量提高、N2O 等溫室氣體排放增加等環(huán)境問題[6-7]。因此，明確稻秸還田下合理氮肥運(yùn)籌對(duì)解決作物-土壤-秸稈之間的氮素需求矛盾、提高氮肥利用效率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)作物高產(chǎn)高效具有重要意義。前人的研究多針對(duì)于秸稈還田后提高播種密度對(duì)小麥出苗及產(chǎn)量的影響[8-9]，但針對(duì)稻秸還田后小麥在提高播種密度后應(yīng)如何調(diào)控氮肥運(yùn)籌以提高產(chǎn)量和氮肥利用效率尚不明確。本研究通過 2 年大田試驗(yàn)，分析在稻秸還田條件下，播種密度、施氮量及氮肥基追比對(duì)小麥產(chǎn)量及氮素利用效率及其生理指標(biāo)的影響，旨在為稻秸還田下小麥高產(chǎn)高效栽培管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2013-2015 年在江蘇省徐州市銅山區(qū)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土質(zhì)為砂姜黑土，耕層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量為 16.32 g·kg-1，全氮含量為 0.79 g·kg-1，堿解氮含量為 73.2 mg·kg-1，全磷含量為0.98 g·kg-1，有效磷含量為 35.3 mg·kg-1，速效鉀含量為191.2 mg·kg-1。

供試品種為濟(jì)麥22。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以播種密度為主區(qū)，施氮量為副區(qū)，氮肥基追比為裂區(qū)。播種密度(播量)分別為 120 kg·hm-2(D120，常規(guī)播種密度)、180 kg·hm-2(D180，高播種密度)；施氮量分別為施純氮 0、180(N180，低氮)、225(N225，適氮)、270(N270，高氮) kg·hm-2；氮肥基追比(基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥)分別為 6∶3∶1(R6∶3∶1)、5∶3∶2(R5∶3∶2)、4∶3∶3(R4∶3∶3)。前茬水稻收割后，稻秸全量旋耕還田。小區(qū)面積 12 m2，隨機(jī)排列，重復(fù) 3 次。小麥于 2013 年和 2014 年 10 月 15 日播種。各處理基肥一次性施入磷肥(過磷酸鈣，含P2O515%)、鉀肥(氯化鉀，含 K2O 60%)各 150 kg·hm-2。其他栽培措施與大田高產(chǎn)管理相同。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素測(cè)定

成熟期取 1 m2樣段，測(cè)定有效穗數(shù)，人工收割脫粒，風(fēng)干后計(jì)算籽粒產(chǎn)量；取 20 個(gè)單莖測(cè)定穗粒數(shù)及千粒重。

1.2.2 葉面積指數(shù)測(cè)定

在 2014-2015 小麥季分別于越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期和灌漿期采用 CID-301 型葉面積儀測(cè)定小麥葉面積指數(shù)[10]。

1.2.3 光合速率測(cè)定

采用 LI-6400(Li-Cor Inc，美國(guó))便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)，在 2014-2015 小麥季于開花期晴天 9:00-11:00 測(cè)定旗葉光合速率[11]。

1.2.4 干物質(zhì)積累量測(cè)定

于拔節(jié)期、開花期和成熟期從各小區(qū)取有代表性植株樣品20株，分割各器官，于 105 ℃ 殺青 30 min，80 ℃烘干至恒重測(cè)干物質(zhì)重，以此推算單位土地面積干物質(zhì)積累量[12]。

1.2.5 土壤無機(jī)氮測(cè)定

在 2014-2015 小麥季分別于播種前、拔節(jié)期、開花期及成熟期以 20 cm 為一層取 0～40 cm 土樣，每小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)點(diǎn)，相同層次的土壤混均密封于-20 ℃保存，同時(shí)用環(huán)刀法測(cè)定各層土壤容重。土壤樣品解凍后烘干取10 g與2 mol·L-1的 KCl(水土比 5∶1)混合振蕩 30 min 后過濾，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，用烘干法測(cè)定土壤含水量[13]。

