不同栽培模式對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量及氮素利用效率的影響

李傳興+王月超+代興龍+張宇+李華英+賀明榮

摘 要：

以大穗型冬小麥品種泰農(nóng)18為材料，在不同地（肥）力條件下，設(shè)置農(nóng)民習(xí)慣（FP）、超高產(chǎn)（SH）、高產(chǎn)高效（HH）三種栽培模式，主要研究不同地（肥）力水平下各栽培模式對(duì)小麥產(chǎn)量形成特點(diǎn)、氮素利用效率（NUE）、氮素吸收效率（UPE）、氮素轉(zhuǎn)化效率（UTE）、地上部氮素積累量（AGN）、氮素收獲指數(shù)（NHI）、籽粒含氮量（GNC）的影響，旨在探討協(xié)同提高冬小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的栽培模式及其生理基礎(chǔ)。結(jié)果表明，中肥力條件下FP、SH、HH三種栽培模式兩年的平均產(chǎn)量分別為8.05、8.94、8.56 t/hm2，SH、HH模式較FP模式分別增產(chǎn)11.06%、6.34%，HH模式較SH模式減產(chǎn)4.25%;高肥力條件下FP、SH、HH三種栽培模式兩年平均產(chǎn)量分別為8.38、9.66、9.30 t/hm2，SH、HH模式較FP模式分別增產(chǎn)15.27%、10.98%，HH模式較SH模式減產(chǎn)3.73%。中肥力條件下FP、SH、HH三種栽培模式兩年的平均NUE分別為19.97、15.08、22.82 kg/kg，HH模式的NUE分別比FP、SH模式提高14.27%、51.33%;高肥力條件下FP、SH、HH三種栽培模式兩年的平均NUE分別為17.79、13.87、20.90 kg/kg，HH模式的NUE分別比FP、SH模式提高17.48%、50.68%。超高產(chǎn)模式在三種模式中獲得最高產(chǎn)量，但氮素利用效率顯著低于另外兩種模式，高產(chǎn)高效模式通過(guò)提高氮素吸收效率和氮素轉(zhuǎn)化效率從而大幅度提高氮素利用效率，其產(chǎn)量比當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)栽培模式顯著提高，與超高產(chǎn)模式比較維持了較高的產(chǎn)量水平，說(shuō)明通過(guò)栽培模式的優(yōu)化，可以協(xié)調(diào)產(chǎn)量形成和氮素吸收利用兩個(gè)過(guò)程，獲得產(chǎn)量與氮素利用效率的協(xié)同提高。

關(guān)鍵詞：冬小麥;栽培模式;產(chǎn)量;氮素利用效率

中圖分類號(hào)：S512.1+10.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2015）06-0015-07

Effects of Different Cultivation Patterns on Grain

Yield and Nitrogen Use Efficiency of Winter Wheat

Li Chuanxing， Wang Yuechao， Dai Xinglong， Zhang Yu，Li Huaying， He Mingrong*

（Agronomy College of Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology，

Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System， Ministry of Agriculture， Taian 271018， China）

Abstract Using large-spike winter wheat cultivar Tainong 18 as material， 3 cultivation patterns， including farmer conventional cultivation pattern （FP），super high yield cultivation pattern （SH） and high yield and high efficiency cultivation pattern （HH），were set to explore the effects of different cultivation patterns on grain yield formation， nitrogen use efficiency （NUE）， nitrogen uptake efficiency （UPE）， nitrogen utilization efficiency （UTE）， above-ground nitrogen accumulation（AGN）， nitrogen harvest index （NHI） and grain nitrogen concentration （GNC） under different fertility levels. The cultivation pattern and physiological basis to coordinately increase both grain yield and NUE were aimed at. The results showed that at the medium fertility level， the two-year average yields of FP， SH and HH were 8.05， 8.94 and 8.56 t/hm2 respectively; the grain yields of SH and HH were 11.06% and 6.34% higher than that of FP respectively， ?while that of HH was 4.25% lower than that of SH. At the high fertility level， the two-year average yields of FP， SH and HH were 8.38， 9.66， 9.30 t/hm2 respectively; the grain yields of SH and HH were 15.27% and 10.98% higher than that of FP respectively， while that of HH was 3.73% lower than that of SH. At the medium fertility level， the two-year average NUE of FP， SH and HH were 19.97， 15.08 and 22.82 kg/kg respectively， the NUE of HH was 14.27%， 51.33% higher than that of FP and SH respectively. At the high fertility level， the two-year average NUE of FP， SH and HH were 17.79， 13.87 and 20.90 kg/kg， the NUE of HH was 17.48% and 50.68% higher than that of FP and SH respectively. The SH obtained the highest grain yield， but its NUE was the lowest of all 3 cultivation patterns. The HH increased the NUE significantly by increasing the UPE and UTE. Compared with FP， the grain yield of HH increased significantly. In contrast to SH， the grain yield of HH maintained at high level. The process of yield formation and nitrogen uptake-utilization could be coordinated through integrating and optimizing cultivation pattern to increase the grain yield and nitrogen use efficiency coordinately.endprint

