不同覆蓋措施下旱地冬小麥的氮磷鉀需求及其生理效率

屈會峰，趙護兵*，劉吉飛，黃鴻博，王朝輝，翟丙年

（1西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌712100；2陜西乾縣農業技術推廣站，陜西乾縣713300）

不同覆蓋措施下旱地冬小麥的氮磷鉀需求及其生理效率

屈會峰1，趙護兵1*，劉吉飛1，黃鴻博2，王朝輝1，翟丙年1

（1西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌712100；2陜西乾縣農業技術推廣站，陜西乾縣713300）

【目的】目前西北旱地小麥水肥管理與保水栽培多集中于產量和水分利用效率的研究，養分效率以及養分吸收后形成小麥籽粒產量和養分含量能力的報道相對較少。本研究探討了不同覆蓋措施對黃土高原旱地冬小麥氮磷鉀需求和生理效率的影響，為提高黃土高原旱地冬小麥養分效率，以及為促進小麥的高效優質生產提供理論依據。【方法】以冬小麥為供試作物，在陜西省永壽縣連續進行了4年田間定位試驗，以不施氮肥為對照，施N195kg/hm2(N1農戶模式)、N150kg/hm2(N2農戶減氮)，全膜穴播、壟覆溝播和秸稈覆蓋，共6個處理，3個覆蓋處理施氮量均為150kg/hm2。調查分析了冬小麥籽粒產量、籽粒養分含量、籽粒產量形成和籽粒養分含量形成的氮磷鉀需求及生理效率。【結果】減氮無覆蓋處理較常規施氮處理籽粒產量形成的需氮量顯著降低5.3%，其他指標均無顯著性差異。在150kg/hm2施氮條件下，與無覆蓋相比，壟覆溝播的產量未增加，但提高了地上部吸氮量，籽粒產量形成的需氮量顯著增加2.6%，籽粒產量形成的氮生理效率降低6.3%；全膜穴播籽粒產量顯著增加6.9%，地上部吸氮量提高11.3%；秸稈覆蓋產量增加3.5%，地上部吸氮量顯著增加13.2%，籽粒產量形成的需氮量顯著增加8.5%，籽粒產量形成的氮生理效率降低3.9%。與相同施氮量無覆蓋相比，壟覆溝播地上部吸磷量和吸鉀量未增加，全膜穴播地上部吸磷量和吸鉀量分別顯著增加15.6%、23.4%，籽粒產量形成的鉀生理效率顯著降低10.6%；秸稈覆蓋地上部吸磷量和吸鉀量分別顯著增加13.2%、24.4%，籽粒產量形成的磷、鉀生理效率分別顯著降低9.9%、15.1%。在施氮量由195kg/hm2減至150kg/hm2后，與無覆蓋相比，采用壟覆溝播技術未能增加小麥產量，但增加了地上部的吸氮量，從而提高了籽粒產量形成的需氮量，降低了氮的生理效率；采用全膜穴播技術提高了籽粒產量，同時增加地上部吸氮量，但未增加籽粒產量形成的需氮量和氮生理效率；采用秸稈覆蓋技術增加了產量，同時增加地上部吸氮量，而籽粒產量形成的需氮量也增加，從而降低了籽粒產量形成的氮生理效率。【結論】旱地小麥生產中為保證籽粒產量和營養品質，需增加地膜覆蓋和秸稈覆蓋的氮肥用量。

