全 文 ：　文章编号 :100028551(2002)0520310205
灌溉水平对冬小麦氮素吸收及
氮素平衡的影响
王声斌1 　张起刚2 　彭根元2
(11华南农业大学生命科学学院 ,广东 广州　510642 ;2.中国农业大学基础技术学院 ,北京　100094)
摘　要 :应用15N 示踪技术对不同灌溉条件下冬小麦的氮素吸收及氮素平衡进行了研究 ,结
果表明 ,冬小麦的氮素积累及对肥料氮的利用率均以高灌处理较高 ,而肥料氮的损失量则
以低灌处理较多。在冬小麦的氮素积累过程中 ,低灌的影响主要表现为冬小麦对肥料氮
的吸收持续时间较短 ,尤其是对追肥氮的吸收主要集中在施肥后 20d 内。在肥料氮素损
失过程中 ,低灌导致肥料氮在施肥初期损失量过大 ,这是造成低灌条件下的肥料氮素损失
总量较大的主要原因。
关键词 :冬小麦 ;氮素吸收 ;氮素平衡 ;15N 示踪
收稿日期 :2001209224
作者简介 :王声斌(1967～) ,男 ,安徽巢湖人 ,博士 ,华南农业大学生命科学学院生物物理教研室讲师 ,主要从事同位素应用及
生物技术研究工作
作物对氮素的利用受多种因素的影响 ,其中水肥管理是最重要的影响因素之一。朱兆良[1] 、冯
国[2]总结了水稻、小麦、玉米、棉花等主要农作物对氮素利用的研究结果 ,指出氮肥的当季利用率一
般在 20 %～70 %之间 ,土壤固定占 10 %～40 % ,淋溶、气态损失占 15 %～40 %。我国是一个水资源缺
乏的国家 ,研究者曾对干旱胁迫条件下的合理施肥进行了大量的研究[3～6] ,但许多研究在盆栽条件
下进行 ,没能反映出田间的实际状况 ,且往往缺乏系统性。本研究采用田间微小区的方法 ,利用15N
示踪技术较系统地研究了不同灌溉条件下小麦对氮素的吸收规律及氮素平衡 ,为沙地小麦的节水
灌溉及合理施肥提供了理论依据。
1 　材料与方法
111 　材料
11111 　作物　冬小麦品种为鲁麦 15。
11112 　供试土壤　黄河故道细砂土(河北省大名县) ,土层 ,0～20cm;pH 811 ;有机质 7125g·kg- 1 ,全氮
0132g·kg- 1 ,碱解氮 3515g·kg - 1 ,速效钾 5512g·kg - 1 ,速效磷 810g·kg - 1 。
11113 　供试肥料　15N2尿素丰度为 1011 % ,15N2碳酸氢氨丰度为 1014 %;普通尿素 ,碳酸氢氨 ,过磷酸
钙 P2O5 含量 1212 %。
112 　方法
11211 　试验设计　采用田间微小区方法 ,用深 40cm 的无底镀锌铁皮围成面积为 0104m2 的微小
013　 核 农 学 报　2002 ,16(5) :310～314Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
区。磷肥施用量为 1210gΠpot 过磷酸钙 ,作底肥一次性施入。小麦全生育期氮肥施用量为
01817gNΠpot ,分底肥、起身期、孕穗期 3 次施入 ,施肥量分别为 01345、01306、01166gNΠpot。
灌溉分高灌与低灌两个处理 ,每次灌水量均为 01002m3Πpot。高灌 :满月水 (1992211217) ,冻
水 (1992212223) ,返青水 (1993203215) ,起身水 (1993204203) ,孕穗水 (1994204221) ,扬花水 (19932
05210) ,灌浆水 (1993205222) 。低灌 :起身水 (1993204203) ,孕穗水 (1993204221) 。
113 　分析方法
植物及土壤全氮用半微量凯氏定氮法测定 ,15N 同位素丰度用 ZHT21301 型质谱仪测定。
小麦生育期 :播种 (1992210208) ,出苗 (10222)越冬 (12223) ,起身 (1993204203) ,拔节 (04211) ,
孕穗 (04221) ,坐脐 (05206) ,灌浆 (05222) ,乳熟 (05227) ,蜡熟 (06201) ,成熟 (06208) 。
2 　结果与分析
211 　不同灌溉处理对冬小麦氮素吸收的影响
21111 　不同灌溉处理的冬小麦氮素积累动态 　如图 1 所示 ,两种灌溉处理的冬小麦氮素积累
