全 文 ：中国生态农业学报 2014年 9月 第 22卷 第 9期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2014, 22(9): 10201028


* 农业科研杰出人才及其创新团队培养计划项目资助
** 通讯作者: 王林权, E-mail: linquanw@nwsuaf.edu.cn
赵玉霞, 主要从事植物营养与合理施肥研究。E-mail: yuxiazh1989@163.com
收稿日期: 20140309 接受日期: 20140604
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.140274
氮硫配施对冬小麦氮硫吸收转运及利用效率的影响*
赵玉霞 周 芳 李雪芳 李 娜 王林权**
(西北农林科技大学资源环境学院 杨凌 712100)
摘 要 采用二元二次正交旋转组合设计, 通过田间试验研究了陕西关中地区氮硫配施对冬小麦氮硫素吸
收、转运及利用效率的影响。试验施氮量[kg(N)·hm2]设 75(N1)、108(N2)、187.5(N3)、267(N4)和 300(N5)5 个
水平, 施硫量[kg(S)·hm2]设 75(S1)、97.5(S2)、150(S3)、202.5(S4)和 225(S5)5个水平, 组成 N4S4、N4S2、N2S4、
N2S2、N5S3、N1S3、N3S5、N3S1、N3S3 9个处理。结果表明: 拔节期至开花期是冬小麦干物质和氮、硫积累的
高峰期 , 积累量分别占全生育期内干物质和氮、硫积累量的 43.33%~48.42%、28.71%~44.77%和 40.11%~
50.43%。氮素向籽粒的转运率(63.61%~70.64%)远高于硫素向籽粒的转运率(10.63%~30.98%); 氮硫配施促进了小麦
花后营养器官氮硫向籽粒的运转, 同时增加了总转运量对籽粒氮硫的贡献率。在 N2(108 kg·hm2)和 S2(97.5 kg·hm2)
水平, 氮硫积累量及转运量随施硫量或施氮量的增加而增加; 在 N3(187.5 kg·hm2)和 S3(150 kg·hm2)水平, 则随施
硫量或施氮量的增加先增加后趋于稳定。植株体内的氮素和硫素吸收累积量具有极显著相关关系。综合考虑
氮素(硫素)表观利用率及生理效率, 在施氮量(170.64~204.52 kg·hm2)与施硫量(97.35~139.32 kg·hm2)水平下,
氮硫肥利用率较高。因此, 在冬小麦栽培过程中, 可以通过调节施氮量和施硫量, 充分利用氮硫交互效应, 提
高氮硫的吸收、分配及利用效率。
关键词 正交旋转组合设计 氮硫配施 冬小麦 氮素 硫素 积累量 转运 表观回收率 生理效率
中图分类号: S143.7+1; S512.1+1.01 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2014)09-1020-09
Effects of nitrogen and sulfur interaction on their accumulation,
translocation and use efficiency in winter wheat
ZHAO Yuxia, ZHOU Fang, LI Xuefang, LI Na, WANG Linquan
(College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)
Abstract A field experiment was conducted in Guanzhong Plain of China to identify the effects of the interactions of nitrogen and
sulfur on the absorption, translocation and use efficiency of nitrogen and sulfur by winter wheat (‘Xiaoyan 22’). A two-factor
(nitrogen and sulfur) central composite rotatable design was used in the experiment with five levels of nitrogen (75 kg·hm2, 108
kg·hm2, 187.5 kg·hm2, 267 kg·hm2 and 300 kg·hm2) and five levels of sulfur (75 kg·hm2, 97.5 kg·hm2, 150 kg·hm2, 202.5
kg·hm2 and 225 kg·hm2). The results showed that dry matter, N and S contents reached peak values during jointing to anthesis stage,
accounting for 43.33%–48.42% dry matter, 28.71%–44.77% N and 40.11%–50.43% S contents of the entire winter wheat growth
season. Translocation rates of nitrogen (63.61%–70.64%) were much higher than those of sulfur (10.63%–30.98%). The application
of nitrogen and sulfur fertilizers increased nitrogen and sulfur contents and translocation from vegetative organs to grains after
anthesis. The application of nitrogen and sulfur fertilizers also increased the contribution of both nitrogen and sulfur translocation to
grain yield. Under N level of 108 kg·hm2 and S level of 97.5 kg·hm2, nitrogen and sulfur contents increased significantly with
increasing sulfur or nitrogen application levels. At N level of 187.5 kg·hm2 and S level of 150 kg·hm2, nitrogen and sulfur contents
increased initially before stabilizing with increasing sulfur or nitrogen input. Sulfur content was positively correlated with nitrogen
appliction. The combined fertilizaton of nitrogen (170.64–204.52 kg·hm2) and sulfur (97.35–139.32 kg·hm2) had higher fertilizer
use efficiency and apparent recovery. In conclusion, N & S uptake, translocation and use efficiency were increasable through
optimizing the application rates of nitrogen and sulfur.
第 9期 赵玉霞等: 氮硫配施对冬小麦氮硫吸收转运及利用效率的影响 1021


