屈會(huì)峰，趙護(hù)兵*，劉吉飛，黃鴻博，王朝輝，翟丙年

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100；2陜西乾縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，陜西乾縣713300）

不同覆蓋措施下旱地冬小麥的氮磷鉀需求及其生理效率

屈會(huì)峰1，趙護(hù)兵1*，劉吉飛1，黃鴻博2，王朝輝1，翟丙年1

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100；2陜西乾縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，陜西乾縣713300）

【目的】目前西北旱地小麥水肥管理與保水栽培多集中于產(chǎn)量和水分利用效率的研究，養(yǎng)分效率以及養(yǎng)分吸收后形成小麥籽粒產(chǎn)量和養(yǎng)分含量能力的報(bào)道相對(duì)較少。本研究探討了不同覆蓋措施對(duì)黃土高原旱地冬小麥氮磷鉀需求和生理效率的影響，為提高黃土高原旱地冬小麥養(yǎng)分效率，以及為促進(jìn)小麥的高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳远←湠楣┰囎魑铮陉兾魇∮缐劭h連續(xù)進(jìn)行了4年田間定位試驗(yàn)，以不施氮肥為對(duì)照，施N195kg/hm2(N1農(nóng)戶模式)、N150kg/hm2(N2農(nóng)戶減氮)，全膜穴播、壟覆溝播和秸稈覆蓋，共6個(gè)處理，3個(gè)覆蓋處理施氮量均為150kg/hm2。調(diào)查分析了冬小麥籽粒產(chǎn)量、籽粒養(yǎng)分含量、籽粒產(chǎn)量形成和籽粒養(yǎng)分含量形成的氮磷鉀需求及生理效率。【結(jié)果】減氮無(wú)覆蓋處理較常規(guī)施氮處理籽粒產(chǎn)量形成的需氮量顯著降低5.3%，其他指標(biāo)均無(wú)顯著性差異。在150kg/hm2施氮條件下，與無(wú)覆蓋相比，壟覆溝播的產(chǎn)量未增加，但提高了地上部吸氮量，籽粒產(chǎn)量形成的需氮量顯著增加2.6%，籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率降低6.3%；全膜穴播籽粒產(chǎn)量顯著增加6.9%，地上部吸氮量提高11.3%；秸稈覆蓋產(chǎn)量增加3.5%，地上部吸氮量顯著增加13.2%，籽粒產(chǎn)量形成的需氮量顯著增加8.5%，籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率降低3.9%。與相同施氮量無(wú)覆蓋相比，壟覆溝播地上部吸磷量和吸鉀量未增加，全膜穴播地上部吸磷量和吸鉀量分別顯著增加15.6%、23.4%，籽粒產(chǎn)量形成的鉀生理效率顯著降低10.6%；秸稈覆蓋地上部吸磷量和吸鉀量分別顯著增加13.2%、24.4%，籽粒產(chǎn)量形成的磷、鉀生理效率分別顯著降低9.9%、15.1%。在施氮量由195kg/hm2減至150kg/hm2后，與無(wú)覆蓋相比，采用壟覆溝播技術(shù)未能增加小麥產(chǎn)量，但增加了地上部的吸氮量，從而提高了籽粒產(chǎn)量形成的需氮量，降低了氮的生理效率；采用全膜穴播技術(shù)提高了籽粒產(chǎn)量，同時(shí)增加地上部吸氮量，但未增加籽粒產(chǎn)量形成的需氮量和氮生理效率；采用秸稈覆蓋技術(shù)增加了產(chǎn)量，同時(shí)增加地上部吸氮量，而籽粒產(chǎn)量形成的需氮量也增加，從而降低了籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率。【結(jié)論】旱地小麥生產(chǎn)中為保證籽粒產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，需增加地膜覆蓋和秸稈覆蓋的氮肥用量。