1.2.6 植株氮含量測(cè)定

將拔節(jié)期、開花期和成熟期的各器官樣品烘干后粉碎，用濃H2SO4和H2O2消煮，半微量凱氏定氮法測(cè)定各器官全氮含量。有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：

植株氮積累量=植株干物重×植株含氮量；

土壤無機(jī)氮含量=土壤硝態(tài)氮含量+土壤銨態(tài)氮含量；

土壤無機(jī)氮積累量=土壤厚度×土壤容重×土壤無機(jī)氮含量；

土壤氮素表觀盈虧量=(土壤無機(jī)氮起始總量+施氮量)/(土壤無機(jī)氮?dú)埩艨偭?作物吸氮量)[14]；

氮肥農(nóng)學(xué)效率=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量[15]；

氮肥吸收效率=(施氮區(qū)氮素吸收量-不施氮區(qū)氮素吸收量)/施氮量×100%[15]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Sigma Plot 12.5 和 Excel 2010 軟件進(jìn)行處理和作圖，采用SAS進(jìn)行方差分析與顯著性測(cè)驗(yàn)。

表1 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間有顯著差異(P<0.05)。* 和 ** 分別表示在 5%和 1%水平上差異顯著。下同。

Values followed by different letters are significantly different at 0.05 level among different treatments. * and ** mean significantly different at 0.05 and 0.01 levels,respectively.The same as below.

2 結(jié)果分析

2.1 小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表 1 可知，播種密度、施氮量及基追比對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有極顯著影響(播種密度對(duì)千粒重、基追比對(duì)穗粒數(shù)和千粒重除外)，兩年趨勢(shì)表現(xiàn)相同。在相同施氮水平下，提高播種密度(D180)可顯著提高籽粒產(chǎn)量；在相同的密度水平下，N270處理產(chǎn)量與N225無顯著差異，但顯著高于 N180處理。與 R6∶3∶1處理相比，R5∶3∶2和 R4∶3∶3處理產(chǎn)量顯著或不顯著降低，表明在秸稈還田條件下，增加基肥氮比例有利于高產(chǎn)。密度×氮肥、密度×基追比及密度×氮肥×基追比互作對(duì)籽粒產(chǎn)量均有顯著或極顯著影響，在 D120處理下，籽粒產(chǎn)量以N270最高；在 D180處理下，籽粒產(chǎn)量以N225最高，表明稻茬小麥秸稈還田條件下可通過增密減氮或降密增氮實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)目標(biāo)。

密度、施氮量對(duì)有效穗數(shù)和穗粒數(shù)有極顯著的影響。有效穗數(shù)隨密度、施氮量及基肥比例的增加而增加，穗粒數(shù)隨密度和基肥比例的增加而減少。密度對(duì)千粒重?zé)o顯著影響，但增加施氮量顯著降低了千粒重，而增加后期追肥比例可顯著提高千粒重。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與有效穗數(shù)極顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)相關(guān)不顯著，與千粒重極顯著負(fù)相關(guān)(數(shù)據(jù)未顯示)，表明秸稈還田條件下穩(wěn)定有效穗數(shù)是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵途徑。

2.2 氮肥利用效率

播種密度、施氮量、基追比及其互作對(duì)氮肥利用效率各指標(biāo)均有顯著或極顯著影響(表2)。增加密度顯著提高了氮肥利用效率，而增加施氮量顯著降低氮肥利用效率。隨基肥比例增加，氮肥吸收效率和農(nóng)學(xué)效率均顯著或不顯著增加，表明在秸稈還田條件下，增加基肥施氮比例有利于提高氮肥利用效率。因此，在提高播種密度的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低施肥量、增加基肥比例可實(shí)現(xiàn)氮肥的高效利用。

表2 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥氮肥利用效率的影響

NAE:Nitrogen agronomic efficiency; NRE:Nitrogen recovery efficiency.

