全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：８５３－８６３ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４０４
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０３－１０ 接受日期：２０１４－０５－０９ 网络出版日期：２０１５－０５－０６
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项 （ＣＡＲＳ－３－１－３１）；国家公益性行业（农业）科研专项经费项目（２０１３０３１０４）；西北农林科技
大学基本科研业务费专项（Ｚ１０９０２１２０２）资助。
作者简介：黄婷苗（１９９０—），女，山西运城人，硕士研究生，主要从事植物营养与调控研究。Ｅｍａｉｌ：ｗｏｓｈｉｔｍｉａｏ＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｚｈｅｎｇｘｆ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ
秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响
黄婷苗１，郑险峰１，侯仰毅１，李 晓１，王朝辉１，２
（１西北农林科技大学资源环境学院／农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００；
２西北农林科技大学，旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００）
摘要：【目的】陕西关中平原是我国典型的冬小麦—夏玉米轮作区，冬小麦播种前将上季收获后的玉米秸秆还田是
当地普遍采用的作物秸秆管理方式。本研究以优化秸秆还田条件的小麦养分资源管理，实现作物增产和肥料增效
为目标，通过２年的田间定位试验，探索关中地区玉米秸秆还田条件下，冬小麦高产高效的最佳养分管理措施。
【方法】试验于２０１１年１０月至２０１３年５月在陕西省周至县终南镇进行，供试冬小麦品种为周麦２３，夏玉米品种为
郑单９５８。采用裂区设计，主处理为玉米秸秆全量还田（Ｓ１）和秸秆不还田（Ｓ０），副处理为５个不同氮肥施用水平
（Ｎ０、８４、１６８、２５２和３３６ｋｇ／ｈｍ２），种植作物为冬小麦。通过不同氮水平的回归分析，研究了玉米秸秆还田对后茬
冬小麦的籽粒产量、生物量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收利用的影响。【结果】与玉米秸秆不还田相比，秸秆
还田对冬小麦籽粒产量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收量的影响均表现出低氮降低、高氮增加的趋势。第一年
和第二年在施氮量分别低于Ｎ１５３和１８７ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田处理小麦减产，相反则增产，并且增产量随着氮肥用
量的增加而增大；生物量与产量趋势一致，前后两年玉米秸秆还田与不还田条件下，冬小麦生物量相等时的氮肥用
量分别为Ｎ１９０和２０２ｋｇ／ｈｍ２。在产量构成要素中，同一氮水平时，秸秆还田对小麦穗粒数和千粒重没有明显影
响，而每公顷穗数却表现为低氮降低、高氮增加的趋势，所以秸秆还田后穗数增加是小麦增产的主要原因。同时，
在玉米秸秆还田条件下，小麦地上部氮、磷、钾吸收量增加时，第一年的氮肥用量分别高于 Ｎ２７５、１２３和 ２１３
ｋｇ／ｈｍ２，第二年分别高于Ｎ２００、１６５和２４１ｋｇ／ｈｍ２，但氮、磷、钾的收获指数不随施氮量的增加而递增。而且过量施
氮也会造成小麦籽粒磷含量的降低。【结论】在综合同一施氮水平时，秸秆还田后的冬小麦籽粒产量和地上部氮、
磷、钾养分吸收利用的变化，建议在陕西关中平原的冬小麦—夏玉米轮作区域，氮肥用量应控制在 Ｎ１５０ ２００
ｋｇ／ｈｍ２，以保证在玉米秸秆还田条件下小麦的增产和氮、磷、钾养分资源的高效合理利用。
关键词：秸秆还田；冬小麦；产量；养分吸收；养分调控
中图分类号：Ｓ５１２０１；Ｓ１４１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－０８５３－１１
ＹｉｅｌｄａｎｄＮ，ＰａｎｄＫｕｐｔａｋｅａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｗｉｎｔｅｒ
ｗｈｅａｔａｆｅｃｔｅｄｂｙｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌ
ＨＵＡＮＧＴｉｎｇｍｉａｏ１，ＺＨＥＮＧＸｉａｎｆｅｎｇ１，ＨＯＵＹａｎｇｙｉ１，ＬＩＸｉａｏ１，ＷＡＮＧＺｈａｏｈｕｉ１，２
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎ
ａｎｄＡｇｒｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；
２ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｒｏｐＳｔｒｅｓＢｉｏｌｏｇｙｉｎＡｒｉｄＡｒｅａｓ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】ＧｕａｎｚｈｏｎｇＰｌａｉｎｉｎＳｈａａｎｘｉｐｒｏｖｉｎｃｅｉｓａｔｙｐｉｃａｌｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｒｏｔａｔｉｏｎ
ｒｅｇｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ，ｗｈｅｒｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｅｄｔｏｓｏｉｌｂｅｆｏｒｅｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｓｏｗｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｍａｉｎｃｒｏｐｓｔｒａｗ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｃｒｏｐｙｉｅｌｄａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｉｃｉｅｎｃｙｂｙｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌ，ａｔｗｏｙｅａｒｌｏｃａｔｉｏｎｆｉｘｅｄｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓ
ｃａｒｉｅｄｏｕｔｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｂｅｓｔｎｕｔｒｉｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｆｏｒｈｉｇｈｙｉｅｌｄａｎｄｈｉｇｈｅｆｉｃｉｅｎｃｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗｉｎｔｅｒ
ｗｈｅａｔｗｈｅｎｔｈｅｓｔｒａｗｗａｓｒｅｔｕｒｎｅｄｔｏｓｏｉｌｉｎＧｕａｎｚｈｏｎｇＰｌａｉｎ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｈｅｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｉｎｉｔｉａｔｅｄｉｎ