減氮；覆蓋；籽粒產(chǎn)量；養(yǎng)分含量；養(yǎng)分需求量；生理效率

由于人口不斷增加和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，導(dǎo)致糧食消耗量和需求量持續(xù)增長(zhǎng)，保證糧食作物可持續(xù)增產(chǎn)成為全球面臨的重大問題之一[1–2]。旱地約占全球陸地面積的40%，養(yǎng)育著40%的世界人口[3]，旱地農(nóng)業(yè)對(duì)保證全球糧食安全有重要意義。地膜覆蓋是旱地廣泛使用的地表覆蓋方式，它能夠減少水分蒸發(fā)、改善地面溫度，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量[4–5]。大量文獻(xiàn)報(bào)道了地膜覆蓋的增產(chǎn)效應(yīng)，Charkraborty等[6]和Gao等[7]研究表明在冬小麥生育期覆蓋地膜分別增產(chǎn)12%和21%。地膜覆蓋也能改變作物的養(yǎng)分吸收能力。Yuan等[8]在水稻生育期覆蓋地膜使其地上部吸氮量增加27%。Iqbal等[9]在冬小麥生育期覆蓋地膜使其地上部吸氮量也增加10%。然而，陳小莉等[10]卻發(fā)現(xiàn)在春玉米生育期覆蓋地膜對(duì)地上部吸氮量無(wú)影響。此外，秸稈覆蓋也能減少地表水分蒸發(fā)，增加土壤貯水量，提高作物產(chǎn)量。Devkota等[11]證實(shí)秸稈覆蓋使小麥產(chǎn)量增加5%，玉米產(chǎn)量增加10%。秸稈還田也會(huì)影響作物的養(yǎng)分吸收。在氮肥用量為325 kg/hm2時(shí)，玉米秸稈還田使下季小麥吸氮量增加7%[12]；而在氮肥用量為120kg/hm2時(shí)，水稻秸稈還田使下季小麥吸氮量減少9%[13]；同時(shí)，休閑期覆蓋促進(jìn)了小麥植株對(duì)氮素的吸收和積累，增加了花后氮素積累量以及籽粒氮素積累量，提高了氮素收獲指數(shù)和氮素生產(chǎn)效率[14]；但也有研究表明，全程地膜覆蓋并沒有使春小麥和冬小麥產(chǎn)量、吸氮量和氮效率大幅度提高[15]。綜上所述，不同地表覆蓋方式調(diào)控作物產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量的效果不同，且相同地表覆蓋的作物產(chǎn)量形成和養(yǎng)分利用因地點(diǎn)而異。

西北地區(qū)特殊的生態(tài)環(huán)境，水肥管理與保水栽培一直是研究的重點(diǎn)。但目前多集中于產(chǎn)量和水分利用效率的研究，養(yǎng)分效率以及養(yǎng)分吸收后形成小麥籽粒產(chǎn)量和養(yǎng)分含量能力的報(bào)道相對(duì)較少。為此本試驗(yàn)在陜西省永壽縣御駕宮村黃土高原渭北旱地冬小麥種植區(qū)布置4年田間定位試驗(yàn)，旨在研究旱地氮肥用量、地表覆蓋對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量、氮磷鉀需求及生理效率的影響，為旱地小麥增產(chǎn)增效和優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黃土高原典型旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)陜西省永壽縣御駕宮村，東經(jīng)35.7°，北緯108.2°，海拔995m。該區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候，年均氣溫在10.8℃左右，年平均降雨量為601.6mm左右，主要集中在7～9月份。潛在蒸發(fā)量為807.4mm，0—20cm耕層土壤pH為8.1，有機(jī)質(zhì)平均含量為11.7g/kg，全氮0.87g/kg，硝態(tài)氮14.5mg/kg，銨態(tài)氮2.7mg/kg，有效磷10.7mg/kg，速效鉀99.9 mg/kg，容重為1.25g/cm3。試驗(yàn)于2012年9月到2016年6月進(jìn)行，共4季。2012～2013、2013～2014、2014～2015和2015～2016年的年降水量分別為415、545、631和414mm。根據(jù)Sun等[16]的降水分類方法及當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期的降水資料(1957～2014年)，年降水量>671mm為豐水年，年降水量<492mm為欠水年，年降水量介于二者之間為平水年，故2012～2013和2015～2016年屬欠水年，2013～2014和2014～2015年屬平水年。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以不施氮肥為對(duì)照，設(shè)施氮肥195kg/hm2(N1農(nóng)戶模式)、150kg/hm2(N2農(nóng)戶減氮)，及壟覆溝播(RMFS)，全膜穴播(FMHS)和秸稈覆蓋(SMHS)，共6個(gè)處理，兩個(gè)氮肥處理為常規(guī)平作，行寬20cm，無(wú)覆蓋。3個(gè)覆蓋處理施氮量均為150 kg/hm2。壟覆溝播：壟上覆膜，溝內(nèi)覆秸稈，播種在溝內(nèi)，壟溝比30cm∶30cm，覆秸稈量為2250 kg/hm2(干重)。全膜穴播：地表全部用地膜覆蓋，進(jìn)行點(diǎn)播種植，株距12cm，每穴播10粒。秸稈覆蓋：覆秸稈量10000kg/hm2(干重)，全覆蓋。壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在休閑期保持相應(yīng)的地表覆蓋，在播種前去除地表覆蓋，待播種后再重新覆蓋。全膜穴播和秸稈覆蓋處理夏閑期免耕，其他處理均三伏天深耕1次，播前7天旋耕1次。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)4次，小區(qū)面積48m2(12m×4m)，小麥品種為運(yùn)旱20410。冬小麥生育期間無(wú)任何補(bǔ)充灌溉，人工控制雜草，不施入任何除草劑，且無(wú)明顯病蟲害發(fā)生。氮磷肥均作為底肥使用，氮肥用尿素(氮含量46%)，磷肥用過(guò)磷酸鈣(P2O5含量12%)，兩種肥料在小麥播種前均勻撒入小區(qū)，翻入土壤耕層后耙平。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 樣品采集小麥?zhǔn)斋@期采集植物樣品，每個(gè)小區(qū)中間選取3m2樣方，小麥植株連根拔起，于根莖結(jié)合處剪掉根系后，將小麥分為穗和莖葉風(fēng)干后，再將穗分為籽粒和穎殼，然后稱量籽粒、穎殼和莖葉風(fēng)干重。取100g籽粒、50g穎殼和50g莖葉烘干后作為化學(xué)分析樣品。