2.3 葉面積指數(shù)

小麥的葉面積指數(shù)(LAI)隨生育時(shí)期推進(jìn)呈先升后降的趨勢(shì)，在孕穗期前達(dá)最大值(圖 1)。在N180和N225施氮量下，增加播種密度顯著提高了小麥各生育時(shí)期的葉面積指數(shù)，而在N270施氮量下，提高播種密度，小麥葉面積指數(shù)在孕穗后迅速降低。同一播種密度下，葉面積指數(shù)隨施氮量和基肥比例的增加而增大。說明稻秸還田下，提高播種密度、適當(dāng)降低施氮量并提高基肥比例，有利于小麥在生育后期維持較高的葉面積指數(shù)。

2.4 開花期旗葉凈光合速率

由圖 2 可知，在N180和N225施氮量下，提高播種密度，小麥開花期凈光合速率均有不同程度增加，平均增幅分別為 4.91%和 2.93%；而在N270施氮量下，提高播種密度，小麥開花期凈光合速率降低，平均降幅為2.79%。在D120播量下，小麥開花期凈光合速率隨施氮量和基肥比例的增加而顯著升高；在D180播量下，小麥開花期凈光合速率隨施氮量的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，隨基肥比例的增加而顯著升高。說明稻秸還田條件下，提高播種密度、適當(dāng)降低施氮量并提高基肥比例，有利于小麥旗葉在開花期維持較高的光合速率。

圖1 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)葉面積指數(shù)(LAI)的影響

圖柱上不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Bars superscripted with different letters are significantly different at 0.05 level.

圖2 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥開花期旗葉凈光合速率的影響

Fig.2 Effects of planting density and N application on photosynthetic rate(Pn) in flag leaves at anthesis of wheat with rice straw returning

2.5 不同生育階段的干物質(zhì)積累量

由表 3 可知，小麥出苗至拔節(jié)期干物質(zhì)積累量隨播種密度、施氮量及基肥比例的增加而增加。拔節(jié)至開花期干物質(zhì)積累量在 D120播量下隨施氮量和基肥比例的增加而降低，在D180播量下隨施氮量的增加則先降低后升高，隨基肥比例的增加而降低。開花至成熟期干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出與拔節(jié)至開花期干物質(zhì)積累量相反的變化趨勢(shì)，且在N180和N225施氮量下，提高播種密度顯著提高了開花至成熟期的干物質(zhì)積累量，兩年平均增幅分別為 4.95%和4.57%；在N270施氮量下，提高播種密度顯著降低了該生育階段的干物積累量，兩年平均降幅為2.21%。說明稻秸還田下，提高播種密度、適當(dāng)降低施氮量并提高基肥比例，有利于小麥在花后維持較高的物質(zhì)生產(chǎn)能力。

2.6 不同生育階段的氮素積累量

由表4可知，小麥播種至拔節(jié)期的氮素積累量隨播種密度、施氮量和基肥比例的增加而增加；拔節(jié)至開花期的氮素積累量顯著高于其余生育階段，說明該階段是小麥吸收氮素的主要生育階段，各處理間的氮素積累趨勢(shì)與播種至拔節(jié)期一致。開花至成熟期的氮素積累量較少，且隨播種密度和施氮量的增加而增加，隨基肥比例的增加而降低。在N180、N225和N270施氮量下，提高播種密度顯著增加了小麥整個(gè)生育期植株的氮素積累量，增幅分別為3.54%、4.19%和2.83% ；同一播種密度下，小麥整個(gè)生育期植株的氮素積累量隨施氮量和基肥比例的增加而增加。