減氮；覆蓋；籽粒產量；養分含量；養分需求量；生理效率

由于人口不斷增加和經濟快速發展，導致糧食消耗量和需求量持續增長，保證糧食作物可持續增產成為全球面臨的重大問題之一[1–2]。旱地約占全球陸地面積的40%，養育著40%的世界人口[3]，旱地農業對保證全球糧食安全有重要意義。地膜覆蓋是旱地廣泛使用的地表覆蓋方式，它能夠減少水分蒸發、改善地面溫度，進而提高作物產量[4–5]。大量文獻報道了地膜覆蓋的增產效應，Charkraborty等[6]和Gao等[7]研究表明在冬小麥生育期覆蓋地膜分別增產12%和21%。地膜覆蓋也能改變作物的養分吸收能力。Yuan等[8]在水稻生育期覆蓋地膜使其地上部吸氮量增加27%。Iqbal等[9]在冬小麥生育期覆蓋地膜使其地上部吸氮量也增加10%。然而，陳小莉等[10]卻發現在春玉米生育期覆蓋地膜對地上部吸氮量無影響。此外，秸稈覆蓋也能減少地表水分蒸發，增加土壤貯水量，提高作物產量。Devkota等[11]證實秸稈覆蓋使小麥產量增加5%，玉米產量增加10%。秸稈還田也會影響作物的養分吸收。在氮肥用量為325 kg/hm2時，玉米秸稈還田使下季小麥吸氮量增加7%[12]；而在氮肥用量為120kg/hm2時，水稻秸稈還田使下季小麥吸氮量減少9%[13]；同時，休閑期覆蓋促進了小麥植株對氮素的吸收和積累，增加了花后氮素積累量以及籽粒氮素積累量，提高了氮素收獲指數和氮素生產效率[14]；但也有研究表明，全程地膜覆蓋并沒有使春小麥和冬小麥產量、吸氮量和氮效率大幅度提高[15]。綜上所述，不同地表覆蓋方式調控作物產量、養分吸收量的效果不同，且相同地表覆蓋的作物產量形成和養分利用因地點而異。

西北地區特殊的生態環境，水肥管理與保水栽培一直是研究的重點。但目前多集中于產量和水分利用效率的研究，養分效率以及養分吸收后形成小麥籽粒產量和養分含量能力的報道相對較少。為此本試驗在陜西省永壽縣御駕宮村黃土高原渭北旱地冬小麥種植區布置4年田間定位試驗，旨在研究旱地氮肥用量、地表覆蓋對旱地冬小麥產量、氮磷鉀需求及生理效率的影響，為旱地小麥增產增效和優質生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于黃土高原典型旱作雨養農業區陜西省永壽縣御駕宮村，東經35.7°，北緯108.2°，海拔995m。該區屬暖溫帶半濕潤大陸性氣候，年均氣溫在10.8℃左右，年平均降雨量為601.6mm左右，主要集中在7～9月份。潛在蒸發量為807.4mm，0—20cm耕層土壤pH為8.1，有機質平均含量為11.7g/kg，全氮0.87g/kg，硝態氮14.5mg/kg，銨態氮2.7mg/kg，有效磷10.7mg/kg，速效鉀99.9 mg/kg，容重為1.25g/cm3。試驗于2012年9月到2016年6月進行，共4季。2012～2013、2013～2014、2014～2015和2015～2016年的年降水量分別為415、545、631和414mm。根據Sun等[16]的降水分類方法及當地長期的降水資料(1957～2014年)，年降水量>671mm為豐水年，年降水量<492mm為欠水年，年降水量介于二者之間為平水年，故2012～2013和2015～2016年屬欠水年，2013～2014和2014～2015年屬平水年。

1.2 試驗設計

試驗以不施氮肥為對照，設施氮肥195kg/hm2(N1農戶模式)、150kg/hm2(N2農戶減氮)，及壟覆溝播(RMFS)，全膜穴播(FMHS)和秸稈覆蓋(SMHS)，共6個處理，兩個氮肥處理為常規平作，行寬20cm，無覆蓋。3個覆蓋處理施氮量均為150 kg/hm2。壟覆溝播：壟上覆膜，溝內覆秸稈，播種在溝內，壟溝比30cm∶30cm，覆秸稈量為2250 kg/hm2(干重)。全膜穴播：地表全部用地膜覆蓋，進行點播種植，株距12cm，每穴播10粒。秸稈覆蓋：覆秸稈量10000kg/hm2(干重)，全覆蓋。壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在休閑期保持相應的地表覆蓋，在播種前去除地表覆蓋，待播種后再重新覆蓋。全膜穴播和秸稈覆蓋處理夏閑期免耕，其他處理均三伏天深耕1次，播前7天旋耕1次。試驗采用完全隨機區組設計，重復4次，小區面積48m2(12m×4m)，小麥品種為運旱20410。冬小麥生育期間無任何補充灌溉，人工控制雜草，不施入任何除草劑，且無明顯病蟲害發生。氮磷肥均作為底肥使用，氮肥用尿素(氮含量46%)，磷肥用過磷酸鈣(P2O5含量12%)，兩種肥料在小麥播種前均勻撒入小區，翻入土壤耕層后耙平。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 樣品采集小麥收獲期采集植物樣品，每個小區中間選取3m2樣方，小麥植株連根拔起，于根莖結合處剪掉根系后，將小麥分為穗和莖葉風干后，再將穗分為籽粒和穎殼，然后稱量籽粒、穎殼和莖葉風干重。取100g籽粒、50g穎殼和50g莖葉烘干后作為化學分析樣品。