1.3.2 樣品測(cè)定植物樣品(籽粒、穎殼和莖葉)烘干粉碎后用H2SO4–H2O2法消解，用連續(xù)流動(dòng)分析儀(Auto analysis3)測(cè)定消解液的氮和磷素，用火焰光度計(jì)測(cè)定消解液的鉀素。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算

1.4.1 地上部氮(磷、鉀)吸收量地上部氮(磷、鉀)吸收量是指作物在整個(gè)生育期地上部吸收的氮(磷、鉀)量，反映作物從土壤攜出養(yǎng)分能力。計(jì)算公式：

地上部氮(磷、鉀)吸收量(kg/hm2)=[籽粒含氮(磷、鉀)含量×籽粒產(chǎn)量+莖葉氮(磷、鉀)含量×莖葉生物量+穎殼氮(磷、鉀)含量×穎殼生物量]/1000。1.4.2籽粒產(chǎn)量形成的養(yǎng)分需求量、養(yǎng)分生理效率籽粒產(chǎn)量形成的養(yǎng)分需求量，指小麥生產(chǎn)100kg籽粒產(chǎn)量需要的地上部養(yǎng)分吸收量，反映作物形成籽粒產(chǎn)量對(duì)養(yǎng)分的需求情況。計(jì)算公式如下：

百公斤籽粒氮(磷、鉀)需求量(kg/kg)=地上部吸氮(磷、鉀)量/產(chǎn)量×100。

籽粒產(chǎn)量形成的養(yǎng)分生理效率，指地上部吸收單位養(yǎng)分所能生產(chǎn)的籽粒產(chǎn)量，反映作物利用吸收的養(yǎng)分形成籽粒產(chǎn)量的能力。計(jì)算公式：

籽粒產(chǎn)量形成的氮(磷、鉀)生理效率(kg/kg)=產(chǎn)量/地上部吸氮(磷、鉀)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用Excel和SPSS數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 冬小麥籽粒產(chǎn)量和生物量

由表1可知，減氮處理產(chǎn)量與常規(guī)氮肥處理在4年均無(wú)顯著差異。在施氮150kg/hm2條件下，與不覆蓋相比，壟覆溝播的產(chǎn)量在2012～2013欠水年顯著增產(chǎn)15.7%；全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2012～2013欠水年分別顯著增產(chǎn)7.8%、15.2%和18.5%；秸稈覆蓋的產(chǎn)量在2014～2015平水年和2012～2013欠水年分別顯著增產(chǎn)9.0%和19.9%。但壟覆溝播和秸稈覆蓋4年平均產(chǎn)量相比無(wú)覆蓋無(wú)顯著差異，而全膜穴播顯著增產(chǎn)6.8%。