2.7 不同生育階段土壤氮素表觀盈虧

由圖3可知，在播種至拔節(jié)期，各處理 0～40 cm 土壤均出現(xiàn)氮素表觀盈余，且盈余量隨播種密度的增加而降低，隨施氮量和基肥比例的增加而增加。開花至成熟期土壤氮素略有盈余(D180和N180條件下的R5∶3∶2和R4∶3∶3處理除外)，且隨施氮量的增加而增加，隨播種密度和基肥比例的增加而降低。在拔節(jié)至開花期，低氮處理及較高的基肥比例均導(dǎo)致土壤氮素虧缺。就小麥整個(gè)生育階段而言，各處理 0～40 cm 土壤均出現(xiàn)氮素表觀盈余，且盈余量隨播種密度和基肥比例的增加而降低，隨施氮量的增加而增加，表明通過增加密度、優(yōu)化施肥措施可降低土壤氮素表觀盈余。

表3 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥不同生育階段干物質(zhì)積累的影響

表4 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥氮素積累量的影響

圖3 稻秸還田下播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥不同生育階段 0～40 cm 土層氮素表觀盈虧的影響

3 討 論

大量研究認(rèn)為，種植密度與氮肥水平顯著影響了小麥的籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率，適宜的氮肥水平和種植密度組合可以在提高氮素利用效率的同時(shí)獲得較高的籽粒產(chǎn)量[16-17]。徐振江等[18]研究得出，小麥基本苗為 180×104·hm-2配施氮 300 kg·hm-2處理的籽粒產(chǎn)量與基本苗為 300×104·hm-2配施氮 150 kg·hm-2處理的籽粒產(chǎn)量相同；張 娟等[17]指出，當(dāng)小麥種植密度由270×104·hm-2增至 405×104·hm-2，施氮量由 240 kg·hm-2降至 180 kg·hm-2時(shí)，產(chǎn)量并未發(fā)生變化，但氮肥吸收效率和農(nóng)學(xué)效率顯著提高。本研究結(jié)果表明，在稻秸還田條件下，常規(guī)播種密度(120 kg·hm-2)在配施高氮(270 kg·hm-2)且氮肥基追比為 6∶3∶1 的條件下可獲得較高的籽粒產(chǎn)量；高播種密度(180 kg·hm-2)在配施適氮(225 kg·hm-2)且氮肥基追比為 6∶3∶1 的條件下獲得的籽粒產(chǎn)量最高；兩者的籽粒產(chǎn)量無顯著差異，但后者氮肥吸收效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率均顯著高于前者。這說明在稻秸還田條件下，提高播種密度的同時(shí)適當(dāng)降低施氮量既可以穩(wěn)定籽粒產(chǎn)量，又能顯著提高氮肥利用效率。籽粒產(chǎn)量、氮肥吸收效率及氮肥農(nóng)學(xué)效率在不同氮肥基追比處理間均表現(xiàn)出基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥為 6∶3∶1 最高。這與“輕基重追”和“前氮后移”是提高小麥產(chǎn)量和氮肥利用效率的有效措施[19-20]的結(jié)果不同，究其原因，主要是在稻秸還田后，隨著前期稻秸逐漸腐爛分解，微生物的數(shù)量和活性加劇，與小麥幼苗競(jìng)爭(zhēng)氮素，中后期秸稈釋放氮素供小麥吸收利用，小麥生長(zhǎng)前期需要投入較多的氮肥才能滿足生長(zhǎng)所需，而后期可以適當(dāng)降低氮肥的投入。

綠葉面積及持續(xù)時(shí)間可顯著影響小麥光合產(chǎn)量，葉面積指數(shù)在一定程度上可反映作物吸收光能的能力；較高的葉面積指數(shù)能夠提高作物的光合效率和干物質(zhì)生產(chǎn)能力，從而提高作物的產(chǎn)量[21]。本研究結(jié)果表明，常規(guī)播種密度在高氮水平下及高播種密度在適氮水平下，小麥各生育時(shí)期的葉面積指數(shù)均維持在較高的水平，開花期旗葉光合效率及花后干物質(zhì)積累量較高，因此獲得了較高的籽粒產(chǎn)量。