Keywords Central composite rotatable design; Combined application of N and S fertilizer; Winter wheat; Nitrogen; Sulfur;
Acummulated amount; Translocation; Apparent recovery rate; Physiological efficiency
(Received Mar. 9, 2014; accepted Jun. 4, 2014)
硫是植物必需的矿质营养元素, 在植物生命活
动中起着重要作用[1]。氮和硫有很强的内在联系, 作
物对硫的反应往往取决于氮的供应量, 大量施用氮
肥会导致硫肥的相对缺乏[2]。当前小麦生产过程中
只重视氮、磷和钾肥的使用, 而忽视了硫肥的作用,
氮肥的过多投入, 导致土壤氮硫比例严重失衡, 制
约产量提高的同时也降低了氮肥利用率[3]。
近些年, 国内外很多学者对农作物氮素和硫素
的吸收积累、分配与利用率进行了广泛的研究[48]。但
是, 关于施用硫肥对提高硫素积累分配方面的研究
结果并不一致。多数研究认为, 施用硫肥能增加氮
硫素的积累分配。Hesse等[5]研究发现小麦的氮素代
谢和硫素代谢之间存在密切联系, 氮素能够通过诱
导硫吸收同化有关基因的表达, 提高植株对硫的吸
收同化能力。Vidmar等[6]研究表明较高的氮素供应
水平能提高硫转运蛋白对硫酸根的亲和力, 从而促
进植株对硫的吸收。而吴静等[7]认为供硫充足的土
壤若氮素供应不足, 植株体内的硫浓度、硫的吸收
累积会相应降低。这可能与供试土壤特性、施肥水
平、作物品种有关。在陕西关中地区, 刘洋等[8]发现
硫肥对小麦生长发育的影响在很大程度上依赖于土
壤中的氮素水平。在氮素供应不足的情况下, 大量
施用硫肥会阻碍植株对氮素的吸收利用, 导致小麦
植株氮含量和累积量下降 ; 在氮素充足的情况下 ,
大量施用硫肥可以促进植株对氮素的吸收和利用, 促
使灌浆末期氮素从营养器官向籽粒中转移, 提高氮肥
利用率。陕西省土壤有效硫含量为4.6~157.3 mg·kg1,
平均值29.3 mg·kg1, 低于我国南方10个省的平均值,
其中关中灌区平均有效硫含量为26.6 mg·kg1[9]。近
10年随着高浓度复合肥和氮肥用量的增加 , 当地
农业生产中硫肥肥效日益显现 , 但是在陕西关中
地区关于硫肥科学施用的研究报道很少。为此 , 本
试验研究了氮硫配施对关中地区冬小麦氮硫积累
与转运及肥料利用率的影响 , 以便合理使用氮硫
肥、发挥氮硫肥的交互效应, 减少化肥投入, 提高资
源利用效率, 为当地冬小麦的高产高效栽培提供理
论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于 2012年 10月至 2013年 6月在陕西省杨凌
示范区西北农林科技大学灌溉试验站(108°04′02″E,
34°17′38″N, 海拔 520 m)进行。试验区域属半湿润易
旱区, 冬小麦生长期降水量 190 mm 左右, 为缺水年,
年均气温 13 ℃。试验地土壤类型为旱耕土垫人为土
(红油土), 耕层(0~20 cm)土壤基本理化状况为: 有
机质含量 7.61 g·kg1, 全氮 0.53 g·kg1, 矿质氮
(NH4+-N+NO3-N)7.02 mg·kg1, 速效磷(P) 5.27 mg·kg1,
速效钾(K2O) 125.68 mg·kg1, 有效硫(S)4.69 mg·kg1
(0.5 mol·L1 NaHCO3浸提, 比浊法测定), 土壤 pH 7.8。供
试小麦品种为冬小麦‘小偃 22’, 播种量为 120 kg·hm2。
试验采用二元二次正交旋转组合设计, 见表 1。
施氮量[kg(N)·hm2]设 75(N1)、108(N2)、187.5(N3)、
267(N4)、300(N5)5个水平, 施硫量[kg(S)·hm2]设 75
(S1)、97.5(S2)、150(S3)、202.5(S4)、225(S5)5个水平,
组成 9个处理。其中 N3S3为中心点处理(氮肥用量根
据当地生产中一般施肥水平确定 , 硫肥用量根据
2011年的硫肥试验结果确定[10]), 设 9次重复, 其他
处理 3 次重复; 另外设对照处理 N0S0, 只施磷钾肥,
重复 3次; 共计 10个处理, 36个小区。磷肥用量为
120 kg(P2O5)·hm2, 钾肥用量为 75 kg(K2O)·hm2。氮
肥为尿素 , 磷肥为重过磷酸钙 , 钾肥为氯化钾 , 硫
肥为石膏。磷肥、钾肥和硫肥作为基肥一次施入, 氮
肥 70%基施, 30%于拔节期以撒施灌水方式追施, 灌
水量为 450 m3·hm2。小区面积 10.5 m2(3.5 m×3 m),
每小区种植 17行。其他管理措施与当地大田相同。
表 1 二元二次正交旋转组合设计方案表
Table 1 Nitrogen fertilization (N) and sulfur fertilization (S)
combinations in the central composite rotatable design (CCRD)
处理
Treatment
施氮量编码值(施氮量)
Code of N application
(N application rate, kg·hm2)
施硫量编码值(施硫量)
Code of S application
(S application rate, kg·hm2)
N4S4 1(267) 1(202.5)
N4S2 1(267) 1(97.5)
N2S4 1(108) 1(202.5)
N2S2 1(108) 1(97.5)
N5S3 1.414(300) 0(150)
N1S3 1.414(75) 0(150)
N3S5 0(187.5) 1.414(225)
N3S1 0(187.5) 1.414(75)
N3S3 0(187.5) 0(150)

