氮肥和密度互作对关中灌区小麦产量及氮素利用效率的影响

发布时间：2020-05-21 12:41

【摘要】：小麦是我国主要的粮食作物,近年来随着生活条件的不断改善,对小麦的需求量也不断上升,因此小麦的产量亟需提高。播种密度和氮肥施用量对小麦产量有直接调控作用,且二者对小麦产量形成具有互作效应。关中灌区是陕西省重要的粮食产区,也是小麦的高产区,然而当地过量施用氮肥问题比较严重,导致氮肥利用率下降、小麦种植成本增加、经济效益降低。因此,能否通过设置适宜的氮肥和密度组合,塑造合理的小麦群体,提高小麦植株对氮肥的利用效率,对于关中地区小麦可持续高产具有重要意义。本研究设置两个氮肥梯度和两个施氮时期,共计四个氮肥处理(N1:240kg/hm~2;N2:总施氮量240kg/hm~2,50%基肥+50%拔节肥;N3:150kg/hm~2;N4:总施氮量150kg/hm~2,50%基肥+50%拔节肥)、三个密度处理(D1:600万/hm~2;D2:450万/hm~2;D3:300万/hm~2),以不施氮肥(N5)为对照,共计15个处理,主要研究如何合理利用氮肥和密度的互作关系,设置适宜的氮肥和密度组合来塑造合理的冬小麦群体,协同提高关中灌区冬小麦产量和氮肥利用率,试验主要结果如下:(1)随着生育期的推进,冬小麦的群体分蘖数目表现为先增后降的趋势,播种密度为600万/hm~2的群体茎蘖数在各个生育时期均显著高于播种密度为450万/hm~2、300万/hm~2的群体;在相同的密度处理中,群体分蘖数随着施氮量的增大而增大,但有拔节期追施氮肥的处理高于基肥一次性施入氮肥的处理。在相同的氮肥处理中,分蘖成穗率随着种植密度的增大而先增后降。在相同的密度处理中,分蘖成穗率随着施氮量的增大而呈现出先增后降的趋势,且有拔节期追施氮肥的处理大于基肥一次性施入氮肥的处理。密度为450万/hm~2、总氮量为150kg/hm~2,且有拔节期追施氮肥的N4D2处理成穗率达到最高值35.56%,表明在减少氮肥施用量的基础上,适当增大种植密度、配合拔节期追施氮肥,有利于塑造良好的冬小麦群体。(2)随着生育期的推进,冬小麦叶面积系数先增后降,在相同的氮肥处理中,冬小麦叶面积系数随着播种密度的增大而增大;所有施氮处理的叶面积系数均高于不施氮处理,在施氮量为150kg/hm~2、播种密度为600万/hm~2时达到最大值。在有拔节期追施氮肥的N2、N4处理中,各生育期高密度(600万/hm~2)处理和中密度(450万/hm~2)处理的叶面积系数均显著高于低密度(300万/hm~2)处理,在基肥一次性施入氮肥的N1、N3处理中,叶面积系数在各密度间均存在显著差异。在相同的氮肥处理中,冬小麦叶绿素含量随着播种密度的增大而减小,在相同的密度处理中,冬小麦叶绿素含量随着氮肥施用量的增大而增大,且所有施氮处理均显著高于不施氮处理,有拔节期追施氮肥的N2、N4处理分别大于基肥一次性施入氮肥的N1、N3处理,这表明拔节期追施氮肥有利于提高冬小麦叶绿素含量。(3)冬小麦产量随着穗数和穗粒数的增大而增大。有拔节期追施氮肥处理的产量显著高于基肥一次性施入氮肥的处理;产量在N4D2(施氮量150kg/hm~2,50%基肥:50%拔节肥;密度为450万/hm~2)处理中达到最大值6795.59kg/hm~2,表明在减少施氮量的同时,适当增大播种密度和拔节期追施氮肥,不但不会使小麦减产,反而可以提高产量。(4)增加氮肥施用量有利于改善冬小麦品质,在相同的氮肥处理中,当种植密度为450万/hm~2时籽粒面筋含量和蛋白质含量最高,在相同的密度处理中,面筋含量和蛋白质含量均随着施氮量的增大而增大,且有拔节期追施氮肥的N2、N4处理蛋白含量和面筋含量比基肥一次性施入氮肥的N1、N3处理分别提高了1.4%、4%和1.1%、2.6%,这表明拔节期追施氮肥有利于改善冬小麦品质。(5)氮密互作对冬小麦的氮素吸收效率、氮素利用率、氮素利用效率均有显著影响,氮肥和密度对氮素利用效率有显著影响,但对氮素吸收效率和氮素利用率没有显著影响,三者均在N4D2(施氮量150kg/hm~2,50%基肥:50%拔节追肥;密度为450万/hm~2)处理中达到最大值。在高密处理中,有拔节期追施氮肥的N4处理氮素吸收效率、氮素利用率、氮素利用效率比基肥一次性施入氮肥的N3处理分别提高了4.8%、7.6%、4.6%,在中密度处理中,分别提高了7.4%、5.8%、8.2%,在低密度处理中,氮素利用率和氮素利用效率无显著性差异。
【图文】：

日平均温度,试验区,降雨量

2.1 试验区自然概况本试验于 2017 年 10 月至 2018 年 7 月在西北农林科技大学斗口试验站进行。试验区地理位置为东经 108°52′，北纬 34°36′，海拔 427.4 米，年降水量为 548.6mm，年蒸发量为 427.8mm，年平均气温 13.2℃。7 月和 9 月降雨量较大，属半湿润易旱区，无霜期约为 225 天，全年太阳总辐射量为 498.52k J·cm-2，生理辐射量 253.36k J·cm-2，日照百分率为 52%。试验田为X土，播前基础养分为：土壤有机质 15.98g kg-1，全氮为1.46 g kg-1，速效氮为25.43 mg kg-1，速效磷为21.48 mg kg-1，速效钾为246.33g kg-1，pH 为 8.02 。试验区降水量由 DAVIS Vantage Pro2 气象站监测。图 2.1 为 2017-2018 小麦季的降雨和温度情况，2017-2018 小麦生育季总降水量为 76.96mm，降水次数达 46 次，其中大于 10mm 的降水发生过 3 次，小于 5mm 的降水发生了 41 次。降雨量在冬小麦生长季分布不均，拔节期到成熟期降水量大，达到 57.68mm，返青至拔节降雨量比较少，降雨量为 14.83mm，超过 10mm 的降水只发生了一次。由于倒春寒的原因，使得本试验区小麦小花大量死亡，穗数和穗粒数降低。

茎蘖,互作,成穗率,小麦

图 3-1 氮密互作对小麦茎蘖成穗率的影响Fig.3-2 Effects of Nitrogen-tight Interaction on the Formation Rate of Wheat Stem 氮肥和密度互作对冬小麦叶面积动态的影响由图 3-2 可知，随着冬小麦生育期的推进，叶面积系数是先升后降的；在同一处理中，随着小麦播种密度的增大而增大，所有施氮处理均高于不施氮（N5）期叶面积指数在施氮总量为 150kg/hm2（50%基肥：50%拔节肥）、密度为 60hm2时达到最大值，表明在拔节期施用氮肥，叶面积指数得以提高。在 N2、N4高密和中密之间各生育期叶面积指数没有显著差异，但均大于低密且差异到达平，，在 N1、N3 中，各时期的叶面积指数在各密度处理之间均含有显著差异。同的字母表示各个时期所有处理差异达 5%显著水平。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.1

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