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１１ａｎｄｅｎｄｅｄｉｎＭａｙ２０１３ａｔＺｈｏｎｇｎａｎｔｏｗｎ，ＺｈｏｕｚｈｉｃｏｕｎｔｙｉｎＳｈａａｎｘｉｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｌｏｃａｌｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
ｃｕｌｔｉｖａｒｏｆＺｈｏｕｍａｉ２３ａｎｄｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｃｕｌｔｉｖａｒｏｆＺｈｅｎｇｄａｎ９５８ｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｔｅｓｔｃｒｏｐｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓ
ａｒａｎｇｅｄｉｎａｓｐｌｉｔｂｌｏｃｋｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｔｗｏｍａｉｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｆｉｖｅｓｕｂｐｌｏｔｓ．Ｔｈｅｍａｉｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｃｌｕｄｅｄａｌｔｈｅ
ｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌ（Ｓ１）ａｎｄａｌｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ（Ｓ０），ａｎｄｔｈｅｓｕｂｐｌｏｔｓｗｅｒｅｆｉｖｅＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｒａｔｅｓｏｆ０，８４，１６８，２５２ａｎｄ３３６ｋｇ／ｈｍ２ｗｉｔｈｆｏｕｒｒｅｐｌｉｃａｔｅｓ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｎｇｒａｉｎ
ｙｉｅｌｄｏｆｔｈｅｆｏｌｏｗｉｎｇｗｈｅａｔａｎｄｉｔｓｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ（Ｎ，ＰａｎｄＫ）ｕｐｔａｋｅａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｗｅｒｅ
ｓｔｕｄｉｅｄ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆＮ，ＰａｎｄＫｕｐｔａｋｅｉｎ
ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｐａｒｔａｔｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙｓｔａｇｅａｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｈｅｎｔｈｅＮｒａｔｅｉｓｌｏｗｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｙａｒｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｈｉｇｈＮｒａｔｅｓ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｓａｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄ
ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｈｅｎｔｈｅＮｒａｔｅｓａｒｅｌｏｗｅｒｔｈａｎ１５３ａｎｄ１８７ｋｇ／ｈｍ２，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔａｎｄ
ｓｅｃｏｎｄｙｅａｒ，ａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｈｅｎｔｈｅＮｒａｔｅｓａｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｍ，ｅｖｅｎｗｉｔｈｍｏｒｅｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｓ
ｕｎｄｅｒｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒＮｒａｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｔｏｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｓｔｈｅｓａｍｅａｓｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ，ａｎｄ
ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅａｍｏｕｎｔｏｆｂｉｏｍａｓｓａｎｄｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｏｒｒｅｍｏｖａｌ，ｔｈｅＮｒａｔｅｓａｒｅ１９０ａｎｄ２０２ｋｇ／ｈｍ２ｉｎ
ｔｈｅｆｉｒｓｔａｎｄｓｅｃｏｎｄｙｅａｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｗｈｅａｔｙｉｅｌｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆａｃｔｏｒｓ，ｇｒａｉｎｎｕｍｂｅｒｐｅｒｓｐｉｋｅａｎｄ
１０００－ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔａｒｅｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅＮｒａｔｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｐｉｋｅｎｕｍｂｅｒ
ｐｅｒｈｅｃｔａｒｅｉｓｄｉｆｅｒｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｔｈｉｇｈｅｒＮｒａｔｅｉｓｍａｉｎｌｙ
ｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｓｐｉｋｅｎｕｍｂｅｒ．ＴｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆＮ，ＰａｎｄＫｕｐｔａｋｅｉｎａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｐａｒｔｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔａｒｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｗｈｅｎｔｈｅＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓａｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ２７５，１２３ａｎｄ２１３ｋｇ／ｈｍ２ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔ
ｙｅａｒａｎｄ２００，１６５ａｎｄ２４１ｋｇ／ｈｍ２ｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｙｅａｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｂｕｔｔｈｅｉｒｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘｅｓａｒｅｎｏｔｉｎｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｎｄｅｎｃｙｕｎｄｅｒｈｉｇｈｌｅｖｅｌｓｏｆＮｒａｔｅｓ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＰｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｇｒａｉｎｉｓ
ｆｏｕｎｄｄｕｅｔｏｏｖｅｒｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｗｉｎｔｅｒ
ｗｈｅａｔｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ，Ｎ，ＰａｎｄＫｕｐｔａｋｅａｎｄｔｈｅｉｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｐａｒｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅＮｌｅｖｅｌａｎｄｔｈｅ
ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓｆｏｒｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｏｂｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆＮ１５０
ｔｏ２００ｋｇ／ｈｍ２ｉｎｔｈｅｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｒｏｔａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎｏｆＧｕａｎｚｈｏｎｇＰｌａｉｎｆｏｒｅｎｓｕｒｉｎｇｈｉｇｈｅｒｗｈｅａｔｙｉｅｌｄ
ａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｏｆＮ，ＰａｎｄＫｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅｗｈｅｎｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｉｓｒｅｔｕｒｎｅｄｔｏｓｏｉｌｂｅｆｏｒｅｗｉｎｔｅｒ
ｗｈｅａｔｓｏｗｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ牷ｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ牷ｙｉｅｌｄ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
陕西关中平原位于黄土高原南部，以小麦—玉
米轮作为主，是我国粮食主产区之一。近年来，玉米
收获后多实行秸秆还田。秸秆含有供作物生长所需
的氮、磷、钾、硫、钙和镁等营养元素，是一种重要的
养分资源［１］。所以，充分发挥和利用秸秆还田的积
极效应，对促进冬小麦生长和养分资源的高效利用
具有重要意义。已有研究表明，长期秸秆还田，能增
加土壤有机质，改善土壤理化性状。河北潮土１３年
长期定位试验发现，小麦秸秆还田比不还田的土壤
速效钾含量增加了１０２％［２］。加拿大连续８年大
麦—豌豆—小麦—油菜的轮作试验结果表明，秸秆
还田的 ０—１５ｃｍ土层的土壤轻质有机质增加
２３８％，轻质有机氮增加９７％［３］。可见，秸秆还田
确能提高耕层土壤养分含量。关于秸秆还田对作物
产量的影响目前已有较多报道，山西临汾的长期定
位试验发现，与传统耕作无秸秆覆盖处理相比，连续
１１年和１５年免耕覆盖的小麦分别增产 １９２％和
２７６％，尤其是在干旱年份，增产率可高达 ８５０％
和９７６％［４］。关中灌区７个小麦品种的田间试验
表明，秸秆粉碎入土还田与化肥配施比常规栽培增
产５４％ １３１％［５］。但也有秸秆还田导致作物减
产的报道，英格兰粉质黏壤土的研究表明，秸秆入土
还田比秸秆不还田的小麦籽粒产量降低了
３９％［６］。在陕西杨凌的田间试验也发现，小麦播
前将玉米秸秆翻压，还田量为９７３０ｋｇ／ｈｍ２（干重）
时，小麦明显减产［７］。减产的原因可能是秸秆还田
后的土壤水分不均，紧实度差影响了小麦出苗［８－９］，
也可能是秸秆还田导致土壤的碳氮比失调［１０－１１］等
等。随着农业机械化程度的提高，秸秆粉碎还田技
术不断完善。因此，与现代农机技术相结合，在保障
田间小麦播种质量良好、严格控制病虫草害的前提
下，优化肥料管理应能实现秸秆还田后的作物增产。
４５８
４期 黄婷苗，等：秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响
同时，国内外进行秸秆还田养分管理的研究不
少［１２－１５］，但大多数集中在土壤养分变化方面，缺乏
秸秆还田对小麦养分吸收利用影响的研究。因此本
研究组于２０１０ ２０１１年在陕西关中设置了一个施
氮水平下玉米秸秆还田和不还田对比的田间试验，
结果发现施纯氮Ｎ１７５ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田小麦籽
粒产量明显增加［１６］，但秸秆还田的产量效应是否与
施氮水平变化有关？本研究继续在陕西关中冬小
麦—夏玉米轮作区进行两年田间定位试验，增设不
同氮肥水平，研究秸秆还田对小麦产量及养分吸收
利用的影响，以进一步明确秸秆还田究竟能否使作
物增产，增产的条件是什么？增产条件下的氮、磷、
钾养分吸收利用有什么变化？旨在为秸秆还田小麦
增产和肥料增效、优化养分管理提供依据。
１ 材料与方法
１１ 试验时间、地点
试验于２０１１ ２０１３年在陕西省周至县终南镇
王才屯村（东经 １０８°２２′４″，北纬 ３４°０７′２０″）进行。
试验点位于关中平原，属半湿润易旱气候，以冬小麦
夏玉米轮作为主，一年两熟，年均气温１３℃，降水量
６７４ｍｍ，无霜期２２５ｄ。试验开始前０—２０ｃｍ土层
土壤有机质含量１８６ｇ／ｋｇ，全氮１１３ｇ／ｋｇ，硝态氮
４０３ｍｇ／ｋｇ，有效磷４３５ｍｇ／ｋｇ，速效钾１８８ｍｇ／ｋｇ，
ｐＨ７２８，容重１２１ｇ／ｃｍ３。２０１１年７月到２０１３年
５月试验区降水量如图１。
图１ ２０１１年７月 ２０１３年５月试验地点降水量
Ｆｉｇ．１ ＴｈｅｍｏｎｔｈｌｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｆｒｏｍＪｕｌｙ２０１１ｔｏＭａｙ２０１３ａｔｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｉｔｅ
［注（Ｎｏｔｅ）：资料来源于周至县气象局 ＤａｔａｆｒｏｍＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＺｈｏｕｚｈｉＣｏｕｎｔｙ，ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ．］
１２ 试验设计
试验开始于２０１１年１０月。采用裂区设计，主
处理为玉米秸秆还田（Ｓ１）和不还田（Ｓ０），其中秸秆
还田是将玉米秸秆机械粉碎后全量还田，在小麦播