Key words Winter wheat; Cultivation pattern; Grain yield; Nitrogen use efficiency

當(dāng)前小麥生產(chǎn)中，不盡合理的傳統(tǒng)栽培模式（如氮肥超量撒施等）還相當(dāng)普遍，不僅氮肥利用率偏低，且易造成資源浪費(fèi)，并對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。如何通過(guò)栽培模式的優(yōu)化，獲得小麥產(chǎn)量和氮素利用效率的協(xié)同提高，已成為小麥高產(chǎn)高效栽培研究的重要課題。

小麥產(chǎn)量受氮肥施用量、施用時(shí)期和種植密度、播種時(shí)期等栽培因素的影響[1～3]。Moll[4]、Dhugga[5]等將氮素利用效率（Nitrogen use efficiency ，NUE）定義為單位供氮量（土壤氮+肥料氮）所能生產(chǎn)的籽粒產(chǎn)量，包括氮素吸收效率（N uptake efficiency，UPE）和氮素轉(zhuǎn)化效率（N utilization efficiency，UTE）兩部分;氮素吸收效率表征植物從土壤中吸取氮素的能力，氮素轉(zhuǎn)化效率表征植物利用地上部積累的氮素進(jìn)行籽粒生產(chǎn)的能力。優(yōu)化栽培模式，是提高氮素利用效率的有效手段[6，7]。隨施氮量的增加，氮素利用效率降低[8]。Arduini等[9]研究表明，增加種植密度，小麥地上部氮素積累量（Above-ground N uptake，AGN）增加，但籽粒含氮量（Grain N concentration，GNC）降低。有研究指出，適當(dāng)推遲播期，有助于氮素利用效率的提高[10]。關(guān)于提高小麥產(chǎn)量或氮素利用效率，前人已從種植密度、氮肥運(yùn)籌等方面作了大量的研究，但僅限于對(duì)某一個(gè)或兩個(gè)因素交互效應(yīng)的研究，關(guān)于不同栽培模式對(duì)其影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)在高、中肥力條件下進(jìn)行，以泰農(nóng)18為材料，設(shè)置不同栽培模式，分析其對(duì)冬小麥產(chǎn)量及氮素吸收、轉(zhuǎn)化和利用效率的影響，以期為冬小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2012-2013、2013-2014年度在泰安市岱岳區(qū)大汶口鎮(zhèn)（36°11′ N，117°06′ E，海拔178 m）進(jìn)行。兩年度小麥生長(zhǎng)季月均溫度和降水量見(jiàn)表1。前茬作物為玉米。土壤類型為棕壤，播前耕層土壤養(yǎng)分含量?jī)赡昶骄鶠椋焊叻柿Φ貕K（簡(jiǎn)稱高肥力）有機(jī)質(zhì)含量20.34 g/kg、全氮1.82 g/kg、堿解氮115.44 mg/kg、速效磷42.46 mg/kg、速效鉀102.69 mg/kg;中肥力地塊（簡(jiǎn)稱中肥力）有機(jī)質(zhì)含量15.24 g/kg、全氮1.03 g/kg、

