提高氮肥利用效率是当前小麦生产中重要的研究方向之一。本研究以光明麦1号为试验品种，利用两年的田间试验结果，采用二次正交旋转组合设计建立回归模型，分析稻茬小麦的氮肥当季表观利用率(utilization rate of nitrogen fertilizer, NUR)受播期、密度、施氮量组合的调控效应。结果表明，对小麦NUR效应表现为氮肥>播期>密度。在试验条件下，实现高产和高NUR目标，三因素有多种组合模式，其中播期10月28日至11月2日+密度160~180万 hm–2+施氮量200 kg hm–2的组合，其产量为6800~7200 kg hm–2，NUR大于42.0% (最大值为44.8%)，可靠度达到95%; 播期10月21日至27日+密度120~150万 hm–2+施氮量190~225 kg hm–2组合，其产量为6200~7000 kg hm–2，NUR达41.0%以上；播期11月3日至11日+密度210~240万 hm–2+施氮量190~210 kg hm–2组合，其产量为5900~7250 kg hm–2，NUR达39.0%以上。
全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(1): 123130 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家自然科学基金项目(31271642), 农业部行业科研专项(201503130), 国家科技支撑计划项目(2013BAD07B09), 江苏省高
校自然科学基金重大项目(13KJA210004), 江苏高校优势学科建设工程项目和江苏扬州农业科技攻关项目(YZ2014166)资助。
This study supported by the National Natural Science Foundation of China (31271642), the Special Scientific Research Fund of the Ministry
of Agriculture (201503130), the National Key Technology Support Program of China (2013BAD07B09), the University Natural Science
Foundation of Jiangsu Province (Key Program 13KJA210004), the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education
Institutions, and Agricultural Scientific and Technological Key Project of Yangzhou (YZ2014166).
* 通讯作者(Corresponding author): 朱新开, E-mail: xkzhu@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979300
第一作者联系方式: E-mail: 960625033@qq.com
Received(收稿日期): 2015-01-13; Accepted(接受日期): 2015-09-06; Published online(网络出版日期): 2015-10-08.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20151008.1403.022.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00123
播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦 1号氮肥表观利用率的调控
徐 晖 崔怀洋 张 伟 丁锦峰 李春燕 郭文善 朱新开*
扬州大学小麦研究中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室 / 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心, 江苏扬州 225009
摘 要: 提高氮肥利用效率是当前小麦生产中重要的研究方向之一。本研究以光明麦 1 号为试验品种, 利用两年的
田间试验结果, 采用二次正交旋转组合设计建立回归模型, 分析稻茬小麦的氮肥当季表观利用率(utilization rate of
nitrogen fertilizer, NUR)受播期、密度、施氮量组合的调控效应。结果表明, 对小麦 NUR效应表现为氮肥>播期>密度。
在试验条件下, 实现高产和高 NUR 目标, 三因素有多种组合模式, 其中播期 10 月 28 日至 11 月 2 日+密度 160~180
万株 hm–2+施氮量 200 kg hm–2的组合, 其产量为 6800~7200 kg hm–2, NUR大于 42.0% (最大值为 44.8%), 可靠度达
到 95%; 播期 10月 21日至 27日+密度 120~150万株 hm–2+施氮量 190~225 kg hm–2组合, 其产量为 6200~7000 kg hm–2,
NUR达 41.0%以上; 播期 11月 3日至 11日+密度 210~240万株 hm–2+施氮量 190~210 kg hm–2组合, 其产量为 5900~
7250 kg hm–2, NUR达 39.0%以上。
关键词: 稻-麦轮作制; 氮肥表观利用率; 小麦产量; 农艺措施组合
Effects of Sowing Date, Density and Nitrogen Application Amount on Nitrogen
Utilization Rate of Guangmingmai 1 Grown in Rice–Wheat System
XU Hui, CUI Huai-Yang, ZHANG Wei, DING Jin-Feng, LI Chun-Yan, GUO Wen-Shan, and ZHU Xin-Kai*
Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops; Wheat Re-
search Center, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China
Abstract: Improvement of utilization rate of nitrogen fertilizer (NUR) is one of research focuses in wheat. In a two-year field
experiment, the NUR of wheat variety Guangmingmai 1 in the wheat–rice rotation system in response to sowing date (S), density
(D), and nitrogen application rate (N) was studied using a mathematical model based on quadratic regression rotation-orthogonal
combination design. Among the three factors, nitrogen application rate had the greatest effects on NUR, followed by sowing date
and density. Several S+D+N combinations resulted in high yield and high NUR under the experimental conditions. The highest
yield level (6800–7200 kg ha–1) was obtained in the combination of S between October 28 and November 2, D between 1.6 and
1.8 million plants per hectare, and N at 200 kg ha–1. Simultaneously, the NUR was higher than 42.0% (the maximum was 44.8%)
with a credibility larger than 95%. At the yield level of 6200–7000 kg ha–1 and NUR higher than 41.0%, the optimal S, D and N
were 21–27 October, 1.2–1.5 million plants per hectare and 190–225 kg ha–1, respectively. At the yield level of 5900–7250 kg ha–1
and NUR higher than 39.0%, the agronomic practices were recommended to be S between November 3 and November 11, D be-
tween 2.1 and 2.4 million plants per hectare, and N between 190 and 210 kg ha–1.