种前深翻（３０ｃｍ）入土，然后撒施肥料，用旋耕机旋
耕２０ｃｍ，再用带有土壤压实器的播种机播种小麦；
秸秆不还田是将玉米秸秆移出田块，其他耕作措施
同秸秆还田处理。副处理为５个施氮水平，用量为
Ｎ０、８４、１６８、２５２、３３６ｋｇ／ｈｍ２（中间用量为 Ｎ１６８
ｋｇ／ｈｍ２，根据当地农技部门推荐用量设置），共 １０
个处理。小区面积３４５ｍ２，重复４次。各处理磷、
钾肥料用量一致，２０１１年为Ｐ２Ｏ５１５０ｋｇ／ｈｍ
２和Ｋ２Ｏ
１３５ｋｇ／ｈｍ２，２０１２年根据小麦播前土壤速效养分测
定结果调整为 Ｐ２Ｏ５１００ｋｇ／ｈｍ
２和 Ｋ２Ｏ７５ｋｇ／ｈｍ
２。
氮肥用尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾。氮肥
用量的６０％和全部磷、钾肥在小麦播前作底肥一次
施入，其余４０％的氮肥于拔节期开沟追施。小麦品
种为周麦 ２３，２０１１ ２０１２年小麦播量 １８７５
ｋｇ／ｈｍ２；２０１２ ２０１３年播量 １６５ｋｇ／ｈｍ２。小麦生
育期不灌水，按时防病虫害、除草，管理措施与当地
农户一致。小麦收获后种植夏玉米，品种为郑单
９５８，播量 ４５ｋｇ／ｈｍ２，机械播种，施氮量 Ｎ１０８
ｋｇ／ｈｍ２，磷肥用量 Ｐ２Ｏ５１３８ｋｇ／ｈｍ
２。第一年玉米秸
秆还田量为５５００ｋｇ／ｈｍ２，第二年为４９１０ｋｇ／ｈｍ２。
１３ 测定项目与方法
１３１土壤样品 试验开始前（２０１１年１０月），采
用５点混合法取０—２０ｃｍ土层基础土样，风干后分
别过１ｍｍ和 ０２５ｍｍ筛。有机质含量用油浴加
热—重铬酸钾容量法；全氮用浓硫酸消煮—半微量
开氏法；硝态氮用１ｍｏｌ／Ｌ氯化钾浸提—连续流动
分析仪测定；有效磷用０５ｍｏｌ／Ｌ碳酸氢钠提取—
钼锑抗比色法；速效钾用１ｍｏｌ／Ｌ乙酸铵提取—火
５５８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
焰光度法；ｐＨ（水土比为２５∶１）用电位法；土壤容
重用环刀法测定［１７］。
１３２植株样品 于冬小麦出苗后在各小区随机选
取３个１ｍ长的样段，并标记，用于调查小麦田间分
蘖数。在成熟期（２０１２年６月５日，２０１３年５月２７
日）采集植株样品，各小区随机选取３个１ｍ２具有
代表性的样点，风干后用脱粒机脱粒、称重；取部分
籽粒样品，于６５℃烘干至恒重，测定水分含量，计算
小麦籽粒产量。同时，每个小区随机采集３个１ｍ
长的样段混合后，沿根茎结合处剪掉根系，将地上部
作为一个分析样品，风干后分为籽粒、茎叶和颖壳三
部分，分别称重后，各取部分样，于 ６５℃烘干至恒
重，计算各处理小麦收获指数。各部位烘干样粉碎
后，用浓Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｏ２消煮，ＡＡ３连续流动分析仪测
定氮、磷含量，火焰光度计测定钾含量。小麦籽粒
氮、磷、钾含量，产量和生物量均以６５℃烘干后的干
物质量表示。
１４ 数据处理
地上部吸氮（磷、钾）量（ｋｇ／ｈｍ２）＝［籽粒含氮
（磷、钾）量（ｇ／ｋｇ）×籽粒产量（ｋｇ／ｈｍ２）＋茎叶含
氮（磷、钾）量（ｇ／ｋｇ）×茎叶生物量（ｋｇ／ｈｍ２）＋颖
壳含 氮 （磷、钾）量 （ｇ／ｋｇ）×颖 壳 生 物 量
（ｋｇ／ｈｍ２）］／１０００
氮（磷、钾）收获指数（％）＝籽粒吸氮（磷、钾）
量（ｋｇ／ｈｍ２）／地上部吸氮（磷、钾）量（ｋｇ／ｈｍ２）
×１００［１８］
试验数据用 Ｅｘｃｅｌ２００７进行处理，ＳＡＳ８１软
件进行方差分析，作图工具为Ｓｉｇｍａｐｌｏｔ１２０。
图２ 玉米秸秆还田对冬小麦籽粒产量的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｎｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
［注（Ｎｏｔｅ）：Ｓ０—玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田Ｗｉｔｈｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．图中不同小、大写字母分别表示秸
秆不还田和秸秆还田条件下氮水平间的差异达５％显著水平ＤｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌａｎｄｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ
５％ ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．］
２ 结果与分析
２１ 小麦籽粒产量
对小麦产量和施氮量的回归分析（图２）发现，
秸秆还田与不还田的肥料效应曲线相交，与不还田
相比，秸秆还田小麦有低施氮量减产、高氮量时增产
的趋势。第一年，施氮量低于 Ｎ１５３ｋｇ／ｈｍ２时，秸
秆还田处理的产量低于不还田处理，不施氮时，秸秆
还田的籽粒产量为３４２７ｋｇ／ｈｍ２，比不还田处理减少
３０％，当施氮量高于Ｎ１５３ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田处
理的小麦产量增加，施氮量２５２和３３６ｋｇ／ｈｍ２时，
产量分别为７０７７和７３２０ｋｇ／ｈｍ２，比不还田处理增
加３２％和７２％。第二年，两条曲线交点处施氮量
为Ｎ１８７ｋｇ／ｈｍ２，不施氮肥时，秸秆还田的小麦产量
为４３１７ｋｇ／ｈｍ２，比不还田减产８４％；施氮量为 Ｎ
２５２和 ３３６ｋｇ／ｈｍ２时，小麦产量分别为 ５８０１和
５８３３ｋｇ／ｈｍ２，比不还田处理增加 ２４％和 ５６％。
由此可见，秸秆还田后小麦是否增产受氮肥用量的
影响。秸秆还田与不还田两个处理的产量曲线相
交，施氮量低于交点值时，秸秆还田小麦减产；高于
此值则增产，且增产量随着氮肥用量的增大更加
明显。
２２ 小麦生物量
对生物量与施氮量进行回归分析，其结果（图
３）表明，秸秆还田对小麦生物量的影响与产量有相
似的趋势，即低氮降低、高氮增加。第一年，施氮量
低于Ｎ１９０ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田的小麦生物量降
低，高于Ｎ１９０ｋｇ／ｈｍ２时，生物量增加。不施氮肥
６５８
４期 黄婷苗，等：秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响
和施纯氮Ｎ８４ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田处理的生物量
分别为 ９６３４和 １３０３２ｋｇ／ｈｍ２，比不还田处理降低
５０％和３５％；施氮量提高到 Ｎ３３６ｋｇ／ｈｍ２时，生
物量为 １７７３２ｋｇ／ｈｍ２，比不还田处理增加 ８９％。
第二年，施氮量为 Ｎ２０２ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田与不
还田的小麦生物量（１０８１１ｋｇ／ｈｍ２）相等，不施氮肥
时，秸秆还田的小麦生物量为８０６８ｋｇ／ｈｍ２，比不还
田处理降低１１３％，差异达显著水平；施氮量为 Ｎ
３３６ｋｇ／ｈｍ２时，比不还田处理增加５６％。可见，要
使秸秆还田条件下的生物量高于不还田，氮肥用量
应不低于Ｎ１９０ｋｇ／ｈｍ２。
对小麦收获指数的分析表明，秸秆还田与否没
有显著影响，但低施氮量（Ｎ０和８４ｋｇ／ｈｍ２）时，秸
秆还田的小麦收获指数有增加趋势。施氮量为 Ｎ
０、８４、１６８、２５２和３３６ｋｇ／ｈｍ２时，第一年秸秆还田
和不还田的小麦收获指数分别为 ３５６％、３９４％、
４０９％、４１４％、４１３％和 ３４９％、３８６％、４０４％、
４１４％、４２０％，第二年分别为 ５３５％、５３１％、