土壤氮素表觀盈虧因小麥不同生育階段對(duì)氮素的需求不同而具有明顯的階段性特征[22]。本研究結(jié)果表明，拔節(jié)前各處理均出現(xiàn)氮素表觀盈余，這與前人研究結(jié)果一致[23]。一方面是因?yàn)榘喂?jié)前植株生長(zhǎng)較慢對(duì)氮素的需求量較低；另一方面可能是前期稻秸腐解導(dǎo)致微生物固定了大量氮素[24]。拔節(jié)后追氮量高于 135 kg·hm-2也會(huì)引起土壤氮素的顯著盈余，這可能是由于前期土壤氮素大量的盈余、稻秸后期釋放的氮素和追氮量能夠滿足小麥中后期對(duì)氮素的需求[1]。前人研究表明，土壤硝態(tài)氮淋洗損失是盈余氮素的一個(gè)主要去向，同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境污染[8,25]。由此可見，在稻秸還田條件下，提高施氮量和追氮比例可導(dǎo)致土壤中殘留較多的氮素，提高了氮素表觀盈余量及氮肥的損失量，導(dǎo)致氮素利用效率顯著降低；而增加播種密度，有利于氮素被小麥充分吸收，提高了氮肥吸收效率，降低了土壤氮素表觀盈余量及硝態(tài)氮的淋洗損失量，從而可以減輕因氮肥造成的環(huán)境污染。

4 結(jié) 論

在稻秸還田條件下，提高播種密度、適當(dāng)降低施氮量并提高基肥比例可以提高花后光合生產(chǎn)能力、拔節(jié)后氮素吸收能力，同時(shí)降低土壤氮素盈余量，從而提高小麥產(chǎn)量和氮素利用效率。本試驗(yàn)條件下，播種密度為180 kg·hm-2、施氮量為225 kg·hm-2、基追比為6∶3∶1時(shí)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量與氮素利用效率的同步提高。

[1]石祖梁,顧東祥,顧克軍,等.秸稈還田下施氮量對(duì)稻茬晚播小麥土壤氮素盈虧的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2014,25(11):3185.

SHI Z L,GU D X,GU K J,etal.Effects of nitrogen application rates on apparent soil nitrogen surplus of late sowing wheat with straw returning in rice-wheat rotation [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2014,25(11):3185.

[2]蘇 偉,魯劍巍,周廣生,等.稻草還田對(duì)油菜生長(zhǎng)、土壤溫度及濕度的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2011,17(2):366.

SU W,LU J W,ZHOU G S,etal.Influence of straw-returning on rapeseed(BrassicanapusL.) growth,soil temperature and moisture [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2011,17(2):366.

[3]李 波,魏亞鳳,季 樺,等.稻草還田與不同耕作方式對(duì)小麥出苗以及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28(24):122.

LI B,WEI Y F,JI H,etal.Effects of rice straw returned to the field and different tillage methods on seeding emergence and yield of winter wheat [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2012,28(24):122.

[4]李 瑋,喬玉強(qiáng),杜世州,等.秸稈還田配施氮肥對(duì)冬小麥氮素吸收特性及產(chǎn)量的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào),2014,34(10):1420.

LI W,QIAO Y Q,DU S Z,etal.Effects of combined maize straw turnover and N application on nitrogen absorption characteristic and yield of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2014,34(10):1420.

[5]李有兵,李 錦,李 碩,等.秸稈還田下減量施氮對(duì)作物產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2015,33(1):79.

LI Y B,LI J,LI S,etal.Effects of reducing nitrogen application on crop yields,nutrients uptake and utilization with straw incorporation [J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2015,33(1):79.

[6]ROBERTSON G P,PAUL E A,HARWOOD R R.Greenhouse gases in intensive agriculture:Contributions of individual gases to the radiative forcing of the atmosphere [J].Science,2000,289(5486):1922.

[7]LLOVERAS J,LOPEZ A,FERRAN J,etal.Bread-making wheat and soil nitrate as affected by nitrogen fertilization in irrigated Mediterranean conditions [J].AgronomyJournal,2001,93(6):1183.

[8]李少昆,王克如,馮聚凱,等.玉米秸稈還田與不同耕作方式下影響小麥出苗的因素[J].作物學(xué)報(bào),2006,32(3):463.