1.2 测定项目与计算方法
于小麦分蘖期、返青期和拔节期从每小区各取
10株(主茎+分蘖); 在开花期挂牌标记长势一致、同
天开花的穗子 100 个, 在开花期和成熟期每个小区
1022 中国生态农业学报 2014 第 22卷


分别取 10 个单茎(穗)。分蘖期、返青期和拔节期将
叶和茎分离, 开花期和成熟期按叶、茎、鞘、穗(不
含籽粒)、籽粒等器官分离, 105 ℃下杀青 30 min, 80 ℃
烘至恒重, 称取干重, 然后用植物粉碎机粉碎测定
全氮和全硫含量。小麦植株的氮素含量采用 H2SO4-
H2O2消解, 凯氏定氮法测定; 全硫采用 HNO3-HClO4-
HCl消解, 比浊法测定。
在小麦三叶期选取长势均匀的小麦 4 行, 插杆
标定, 于灌浆后期调查标记区域的小麦穗数。
小麦花后营养器官氮素(硫素)运转及氮肥(硫肥)
利用率指标按以下公式计算[1112]:
地上部氮(硫)累积量(mg·10stem1)=∑各器官氮
(硫)含量(mg·g1)×各器官 10茎生物量(g) (1)
地上部氮(硫)总累积量(kg·hm2)=单茎氮(硫)积
累量(mg·stem1)×公顷穗数(stems·hm2)×106 (2)
开花后氮(硫)转运量(mg·10stem1)=开花期地上
部的氮(硫)积累量(mg·10stem1)成熟期地上部(除
籽粒外)氮(硫)积累量(mg·10stem1) (3)
开花后氮(硫)转运率(%)=开花后氮(硫)转运量
(mg·10stem1)/开花期地上部氮(硫)积累量(mg·10stem1)×
100% (4)
转运氮(硫)对籽粒(硫)贡献率(%)=开花后氮(硫)
转运量 (mg·10stem1)/成熟期籽粒氮 (硫 )积累量
(mg·10stem1)×100% (5)
氮(硫)肥表观利用率(%)=[施氮(硫)区氮(硫)素
累积量 (kg·hm2)不施氮 (硫 )区氮 (硫 )素累积量
(kg·hm2)]/氮(硫)肥用量(kg·hm2)×100% (6)
氮(硫)肥生理效率(kg·kg1)=籽粒产量(kg·hm2)/
地上部植株氮(硫)素总积累量(kg·hm2) (7)
1.3 数据处理
采用 Excel 2003软件进行数据分析, 用 SAS 8.0
统计分析软件对数据进行差异显著性检验(LSD 法),
采用 Origin 8.5和 SigmaPlot 12.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 氮硫配施对冬小麦地上部植株干物质积累的
影响
表 2 显示, 冬小麦干物质积累量随生育期的推进
而增加, 成熟期达到最大值。在整个生育期, 拔节期
前干物质积累量占总积累量的 16.06%~18.35%, 拔
节期至开花期占 43.33%~48.42%, 开花期到成熟期
占 27.71%~32.74%。由此表明拔节期以前干物质积
累较慢, 拔节期至开花期干物质积累迅速增加, 开
花期以后积累量又降低。在 N2和 N4水平, 地上部营
养器官和籽粒的干物质积累量均随施硫量的增加呈
显著增加趋势(N4 水平分蘖期和总积累量除外); 在
S2和 S4水平, 干物质积累量也有随施氮量的增加而
呈相同的变化趋势; 在 N3或 S3水平, 则随施硫量或
施氮量的增加先增加后趋于稳定, 而总积累量则随
施硫或施氮量的增加先增后减。
2.2 氮硫配施对冬小麦地上部植株氮硫积累的影响
2.2.1 对全氮积累量的影响
表 3 显示, 冬小麦地上部植株的全氮积累量在
整个生育期内逐渐增加, 在成熟期达到最大值。在
整个生育期 , 拔节期前全氮积累量占总积累量的
17.92%~23.44%, 拔节期至开花期占 28.71%~44.77%,
开花期到成熟期占 19.05%~34.80%。表明拔节期至
开花期是氮素吸收的高峰期。在 N2或 S2水平, 地上
部营养器官和籽粒的全氮积累量与总积累量均随施
硫量或施氮量的增加呈显著增加趋势(返青期除外);
在N4或 S4水平, 全氮积累量随施硫量或施氮量的增
加无显著变化(拔节期和总积累量除外); 在 N3或 S3
表 2 氮硫配施对冬小麦不同生育期地上部植株干物质积累的影响
Table 2 Effect of nitrogen and sulfur combined application on shoots dry matter accumulation of winter wheat at different growth stages
成熟期 Maturity stage
处理
Treatment
分蘖期
Tillering stage
(g·10stem1)
返青期
Regreening stage
(g·10 stem1)
拔节期
Jointing stage
(g·10stem1)
开花期
Anthesis stage
(g·10stem1)
营养器官
Vegetable organ (g·10stem1)
籽粒 Grains
(g·10 stem1)
总量 Total
(kg·hm2)
N0S0 2.23d 2.60f 7.85e 23.43d 16.89e 16.10d 6 296.79d
N1S3 2.39c 2.86e 8.42d 25.74c 20.87c 16.67bc 7 639.39c
N2S2 2.58b 3.02d 8.71d 25.46c 20.12d 16.32c 7 448.34c
N2S4 2.75a 3.15c 8.92c 26.75b 21.35b 16.98b 9 034.38b
N3S1 2.37c 3.07d 8.68d 25.86c 20.62c 16.86b 9 017.69b
N3S3 2.63ab 3.45a 9.22b 27.92ab 21.51ab 17.11ab 10 925.60a
N3S5 2.77a 3.50a 9.52ab 27.63ab 22.22a 18.86a 9 111.54b
N4S2 2.66ab 3.37b 9.25b 26.79b 20.91c 16.91b 10 158.45a
N4S4 2.77a 3.57a 10.15a 28.14a 22.04a 18.18a 9 560.29ab
N5S3 2.81a 3.49a 10.25a 28.20a 22.53a 18.90a 9 504.04ab
同列数据后不同字母表示处理间差异达 5%显著水平, 下同。Different small letters in the same column mean significant difference among
treatments at 5% level. The same below.
第 9期 赵玉霞等: 氮硫配施对冬小麦氮硫吸收转运及利用效率的影响 1023