Keywords: Rice–wheat rotation system; Utilization rate of nitrogen fertilizer; Wheat yield; Combination of agronomic practices
小麦是我国重要的粮食作物之一, 种植面积占 全国粮食作物总面积的 20%~30%。在总人口持续增
124 作 物 学 报 第 42卷
长、耕地面积不断减少的挑战下, 提高小麦等粮食
作物的产量水平已成为保证世界和中国粮食安全的
重要手段。作为影响小麦优质、高产的主要因素, 作
物氮营养和氮素管理一直受到高度重视。研究表明,
合理施用氮肥能促进小麦的分蘖、茎和叶的生长 ,
使小麦群体具有合适的 LAI 和适宜的透光率, 从而
提高产量和品质[1-3]。但是农田过量施用氮肥不仅会
降低氮素利用率、增加成本, 还会导致地表水富营
养化和地下水硝酸盐含量的超标, 影响农业的可持
续发展和食品安全[4-5]。目前, 寻求经济效益的同时
保护生态环境是农业可持续发展的一个重要课题 ,
氮肥合理施用、提高氮肥利用率是其中倍受关注的
领域, 也是一个急需解决的问题。
影响小麦籽粒产量和氮肥利用率的因素有很
多。籽粒产量、籽粒含氮量、地上部总氮素积累量
和氮素收获指数是小麦氮肥利用率的关键因素[6]。
Foulkes 等[7]认为, 增加根长密度和降低籽粒含氮量
可以提高氮肥利用率。在生产实践中, 栽培措施如
播期、密度、施氮量和氮肥运筹等也会对氮肥利用
率产生很大的影响。陕西旱地小麦基肥和返青后施
肥比例为 1︰1 时, 氮肥利用率杨凌点为 21.8%, 凤
翔点为 42.1%, 比氮肥全部基施处理分别高 11.4 和
21.8 个百分点 [8]。长江中下游麦区小麦施氮量为
160~270 kg hm–2时, 氮肥利用率在 40%以上, 施氮
量为 161.25 kg hm–2时达到最高[9]。除此以外, 前人
还通过二因素之间的相互影响来寻求最佳氮肥利用
率。在密度 83万株 hm–2和施氮量 180 kg hm–2条件下,
山农15可获得较大的氮密互作效应, 氮肥利用率高[10]。
周晓虎等[11]采用 15N标记法研究泰农 18的适宜播期
和密度, 在兼顾产量和氮肥利用率的前提下, 推荐
最适宜互作方式为 10 月 14 日播种、基本苗 405 万
hm–2。本试验以光明麦 1号为试验品种, 设计播期、
密度、施氮量三因素不同组合, 探讨不同因子的互
补特征, 通过模型的建立和优化, 明确不同条件下
氮肥表观利用率(utilization rate of nitrogen fertilizer,
NUR)的特征和减氮条件下播期与密度的补偿效应,
为稻茬小麦高产高效减污生产提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验地点及供试品种
试验于 2012—2013 和 2013—2014 年度在江苏
省作物遗传生理重点实验室试验场(扬州)进行。供试
品种为光明麦 1 号。试验田前茬为水稻, 土质为轻
壤土, 2012—2013年度 0~20 cm耕层土壤含有机质
20.27 g kg–1、全氮 1.08 g kg–1、速效氮 107.44 mg
kg–1、速效磷 35.02 mg kg–1和速效钾 95.00 mg kg–1,
2013—2014 年度 0~20 cm 土层含有机质 21.79 g
kg–1、全氮 1.11 g kg–1、速效氮 112.37 mg kg–1、速
效磷 40.34 mg kg–1和速效钾 97.50 mg kg–1。
1.2 试验设计
采用播期(X1)、密度(X2)、施氮量(X3)三因素二
次回归正交旋转组合设计(表 1), 共 23个试验组合,
另设对应播期和密度的 9个不施氮肥小区, 以计算
氮肥利用效率。试验结果用 DPS v6.55 软件建模寻
优, 目标函数(Y)为氮肥当季表观利用率。播种前浇
水造墒, 保证每一期播种时田间湿度基本一致。氮
肥按基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为 5∶1∶2∶2
比例施用; 磷、钾肥一次性基施, 施用量分别为 P2O5
90 kg hm–2, K2O 90 kg hm–2。小麦条播, 行距 30 cm,
小区面积 6 m × 3 m = 18 m2, 3次重复。
1.3 地上部氮素积累量的测定和氮肥表观利用
率计算
两年度成熟期均为 6 月 2 日, 于该日取样, 每
小区取 20 株。样品首先烘干称重, 然后粉碎过筛,
通过靛酚蓝比色法 [12]测定植株含氮率 , 计算得出
氮积累量。氮肥表观利用率 NUR (%) = (施氮区氮
素积累量同播期和密度不施氮区氮素积累量)/施