LI S K,WANG K R,FENG J K,etal.Factors affecting seeding emergence in winter wheat under different tillage patterns with maize stalk mulching returned to the field [J].ActaAgronomicaSinica,2006,32(3):463.

[9]賈春林,郭洪海,袁奎明,等.玉米秸稈機(jī)械還田及播種方式對(duì)小麥出苗和產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(22):149.

JIA C L,GUO H H,YUAN K M,etal.Effects of different seeding manner on the seedling emergence,over-winter and yield of wheat under maize stalk full returned to the field [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2010,26(22):149.

[10]李映雪,朱 艷,戴廷波,等.小麥葉面積指數(shù)與冠層反射光譜的定量關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2006,17(8):1443.

LI Y X,ZHU Y,DAI T B,etal.Quantitative relationships between leaf area index and canopy reflectance spectra of wheat [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2006,17(8):1443.

[11]MU H,JIANG D,WOLLENWEBER B,etal.Long-term low radiation decreases leaf photosynthesis,photochemical efficiency and grain yield in winter wheat [J].JournalofAgronomyandCropScience,2010,196(1):38.

[12]TAKAI T,MATSUURA S,NISHIO T,etal.Rice yield potential is closely related to crop growth rate during late reproductive period [J].FieldCropsResearch,2006,96(2):328.

[13]石祖梁,李丹丹,荊 奇,等.氮肥運(yùn)籌對(duì)稻茬冬小麥土壤無機(jī)氮時(shí)空分布及氮肥利用的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(9):2434.

SHI Z L,LI D D,JING Q,etal.Effects of nitrogen fertilization on temporal-spatial distribution of soil inorganic nitrogen and nitroge nutilization in wheat in rice-wheat rotation [J].ActaEcologicaSinica,2010,30(9):2434.

[14]戴明宏,陶洪斌,王利納,等.華北平原春玉米種植體系中土壤無機(jī)氮的時(shí)空變化及盈虧[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2008,14(3):417.

DAI M H,TAO H B,WANG L N,etal.Spatial-temporal dynamics of soil mineral nitrogen and balance analysis during spring maize season [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2008,14(3):417.

[15]劉立軍,桑大志,劉翠蓮,等.實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,36(12):1456.

LIU L J,SANG D Z,LIU C L,etal.Effects of real-time and site-specific nitrogen managements on rice yield and nitrogen use efficiency [J].ScientiaAgriculturaSinica,2003,36(12):1456.

[16]曹 倩,賀明榮,代興龍,等.密度、氮肥互作對(duì)小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2011,17(4):815.

CAO Q,HE M R,DAI X L,etal.Effects of interaction between density and nitrogen on grain yield and nitrogen use efficiency of winter wheat [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2011,17(4):815.

[17]張 娟,武同華,代興龍,等.種植密度和施氮水平對(duì)小麥吸收利用土壤氮素的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2015,26(6):1727.

ZHANG J,WU T H,DAI X L,etal.Effects of plant density and nitrogen level on nitrogen uptake and utilization of winter wheat [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2015,26(6):1727.

[18]徐振江,張 林,任永浩,等.種植密度與氮肥施用量對(duì)糯小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(1):9.

XU Z J,ZHANG L,REN Y H,etal.Effects of different plant density and nitrogen application rate on grain yield and quality of waxy wheat [J].JournalofHuazhongAgriculturalUniversity,2010,29(1):9.

[19]石 玉,于振文.施氮量及底追比例對(duì)小麥產(chǎn)量、土壤硝態(tài)氮含量和氮平衡的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào).2006,26(11):3661.

SHI Y,YU Z W.Effects of nitrogen fertilizer rate and ration of base and topdressing on yield of wheat,content of soil nitrate and nitrogen balance [J].ActaEcologicaSinica,2013,26(11):3661.

[20]岳壽松,于振文,余松烈.不同生育時(shí)期時(shí)期施氮對(duì)冬小麥旗葉衰老和粒重的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),1997,30(2):42.