表 3 氮硫配施对冬小麦不同生育期地上部植株全氮积累量的影响
Table 3 Effect of nitrogen and sulfur combined application on shoots nitrogen content of winter wheat at different growth stages
成熟期 Maturity stage
处理
Treatment
分蘖期
Tillering stage
(mg·10stem1)
返青期
Regreening stage
(mg·10stem1)
拔节期
Jointing stage
(mg·10stem1)
开花期
Anthesis stage
(mg·10stem1)
营养器官
Vegetable organ
(mg·10stem1)
籽粒
Grains
(mg·10stem1)
总量
Total
(kg·hm2)
N0S0 48.91e 54.99e 112.14f 240.36e 72.92f 234.39f 58.67f
N1S3 64.98c 69.84d 144.00e 317.87d 97.82e 343.23e 89.75e
N2S2 66.30c 79.35b 162.72d 339.88c 109.73d 359.54c 95.92e
N2S4 71.92b 96.96ab 185.17c 411.39ab 126.35ab 388.50ab 121.35c
N3S1 59.77d 78.77c 162.99d 348.71c 117.10c 344.46d 111.05d
N3S3 76.78a 96.44ab 184.68c 411.48ab 120.82ab 385.80ab 143.32a
N3S5 74.90ab 97.93ab 194.35a 412.47ab 122.67ab 386.88ab 113.02d
N4S2 76.16a 97.67ab 188.63c 406.06b 123.90ab 382.18ab 135.93b
N4S4 75.53ab 98.94a 192.95b 417.95ab 128.55a 398.14a 125.19c
N5S3 74.47ab 98.72a 195.38a 425.98a 128.59a 400.17a 121.30c