氮量×100。
1.4 籽粒产量测定方法
从每小区随机收割 3 个 1.2 m2, 脱粒后晒干称
重, 并测量含水率, 换算为 12.5%水分时的产量, 折
合成每公顷产量。
表 1 播期、密度和施氮量各编码水平的实际值
Table 1 Actual level of each coded value in sowing date, density, and N application rate
编码值 Coded value (r = 1.682) 因素
Factor
步距
Step size –r –1 0 1 r
播期 Sowing date (month/day) 7 10/21 10/26 11/2 11/9 11/14
密度 Density (104 hm–2) 60 79.1 120 180 240 280.9
施氮量 N application rate (kg hm–2) 30 290.4 270 240 210 189.5
第 1期 徐 晖等: 播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦 1号氮肥表观利用率的调控 125
1.5 统计分析
用Microsoft Excel整理和计算数据, 用 SigmaPlot
10.0软件绘图, 用 DPS v6.55软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 播期、密度、施氮量三因素及其互作对产量
和 NUR的影响
2012—2013和 2013—2014年度 23个试验组合
的产量范围分别为 5894.5~7501.5 kg hm–2和 6334.0~
7851.1 kg hm–2, NUR分别为35.50%~44.12%和35.21%~
44.13% (表 2)。回归分析结果表明, 施氮量对 NUR
的影响最大(F2012–2013=56.00, P<0.01; F2013–2014=13.65,
P<0.01), 其次是播期(F2012–2013=14.13, P<0.01; F2013–2014=
4.29, P<0.05), 而密度的影响不显著(F2012–2013=3.93,
P>0.05; F2013–2014=0.54, P>0.05)。播期密度(F2012–2013=
29.53, P<0.01; F2013–2014=40.11, P<0.01)、播期施氮
量(F2012–2013=7.15, P<0.05; F2013–2014=17.81, P<0.01)
对产量的互作效应显著 , 而密度施氮量互作效应
不显著(F2012–2013=0.15, P>0.05; F2013–2014=0, P>0.05)。
2.2 NUR回归模型的建立及分析
2.2.1 模型建立与优化 以播期(X1)、密度(X2)、
施氮量(X3)为因变量, NUR (Y)为目标变量建立模型
Y2013 = 43.26583 0.63144X1 + 0.33280X2 + 1.25707
X3 1.38069X12 1.79258X22 0.52333X32 + 1.74125X1
X2 0.07625X1X3 0.22875X2X3; Y2014 = 41.97629
0.93362X1 0.33157X2 + 1.66591X3 1.33873X12
1.67284X22 0.38413X32 + 1.67000X1X2 + 0.99000
X1X3 0.55750X2X3。两回归方程的 F1 值分别为
39.810和 6.343, 而 F0.01 (9,13) = 4.19, 说明模型的预
表 2 播期、密度、施氮量组合对小麦产量和表观氮肥利用率(NUR)的影响
Table 2 Effects of sowing date, density, and nitrogen application rate on wheat yields and utilization rate of nitrogen fertilizer (NUR)
2012–2013 2013–2014 密度
Density (104 hm–2)
施氮量
N application rate (kg hm–2) 产量 Yield (kg hm–2) NUR (%) 产量 Yield (kg hm–2) NUR (%)
11月 9日播种 Sowing on Nov. 9
240 270 6431.2 39.96 6874.1 37.36
240 210 6780.4 42.24 7217.8 41.32
120 270 6071.5 35.50 6447.2 35.88
120 210 6209.0 38.48 6724.8 39.78
10月 26日播种 Sowing on Oct. 26