表1 2012-2013、2013-2014年度

小麥生長(zhǎng)季的降水量和月均溫度

月份

降水量 （mm）

2012-20132013-2014

月均溫度 ?（℃）

2012-20132013-2014

1013.95.615.414.9

1117.815.26.56.9

1228.40.6-0.90.4

15.60-1.61.5

28.114.02.32.0

312.10.69.310.6

411.541.214.315.5

557.753.821.920.5

62.434.224.024.1

總計(jì) 157.5165.2

堿解氮65.10 mg/kg、速效磷18.90 mg/kg、速效鉀71.46 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以大穗型冬小麥品種泰農(nóng)18（T18）為試驗(yàn)材料，在高、中肥力條件下，分別設(shè)計(jì)三種栽培模式處理，即：①農(nóng)民習(xí)慣栽培（FP）模式——按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣的播期、種植密度及施肥方式種植，耕地方式為旋耕;②超高產(chǎn)栽培（SH）模式——在FP基礎(chǔ)上優(yōu)化種植密度，延遲播期，改進(jìn)施肥方式，增加磷鉀肥用量，耕地方式為深耕;③高產(chǎn)高效栽培（HH）模式——在SH基礎(chǔ)上增加種植密度，延遲播期，減少氮肥及磷鉀肥用量，耕地方式為深耕。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)4次，高、中肥力地塊每處理小區(qū)面積分別為216、168 m2，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，其它田間管理措施同一般大田。

表2 不同栽培模式試驗(yàn)設(shè)計(jì)

處理基本苗

（萬(wàn)株/ hm2）播期

（月/日）

不同時(shí)期肥料施用量

（kg/hm2）

肥料 ?播前拔節(jié)期灌溉

FP22510/5 N189126底墑水，越冬水

P2O5120-起身水，挑旗水

K2O30-灌漿水

SH37510/8 N126189底墑水，拔節(jié)水

P2O5201-挑旗-開(kāi)花水

K2O9060灌漿水

HH45010/12 N96144底墑水

P2O5120-拔節(jié)水，開(kāi)花水

K2O4530灌漿水（視降水進(jìn)行）

注：氮磷鉀肥分別為尿素（N 46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5 12%）和氯化鉀（K2O 60%）。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 籽粒產(chǎn)量 成熟期測(cè)產(chǎn)，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選定長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的3 m2（2.0 m ×1.5 m）區(qū)域，將所有麥穗收獲后脫粒，自然風(fēng)干后進(jìn)行考種、測(cè)產(chǎn)。

1.3.2 地上部氮素積累量 成熟期在每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的區(qū)域隨機(jī)取30個(gè)單莖，分成莖鞘、葉片、穗軸（含穎殼）和籽粒4部分，105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱取干重。籽粒用3100型實(shí)驗(yàn)?zāi)ィㄈ鸬銹erten公司）磨粉，其它器官用FZ102型微型植物粉碎機(jī)（天津泰斯特儀器有限公司）粉碎，植株各部分樣品用濃硫酸和催化劑（CuSO4·5H2O∶K2SO4= 1∶5）消煮，半微量凱氏定氮法測(cè)定各部分器官的含氮量。各部分器官干物質(zhì)積累與含氮量乘積相加即地上部氮素積累量。endprint

1.3.3 土壤無(wú)機(jī)氮含量測(cè)定 小麥播種前，分別在各處理小區(qū)內(nèi)取兩個(gè)土壤樣點(diǎn)，每20 cm一層，用土鉆取0～100 cm土層樣品，分別混勻，于-20℃條件下保存。測(cè)定前將冰凍土樣取出，解凍后充分混勻，過(guò)2 mm篩，稱取12 g，加入50 mL的1 mol/L KCl溶液，振蕩30 min后過(guò)濾，制成浸提液。用德國(guó)BRAN+LUEBBE公司產(chǎn)AA3流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量（mg/kg），并根據(jù)各土層土壤容重將無(wú)機(jī)氮單位換算成kg/hm2，同時(shí)測(cè)定土壤含水量。