动态趋势基本相同 ,但积累的数量存在差异。氮素积累总量以高灌处理较多 ,但在不同阶段 ,
具体的差异程度不同 ,从播种到拔节 ,两种灌溉处理间的氮素积累总量差异较小 ,而在拔节到
收获阶段 ,则差异较大。
21112 　不同灌溉处理对小麦吸收肥料氮素的影响 　如图 2 所示 ,高灌处理下小麦对底肥氮的
吸收总量及利用率均较高 ,分别达到了 16418mgNΠpot 和 4718 %。从小麦对底肥氮的阶段吸收
量来看 ,在播种到越冬和越冬到拔节两个阶段 ,高灌处理下小麦对底肥氮的吸收量明显高于低
灌处理 ,在坐脐到成熟阶段 ,两种处理间差异不大 ,而在拔节到坐脐阶段 ,低灌处理下小麦对底
肥氮的阶段吸收量却显著地高于高灌处理。
图 1 　不同灌溉处理的小麦氮素积累动态
Fig. 1 　The dynamics of N accumulation of
wheat under different irrigation
图 2 　不同灌溉处理下小麦对底肥氮的吸收动态
Fig. 2 　The dynamics of fertilizer N uptake at
planting of wheat under different irrigation
图 3 表明 ,高灌处理下小麦对起身期追肥氮的吸收总量及利用率均较高 ,分别达到了
25218mgNΠpot 和 5218 % ,而低灌处理下分别为 21017mgNΠpot 和 4410 %。两种灌溉处理下小麦
对起身期追肥氮的阶段吸收差异表现在 ,低灌下小麦对追肥氮的吸收相对集中 ,从起身期到坐
脐 ,小麦吸收的追肥氮占追肥氮总吸收量的 9317 % ,而在相同阶段高灌条件下只有 7214 % ,可
见高灌条件下小麦对追肥氮的吸收持续时间较长。从阶段吸收强度来看 ,在孕穗到坐脐阶段 ,
低灌条件下小麦对追肥氮的吸收强度明显高于高灌处理 ,分别为 5137 和 0181mgNΠpot·d ,其它
113　5 期 灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响
阶段小麦在高灌条件下对追肥氮的吸收强度均高于低灌条件。
图 3 　不同灌溉处理的小麦对起身期
追肥氮的吸收动态
Fig. 3 　The dyanmics of fertilizer N uptake at
jointing of wheat under different irrigaion
图 4 　不同灌溉处理下小麦对孕穗
期追肥的吸收动态
Fig. 4 　The dynamics of fertilizer N uptake at
earing of wheat under different irrigation
　　图 4 表明 ,小麦对孕穗期追肥氮的总吸收量及利用率均以高灌处理较高 ,分别达到了
14019mgNΠpot 和 5415 % ,而低灌处理下分别只有 11116mgNΠpot 和 4311 %。从小麦对孕穗期追
肥氮的吸收动态来看 ,两种处理下小麦对孕穗期追肥氮的吸收均集中在施肥后半个月内。
图 5 　不同灌溉处理下底肥氮的损失动态
Fig. 5 　The dyanmics of fertilizer loss at planting
of wheat under different irrigation
212 　不同灌溉处理对标记肥料氮的损失影
响
图 5 显示 ,不同灌溉处理对底肥氮的
损失影响不仅反应在总量上 ,还表现在损
失的过程上。低灌处理下底肥氮的损失量
较多 ,达到了 13418mgNΠpot ,而高灌处理只
有 10514mgNΠpot。从底肥氮的损失过程来
看 ,低灌条件下肥料氮的损失动态表现为
一个持续损失过程 ,而高灌条件下底肥氮
的损失则主要集中于冬前。
图 6 　不同灌溉处理下起身期追肥氮的损失动态
Fig. 6 　The dynamics of fertilizer loss at
jointing of wheat under different irrigation
图 7 　不同灌溉处理对小麦孕穗
期追肥氮的损失动态
Fig. 7 　The dynamics of fertilizer loss at