240 270 6191.3 37.10 6744.1 38.84
240 210 5894.5 39.47 6432.8 36.55
120 270 6726.5 39.39 7126.9 41.75
120 210 6493.7 42.89 6888.1 43.98
10月 21日播种 Sowing on Oct. 21
180 240 6267.3 41.40 6334.0 38.76
11月 14日播种 Sowing on Nov.14
180 240 6157.4 37.86 6555.2 35.21
11月 2日播种 Sowing on Nov. 2
79.1 240 6455.4 37.86 6881.9 35.21
280.9 240 6977.2 39.07 7229.9 36.87
180 290.4 6766.4 40.26 6957.7 35.24
180 189.5 6576.1 43.85 7050.7 44.13
180 240 7421.2 43.60 7851.1 42.20
180 240 7356.2 42.88 7672.3 41.86
180 240 7501.5 44.12 7542.5 43.06
180 240 7378.7 43.24 7642.1 42.52
180 240 7431.3 43.76 7723.7 40.88
180 240 7310.9 42.36 7748.3 41.62
180 240 7288.4 42.96 7582.8 41.71
180 240 7406.8 43.06 7658.9 42.12
180 240 7311.6 43.32 7804.3 42.23
126 作 物 学 报 第 42卷
测值与实际值吻合性好。
对回归方程进行失拟性检验, 结果 2012—2013
年度的 F2值为 2.054, F0.01 (5,8) = 6.63, 复决定系数 R2
为 0.965, 说明三因素对 NUR 影响达 96.5%, 仅有
3.5%是由其他未控制因素和误差造成的 ; 2013—
2014年度 F2值为 17.654, F0.01 (5,8) = 6.63, R2 = 0.815,
说明三因素对 NUR 影响达 81.5%, 还有 18.5%是由
其他未控制因素和误差造成的。
对回归系数进行显著性检验, 在 σ = 0.10水平下剔
除不显著项, 得优化方程 Y2013 = 43.26583 0.63144X1 +
0.33280 X2 + 1.25707X3 1.38069X12 1.79258X22
0.52333X32 + 1.74125X1X2 (R2 = 0.969); Y2014 = 41.97629
0.93362X1 + 1.66591X3 1.33873 X12 1.67284X22 +
1.67000X1X2 (R2 = 0.832)。根据优化方程, 获得最大
NUR 的三因素组合, 2012—2013 年度为播期 10 月 31
日、密度 170万株 hm–2、施氮量 200 kg hm–2, 2013—
2014年度为播期 11月 2日、密度 180万株 hm–2、施
氮量190 kg hm–2, 其NUR分别为44.1%和44.8% (表3);
其他播期条件下配以适宜的密度和施氮量, 也能实现
相应的 NUR水平, 年度间因气候不一略有差异。
表 3 不同氮肥表观利用率(NUR)水平条件下播期、密度、施氮量组合
Table 3 Combinations of sowing date, density, nitrogen application amount under different utilization rates of nitrogen fertilizer
(NUR)
年度
Year
NUR
(%)
播期
Sowing date (month/day)
密度
Density (×104 hm–2)
施氮量
N application rate (kg hm–2)
2012–2013 44.1† 10/31 170 200
>42.0 10/28–11/3 160–210 200–220
>41.0
10/21–10/27
11/4–11/10
120–150
210–240
190–225
190–210
>39.0 11/11–11/14 210–260 190–210
2013–2014 44.8† 11/2 180 190
>42.0 10/26–11/2 130–180 190–200
>41.0 10/21–10/25 120–150 190–225
>39.0 11/3–11/11 210–240 190–210
†年度 NUR最大值。†The maximum NUR in the year.