1.3.4 氮素利用各指標(biāo)計(jì)算 根據(jù)Moll等[4]和Dhugga等[5]的定義進(jìn)行。

氮素利用效率（NUE，kg/kg）=籽粒產(chǎn)量/供氮量（供氮量包括肥料氮和播前0～100 cm土層無(wú)機(jī)態(tài)氮積累量）;

氮素吸收效率（UPE，%）=成熟期地上部氮素積累量/供氮量×100;

氮素收獲指數(shù)（NHI，%）=（籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量）/地上部氮素積累量×100;

氮素轉(zhuǎn)化效率（UTE，kg/kg）=籽粒產(chǎn)量/地上部氮素積累量=氮素收獲指數(shù)/籽粒含氮量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD 法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，采用Microsoft Word 2007制表，Sigmaplot 12.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，在中、高兩種肥力條件下不同栽培模式對(duì)T18產(chǎn)量均有顯著影響，均以SH模式產(chǎn)量最高，F(xiàn)P模式最低。中肥力條件下，F(xiàn)P、SH、HH模式兩年的平均產(chǎn)量分別為8.05、8.94、8.56 t/hm2，SH、HH較FP分別增產(chǎn)11.06%、6.34%，HH模式較SH模式減產(chǎn)4.25%;產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，SH模式每公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)均顯著高于FP模式，HH模式穗粒數(shù)與FP模式無(wú)顯著差異，千粒重略低于或與FP模式無(wú)顯著差異，其較高產(chǎn)量是通過(guò)顯著增加每公頃穗數(shù)而實(shí)現(xiàn)的。高肥力條件下，F(xiàn)P、SH、HH模式兩年平均產(chǎn)量分別為8.38、9.66、9.30 t/hm2，SH、HH模式較FP模式分別增產(chǎn)15.27%、10.98%，HH模式較SH模式減產(chǎn)3.73%;產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，SH模式每公頃穗數(shù)顯著高于FP、HH模式，這是其產(chǎn)量最高的主要原因，HH模式每公頃穗數(shù)及千粒重均顯著高于FP模式，產(chǎn)量較FP模式得以提高。

表3 不同栽培模式下T18產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

年度地力水平處理穗數(shù)

（萬(wàn)穗/hm2）穗粒數(shù)千粒重

（g）產(chǎn)量

（t/hm2）

2012-2013中肥力FP564.84c37.47b41.16a7.87c

SH622.36b39.29a41.80a8.72a

HH651.96a37.38b41.64a8.47b

高肥力FP631.03c41.54b43.37b8.17c

SH704.04a42.29a44.25ab8.90a

HH665.92b42.39a44.79a8.52b

2013-2014中肥力FP622.44c37.36b40.65a8.22c

SH689.78b39.91a40.32a9.15a

HH742.22a37.40b39.14b8.65b

高肥力FP611.14c41.79a40.38b8.58c

SH805.82a38.56b44.40a10.41a

HH758.7b37.99b43.23a10.08b

注：同年度同肥力水平內(nèi)，數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示0.05水平上差異顯著，下同。

2.2 不同栽培模式對(duì)小麥氮素利用效率相關(guān)指標(biāo)的影響

由表4可知，不同栽培模式下氮素利用效率（NUE）差異顯著且不同肥力條件下趨勢(shì)一致，即HH模式的NUE均顯著高于 FP、SH，SH模式下的NUE在兩年兩種肥力條件下均為最低。就中肥力條件而言，HH的NUE兩年平均值為22.82 kg/kg，分別比FP、SH模式提高14.27%、51.33%;高肥力條件下各處理NUE與中肥力條件相比均有所下降，HH模式NUE兩年平均值為20.90 kg/kg，分別比FP、SH模式提高17.48%、50.68%。氮素吸收效率（UPE）方面，各處理趨勢(shì)與NUE基本一致，即HH>FP>SH，兩年度兩種地塊，HH模式的UPE都超過(guò)了64%，其它兩模式的UPE均低于60%。SH模式的氮素轉(zhuǎn)化效率（UTE）在兩種肥力條件下均顯著低于FP、HH模式，中肥力條件下SH模式UTE兩年平均值為31.33 kg/kg，HH模式下UTE為33.85 kg/kg，比SH模式提高7.61%;高肥力條件下SH模式的UTE兩年平均為27.43 kg/kg，HH模式下UTE為30.30 kg/kg，比SH模式平均高10.46%，但與FP模式的UTE相當(dāng)，表明兩種模式利用地上部積累氮素進(jìn)行籽粒生產(chǎn)的能力無(wú)顯著差異。