earing under different irrigation
　　图 6 表明 ,低灌处理起身期追肥氮的损失量明显高于高灌处理 ,损失量分别为 20218 和
16511mgNΠpot。从起身期追肥氮的损失过程来看 ,低灌条件下追肥氮的损失集中于施肥初期 ,
213 核　农　学　报 16 卷
从施肥到孕穗 ,追肥氮的损失量占总损失量的比例高达 9710 % ,而高灌条件下追肥氮的损失
表现为逐渐损失过程。
图 7 显示 ,两种灌溉处理相比 ,低灌条件下孕穗期追肥氮的损失量较大 ,达到了 9615mgNΠ
pot ,而高灌条件下只有 7717mgNΠpot。从追肥氮损失过程来看 ,两种灌溉处理相似。
213 　不同灌溉处理的氮素平衡
表 1 　肥料氮在两种灌溉处理下的氮素平衡
Tabel 1 　N balance of 15N2fertilizer under different irrigation (mgNΠpot)
处理
treatment
吸收量
amount of
uptake
利用率
uptake rate
( %)
损失量
amount of
loss
损失率
loss rate
( %)
在土壤中的残留量
amount of residue
in soil
残留率
residue rate
( %)
底肥 高灌 HR 164. 8 47. 8 105. 4 30. 6 74. 8 21. 6
fertilizer N at planting 低灌LR 151. 6 43. 9 134. 8 39. 1 58. 6 17. 0
起身期追肥 高灌 HR 252. 1 52. 8 165. 1 34. 5 60. 8 12. 7
fertilizer N at jointing 低灌LR 210. 7 44. 0 202. 8 42. 4 65. 2 13. 6
孕穗期追肥 高灌 HR 140. 9 54. 5 77. 7 30. 0 40. 2 15. 5
fertilizer N at earing 低灌LR 111. 6 43. 1 96. 5 37. 3 50. 7 19. 6
　　Note :HR2high irrigation ;LR2low irrigation
表 1 显示 ,不同时期施肥的肥料氮的利用率存在差异。在高灌条件下 ,孕穗期追肥氮的利
用率最高 ,而底肥氮的利用率较低。低灌条件下 3 次施肥的肥料氮利用率相似。不同时期施
肥的肥料氮的损失相比 ,起身期追肥氮的损失率较高。肥料氮在土壤中的残留表现为底肥在
高灌条件下的残留量较多 ,而追肥则在低灌条件下的残留量较多。关于不同灌溉处理对标记
肥料氮的利用及损失影响前文已讨论。
3 　讨 　论
311 　不同灌溉处理对标记肥料氮的吸收影响
本研究结果表明 ,高灌处理有利于小麦对肥料氮的吸收及提高对肥料氮的利用效率 ,张起
刚[7 ]等人的研究结果也得出类似的结论。从不同灌溉处理下小麦对肥料氮的吸收动态的分析
来看 ,小麦对底肥氮的吸收存在一个逐渐积累的过程 ,而对追肥氮的吸收则集中在施肥后的
20d 内 ,且在小麦的大部分生育阶段 ,低灌处理的“阶段吸收量”都低于高灌处理 ,但有两个阶
段不同 ,在标记底肥的拔节到坐脐和标记起身期追肥的孕穗到坐脐阶段 ,低灌处理的阶段吸收
量均高于高灌处理。程励励[8 ]等人的研究结果显示 ,土壤含水量显著影响肥料氮在土壤中的
有机化及再矿化过程 ,谢潜渊[9 ]等人的资料还表明 ,土壤的好气条件有利于生物固定 ,无机氮
释放量相对减少。本实验在小麦拔节以前 ,低灌处理的土壤含水量与高灌处理相比差异较大
(数据未列出) ,土壤干旱条件不仅导致施入土壤的底肥氮被土壤固定较多 ,而且使小麦根系吸
收能力减弱 ,由拔节到坐脐阶段 ,由于灌水 ,土壤恢复了良好的水分条件 ,对处于干旱胁迫条件
下的小麦根系吸收能力和土壤采购氮矿化均会产生明显的刺激作用 ,造成低灌处理的小麦大
量地吸收被土壤重新释放出的底肥氮 ,因此在阶段吸收量上超过了高灌处理。在标记起身期
追肥的孕穗到坐脐阶段 ,低灌处理的小麦对肥料氮吸收较多 ,也可能由类似的原因造成。
312 　不同灌溉处理对标记肥料氮的损失影响