2.2.2 播期、密度、施氮量单因子效应分析 回
归方程中, 播期、密度和施氮量一次项系数绝对值
大小决定了播期、密度和施氮量对小麦 NUR的影响
程度。2012—2013年度回归方程播期、密度和施氮
量一次项系数绝对值分别为 0.63144、0.33280 和
1.25707, 2013—2014 年度分别为 0.93362、0.33157
和 1.66591, 说明三因子对 NUR的影响为施氮量>播
期>密度。
令三因子中两因子编码值为零, 分别研究优化
方程中单因子对 NUR的影响。在一定范围内, NUR
与播期和密度均呈显著二次曲线关系, 随着播期的
推迟和密度的增加, NUR 均先升高后降低, 播期在
试验因子水平为编码值0.5 (10 月 29 日)左右时
NUR达到最大, 且随播期推迟, NUR降低的幅度加
大; 密度在试验因子水平为编码值 0 (180万株 hm–2)
左右时 NUR 达到最大。NUR 与施氮量呈显著正相
关, 试验因子水平在编码值2~ +2 (180~300 kg hm–2)
时 NUR 随着施氮量的减少而升高(图 1)。说明生产
中 NUR提升可以通过施氮量变化来实现, 合理的播
期、密度等措施及与氮肥的合理组合也可调控NUR。
2.2.3 播期、密度、施氮量两两互作效应分析 播
期、密度、施氮量之间的互作对 NUR影响也存在差
异, 其中播期密度的效应达极显著水平(F2012–2013 =
62.95, P < 0.01; F2013–2014 = 8.04, P < 0.01), 而播期
施氮量(F2012–2013 = 0.12, P > 0.05; F2013–2014 = 2.82, P >
0.05)、密度施氮量 (F2012–2013 = 1.09, P > 0.05;
F2013–2014 = 0.90, P > 0.05)的效应不显著。
2013—2014年度, 当施氮量为编码值 0水平时,
适期早播条件下, 较低密度处理比高密度处理 NUR
要高; 而适期晚播条件下, 较高密度处理比低密度
处理 NUR 要高, 但仍略低于适期早播低密度处理
(图 2)。当播期、密度分别为编码值 0水平时, 在一
定范围内 NUR随着播期的推迟、密度的增加呈先上
升后下降的趋势; 低氮条件下 NUR 整体水平较高,
当播期和密度均在试验因子水平为0.5~0 时能够实
现高 NUR。
稻茬小麦减氮条件下 NUR整体水平较高, 随着
播期的推迟和密度的增加, NUR 总体上呈先上升后
第 1期 徐 晖等: 播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦 1号氮肥表观利用率的调控 127
图 1 其他因子为编码值零水平时的单因子效应分析
Fig. 1 Single factor effect analysis when coded values of other factors are zero
横坐标表示 5种播期、密度和施氮量水平组合, 从左到右依次是播期 10月 19日+密度 60万株 hm2+纯氮 300 kg hm–2; 播期 10月 26
日+密度 120万株 hm2+纯氮 270 kg hm–2; 播期 11月 2日+密度 180万株 hm2+纯氮 240 kg hm–2; 播期 11月 9日+密度 240万株 hm2+
纯氮 210 kg hm–2; 播期 11月 16日+密度 300万株 hm2+纯氮 180 kg hm–2。每条曲线均为另 2个因子编码值为零时的拟合曲线。
NUR: 氮肥利用率。
The abscissa shows five combinations of sowing date, density and nitrogen application rate, which one, from left to right-sowing date of
October 19 + 0.6 million plants per hectare + N rate of 300 kg hm–2, sowing date of October 26 + 1.2 million plants per hectare + N rate of
270 kg hm–2, sowing date of November 2 + 1.8 million plants per hectare + N rate of 240 kg hm–2, sowing date of November 9 + 2.4 million
plants per hectare + N rate of 210 kg hm–2, and sowing date of November 16 + 3.0 million plants per hectare + N rate of 180 kg hm–2. Each
curve is the fitting curve when the other two factors were coded zero. NUR: utilization rate of nitrogen fertilizer.