表4 不同栽培模式對(duì)氮素利用效率

及相關(guān)指標(biāo)的影響

年度地力水平處理氮素利用效

率（kg/kg）氮素吸收

效率（%）氮素轉(zhuǎn)化效

率（kg/kg）

2012-2013中肥力FP20.59b59.39b34.66a

SH15.18c49.83c30.49c

HH22.21a66.56a33.37bendprint

高肥力FP17.66b59.22b29.83a

SH13.27c48.97c27.10b

HH19.62a64.74a30.30a

2013-2014中肥力FP19.35b53.80b35.96a

SH14.98c46.60c32.16c

HH23.43a68.24a34.33b

高肥力FP17.91b55.51b30.53a

SH14.47c52.13b27.76b

HH22.18a73.22a30.30a

氮素吸收效率（UPE）受成熟期地上部氮素積累量以及供氮量（土壤氮+肥料氮）兩因素共同作用。由圖1可知，不同栽培模式對(duì)成熟期地上部氮素積累量（AGN）影響顯著。SH模式AGN在兩種肥力條件下均顯著高于另外兩模式，中肥力、高肥力條件下其兩年平均值分別為287.44、351.39 kg/hm2;HH模式分別為253.90、307.15 kg/hm2，均顯著高于FP模式。SH模式的AGN在三模式中最高，但受限于最高的供氮量，其氮素吸收效率在三種模式中最低;HH模式下AGN低于SH模式，但供氮量顯著低于SH模式，其UPE是三模式中最高的。

氮素轉(zhuǎn)化效率（UTE）與氮素收獲指數(shù)（NHI）呈正比，與籽粒含氮量呈反比。由表5可知，中肥力條件下，SH模式的NHI兩年平均值為73.53%，F(xiàn)P模式下NHI為76.33%，通過(guò)栽培模式的優(yōu)化，HH模式的NHI較SH提高2.82%，達(dá)到75.61%，但與FP模式相比并無(wú)顯著差異。高肥力條件下，各處理NHI兩年平均值FP模式為69.57%、SH模式為68.18%、HH模式為 71.66%，HH模式較SH模式增幅為5.1%，并顯著高于FP模式。較高的籽粒含氮量（GNC）導(dǎo)致較低的UTE，兩年兩種肥力條件下SH模式的GNC均顯著高于FP模式，HH模式均與FP模式

圖1 不同栽培模式下小麥成熟期地上部氮素積累量與土壤中可利用氮

無(wú)顯著差異：中肥力條件下FP模式的GNC兩年平均值為2.19%，SH模式為2.37%，增幅為8.23%;高肥力條件下FP模式GNC兩年平均值為2.30%，SH模式為2.54%，增幅為10.46%。2012-2013生長(zhǎng)季，SH的GNC在兩種肥力條件下均顯著高于HH，2013-2014生長(zhǎng)季，兩處理的GNC在兩種肥力條件下均無(wú)顯著差異。

表5 不同栽培模式下氮素收獲指數(shù)、籽粒含氮量

年度地力水平處理氮素收獲指數(shù)