不同處理對(duì)冬小麥生物量的影響在不同年際間不同。在無(wú)覆蓋條件下，減氮的小麥生物量比常規(guī)施氮在2015～2016欠水年顯著減少6.6%。在150 kg/hm2的施氮條件下，與無(wú)覆蓋相比，壟覆溝播的生物量在2012～2013欠水年顯著增加18.2%；全膜穴播的生物量在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加16.9%、 22.6%和18.2%；秸稈覆蓋的生物量在2014～2015平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加12.8%和18.9%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均生物量分別比減氮無(wú)覆蓋顯著增加13.9%和7.3%。

表1 不同處理冬小麥籽粒產(chǎn)量和生物量 (kg/hm2)Table 1 Effects of different treatments on grain yields and biomass of winter wheat

表2 不同處理的冬小麥籽粒和秸稈吸氮量 (kg/hm2)Table 2 Grain and straw N uptakes of winter wheat under different treatments

2.2 籽粒和秸稈養(yǎng)分吸收量

2.2.1 籽粒和秸稈吸氮量比較籽粒吸氮量，發(fā)現(xiàn)在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的籽粒吸氮量與農(nóng)戶模式相比在各年份均無(wú)顯著差異(表2)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，秸稈覆蓋的籽粒吸氮量在2014～2015平水年顯著增加17.3%；壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在2015～2016欠水年分別顯著減少13.9%、19.9%和9.5%。秸稈覆蓋4年平均籽粒吸氮量相比農(nóng)戶減氮處理顯著增加3.7%。

秸稈吸氮量結(jié)果表明(表2)，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的秸稈吸氮量相比農(nóng)戶模式在2013～2014平水年顯著減少7.6%。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，壟覆溝播的秸稈吸氮量在2012～2013欠水年和2013～2014平水年分別顯著增加19.6%和8.0%，而在2015～2016欠水年顯著減少20.0%；全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加19.3%、24.9%和24.2%，而在2015～2016欠水年顯著減少28.6%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加10.7%、29.0%和29.2%，而在2015～2016欠水年顯著減少15.6%。秸稈覆蓋4年平均秸稈吸氮量相比農(nóng)戶減氮顯著增加13.2%。

2.2.2 籽粒和秸稈吸磷量不同覆蓋措施能夠改變冬小麥的籽粒吸磷量，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的籽粒吸磷量相比農(nóng)戶模式在各年份均無(wú)顯著差異(表3)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，壟覆溝播的籽粒吸磷量在2013～2014平水年顯著增加6.7%；全膜穴播和秸稈覆蓋的籽粒吸磷量各年份均無(wú)顯著差異。

分析秸稈吸磷量，發(fā)現(xiàn)在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的秸稈吸磷量相比農(nóng)戶模式在各年份均無(wú)顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與無(wú)覆蓋相比，壟覆溝播的秸稈吸磷量在2012～2013欠水年顯著增加17.2%；全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加22.8%、16.7%和30.3%；秸稈覆蓋在2012～2013欠水年和2014～2015平水年分別顯著增加37.4%和14.8%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均秸稈吸磷量分別比農(nóng)戶減氮無(wú)覆蓋顯著增加15.6%和13.2%。

2.2.3 籽粒和秸稈吸鉀量在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的籽粒吸鉀量相比農(nóng)戶模式在各年份均無(wú)顯著差異(表4)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮無(wú)覆蓋相比，各覆蓋處理均無(wú)顯著差異。分析秸稈吸鉀量可知，在150kg/hm2的施氮條件下，與無(wú)覆蓋相比，全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年分別顯著增加28.5%和32.4%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加27.7%、31.7%和27.0%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均秸稈吸鉀量比農(nóng)戶減氮無(wú)覆蓋處理分別顯著增加23.4%和24.4%。

表3 不同處理的冬小麥籽粒和秸稈吸磷量 (kg/hm2)Table 3 Grain and straw P uptakes of winter wheat under different treatments