水平, 全氮积累量随施硫量或施氮量的增加先增加
后趋于稳定(拔节期和总积累量除外)。
2.2.2 对全硫积累量的影响
由表 4 可以看出, 在整个生育期内, 地上部植
株全硫积累量逐渐增加, 成熟期达到最大值。地上
部植株全硫积累量为 42.61~73.26 g·10stem1, 远低
于全氮积累量 307.31~528.76 g·10stem1。在整个生
育期, 拔节期前全硫积累量占总积累量的 10.55%~
19.08%, 拔节期至开花期占 40.11%~50.43%, 开花
期到成熟期占 26.12%~39.08%。这也表明拔节期至
开花期同样是硫素吸收的高峰期。在 N2或 S2水平,
地上部营养器官和籽粒的全硫积累量与总积累量基
本随施硫量或施氮量的增加呈显著增加趋势; 在 N3
和 S3水平, 则随施硫量或施氮量的增加先增加后趋
于稳定(成熟期营养器官和总积累量除外); 在 N4 水
平, 增加施硫量对全硫积累量没有显著影响; 在 S4
水平, 从分蘖期到拔节期增加施氮量能显著增加植
株全硫积累量。
表 4 氮硫配施对冬小麦不同生育期地上部植株全硫积累量的影响
Table 4 Effect of nitrogen and sulfur combined application on shoots sulfur content of winter wheat at different growth stages
成熟期 Maturity stage
处理
Treatment
分蘖期
Tillering stage
(mg·10stem1)
返青期
Regreening stage
(mg·10stem1)
拔节期
Jointing stage
(mg·10stem1)
开花期
Anthesis stage
(mg·10stem1)
营养器官
Vegetable organ
(mg·10stem1)
籽粒
Grains
(mg·10stem1)
总量
Total
(kg·hm2)
N0S0 3.77f 4.03e 8.87f 25.96e 23.20e 19.41e 8.13f
N1S3 5.19d 5.71d 12.00e 44.54c 34.76c 29.77c 13.13e
N2S2 5.25d 5.99d 14.22d 44.52c 35.62b 29.73c 13.36d
N2S4 5.61c 8.50b 17.00c 50.12ab 37.68a 30.16b 15.99b
N3S1 4.71e 6.25c 14.56d 40.47d 31.83d 28.79d 14.59c
N3S3 6.06ab 8.63ab 18.17b 50.19ab 34.64c 35.54a 19.85a
N3S5 6.18a 9.34a 19.16ab 51.46ab 36.39ab 36.87a 16.25b
N4S2 5.98b 8.74ab 18.72ab 49.00b 36.93ab 30.39b 18.08ab
N4S4 6.05ab 9.36a 19.52a 49.90ab 37.05ab 33.54b 16.78b
N5S3 6.16a 9.13ab 19.29ab 52.59a 37.67a 35.12a 16.70b

2.2.3 冬小麦氮积累量与硫积累量的关系
成熟期冬小麦植株氮素积累量与硫素积累量和
籽粒氮素积累量与硫素积累量的相关分析见图 1。
植株的氮素积累量与硫素积累量呈极显著正相关
(y=0.097 3x+4.632 7, R2=0.879 4, P<0.001, df=35),
籽粒氮素积累量与硫素积累量也呈极显著正相关
(y=0.061 4x0.040 3, R2=0.813 8, P<0.001, df=35),
说明氮素和硫素的积累存在协同作用。
2.3 氮硫配施对冬小麦花后氮素(硫素)转运的影响
2.3.1 对氮素转运的影响
由表 5 可知, 花后地上部营养器官的氮素向籽
粒转运显著, 平均达到 68.47%, 对籽粒的贡献率达
到 69.13%。小麦地上部各营养器官中叶片的氮素转
运量和转运率最大, 其次为鞘、穗、茎。在 N2或 S2
水平, 小麦营养器官的氮素转运量、转运率、总转
运量、总转运率和转运氮素对籽粒氮素的贡献率均
1024 中国生态农业学报 2014 第 22卷



图 1 成熟期冬小麦植株(a)和籽粒(b)氮积累量与硫积累量的相关分析(n=36)
Fig. 1 Relationships of nitrogen accumulation amount and sulfur accumulation amount in winter wheat plant (a)
and grains (b) at maturation stage (n=36)
表 5 氮硫配施对冬小麦花后氮素积累转运的影响
Table 5 Effect of nitrogen and sulfur combined application on nitrogen content and translocation in winter wheat plant post-anthesis
叶片 Leaf 茎 Stem 鞘 Sheath 穗 Spike 合计 Total 处理
Treatment TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
CTNG
(%)
N0S0 48.61e 70.25e 20.77e 49.44e 29.58e 60.12e 28.48e 53.72d 127.44e 63.61e 54.37d
N1S3 101.22d 78.78d 28.21d 52.24c 43.81d 69.70b 36.81d 58.86c 210.05d 68.23b 61.20c
N2S2 110.36c 80.00c 33.10c 50.68d 48.79c 68.83c 37.90d 57.62c 230.15c 67.72c 64.01c
N2S4 123.82ab 82.36a 46.77ab 56.31a 61.67b 72.88a 52.78b 60.98b 285.04b 69.29ab 73.37ab
N3S1 104.11d 79.37c 38.70b 53.67b 46.70c 63.68d 42.10c 58.41c 231.61c 66.42d 67.24b
N3S3 121.91ab 80.62b 46.81ab 56.74a 64.49a 72.07ab 57.45a 62.95a 290.66ab 70.64a 75.34a
N3S5 123.10ab 80.94b 47.10ab 56.98a 62.74ab 72.93a 56.86a 62.01ab 289.80ab 70.26a 74.91a
N4S2 116.99b 80.89b 46.29ab 55.33ab 65.49a 71.95ab 53.39ab 61.54b 282.16b 69.49ab 73.83ab
N4S4 123.01ab 81.25ab 46.43ab 55.12ab 65.01a 72.44a 54.95ab 61.50b 289.40ab 69.24ab 72.69ab
N5S3 125.79a 80.67b 48.30a 56.02ab 65.70a 72.40a 57.60a 61.88ab 297.39a 69.81ab 74.32a
平均
Average
109.89 79.51 40.26 54.25 55.39 69.70 47.83 59.95 253.37 68.47 69.13
TA: 转运量; TR: 转运率; 下同。CTNG: 转运氮对籽粒氮的贡献率。TA: translocation amount; TR: translocation rate; The same below. CTNG:
contribution of transferred nitrogen to grain nitrogen.