图 2 播期、密度和施氮量编码值三者之一为零时另两因素的效应(2013–2014)
Fig. 2 Effects of other two factors when coded value of one factor among the these factors is zero (2013–2014)
播期坐标轴刻度值从 1.0到1.5依次表示 11月 9日、11月 6日、11月 2日、10月 30日、10月 26日和 10月 23日; 密度坐标轴刻
度值从 1.0到1.5依次表示每公顷 240、210、180、150、120和 90万株; 施氮量坐标轴刻度值从 1.0到1.5分别表示 210、225、240、
255、270、和 285 kg hm–2。NUR: 氮肥利用率。
In the axis of sowing date, scales from 1.0 to 1.5 indicate November 9, November 6, November 2, October 30, October 26, and October 23,
respectively. In the axis of density, scales from 1.0 to 1.5 indicate 2.4, 2.1, 1.8, 1.5, 1.2, and 0.9 million plants per hectare, respectively. In
the axis of N rate, scales from 1.0 to 1.5 indicate 210, 225, 240, 255, 270, and 285 kg hm–2, respectively. NUR: utilization rate of nitrogen
fertilizer.
下降的趋势, 施氮量减至 190~210 kg hm–2, 当播期
10 月 26 日至 11 月 6 日、密度 150~210 万株 hm–2
时, NUR达 42.8%以上(表 4)。
3 讨论
3.1 稻茬小麦高 NUR 条件下的播期、密度、施
氮量组合
关于不同播期、密度、施氮量组合对 NUR的影
响有相关研究报道, 王树丽[13]研究认为, 旱茬半冬
性品种泰农18早播条件下密度为270万株 hm–2和晚
播条件下密度为540万株 hm–2时, 能够提高氮肥利
用率; 孟维伟等[14]综合了产量、品质、氮肥利用率
等因素, 研究认为半冬性小麦济麦20最佳施氮量为
168 kg hm–2。本试验研究表明, 稻麦复种轮作方式下,
春性小麦光明麦1号播期10月28日至11月2日、密度
160~180万株 hm–2、施氮量200 kg hm–2左右时, 实现
NUR 大于42%的可靠度达到95%, 最大值为44.8%,
产量为6800~7200 kg hm–2。适期早播(10月21日
128 作 物 学 报 第 42卷
表 4 密度和播期为编码值零水平时低施氮量不同处理对 NUR的影响
Table 4 Effect of low nitrogen applied amount on NUR under the zero encoded levels of sowing date and density (%)
2012–2013 2013–2014 处理
Treatment N 210 kg hm–2 N 200 kg hm–2 N 190 kg hm–2 N 210 kg hm–2 N 200 kg hm–2 N 190 kg hm–2
密度编码值=0 Coded value of density = 0
11/14 39.0 39.0 38.9 38.3 38.9 39.4
11/11 40.7 40.7 40.6 40.0 40.6 41.1
11/9 42.0 42.0 41.9 41.4 41.9 42.5
11/6 43.3 43.3 43.2 42.8 43.4 44.0
11/2 44.0 44.0 43.9 43.6 44.2 44.8
10/29 44.0 44.0 43.9 43.8 44.3 44.9