YUE S S,YU Z W,YU S L.Effects of nitrogen application at different growth stages on the senescence of flag leaves and grain yield in winter wheat [J].ScientiaAgriculturaSinica,1997,30(2):42.

[21]FALSTER D S,WESTOBY M.Plant height and evolutionary games [J].TrendsinEcology&Evolution,2003,18(7):337.

[22]SHI Z L,LI D D,JING Q,etal.Effects of nitrogen applications on soil nitrogen balance and nitrogen utilization of winter wheat in a rice-wheat rotation [J].FieldCropsResearch,2012,127:241.

[23]李 瑋,喬玉強(qiáng),陳 歡,等.玉米秸稈還田配施氮肥對(duì)冬小麥土壤氮素表觀盈虧及產(chǎn)量的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2015,21(3):561.

LI W,QIAO Y Q,CHEN H,etal.Effects of combined maize straw and N application on soil nitrogen surplus amount and yield of winter wheat [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2015,21(3):561.

[24]WANG X D,CHEN X,WANG C X,etal.Decomposition of corn stalk in cropland with different fertility [J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2009,25(10):252.

[25]周順利,張福鎖,王興仁.土壤硝態(tài)氮時(shí)空變異與土壤氮素表觀盈虧研究Ⅰ冬小麥[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2001,21(11):1782.

ZHOU S L,ZHANG F S,WANG X R.Studies on the spatio-temporal variations of soil NO3--N and apparent budget of soil nitrogenⅠwinter wheat [J].ActaEcologicalSinica,2001,21(11):1782.

Effect of Planting Density and Nitrogen Application on Wheat Yield and Nitrogen Use Efficiency under Rice Straw Returning

XIU Ming,GU Shilu,TIAN Zhongwei,ZHU Qing,CAI Jian,JIANG Dong,DAI Tingbo

(Agronomy College of Nanjing Agricultural University/Key Laboratory of Crop Physiology Ecology and Production Management of Ministry of Agriculture/Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production,Nanjing,Jiangsu 210095,China)

To explore the effects of planting density and nitrogen(N) fertilizer management on grain yield and N use efficiency of wheat under rice straw returning,field experiment was conducted to study the effects of planting density(120 kg·hm-2and 180 kg·hm-2),N rate(180,225 and 300 kg·hm-2) and the ratio of basal to top-dressing(basal fertilizer∶ jointing fertilizer∶ booting fertilizer=6∶3∶1,5∶3∶2 and 4∶3∶3,respectively) on grain yield and N utilization in wheat under rice straw returning,with Jimai 22 as material. Results showed that increasing planting density improved leaf area index,photosynthetic rate of flag leaf at anthesis stage and dry matter accumulation from anthesis to maturity stage under low N rate(180 kg·hm-2) and appropriate N rate(225 kg·hm-2),therefore grain yield was improved significantly. However,under excessive N rate(270 kg·hm-2),increasing planting density decreased leaf area index at the late growth stage,photosynthetic rate of the flag leaf at anthesis stage and dry matter accumulation post-anthesis significantly,which resulted in reduction of grain yield. In addition,increasing planting density with reduced N rate decreased soil inorganic N surplus amount,but improved N agronomy efficiency and N uptake efficiency significantly. The optimal ratio of basal to top-dressing was 6∶3∶1,which could simultaneously improve grain yield and N use efficiency. In conclusion,increasing planting density with reduced N rate properly and increased the ratio of basal fertilizer under rice straw returning could improve grain yield and N use efficiency.

Wheat; Rice straw returning; Planting density; N rate; N basal to top-dressing ratio; Grain yield; N use efficiency

時(shí)間：2016-10-08

2016-03-22

2016-04-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31471443，31501262)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20140705)

E-mail：201301044@njau.edu.cn

田中偉(E-mail：zhwtian@njau.edu.cn)

S512.1；S311

A

1009-1041(2016)10-1377-09

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