（%）籽粒含氮量

（%）

2012-2013中肥力條件FP77.47a2.28b

SH74.51b2.47a

HH76.60a2.33b

高肥力條件FP70.64b2.35b

SH69.24c2.65a

HH72.79a2.40b

2013-2014中肥力條件FP75.18a2.09b

SH72.54b2.26a

HH74.61a2.17ab

高肥力條件FP68.50b2.24b

SH67.12b2.42a

HH70.53a2.33ab

3 討論與結(jié)論

冬小麥夏玉米輪作是黃淮海地區(qū)糧食作物的主要種植模式，其產(chǎn)量約占全國(guó)糧食總產(chǎn)的30%[11，12]。但傳統(tǒng)的農(nóng)戶種植模式存在許多問(wèn)題：第一，種植密度過(guò)密或過(guò)稀，過(guò)密群體郁閉，抗倒能力差，過(guò)稀易造成光溫資源的浪費(fèi)，均不利于高產(chǎn)[13];第二，氮肥施用過(guò)量，氮素利用效率低[4，14]，環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重[15];第三，播期偏早，尤其是近年來(lái)冬前>0℃積溫升高的條件下，小麥冬前旺長(zhǎng)現(xiàn)象嚴(yán)重，植株主莖及低位大蘗易遭受冬季和早春冷害和寒害的影響[3，16]，群體過(guò)大還易使得小麥基部節(jié)間患病，增加花后群體倒伏的風(fēng)險(xiǎn)[17～19]。前人研究表明，隨種植密度增加，小麥產(chǎn)量和氮素利用效率均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)[20]，而隨施氮量增加小麥產(chǎn)量先增加后降低，但氮素利用效率逐漸下降[21];在一定范圍內(nèi)適當(dāng)推遲播期，尤其是目前冬前積溫上升的背景下，小麥籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率仍可維持在較高的水平[22]。由此表明，小麥籽粒高產(chǎn)、氮肥高效利用的栽培模式需要適宜的密度、施氮量和播期相組合。在本試驗(yàn)條件下，通過(guò)適當(dāng)增加種植密度、降低氮肥用量、延遲播期設(shè)計(jì)的高產(chǎn)高效栽培模式，相較于農(nóng)民習(xí)慣種植模式而言產(chǎn)量顯著提高，中肥力條件下提高6.34%、高肥力條件下提高10.98%，氮素利用效率相應(yīng)提高14.27%、17.48%;與大量氮肥投入的超高產(chǎn)模式相比較產(chǎn)量略微下降，但其氮素利用效率相應(yīng)提高51.33%、50.68%。表明通過(guò)優(yōu)化種植密度、氮肥施用和播期進(jìn)而集成的高產(chǎn)高效栽培措施可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量與氮素利用效率的協(xié)同提高。

氮素吸收效率和氮素轉(zhuǎn)化效率是氮素利用效率的重要組成部分，兩者的乘積即為氮素利用效率[4，10]。國(guó)際上關(guān)于氮素吸收效率、氮素轉(zhuǎn)化效率與氮素利用效率關(guān)系的報(bào)道相對(duì)較多，但結(jié)論不甚一致。Muurinen等[23]研究表明，氮素利用效率與氮素吸收效率密切相關(guān)。Ortiz-Monasterio等[24]研究發(fā)現(xiàn)低肥力條件下，氮素吸收效率對(duì)氮素利用效率的影響較高，而高肥力條件下則是對(duì)氮素轉(zhuǎn)化效率的影響較大。本試驗(yàn)，超高產(chǎn)模式下較低的氮素吸收效率和氮素轉(zhuǎn)化效率是其氮素利用效率低的主要原因。高產(chǎn)高效模式的氮素吸收效率顯著高于農(nóng)民習(xí)慣模式，而氮素轉(zhuǎn)化效率則略微低于中肥力條件或持平于高肥力條件下的農(nóng)民習(xí)慣種植模式，兩者相乘，使得其氮素利用效率顯著高于農(nóng)民習(xí)慣模式。表明高產(chǎn)高效的集成栽培模式主要是通過(guò)大幅提高氮素吸收效率并維持較高的氮素轉(zhuǎn)化效率而實(shí)現(xiàn)了氮素利用效率的提高。endprint