10/26 43.3 43.3 43.2 43.2 43.8 44.4
10/24 42.4 42.4 42.3 42.5 43.1 43.6
播期
Sowing date
(month/day)
10/21 41.2 41.2 41.1 41.4 42.0 42.6
播期编码值=0 Coded value of sowing date = 0
280 39.5 39.5 39.4 38.9 39.5 40.0
260 41.2 41.2 41.1 40.6 41.2 41.8
240 42.5 42.6 42.4 42.0 42.5 43.1
210 43.7 43.7 43.6 43.2 43.8 44.4
180 44.0 44.0 43.9 43.6 44.2 44.8
150 43.4 43.4 43.3 43.2 43.8 44.4
120 41.9 41.9 41.8 42.0 42.5 43.1
100 40.3 40.3 40.2 40.6 41.2 41.8
密度
Density
(×104 hm–2)
80 38.4 38.4 38.3 38.9 39.5 40.0
至 27 日 )时 , 密度 120~150 万株 hm–2、施氮量
190~225 kg hm–2, NUR可以实现 41%以上, 产量为
6200~7000 kg hm–2; 适期晚播(11月 3日至 11日)时,
密度 210~240万株 hm–2、施氮量 190~210 kg hm–2,
NUR 可以实现 39%以上 , 产量为 5900~7250 kg
hm–2。这与王树丽[13]、孟维伟等[14]的旱茬小麦试验
结论有所不同, 反映出不同生态区不同类型小麦品
种实现氮高效的措施效应差异显著, 应根据当地气
候、土壤、水分、种植制度、轮作方式等因素合理
组合, 减少氮肥损失, 提高 NUR, 实现高效生产。
3.2 播期、密度、施氮量对稻茬小麦 NUR 的贡
献率
前人较多报道了播期、密度、施氮量等单个因
素对小麦产量的影响大小, 对措施的组合效应也有
报道, 李筠等 [15]研究认为, 播期和密度对江苏淮北
旱茬小麦半冬性品种连麦 2 号产量影响较大, 其中
播期效应>密度效应 ; 周凤云等 [16]研究表明 , 播期
对稻茬小麦春性品种渝麦 12产量有极显著影响, 施
氮量对籽粒产量有显著影响, 效应表现为播期效应
>氮肥效应。本试验结果表明, 单因素对稻茬小麦春
性品种NUR的影响表现为施氮量>播期>密度, 说明
氮肥对 NUR 的影响最明显, 密度的改变对 NUR 的
影响较小; 在一定范围内, NUR 与播期和密度均呈
显著二次曲线关系, 随着播期的推迟和密度的增加,
NUR均先升高后降低, 且随播期推迟, NUR降低的
幅度加大。当前生产中, 春性小麦品种播期迟于半
冬性小麦品种, 这可能也是春性小麦 NUR较低的原
因之一。两两互作对小麦 NUR的影响均表现为播期
和密度互作效应对小麦 NUR影响较大, 播期和施氮
量互作及密度和施氮量互作对小麦 NUR 的影响较
小, 这与李筠等 [15]产量效应结论一致, 而与周凤云
等[16]结论不同, 去除生态区、品种等不同以外, 最主
要原因可能是播期、密度、施氮量对产量和 NUR的
贡献率不同, 播期改变了幼苗生长环境, 使得小麦
冬前生育进程不同, 越冬期植株形态对后期 NUR的
吸收有很大影响; 播种密度决定总根量、根长和根
系活力, 从而改变植株后期对氮素的吸收效果, 同
时也影响地上部群体大小, 进而影响植株对氮的利
用效率; 氮肥施用改变土壤含氮量, 从而影响植株
对氮素的吸收。但也说明密度和播期对 NUR的调节
能力有一定的限度, 且调节的效应远不及施氮量及
氮肥运筹方式。可见, 在生产中如何通过协调播期、
第 1期 徐 晖等: 播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦 1号氮肥表观利用率的调控 129
密度、施氮量等因子的关系, 兼顾产量和效益, 使三
因素贡献率均达到最大值, 这将需要根据各地生态