随施硫量或施氮量的增加而增加, 且达到显著差异
水平。在 N4或 S4水平, 氮素转运量、转运率、总转
运量等不受施硫量或施氮量的影响(S4 水平鞘转运
量除外)。在 N3或 S3水平, 地上部营养器官的氮素
转运量、转运率、总转运量、总转运率和转运氮素
对籽粒氮素的贡献率均随施硫量或施氮量的增加先
增加后趋于稳定(S3水平鞘的转运率除外)。与对照相
比, 施肥处理的地上部营养器官的转运量、转运率
以及总转运量、总转运率和转运氮素对籽粒氮素的
贡献率均显著增加。
2.3.2 对硫素转运的影响
表 6显示, 与对照相比, 冬小麦开花后, 施肥处
理的地上部营养器官中硫素的总转运量、总转运率
和转运硫素对籽粒硫素的贡献率均显著增加。叶片
的硫素转运量和转运率最大, 穗次之, 茎鞘无输出。
在 N2或 S2水平, 叶片和穗的硫素转运量、转运率及
总转运量、总转运率和转运硫素对籽粒硫素的贡献
率均随施硫量或施氮量的增加而增加并达到显著差
异水平。在 N4或 S4水平, 叶片和穗的硫素转运量、
转运率及总转运量、总转运率和转运硫素对籽粒硫
素的贡献率不受施硫量或施氮量的影响。在 N3 或
S3 水平, 叶片和穗的硫素转运量、转运率及总转运
量、总转运率和转运硫素对籽粒硫素的贡献率则随
施硫量或施氮量的增加先增加后趋于稳定。硫素平
均转运率为 23.78%, 远低于氮素的平均转运率
68.47%; 转运硫素对籽粒硫素的贡献率为 35.34%,
也低于氮素的贡献率 69.13%。
2.4 氮硫配施对冬小麦氮素(硫素)利用率的影响
2.4.1 对氮素(硫素)表观利用率的影响
将冬小麦氮素表观利用率(YNUF, %)和硫素表观
利用率(YSUF, %)与施氮量编码值(x1)和施硫量编码值
(x2)进行模型拟合, 得到氮肥和硫肥表观利用率的效
应函数[见方程(1)和(2)]:
YNUF=46.99–9.20x1+1.39x2+0.55x1x2 –3.35x12 –2.37x22
(1)
YSUF=7.10+0.33x1 –1.97x20.09x1x2 –0.57x12 –0.04x22
(2)
第 9期 赵玉霞等: 氮硫配施对冬小麦氮硫吸收转运及利用效率的影响 1025


表 6 氮硫配施对冬小麦花后硫素积累转运的影响
Table 6 Effect of nitrogen and sulfur combined application on sulfur content and translocation in winter wheat plant post-anthesis
叶片 Leaf 茎 Stem 鞘 Sheath 穗 Spike 合计 Total 处理
Treatment TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
TA
(mg·10stem1)
TR
(%)
CTSG
(%)
N0S0 5.26e 42.82e 3.12d 43.29d 1.00c 18.38d 1.62e 34.62e 2.76e 10.63e 14.22e
N1S3 9.78c 57.08c 2.50c 15.63c 0. 60ab 6.86b 3.10c 42.31c 9.78c 21.96c 32.85c
N2S2 9.40c 57.95c 2.30c 14.65c 1.10c 11.55c 2.90c 40.96d 8.90d 19.99d 29.94d
N2S4 11.12b 59.40ab 1.90b 10.94b 0. 50ab 4.59ab 3.72b 44.89b 12.44b 24.82b 41.25ab
N3S1 8.91d 56.29d 2.29c 16.10c 0.71b 7.80b 2.73d 41.92d 8.64d 21.35c 30.01d
N3S3 12.26a 61.47a 1.21a 6.87a 0.31a 3.14a 4.81a 53.73a 15.55a 30.98a 43.75a
N3S5 11.99ab 59.14ab 1.40a 7.84ab 0.32a 3.73a 4.80a 53.28a 15.07a 29.28ab 40.87ab
N4S2 10.90b 58.78b 1.92b 10.41b 0.61ab 7.24b 3.70b 43.59b 12.07b 24.63b 39.72b
N4S4 11.40b 59.70ab 2.02b 11.43b 0.43a 4.55ab 3.90b 43.91b 12.85b 25.76b 38.31b
N5S3 12.06a 59.71ab 1.68a 9.00ab 0.39a 3.71a 4.93a 52.71ab 14.92a 28.37ab 42.48a
平均
Average
10.31 58.21 2.04 14.72 0.60 7.15 3.62 45.19 11.30 23.78 35.34
CTSG: 转运硫对籽粒硫的贡献率。Contribution of transferred sulfur to grain sulfur.