就损失总量而言 ,无论是底肥还是追肥 ,低灌处理的肥料氮的损失量均高于高灌处理 ,但
313　5 期 灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响
在小麦的不同生育阶段 ,不同灌溉处理对肥料氮的损失影响有所不同。就底肥而言 ,在播种到
越冬及越冬到拔节阶段 ,低灌处理的底肥氮损失量分别比高灌处理增加了 1513 %和 10415 % ,
说明灌溉满月水及冻水可以减少底肥氮的损失 ,且越冬前高灌处理的底肥氮损失量占损失总
量的比例达到了 7319 % ,而低灌处理的底肥氮的损失比例只有 6616 % ,表明高灌处理的底肥
氮损失相对集中于冬前。不同灌溉处理对追肥氮损失的影响则表现在低灌处理的肥料氮的损
失高度集中于施肥初期 ,起身期追肥氮在施肥后的 18d 以及孕穗期追肥氮在施肥后的 13d 内 ,
肥料氮的损失比例分别达到了 9710 %和 8518 % ,而追肥氮在高灌处理下的损失则表现出一个
逐渐的损失过程。
关于灌溉措施对肥料氮损失的影响 ,在不同作物上及不同研究者之间存在差异[10 ] 。在本
试验条件下 ,低灌处理的肥料氮损失量普遍大于高灌处理 ,其主要原因在于施肥初期低灌处理
的肥料氮损失量过大 ,可能与供试土壤的理化特性有关。
参考文献 :
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EFFECT OF DIFFERENT IRRIGATION ON NITROGEN UPTAKE OF
WHEAT AND N BALANCE
WANG Sheng2bin1 　ZHANG Qi2gang2 　PENG Gen2yuan2
(11 College of Life Science , South China Agricultural University , Guangzhou Guangdong prov. 　510640 ;
2. College of Fundamental Science and Technology , China Agricultural University , Beijing ,100094)
ABSTRACT :The effect of different irrigation on nitrogen uptake of wheat and N balance were in2
vestgated with 15 N tracer technique. The results showed that the amount of nitrogen uptake of
wheat and recovery of fertilizer N under high irrigation was higher ,and the loss of fertilizer N was
lower than that under low irrigation. Under high irrigation ,the absorptio of 15 N2fertilizer of wheat
lasted longer , while 15 N2fertilizer at jointing stage was absorbed mainly within 20 days after fertili2
zer application under low irrigation. 15 N2fertilizer was lost largely soon after fertilizer application
and the amount of 15 N2fertilizer lost was higher under low irrigation.
Key words :winter wheat ;different irrigation ;nitrogen uptake ;N balance ;15N tracer
413 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (5) :310～314