氮素吸收效率與成熟期地上部氮素積累量呈正相關(guān)，與總供氮量呈負(fù)相關(guān)。高產(chǎn)小麥栽培中以每公頃施純氮240 kg為宜[25]，施氮過(guò)多則會(huì)促進(jìn)土壤硝態(tài)氮向深層的移動(dòng)和積累[26];增加種植密度有利于提高小麥群體吸收能力，促進(jìn)小麥對(duì)于供應(yīng)氮素的吸收[20]。本試驗(yàn)中，高產(chǎn)高效模式在適當(dāng)降低氮肥用量條件下，其氮素總供應(yīng)量顯著低于超高產(chǎn)模式，通過(guò)增加種植密度提高的氮素吸收能力進(jìn)一步保障了籽粒生產(chǎn)所需的地上部氮素積累，從而獲得了較高的氮素吸收效率;高產(chǎn)高效模式下土壤總供氮量雖與農(nóng)民習(xí)慣模式相差較小，但其地上部氮素積累量卻顯著提高。由此表明通過(guò)種植密度和氮肥用量的優(yōu)化，可以大幅度提高小麥氮素吸收效率，從而提高氮素利用效率。

氮素轉(zhuǎn)化效率可以表示為氮素收獲指數(shù)與籽粒含氮量的比值，即氮素轉(zhuǎn)化效率與氮素收獲指數(shù)呈正相關(guān)，與籽粒含氮量呈負(fù)相關(guān)[27]。Barraclough等[28]認(rèn)為，在維持籽粒含氮量的前提下，氮素轉(zhuǎn)化效率的提高應(yīng)依靠提高氮素收獲指數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本試驗(yàn)中，與超高產(chǎn)模式比較，高產(chǎn)高效模式通過(guò)栽培模式的優(yōu)化，籽粒含氮量顯著或略有降低的同時(shí)，氮素收獲指數(shù)得以顯著提高，二者協(xié)同提高了高產(chǎn)高效模式下的氮素轉(zhuǎn)化效率。中肥力條件下，高產(chǎn)高效模式與農(nóng)民習(xí)慣種植模式比較籽粒含氮量略有上升，氮素收獲指數(shù)略有下降，氮素轉(zhuǎn)化效率略有降低;高肥力條件下，高產(chǎn)高效模式較農(nóng)民習(xí)慣種植模式氮素收獲指數(shù)獲得提高，因此雖然其籽粒含氮量升高，但氮素轉(zhuǎn)化效率仍可維持在較高水平。

相較于農(nóng)民習(xí)慣栽培模式，超高產(chǎn)模式產(chǎn)量顯著提高，但氮素吸收效率、氮素轉(zhuǎn)化效率及氮素利用效率大幅度降低;與超高產(chǎn)模式相比，高產(chǎn)高效模式在產(chǎn)量略微下降的情況下，顯著提高了氮素吸收效率、氮素轉(zhuǎn)化效率，從而顯著提高氮素利用效率。本試驗(yàn)結(jié)果表明兩種肥力條件下，在小麥超高產(chǎn)處理的基礎(chǔ)上，均可通過(guò)適當(dāng)增加密度、減少氮肥投入、延遲播期集成的綜合措施的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量形成過(guò)程與氮素吸收利用過(guò)程的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]

于振文. 新世紀(jì)作物栽培學(xué)與作物生成的關(guān)系[J]. 作物雜志，2003（1）：11-12.

[2] Foulkes M J，Slafer G A，Davies W J. Raising yield potential of wheat. Ⅲ. Optimizing partitioning to grain while maintaining lodging resistance[J]. J. Exp. Bot.，2011，62（2）：469-486.

[3] 王月福，姜東，于振文，等. 氮素水平對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響及其生理基礎(chǔ)[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，36（5）：513-520.

[4] Moll R H，Kamprat E J，Jackson W A. Analysis and interpretation of factors which contribute to effciency to nitrogen utilization[J]. Agron. J.，1982，75：562-564.

[5] Dhugga K S，Waines J G. Analysis of nitrogen accumulation and use in bread and durum wheat[J]. Crop Science，1989，29：1232-1239.

[6] Raun W R，Solie J B，Johnson G V，et al. Improving nitrogen-use efficiency in cereal grain production with optical sensing and variable rate application[J]. Agron. J.，2002，94：815-820.