５２７％、５２２％、５１６％和 ５１８％、５２２％、５２２％、
５２０％和５１６％。说明秸秆还田条件下，施氮量不
足Ｎ１６８ｋｇ／ｈｍ２时，由于氮素相对缺乏，小麦生长
受到抑制，会将有限的干物质更多地向籽粒转移。
图３ 玉米秸秆还田对冬小麦生物量的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｎｂｉｏｍａｓｓｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
［注（Ｎｏｔｅ）：图中不同小、大写字母分别表示秸秆不还田和秸秆还田条件下氮水平间的差异达５％显著水平Ｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌａｎｄｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．“＃”
表示同一氮水平玉米秸秆还田与不还田处理间差异达到５％显著水平 Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌａｎｄ
ｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅＮｒａｔｅａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．Ｓ０—玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田Ｗｉｔｈｍａｉｚｅ
ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．］
２３ 小麦冬前分蘖与产量构成要素
表１表明，秸秆还田对小麦冬前分蘖和公顷穗
数的影响也呈现出低氮降低，高氮增加的趋势，在试
验的第２年更为明显。第一年，不施氮秸秆还田处
理的冬前分蘖和公顷穗数分别比不还田处理降低
７９％和１７３％，第二年，不施氮肥和施氮量 Ｎ８４
ｋｇ／ｈｍ２时，冬前分蘖分别降低６８％和６０％，公顷
穗数分别降低１０３％和５１％，但当施氮量增至 Ｎ
２５２ｋｇ／ｈｍ２ 时，小麦穗数比不还田处理增加
１１０％，差异达显著水平。
小麦穗粒数和千粒重的分析结果表明，无论施
氮量高低，秸秆还田均没有对其产生显著影响（数
据未列出）。随氮肥用量的增加，第一年，秸秆还田
的小麦穗粒数为２８０ ３４８粒／穗，千粒重为４３８
４６６ｇ，秸秆不还田的穗粒数为 ３０５ ３４５
粒／穗，千粒重为４３７ ４７０ｇ；第二年，秸秆还田
处理的穗粒数为４２７ ４７８粒／穗，千粒重为３８１
４１８ｇ，秸秆不还田处理的穗粒数为４２４ ４７０
粒／穗，千粒重为３７６ ４２０ｇ。
２４ 小麦籽粒氮、磷、钾含量
籽粒养分含量是评价小麦营养品质的主要因
素。表２结果表明，小麦籽粒含氮量随着氮肥用量
的增加而递增，与不施氮相比，第一年，秸秆还田与
不还田的小麦籽粒含氮量分别增加 ２５０％
４１１％和２３５％ ４４１％，第２年分别增加４４％
９２％和４９％ ９４％，但同一施氮水平相比较，
秸秆还田对小麦籽粒含氮量无显著影响。
７５８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
表１ 小麦冬前分蘖数和公顷穗数
Ｔａｂｌｅ１ Ｔｉｌｅｒｎｕｍｂｅｒｂｅｆｏｒｅｗｉｎｔｅｒａｎｄｓｐｉｋｅｎｕｍｂｅｒｐｅｒｈｅｃｔａｒｅ
年份
Ｙｅａｒ
氮肥用量
Ｎｒａｔｅ
（ｋｇ／ｈｍ２）
冬前分蘖数（×１０４／ｈｍ２）
ＴｉｌｅｒＮｏ．ｂｅｆｏｒｅｗｉｎｔｅｒ
Ｓ０ Ｓ１
公顷穗数（×１０４／ｈｍ２）
ＳｐｉｋｅＮｏ．ｐｅｒｈｅｃｔａｒｅ
Ｓ０ Ｓ１
２０１１ ２０１２ ０ ５８４ｂＡ ５３８ｂＡ ３９３ｃＡ ３２５ｃＡ
８４ ７０３ａＡ ６９０ａＡ ４３３ｂｃＡ ４５０ｂＡ
１６８ ７２９ａＡ ７５４ａＡ ４６１ｂｃＡ ４３５ｂＡ
２５２ ７５６ａＡ ７７３ａＡ ５０８ａｂＡ ５０２ａｂＡ
３３６ ７５７ａＡ ７５３ａＡ ５４３ａＡ ５３３ａＡ
２０１２ ２０１３ ０ １３２ａＡ １２３ａＡ ３００ａＡ ２６９ｂＡ
８４ １３４ａＡ １２６ａＡ ２９３ａＡ ２７８ｂＡ
１６８ １５４ａＡ １４４ａＡ ２９０ａＡ ２８０ｂＡ
２５２ １２３ａＡ １４３ａＡ ３１７ａＢ ３５２ａＡ
３３６ １１６ａＡ １３３ａＡ ３２７ａＡ ３４３ａＡ
注（Ｎｏｔｅ）：Ｓ０—玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田Ｗｉｔｈｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．同行数据后不同大写字母表示玉
米秸秆还田与不还田的差异达５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｒｏｗａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ
ｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｒｎｏｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌｉｎｔｈｅｓａｍｅｙｅａｒ；同列数据后不同小写字母表示氮水平间的差异达５％显著水平Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
表２ 小麦籽粒氮、磷、钾含量（ｇ／ｋｇ）
Ｔａｂｌｅ２ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｗｈｅａｔｇｒａｉｎ
年份
Ｙｅａｒ
氮肥用量
Ｎｒａｔｅ
（ｋｇ／ｈｍ２）
籽粒含氮量
ＧｒａｉｎＮｃｏｎｔｅｎｔ
Ｓ０ Ｓ１
籽粒含磷量
ＧｒａｉｎＰｃｏｎｔｅｎｔ
Ｓ０ Ｓ１
籽粒含钾量
ＧｒａｉｎＫｃｏｎｔｅｎｔ
Ｓ０ Ｓ１
２０１１ ２０１２ ０ １７．９ｃＡ １８．０ｃＡ ４．２７ａＡ ４．４８ａＡ ４．８６ａＡ ４．９３ａＡ
８４ ２２．１ｂＡ ２２．５ｂＡ ４．４７ａＡ ４．４１ａＡ ４．９０ａＡ ４．６４ａＡ
１６８ ２５．８ａＡ ２４．６ａｂＡ ４．３３ａＡ ４．４８ａＡ ４．５２ａＡ ４．５９ａＡ
２５２ ２４．３ａＡ ２３．３ａｂＡ ４．２１ａＡ ４．４７ａＡ ４．４７ａＡ ４．７３ａＡ
３３６ ２４．５ａＡ ２５．４ａＡ ４．１６ａＡ ４．２２ａＡ ４．３９ａＡ ４．７３ａＡ
２０１２ ２０１３ ０ ２０．３ｂＡ ２０．６ｃＡ ３．２５ａＡ ３．１１ａＡ ４．４３ａＡ ４．３２ａＡ
８４ ２１．３ａｂＡ ２１．９ａｂＡ ２．８４ｂＡ ２．８４ｂＡ ４．２７ａＡ ４．１３ａＡ
１６８ ２２．２ａＡ ２１．５ｂＡ ２．６１ｂＡ ２．６１ｃＡ ４．２８ａＡ ４．１５ａＡ
２５２ ２１．７ａＡ ２１．５ｂＡ ２．６９ｂＡ ２．５５ｃＡ ４．３９ａＡ ４．３１ａＡ
３３６ ２２．２ａＡ ２２．５ａＡ ２．５２ｂＡ ２．５８ｃＡ ４．１９ａＡ ４．３３ａＡ
注（Ｎｏｔｅ）：Ｓ０—玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田Ｗｉｔｈｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．同行数据后不同大写字母表示玉
米秸秆还田与不还田的差异达５％显著水平Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓｉｎｓａｍｅｒｏｗａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ
ｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｒｎｏｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌｉｎｔｈｅｓａｍｅｙｅａｒ；同列数据后不同小写字母表示氮水平间的差异达５％显著水平Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
无论秸秆还田与否，不同氮肥用量对第一年小
麦籽粒含磷量和前后两年的籽粒含钾量均无明显影
响，第二年，籽粒的含磷量随施氮量的增加而递减，
与不施氮肥相比，秸秆还田和不还田施氮处理的籽
８５８
４期 黄婷苗，等：秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响
粒含磷量分别降低 了 ８７％ １８０％和 １２６％
２２５％，可见，过量施用氮肥会造成小麦籽粒磷营养
水平的下降。然而，当施氮量相等时，与秸秆不还田
相比，秸秆还田处理对小麦籽粒含磷量和含钾量均
无明显影响。
２５ 小麦氮素吸收与利用
从图４可以看出，在低氮量时，秸秆还田较秸秆
不还田处理的小麦地上部吸氮量降低，施氮量高时
则相反。前后两年氮肥用量分别低于 Ｎ２７５和２００
ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田的小麦吸氮量低于不还田；第
一年，施氮量为 Ｎ１６８ｋｇ／ｈｍ２时，小麦吸氮量比不
还田处理显著降低１３６％，第二年不施氮肥和施氮
Ｎ８４ｋｇ／ｈｍ２时，分别降低８２％和５４％。两年氮
肥用量分别高于Ｎ２７５和２００ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田
的小麦吸氮量增加，施氮 Ｎ３３６ｋｇ／ｈｍ２时，第一年
和第二年的吸氮量分别比不还田处理增加６４％和
１０３％。可见，由于还田的秸秆腐解需要消耗一部
分氮素，导致小麦地上部吸氮量降低、氮素累积下
降，但施氮量充足时，这一影响不仅可以消除，秸秆
还田还能促进小麦吸收更多的氮素。
图４ 玉米秸秆还田对冬小麦地上部吸氮量的影响
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅｉｎａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
［注（Ｎｏｔｅ）：图中不同小、大写字母分别表示秸秆不还田和秸秆还田条件下氮水平间的差异达５％显著水平Ｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌａｎｄｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．“＃”
表示同一氮水平玉米秸秆还田与不还田处理间差异达到５％显著水平 Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏ
ｓｏｉｌａｎｄｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅＮｒａｔｅａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．Ｓ０—玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田
Ｗｉｔｈｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．］
试验结果还表明，秸秆还田的氮收获指数在低
施氮量时增加，施氮量高时无差异。第一年秸秆还
田和不还田不同施氮水平的氮素收获指数分别为
７８１％、８１４％、７９７％、７９１％、７９０％和 ７３９％、
７８９％、８２２％、７８３％、７６０％，第二年分别为
８２３％、８２４％、７９５％、７９１％、７９２％和 ８０９％、
８００％、８０１％、７９１％、７９６％。说明施氮量低时，
作物氮素营养不足，秸秆还田小麦将更多的氮素转
向籽粒，以保证籽粒正常生长所需的氮营养。
２６ 小麦磷素吸收与利用
地上部吸磷量和施氮量的回归分析（图５）表
明，在秸秆还田条件下，随着氮肥用量增加，第一年
和第二年小麦地上部吸磷量分别为 ２１２ ４０６
ｋｇ／ｈｍ２和 １５０ １７３ｋｇ／ｈｍ２。与秸秆不还田相
比，秸秆还田在低施氮量时小麦吸磷量降低、高氮时
有增加趋势。前后两年施氮量分别为 Ｎ１２３和１６５
ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田与不还田处理的小麦吸磷量相
等。第二年不施氮肥时，秸秆还田的小麦吸磷量为
１５２ｋｇ／ｈｍ２，比不还田明显降低１４０％，施氮量为
Ｎ２５２和３３６ｋｇ／ｈｍ２时，前后两年的地上部吸磷量
分别增加４７％、７７％和２５％、１５％。因此，在施
氮量低时，秸秆还田影响小麦地上部对磷素的吸收。
秸秆还田对磷的收获指数亦无显著影响，但施
氮量较低（Ｎ０和８４ｋｇ／ｈｍ２）时，与不还田相比，秸
秆还田的磷收获指数有增加趋势。随着施氮量的增
加，第一年，秸秆还田和不还田的磷收获指数分别为
６９０％、７５０％、７４０％、７８４％、８０７％和 ６７０％、
７３４％、７４５％、７７６％、７９１％，第二年分别为
８９１％、８７６％、８７３％、８７２％、８６６％和 ８７１％、
８７０％、８７１％、８７８％、８６１％。
９５８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图５ 玉米秸秆还田对冬小麦地上部吸磷量的影响
Ｆｉｇ．５ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｎｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｕｐｔａｋｅｉｎａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
［注（Ｎｏｔｅ）：图中不同小、大写字母分别表示秸秆不还田和秸秆还田条件下氮水平间的差异达５％显著水平 Ｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌａｎｄｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．“＃”
表示同一氮水平玉米秸秆还田与不还田处理间差异达到５％显著水平 Ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌ
ａｎｄｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅＮｒａｔｅａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．Ｓ０—玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田 Ｗｉｔｈ
ｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．］
２７ 小麦钾素吸收与利用
秸秆还田对小麦地上部吸钾量的影响与吸磷量
图６ 玉米秸秆还田对冬小麦地上部吸钾量的影响
Ｆｉｇ．６ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｏｎｐｏｔａｓｓｉｕｍｕｐｔａｋｅｉｎａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