生产条件和选用的品种类型进一步探讨。
3.3 稻茬小麦高 NUR 条件下播期与密度对减氮
的补偿效应
基于成本效益和环境保护两方面, 人们越来越
重视氮肥的高效施用问题, 在少施氮肥的条件下实
现较高 NUR, 一方面通过改良品种, 提高品种自身
的吸氮能力; 另一方面通过改善栽培措施, 调整氮
肥运筹、播种时间、基本苗等方法提高植株氮肥的
吸收[17]。王树丽[13]研究认为, 适宜的种植密度提高
了土壤单位面积的总根量、根长密度和根系活力 ;
过高的种植密度降低了叶片氮素含量和花后光合产
物。代兴龙等[18]采用 15N 标记法分析得出, 加大播
种密度有利于提高根长密度 , 减少氮素淋洗损失 ,
降低土壤残留率, 充分吸收深层次土壤中的氮素。
本试验研究表明 , 长江中下游麦区施氮量减至
190~210 kg hm–2时, 播期 10月 26日至 11月 6日、
密度 150~210万株 hm–2, NUR达到 42.8%以上, 过
早或过晚播种都会造成次生根生长的改变, 种植密
度直接影响根系总量, 次生根的良好生长和适宜的
总根量能够提供小麦生长后期旺盛的根系活力, 有
效吸收较深土壤中的氮素, 同时也对地上部植株的
群体状况产生显著的影响, 并影响花后光合营养物
的生成, 造成 NUR 下降, 适期播种条件下, 结合适
当的密度和施氮量, 产量和 NUR均较高。因此在生
产中应合理调节播期和密度, 可适度减少氮肥的施
用, 早播宜与低密度、高施氮量结合, 利于控制群体
大小和产量水平, 提高氮农学效率, 晚播条件下宜
适当增加密度、降低施氮量, 可提高氮生产效率和
NUR, 从而实现高效低污栽培。
3.4 不同生态区高产超高产条件下的小麦合理
栽培组合
前人对小麦高产高效栽培尤为重视, 这方面的
报道也较多。储亚云等[19]分析江苏苏南金坛市小麦
产量、施氮量和 NUR的关系表明, 在一定范围内增
加施氮量会降低氮肥利用率, 产量随施氮量增加呈
报酬递减, 施氮量为225 kg hm–2时, 产量(5205 kg
hm–2)和氮肥利用率(35%)都较高。王树丽等[20]研究
认为 , 山东地区泰农18和山农15密度分别是270万
株 hm–2和345万株 hm–2时, 产量和氮素利用率均较
高。张进忠[21]分析河南省安阳市强筋小麦高产高效
的播期、密度、施氮量的最佳组合为播期10月16日
左右、密度240万株 hm–2、施氮量225 kg hm–2, 实现
产量6000 kg hm–2。本试验研究表明, 当播期10月31
日至11月5日、密度170~220万株 hm–2、施氮量225~
250 kg hm–2时, 可以使产量大于7200 kg hm–2的可靠
度达到95% (另文发表)。综合高产和高 NUR条件下
的播期、密度、施氮量组合分析得出, 在氮肥运筹
为5∶1∶2∶2条件下, 稻茬小麦采用播期10月31日
至11月2日、密度170~180万株 hm–2、施氮量200~225
kg hm–2的组合方式, 可以实现高产高效, 这与王树
丽等[20]、张进忠[21]结论有所差异, 与储亚云等[19]结
论一致, 这可能是地区生态条件差异和种植的品种
型不同造成的。因而不同地区应有各自适宜的高产
高效栽培模式, 在生产中应根据当地生态坏境、气
候变化等制定合理的种植方式, 寻求产量与效益的
最佳组合。
4 结论
播期、密度、施氮量对稻茬小麦 NUR均有影响,
效应表现为施氮量>播期>密度, 适宜播期和密度组
合可以实现减氮、提升 NUR的目标。在本试验条件
下, 稻茬小麦不同 NUR水平的播期、密度、施氮量
组合不同, 播期 10 月 31 日至 11 月 2 日、密度
170~180万株 hm–2、施氮量 200~225 kg hm–2、氮肥
运筹为 5∶1∶2∶2 的组合方式, 可以实现高产高
效。在生产中应根据当地生态坏境、气候变化等确
定适宜的播期、密度、施氮量水平, 以实现小麦高
效减污栽培。
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