2.3 小麥籽粒產(chǎn)量形成的氮磷鉀養(yǎng)分需求量和生理效率

2.3.1 小麥百公斤籽粒氮磷鉀養(yǎng)分需求量分析百公斤籽粒需氮量表明，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的籽粒需氮量相比農(nóng)戶模式僅在2014～2015平水年減少9.5%(表5)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，壟覆溝播在2013～2014平水年顯著增加12.6%，而在2015～2016欠水年顯著減少15.9%；全膜穴播僅在2015～2016欠水年顯著減少21.4%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年分別顯著增加14.9%和18.9%，而在2015～2016欠水年顯著減少11.1%。壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均需氮量相比農(nóng)戶減氮分別顯著增加2.6%、2.0%和8.5%。

分析百公斤籽粒需磷量可知，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的籽粒需磷量相比農(nóng)戶模式在各年份

均無(wú)顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在2013～2014平水年分別顯著增加13.5%、16.2%和13.5%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均籽粒需磷量分別比農(nóng)戶減氮顯著增加9.4%和12.5%。

表4 不同處理的冬小麥籽粒和秸稈吸鉀量 (kg/hm2)Table 4 Grain and straw K uptakes of winter wheat under different treatments

表5 不同處理對(duì)冬小麥百公斤籽粒產(chǎn)量形成氮磷鉀養(yǎng)分需求量的影響 (kg/100 kg)Table 5 Nutrient requirements for 100 kg grain of winter wheat under different treatments

分析百公斤籽粒需鉀量可知，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的籽粒需鉀量相比農(nóng)戶模式在各年份均無(wú)顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，全膜穴播在2014～2015平水年和2015～2016欠水年分別顯著增加14.6%和21.8%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個(gè)平水年和2015～2016欠水年分別顯著增加34.9%、21.1%和16.2%。秸稈覆蓋4年平均籽粒需鉀量相比農(nóng)戶減氮顯著增加19.5%。

2.3.2 小麥籽粒產(chǎn)量形成的養(yǎng)分生理效率分析籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率可知，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的氮生理效率相比農(nóng)戶模式在各年份均無(wú)顯著差異(表6)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，全膜穴播的氮生理效率僅在2015～2016欠水年顯著增加27.3%；秸稈覆蓋在2015～2016欠水年顯著增加12.0%，而在2014～2015平水年顯著減少16%。相比農(nóng)戶減氮4年平均氮生理效率，各處理之間均無(wú)顯著差異。

比較籽粒產(chǎn)量形成的磷生理效率發(fā)現(xiàn)，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的磷生理效率相比農(nóng)戶模式在各年份均無(wú)顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在2013～2014平水年分別顯著減少12.2%、12.9%和11.4%。秸稈覆蓋4年平均磷生理效率相比農(nóng)戶減氮顯著減少9.9%。

表6 不同處理冬小麥籽粒產(chǎn)量形成氮磷鉀的生理效率 (kg/kg)Table 6 Physiological efficiencies for grain yield formation of N, P and K under different treatments

籽粒產(chǎn)量形成的鉀生理效率分析表明，在不同氮肥水平下，農(nóng)戶減氮的鉀生理效率相比農(nóng)戶模式在2013～2014平水年顯著增加25.2%。在150kg/hm2的施氮條件下，與農(nóng)戶減氮相比，全膜穴播僅在2015～2016欠水年顯著減少17.5%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015兩個(gè)平水年分別顯著減少25.8%和18.1%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均鉀生理效率相比農(nóng)戶減氮分別顯著減少10.6%和15.1%。

3 討論

3.1 不同覆蓋措施對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量和籽粒養(yǎng)分含量的影響

地膜覆蓋能夠減少土壤水分蒸發(fā)，改善土壤水分環(huán)境，促進(jìn)小麥個(gè)體發(fā)育和群體構(gòu)建，提高作物體內(nèi)干物質(zhì)積累及干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，從而增加作物產(chǎn)量[17–18]。Rehman等[19]在小麥生育期覆蓋地膜增產(chǎn)5%，Li等[20]在春小麥生育期覆蓋地膜增產(chǎn)23%。本試驗(yàn)壟覆溝播在2012～2013年顯著增產(chǎn)15.7%，全膜穴播顯著增產(chǎn)6.8%，與上述研究結(jié)果一致。另有研究表明，休閑期降雨量與小麥產(chǎn)量呈正相關(guān)，小麥一半以上的產(chǎn)量取決于播種前底墑的好壞[21]。小麥產(chǎn)量出現(xiàn)年際變化,可能與休閑期降水形成的底墑量有關(guān)[22]。本試驗(yàn)在2012～2013年7～9月休閑期降雨量為301mm，2014～2015年休閑期降雨量為318mm，且全年降雨量較多，秸稈覆蓋處理產(chǎn)量顯著增加，與上述結(jié)果一致。因此，地膜覆蓋有利于提高冬小麥產(chǎn)量，秸稈覆蓋在降雨較多的年份增加冬小麥產(chǎn)量。