［注（Ｎｏｔｅ）：图中不同小、大写字母分别表示秸秆不还田和秸秆还田条件下氮水平间的差异达５％显著水平Ｄｉｆｅｒｅｎｔｓｍａｌａｎｄｃａｐｉｔａｌｌｅｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔＮｒａｔｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｍｏｖａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｏｓｏｉｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓ０—
玉米秸秆不还田Ｗｉｔｈｏｕｔｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ；Ｓ１—玉米秸秆还田Ｗｉｔｈｍａｉｚｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ．］
相似（图６），即低施氮量下降低，施氮量高时增加。
秸秆还田与不还田处理的小麦吸钾量相等时，两年
的施氮量分别为Ｎ２１３和２４１ｋｇ／ｈｍ２。不施氮和施
氮Ｎ８４ｋｇ／ｈｍ２时，第一年秸秆还田的小麦吸钾量
分别比不还田处理降低８４％和３６％，第二年分别
降低１５２％和８９％。低施氮量时，秸秆还田抑制
了小麦地上部的钾素吸收。当氮肥用量达 Ｎ３３６
ｋｇ／ｈｍ２时，两年的小麦地上部吸钾量分别增加
２３％和４６％。随施氮量的增加，前后两年的秸秆
还田处理的小麦地上部吸钾量分别介于９８ ２５７
ｋｇ／ｈｍ２和９２ １４４ｋｇ／ｈｍ２之间，均高于当年的钾
肥投入，因此，秸秆还田条件下，应注意小麦钾素营
养的调控。
低氮时秸秆还田处理的钾收获指数增加，尤其
在试验持续到第二年时更加明显，高氮量时无显著
影响。不同氮水平时，第一年秸秆还田与不还田的
钾收 获 指 数 分 别 为 １６４％、１５５％、１３１％、
１６３％、１３８％和 １５１％、１５１％、１５４％、１２８％、
１２５％，第二年分别为 ２１２％、２１６％、１９４％、
１８５％、１７５％和 １９９％、１９６％、１９５％、１８４％、
０６８
４期 黄婷苗，等：秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响
１７２％。说明施氮量低时，秸秆还田的小麦茎叶中
钾素残留减少，向籽粒转移的比例增加。
３ 讨论
３１ 秸秆还田的小麦产量及其构成要素
许多研究表明，与秸秆不还田相比，不施氮肥，
秸秆还田作物减产，配施氮肥则产量增加。墨西哥
西北部小麦玉米轮作试验表明，不施氮时，秸秆还田
的小麦减产１０８％，施氮量为 Ｎ７５ ３００ｋｇ／ｈｍ２
时，增产０７％ １０２％［１９］。河南灌区一年的田间
试验表明，不施氮的秸秆还田小麦减产，配施纯氮Ｎ
９０、１８０、２７０和３６０ｋｇ／ｈｍ２比单施等量氮肥分别增
加７１％、８４％、１１１％和 １０２％［１０］。本研究中，
与秸秆不还田相比，当年秸秆还田对小麦籽粒产量
和生物量的影响均表现为低施氮量降低，高施氮量
增加，那么，究竟配施多少氮肥才能保证秸秆还田小
麦不减产呢？在本试验条件下，第一年和第二年的
施氮量分别增加到Ｎ１５３和１８７ｋｇ／ｈｍ２时，玉米秸
秆还田才使小麦增产，低于此值，小麦减产；生物量
与产量的趋势一致。在这一地区，秸秆还田条件下
小麦增产的施氮量高于其他地区，可能与土壤肥力
状况有关，试验点位于关中腹地，土壤有机质含量为
１８６ｇ／ｋｇ，微生物活动作用强，施入的无机氮肥可
能被较多地固定于土壤中，所以秸秆还田后，需配施
一定数量的氮肥，才能实现小麦增产。
在产量构成要素中，同一施氮水平时，秸秆还田
对小麦的穗粒数和千粒重没有明显影响，而穗数表
现为低氮量下减少，施氮量高时增加，与产量的变化
趋势一致。说明公顷穗数变化是影响秸秆还田小麦
产量的直接原因。主要是因为氮素不足时，在小麦
生长前期，如有新鲜有机物的加入，使微生物活动加
强，土壤养分过度消耗，后期氮素供应不足，导致形
成的无效分蘖增多、有效穗数降低［２０］；氮素充足时，
不仅满足了微生物分解秸秆需要的氮素，充足的氮
素也可保障小麦正常生长，穗数增加。在山东泰安
的试验发现，施氮量较高时（Ｎ２４０ｋｇ／ｈｍ２），玉米秸
秆还田耙耕处理小麦穗数增加 ６７％，产量增加
４７％［２１］。因此，玉米秸秆还田条件下，根据目标产
量，同时应补充供微生物活动和作物正常生长需要
的氮素，是获得小麦增产的关键。
３２ 秸秆还田小麦籽粒氮磷钾含量及其吸收利用
本试验中，秸秆还田对小麦籽粒氮磷钾含量均
无明显影响，但第一年施氮量分别低于 Ｎ２７５、１２３
和２１３ｋｇ／ｈｍ２，第二年分别低于 Ｎ２００、１６５和２４１
ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田小麦氮、磷、钾吸收量降低，超
过这一施氮量时，氮磷钾吸收量增加。河南小麦玉
米轮作试验发现，不施氮肥，秸秆还田小麦地上部吸
氮量降低 ７６％，施氮量提高到 Ｎ２７０和 ３６０
ｋｇ／ｈｍ２时，地 上 部 吸 氮 量 分 别 增 加 ５５％ 和
７９％［１０］。印度西北部田间试验也证明，稻草不还
田、推荐施氮 Ｎ１２０ｋｇ／ｈｍ２时，还田小麦吸氮量降
低９８％，氮肥利用率降低２１％［２２］。可见，由于秸
秆腐解需要消耗氮素，氮肥不足时，土壤中可利用的
氮素减少，抑制了作物地上部氮的吸收和累积。氮
磷、氮钾间也存在明显的正交互作用［２３］，氮素不足
导致小麦磷钾吸收降低。氮肥充足时，一方面可为
土壤提供足够的养分“源”［２４］，另一方面，可促进对
磷钾吸收［２５－２６］。本研究发现，低氮时秸秆还田有增
加氮磷钾收获指数的趋势。说明生长后期土壤氮素
供应不足、难以满足作物的氮营养需求时，小麦会将
吸收的养分更多地从茎秆转运到籽粒。田间水稻试
验也发现，不施氮肥时，与小麦秸秆不还田相比，秸
秆还田能显著提高水稻氮磷钾收获指数［２７］。
３３ 秸秆还田小麦增产高效的养分调控
在保障播种质量前提下，增施氮肥可以实现玉
米秸秆还田后的小麦增产。试验表明，单从增产方
面考虑，第一年和第二年氮肥用量分别高于 Ｎ１５３
和１８７ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田小麦产量高于不还田。
同时施氮量高时，秸秆还田的小麦地上部氮素累积
量增加，本研究中，前后两年施氮量分别高于 Ｎ２７５
和２００ｋｇ／ｈｍ２时，与秸秆不还田相比，秸秆还田的
小麦地上部吸氮量增加了３３％ １０３％，但氮肥
用量过高，小麦氮收获指数却不再增加，说明施氮量
低于此值时，秸秆还田不会引起小麦地上部对氮素
的“奢侈”吸收，即吸收的氮素并未大量残留于茎叶
中，而是更多地转向籽粒，提高了氮的利用效率。因
此，从氮素高效利用方面考虑，这一地区秸秆还田的
冬小麦施氮量不宜超过Ｎ２００ｋｇ／ｈｍ２。与氮的吸收
情况类似，试验两年氮肥用量分别高于 Ｎ１２３和
１６５ｋｇ／ｈｍ２时，秸秆还田的小麦地上部吸磷量增加
０１％ ７７％，当施氮量分别高于 Ｎ２１３和 ２４１
ｋｇ／ｈｍ２时，小麦吸钾量增加０５％ ４６％。但过量
施氮，也会造成小麦籽粒磷营养品质的降低，并带来
一系列的生态环境问题［２８］。本试验地位于陕西关
中平原的冬小麦—夏玉米轮作区，试验区域秸秆还
田推广面积逐年增加，但以往的许多推荐施肥研
究［２９－３０］并未将秸秆还田作为因素考虑。本研究结
合不同施氮水平下小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的
１６８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
变化，以小麦增产与养分资源高效利用为目标，建议
该地区秸秆还田条件下冬小麦的氮肥用量应为 Ｎ
１５０ ２００ｋｇ／ｈｍ２。
４ 结论
试验第一年和第二年施氮量分别高于Ｎ１５３和