经检验, 回归方程(1)和(2)的 F值分别为 20.14和
6.48, 均大于 F0.05=3.33, 说明模型能够反映冬小麦氮
素(硫素)表观利用率与施氮量和施硫量之间的关系。
施氮量和施硫量对冬小麦氮素表观利用率的效
应见图 2a。在低施氮量水平下, 冬小麦氮素表观利
用率随施硫量的增加先降低后趋于稳定; 在低施硫
量水平下, 则随施氮量的增加而降低; 在中、高施氮
量或施硫量水平下, 氮素表观利用率随施硫量或施
氮量的增加先增加后降低。氮、硫肥引起的曲面坡
度变化程度不同, 氮肥引起曲面坡度变化较硫肥的
大, 说明氮肥对氮素表观利用率的效应大于硫肥。根
据方程 (1)对氮肥表观利用率模型寻优 , 在施氮量
170.64~210.68 kg·hm2与施硫量 97.35~152.27 kg·hm2
配合时, 氮素表观利用率较高。
施氮量和施硫量对冬小麦硫素表观利用率的效应
见图 2b。在低施氮量水平下, 冬小麦硫素表观利用率随
施硫量的增加而降低; 在低施硫量水平下, 则随施氮量
的增加先降低后缓慢增加; 而在中、高施氮量或施硫量
水平下, 硫素表观利用率随施硫量或施氮量的增加先
逐渐增加后降低。根据方程(2)对硫素表观利用率模型
寻优, 在施氮量 143.45~211.55 kg·hm2与施硫量 91.59~
144.50 kg·hm2配合时, 冬小麦硫素表观利用率较高。

图 2 冬小麦氮素(硫素)表观利用率对氮、硫配施的响应曲面
Fig. 2 Response surfaces of apparent nitrogen (sulfur) recovery rates of winter wheat to nitrogen and sulfur fertilization rates
2.4.2 对氮素(硫素)生理效率的影响
将冬小麦氮素生理效率(YPNUE, kg·kg1)和硫素
生理效率(YPSUE, kg·kg1)与施氮量编码值(x1)和施硫
量编码值(x2)进行模型拟合, 得到氮肥和硫肥的生理
效率效应函数[见方程(3)和(4)]:
YPNUE=35.27–1.72x1–1.24x2+0.48x1x2–1.18x120.25x22
(3)
YPSUE=261.32–2.19x1–3.47x2+2.43x1x2–3.29x12–3.17x22
(4)
1026 中国生态农业学报 2014 第 22卷


经检验回归方程(3)和(4)的 F值分别为 13.22和
7.88, 均大于 F0.05=3.33, 说明模型能够反映冬小麦
氮素(硫素)利用率与施氮量和施硫量之间的关系。
施氮量和施硫量对冬小麦氮素生理效率见图
3a。在低施氮量水平下, 氮素生理效率随施硫量的
增加先降低后趋于稳定; 在低施硫量水平下, 则随
施氮量的增加而降低; 在中、高施氮量或施硫量水
平下, 氮素生理效率则随施硫量或施氮量的增加先
增加后降低。根据方程(3)对氮素利用率模型寻优,
在施氮量 149.89~225.11 kg·hm2 与施硫量 91.43~
142.60 kg·hm2配合时, 冬小麦氮素生理效率较高。
施氮量和施硫量对冬小麦硫素生理效率见图
3b。在低施氮量或施硫量水平下, 硫素生理效率随
施硫量或施氮量的增加而降低; 在中、高施氮量或
施硫量水平下, 硫素生理效率随施硫量或施氮量的增
加先增加后降低。根据方程(4)对硫素生理效率寻优,
在施氮量 170.48~204.52 kg·hm2 与施硫量 84.29~
139.32 kg·hm2配合时, 冬小麦硫素生理效率较高。