[7] Shanahan J F，Kitchen N R，Raun W R，et al. Responsive in-season nitrogen management for cereals[J]. Comput. Electron. Agric.，2008，61：51-62.

[8] Hawkesford M J. Improving nutrient use efficiency in crops [J/OL]. John Wiley& Sons， Ltd. 2011. Published Online： 15 NOV 2012.DOI：？10.1002/9780470015902.a0023734.

[9] Arduini I，Masoni A，Ercoli L，et al. Grain yield，and dry matter and nitrogen accumulation and remobilization in durum wheat as affected by variety and seeding rate[J]. European Journal of Agronomy，2006，25（4）：309-318.

[10]El-Temsah M E，F(xiàn)ergany M A，El-Habbal M S. Effect of sowing date on dry matter accumulation and nitrogen partitioning efficiency of some wheat cultivars[J]. Asian Journal of Crop Science，2014，6：150-157.

[11]侯滿平，郝晉珉，丁忠義，等.黃淮海平原資源低耗生態(tài)農(nóng)業(yè)模式研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2005（1）：189-191.endprint

[12]侯美亭，毛任釗，吳素霞.黃淮海平原不同生態(tài)類型區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展策略研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2006（3）：156-159.

[13]Hiltbrunner J， Streit B， Liedgens M. Are seeding densities an opportunity to increase grain yield of winter wheat in a living mulch of white clover？ [J]. Field Crop Res.，2007，102：163-171.

[14]張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等. 中國(guó)主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915-923.

[15]Sylvester-Bradley R，Kindred D R. Analysing nitrogen response of cereals to prioritize routes to the improvement of nitrogen use efficiency[J]. J. Exp. Bot.，2009，60：1939-1951.

[16]谷冬艷，尹俊，劉建國(guó)，等. 播期對(duì)不同穗型小麥品種群體動(dòng)態(tài)及部分光合性能的影響[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007（7）：123-127.

[17]Berry P M，Sterling M，Spink J H，et al. Understanding and reducing lodging in cereals[J]. Adv. Agron.，2004，84：215-269.

[18]Pinthus J. Lodging in wheat，barley and oats：the phenomenon，its causes and preventative measures[J]. Adv. Agron.，1973，25：209-263.

[19]Ottman M. Seeding rate for small grains in Arizon [DB/OL]. http：//www.ag. arizona.edu/pubs/crops/az1334/.2004.

[20]Dai X L，Zhou X H，He M R，et al. Managing the seeding rate to improve nitrogen-use efficiency of winter wheat[J]. Field Crops Research，2013，154：100-109.

[21]曹倩，賀明榮，代興龍，等. 密度、氮肥互作對(duì)小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2011，17（4）：815-822.

[22]孔海波，肖麗麗，代興龍，等. 地（肥）力水平和播期對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量及氮素利用率的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，46（6）：35-39.

[23]Muurinen S，Slafer G A，Peltonen-Sainio P. Breeding effects on nitrogen use efficiency of spring cereals under northern conditions[J]. Crop Sci.，2006，46：561-568.

[24]Ortiz-Monasterio J I，Sayre K D，Rajaram S，et al. Genetic progress in wheat yield and nitrogen use effciency under four nitrogen rates[J]. Crop Sci.，1997，37：898-904.

[25]王晨陽(yáng)，朱云集，夏國(guó)軍，等. 氮肥后移對(duì)超高產(chǎn)小麥產(chǎn)量及生理特性的影響[J]. 作物學(xué)報(bào)，1998，24（6）：978-983.

[26]王東，于振文，于文明，等. 施氮水平對(duì)高產(chǎn)麥田土壤硝態(tài)氮時(shí)空變化及氨揮發(fā)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（9）：1593-1598.

[27]Foulkes M J，Hawkesford M J，Barraclough P B，et al. Identifying traits to improve the nitrogen economy of wheat recent advances and future prospects[J]. Field Crops Res.，2009，114：329-342.

[28]Barraclough P B，Howarth J R，Jones J，et al. Nitrogen efficiency of wheat genotypic and environmental variation and prospects for improvement[J]. Eur. J. Agron.，2010，33：1-11.endprint