地表覆蓋實(shí)現(xiàn)了旱地冬小麥增產(chǎn)，但籽粒含氮量卻明顯下降，這可能是由于地膜覆蓋降低了小麥花期土壤硝態(tài)氮含量，導(dǎo)致花后土壤供氮不足，進(jìn)而降低了籽粒含氮量[23]。Ram等[24]也表明秸稈覆蓋使小麥籽粒含氮量降低是由于土壤礦質(zhì)氮含量降低引起的。本研究秸稈覆蓋的籽粒吸氮量在2015～2016年顯著減少9.5%，這可能與秸稈覆蓋引起土壤氮生物固持有關(guān)[25]。

關(guān)于地表覆蓋對(duì)小麥籽粒磷鉀含量影響的報(bào)道較少。本試驗(yàn)地表覆蓋能改變籽粒含磷量和籽粒含鉀量。小麥籽粒含鉀量與土壤鉀含量有直接關(guān)系[26]，地表覆蓋通過(guò)改變土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力及作物養(yǎng)分吸收能力對(duì)籽粒養(yǎng)分含量產(chǎn)生影響，地表覆蓋在不同降水年型間的籽粒養(yǎng)分效應(yīng)差異，主要是由于土壤水分和養(yǎng)分等環(huán)境因素改變作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程而引起的。

3.2 不同覆蓋措施對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量形成的養(yǎng)分需求量和生理效率的影響

地表覆蓋影響籽粒產(chǎn)量形成的需氮量和氮生理效率，主要是由于籽粒產(chǎn)量和地上部吸氮量不均衡增加造成的[26]。土壤水分供應(yīng)不足是旱地作物生產(chǎn)的主要限制因素。全膜穴播改善土壤水分狀況，增加籽粒產(chǎn)量，同時(shí)增加秸稈吸氮量，而籽粒產(chǎn)量形成的需氮量和氮生理效率未增加；壟覆溝播的產(chǎn)量未增加，而秸稈吸氮量增加，從而提高了籽粒產(chǎn)量形成的需氮量、降低了籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率；秸稈覆蓋的產(chǎn)量、秸稈吸氮量增加，而籽粒產(chǎn)量形成的需氮量也增加，從而降低了籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率。

以往關(guān)于地表覆蓋對(duì)籽粒產(chǎn)量形成的磷、鉀需求量和磷、鉀生理效率的報(bào)道較少，大部分集中在施磷、鉀肥以及區(qū)域間土壤肥力差異帶來(lái)的作物磷、鉀效應(yīng)差異。串麗敏等[27]總結(jié)2000～2011年全國(guó)小麥試驗(yàn)研究資料，得出百公斤籽粒產(chǎn)量形成需磷量為0.6kg，高于本試驗(yàn)的0.3kg；籽粒產(chǎn)量形成的磷生理效率為189.5kg/kg，低于本試驗(yàn)的301.5 kg/kg。這主要是因?yàn)辄S土高原的土壤是堿性土，土壤有效磷活性低，降低了小麥對(duì)磷的吸收效率，從而減少了形成單位籽粒產(chǎn)量所需的磷素、增加了小麥吸收單位磷素形成籽粒產(chǎn)量的能力。Chuan等[28]還總結(jié)出百公斤籽粒需鉀量為1.9kg，高于本試驗(yàn)的1.66kg；籽粒鉀生理效率為52.7kg/kg，低于本試驗(yàn)的62.3kg/kg。

4 結(jié)論

農(nóng)戶減氮模式對(duì)冬小麥的產(chǎn)量、氮磷鉀需求量以及生理效率無(wú)顯著影響。壟覆溝播處理的產(chǎn)量未增加，而秸稈吸氮量增加，從而提高了籽粒產(chǎn)量形成的需氮量、降低了籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率。全膜穴播提高籽粒產(chǎn)量，同時(shí)增加秸稈吸氮量，但未增加籽粒產(chǎn)量形成的需氮量和氮生理效率。秸稈覆蓋的產(chǎn)量增加，同時(shí)增加秸稈吸氮量，而籽粒產(chǎn)量形成的需氮量也增加，從而降低了籽粒產(chǎn)量形成的氮生理效率。因此，旱地小麥生產(chǎn)中為保證籽粒產(chǎn)量，需增加地膜覆蓋和秸稈覆蓋的氮肥用量。