图 3 冬小麦氮素(硫素)生理效率对氮、硫配施的响应曲面
Fig. 3 Response surfaces of physiological nitrogen (sulfur) efficiency of winter wheat to nitrogen and sulfur fertilization rates
3 讨论与结论
氮和硫在植株体内的生理功能和同化途径相似,
其中一种元素的缺乏会影响另一种元素的同化[1314]。
施硫可以调节氮同化酶的活性, 使植株体内氮素和
硫素的同化维持在适宜的水平[15]。沈学善等[16]研究
发现, 施硫不仅可以提高开花期营养器官氮素积累
量, 还可以促进其向籽粒的转运。本研究对冬小麦
植株氮素积累量和硫素积累量的相关分析表明, 植
株的氮素积累量与硫素积累量之间呈极显著正相关,
则进一步证实小麦氮素的同化积累与硫素的同化积
累之间存在协同作用。周杰等[17]研究表明在相对较
低的供氮水平(4 mmol·L1)下适当提高供硫水平, 或
在相对较低的供硫水平(0.15 mmol·L1)下适当提高供
氮水平, 均有利于氮硫素积累。本研究结果表明, 在
低供氮水平(108 kg·hm2)下, 硫肥用量由 75 kg·hm2
增加至 202.5 kg·hm2时, 或在低供硫水平(97.5 kg·hm2)
下, 氮肥用量由 75 kg·hm2增加至 267 kg·hm2时, 有利
于氮硫素的积累; 在中等供氮水平(187.5 kg·hm2)下适
当提高供硫水平, 或在中等供硫水平(150 kg·hm2)
下适当提高供氮水平, 也有利于氮硫素的积累; 在
高供氮水平(267 kg·hm2)下提高施硫水平, 或在高
供硫水平(202.5 kg·hm2)下提高施氮水平, 并没有显
著增加氮硫素积累。这说明氮代谢和硫代谢之间联
系密切, 植株氮素(硫素)吸收和交互效应受氮、硫营
养供给水平的影响, 交互效应主要发生在中、低营
养水平下。
在生育后期, 作物籽粒中的氮素和硫素, 一部
分来自于开花后植株吸收同化的氮素和硫素向籽粒
的分配, 另一部分来自于营养器官开花前贮存氮素
和硫素向籽粒的再分配[1819]。祝小捷等[20]研究表明,
中氮和高氮水平下施硫增加了开花后营养器官贮存
氮素的转移量。王东等[21]研究认为, 开花至成熟期
间, 叶片、叶鞘和茎秆中均有硫素移出; 在各营养器
官中, 茎秆转入籽粒的硫素最多, 叶片硫素转入籽
粒量次之, 叶鞘转入籽粒量最少。而在本研究中, 施
硫促进了开花后叶片贮存硫素的转移量, 但茎秆和
叶鞘无转移, 这可能与土壤的氮、硫有效性及供试
作物品种等有关。本试验中, 在低供氮水平下提高
硫肥用量, 或低供硫水平下提高氮肥用量, 促进了
冬小麦花后营养器官氮、硫素向籽粒的运转, 增加
了总运转量对籽粒氮、硫素的贡献率; 在中等供氮
水平下提高施硫水平, 或在中等供硫水平下提高施
氮水平, 冬小麦花后营养器官氮、硫素的转移量和
第 9期 赵玉霞等: 氮硫配施对冬小麦氮硫吸收转运及利用效率的影响 1027


转移率先增加后趋于稳定; 在高供氮水平下提高施
硫量, 或在高供硫水平下提高施氮量, 对地上部营
养器官氮、硫素的转移无显著影响。这说明开花后
地上部营养器官氮素(硫素)的转移也受氮、硫供给水
平的影响, 在中、低供肥水平下, 氮硫肥具有一定的
交互效应。
氮肥利用率作为小麦定量施氮的一个重要指标
在生产中得到应用, 但氮肥利用率因施氮量的不同
而存在差异。晏娟等[22]研究表明, 随施氮量的增加,
冬小麦氮素表观利用率及生理效率递减; 曹倩等[23]
研究结果也表明, 在播种量小于105 kg·hm2时, 冬
小麦氮素表观利用率及生理效率随施氮量的增加而
逐渐降低。本试验结果表明, 在低施氮量水平, 氮素
表观利用率和生理效率随施硫量的增加先降低后趋
于稳定 , 硫素表观利用率和生理效率则一直降低 ;
在低施硫量水平, 氮素表观利用率和生理效率随施
氮量的增加而降低, 硫素表观利用率随施氮量的增
加先降低后增加, 生理效率则降低。在中、高施氮
量或施硫量水平, 氮、硫素表观利用率和生理效率
变化较为一致, 均随施硫量或施氮量的增加先增加
后降低。这与晏娟等[22]、曹倩等[23]的研究不太一致,
可能与氮硫的供给水平和交互效应有关。Salvagiotti
等[24]研究发现氮和硫之间有明显的交互作用, 硫可
以增加植物对氮肥的利用率。Fismes等[25]也发现在
适宜氮硫肥用量范围内, 二者存在增效作用。王东
等 [26]研究表明适量施氮可促进硫素向籽粒的分配 ,
提高硫素利用效率。这说明适宜的供肥水平下, 氮
硫肥具有明显的交互效应。
氮肥和硫肥的作用不仅在于两者本身, 还在于
两者的交互效应, 只有氮肥和硫肥统筹兼顾, 才能
保证小麦的高产和肥料的高效利用。综合考虑氮素
(硫素)累积转运及其表观利用率和生理效率, 在供
试条件下, 施氮量 170.64~204.52 kg·hm2和施硫量
97.35~139.32 kg·hm2配合较为适宜。
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