１８７ｋｇ／ｈｍ２时，玉米秸秆还田与不还田相比小麦产
量增加，低于该施氮量时，秸秆还田处理的小麦减
产。公顷穗数是影响秸秆还田条件下小麦产量变化
的直接原因。秸秆还田后，小麦地上部氮、磷、钾吸
收量增加时，第一年的氮肥用量分别高于 Ｎ２７５、
１２３和２１３ｋｇ／ｈｍ２，第二年分别高于 Ｎ２００、１６５和
２４１ｋｇ／ｈｍ２，但氮、磷、钾的收获指数不随施氮量的
增加而递增，过量施氮也会造成籽粒磷含量下降。
综合以上各因素，建议在陕西关中平原秸秆还田条
件下小麦的适宜施氮量为Ｎ１５０ ２００ｋｇ／ｈｍ２。
参 考 文 献：
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［２０］ 张定一，党建友，王姣爱，等．施氮量对不同品质类型小麦
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ＨａｎＢ，ＬｉＺＪ，ＷａｎｇＹｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｓｏｉｌｔｉｌａｇｅａｎｄｒｅｔｕｒｎｉｎｇ
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［２２］ ＢｉｊａｙＳｉｎｇｈ，ＢｒｏｎｓｏｎＫＦ，ＹａｄｖｉｎｄｅｒＳｉｎｇｈｅｔａｌ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎ１５
ｂａｌａｎｃｅａｓａｆｅｃｔｅｄｂｙｒｉｃｅｓｔｒａｗｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎａｒｉｃｅｗｈｅａｔ
ｒｏｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｉｎｄｉａ［Ｊ］． Ｎｕｔｒｉｅｎｔ Ｃｙｃｌｉｎｇ ｉｎ
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［２３］ 田生昌，马建军，叶路明．宁夏平罗春小麦氮、磷、钾肥肥效
及适宜用量［Ｊ］．宁夏大学学报 （自然科学版），２０１２，３３
（４）：３９６－３９９
ＴｉａｎＳＣ，ＭａＪＪ，ＹｅＬＭ．ＳｐｒｉｎｇｗｈｅａｔＮ－Ｐ－Ｋｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅａｍｏｕｎｔｆｏｒＰｉｎｇｌｕｏｉｎｎｉｎｇｘｉａ［Ｊ］．
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１２，
３３（４）：３９６－３９９
［２４］ 袁玲，张宣，杨静，等．不同栽培方式和秸秆还田对水稻产
量和营养品质的影响［Ｊ］．作物学报，２０１３，３９（２）：３５０
－３５９
ＹｕａｎＬ，ＺｈａｎｇＸ，ＹａｎｇＪｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｓｔｒａｗｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｎｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｎｕｔｒｉｔｉｏｎ
ｑｕａｌｉｔｙｏｆｒｉｃｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｇｒｏｎｏｍｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１３，３９（２）：３５０
－３５９
［２５］ ＷｉｔＣ，ＣａｓｓｍａｎＫＧ，ＯｌｋＤＣｅｔａｌ．Ｃｒｏｐｒｏｔａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｉｄｕｅ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｅｆｅｃｔｓｏｎｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｃｙｃｌｉｎｇａｎｄ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｉｒｉｇａｔｅｄｒｉｃｅｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔａｎｄＳｏｉｌ，２０００，
２２５：２６３－２７８
［２６］ 杨长明，杨林章，颜廷梅，欧阳竹．不同肥料结构对水稻群
体干物质生产及养分吸收分配的影响［Ｊ］．土壤通报，２００４，
３５（２）：１９９－２０２
ＹａｎｇＣＭ，ＹａｎｇＬＺ，ＹａｎＴＭ，ＯｕｙａｎｇＺ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｒｅｇｉｍｅｓｏｎｄｒｙｍａｔｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅａｎｄ
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２００４，３５（２）：１９９－２０２
［２７］ 徐国伟，杨立年，王志琴，等．麦秸还田与实施氮肥管理对
水稻氮磷钾吸收利用的影响［Ｊ］．作物学报，２００８，３４（８）：
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ＸｕＧＷ，ＹａｎｇＬＮ，ＷａｎｇＺＱｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｗｈｅａｔｒｅｓｉｄｕｅ
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ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｇｒｏｎｏｍｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００８，３４（８）：１４２４
－１４３４
［２８］ 王立刚，李虎，杨黎，等．冬小麦／夏玉米轮作系统不同施氮
量的长期环境效应及区域氮调控模拟［Ｊ］．中国农业科学，
２０１３，４６（１４）：２９３２－２９４１
ＷａｎｇＬＧ，ＬｉＨ，ＹａｎｇＬｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｏｎｇｔｅｒｍａｎｄ
ｒｅｇｉｏｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔＮａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅ
ｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ／ｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ
Ｓｉｎｉｃａ，２０１３，４６（１４）：２９３２－２９４１
［２９］ 王春阳，周建斌，郑险峰，李生秀．不同栽培模式对小麦 －
玉米轮作体系土壤硝态氮残留的影响［Ｊ］．植物营养与肥料
学报，２００７，１３（６）：９９１－９９７
ＷａｎｇＣＹ，ＺｈｏｕＪＢ，ＺｈｅｎｇＸＦ，ＬｉＳＸ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｎｓｏｉｌｒｅｓｉｄｕａｌｎｉｔｒａｔｅｕｎｄｅｒｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
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