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NPK requirements and their physiological efficiencies for winter wheat under different cover measures in dryland

QU Hui-feng1,ZHAO Hu-bing1*,LIU Ji-fei1,HUANG Hong-bo2,WANG Zhao-hui1,ZHAI Bing-nian1
(1 College of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2 Qian County Agricultural Technology Extension Station of Shaanxi Province, Qianxian, Shaanxi 713300, China)

【Objectives】Water and fertilizer management and water-conserved cultivation have been the research focuses in wheat production of the Northwest China.More attention has concentrated on the yield and water use efficiency and less on nutrient uptakes and efficiencies after the formation of wheat grain yield.So in this paper,effects of different cover measures on N,P and Krequirements and physiological efficiencies of winter wheat were studied in dryland of Loess Plateau.【Method】Using winter wheat as the test crop,continuous field trials were conducted for4years in Yongshou County,Shaanxi Province.No nitrogen fertilizer was set as theblank,applying N195kg/hm2as control.Other4treatments were designed as following:N150kg/hm2without cover,N150kg/hm2and film mulching and hole sowing,N150kg/hm2and ridge mulching and furrow sowing, N150kg/hm2and straw mulching and hole sowing.Physiological demands and efficiencies of N,P and Kfor winter wheat grain yields,grain nutrient contents and yield of grain formation were analyzed by measuring the sample plants.【Results】The nitrogen requirement of non-covering treatment was5.3%lower than that of conventional nitrogen application,other indicators had no significant differences.Under the N150kg/hm2application conditions,compared with no coverage,the yield of ridge mulching and furrow sowing was not increased,while the aboveground Nuptake was increased,and the nitrogen requirement of grain yield was increased by2.6%，the Nphysiological efficiency of grain yield was reduced by6.3%.The yield of film mulching and hole sowing was increased by6.9%,the aboveground Nuptake was increased by11.3%;the yield of straw mulching and hole sowing was increased by3.5%,the aboveground Nuptake was increased by13.2%,and the Nrequirement of grain yield was increased by8.5%,the Nphysiological efficiency of grain yield was reduced by3.9%.Compared with the treatment of same amount of nitrogen applied without cover,the aboveground Pand K uptake of ridge mulching and furrow sowing was not increased,that of film mulching and hole sowing was increased by15.6%and23.4%,the Kphysiological efficiency of grain yield was reduced by10.6%;the aboveground Pand Kuptake of straw mulching and hole sowing was increased by13.2%and24.4%,the Pand K physiological efficiency of grain yield was reduced by9.9%and15.1%.After reducing the amount of Napplied from195kg/hm2to150kg/hm2,compared with no coverage,using ridge mulching and furrow sowing technology failed to increase wheat yield,but increased the aboveground Nuptake,thereby increasing the Nrequirement of grain yield,reducing the Nphysiological efficiency.Using the film mulching and hole sowing technology improved the grain yield,increased the aboveground Nuptake,therefore did not increase the Nrequirement of grain yield and the Nphysiological efficiency.Using straw mulching and hole sowing technology increased grain yield,and increased the aboveground Nuptake,the Nrequirement of grain yield was also increased,thereby reduced the Nphysiological efficiency.【Conclusions】Therefore,to ensure grain yield and nutrient quality in dryland wheat production,the amount of nitrogen fertilizer should be increased under the plastic mulching and straw mulching.

nitrogen reduction;cover measure;grain yield;nutrient content;nutrient requirement; physiological efficiency

2016–12–13接受日期：2017–05–17

國(guó)家自然科學(xué)基金（31272250）；國(guó)家科學(xué)技術(shù)支撐計(jì)劃（2015BAD23B04）；農(nóng)業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201503124）資助。

屈會(huì)峰（1992—），男，山東棗莊人，碩士研究生，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與調(diào)控方面的研究。E-mail：quhuifeng1992@126.com

*通信作者E-mail：zhaohubing@hotmail.com