1.3.2 樣品測定植物樣品(籽粒、穎殼和莖葉)烘干粉碎后用H2SO4–H2O2法消解，用連續流動分析儀(Auto analysis3)測定消解液的氮和磷素，用火焰光度計測定消解液的鉀素。

1.4 數據計算

1.4.1 地上部氮(磷、鉀)吸收量地上部氮(磷、鉀)吸收量是指作物在整個生育期地上部吸收的氮(磷、鉀)量，反映作物從土壤攜出養分能力。計算公式：

地上部氮(磷、鉀)吸收量(kg/hm2)=[籽粒含氮(磷、鉀)含量×籽粒產量+莖葉氮(磷、鉀)含量×莖葉生物量+穎殼氮(磷、鉀)含量×穎殼生物量]/1000。1.4.2籽粒產量形成的養分需求量、養分生理效率籽粒產量形成的養分需求量，指小麥生產100kg籽粒產量需要的地上部養分吸收量，反映作物形成籽粒產量對養分的需求情況。計算公式如下：

百公斤籽粒氮(磷、鉀)需求量(kg/kg)=地上部吸氮(磷、鉀)量/產量×100。

籽粒產量形成的養分生理效率，指地上部吸收單位養分所能生產的籽粒產量，反映作物利用吸收的養分形成籽粒產量的能力。計算公式：

籽粒產量形成的氮(磷、鉀)生理效率(kg/kg)=產量/地上部吸氮(磷、鉀)量。

1.5 數據處理

試驗數據均用Excel和SPSS數據處理統計軟件進行分析。

2 結果

2.1 冬小麥籽粒產量和生物量

由表1可知，減氮處理產量與常規氮肥處理在4年均無顯著差異。在施氮150kg/hm2條件下，與不覆蓋相比，壟覆溝播的產量在2012～2013欠水年顯著增產15.7%；全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2012～2013欠水年分別顯著增產7.8%、15.2%和18.5%；秸稈覆蓋的產量在2014～2015平水年和2012～2013欠水年分別顯著增產9.0%和19.9%。但壟覆溝播和秸稈覆蓋4年平均產量相比無覆蓋無顯著差異，而全膜穴播顯著增產6.8%。

不同處理對冬小麥生物量的影響在不同年際間不同。在無覆蓋條件下，減氮的小麥生物量比常規施氮在2015～2016欠水年顯著減少6.6%。在150 kg/hm2的施氮條件下，與無覆蓋相比，壟覆溝播的生物量在2012～2013欠水年顯著增加18.2%；全膜穴播的生物量在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加16.9%、 22.6%和18.2%；秸稈覆蓋的生物量在2014～2015平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加12.8%和18.9%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均生物量分別比減氮無覆蓋顯著增加13.9%和7.3%。

表1 不同處理冬小麥籽粒產量和生物量 (kg/hm2)Table 1 Effects of different treatments on grain yields and biomass of winter wheat

表2 不同處理的冬小麥籽粒和秸稈吸氮量 (kg/hm2)Table 2 Grain and straw N uptakes of winter wheat under different treatments

2.2 籽粒和秸稈養分吸收量

2.2.1 籽粒和秸稈吸氮量比較籽粒吸氮量，發現在不同氮肥水平下，農戶減氮的籽粒吸氮量與農戶模式相比在各年份均無顯著差異(表2)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，秸稈覆蓋的籽粒吸氮量在2014～2015平水年顯著增加17.3%；壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在2015～2016欠水年分別顯著減少13.9%、19.9%和9.5%。秸稈覆蓋4年平均籽粒吸氮量相比農戶減氮處理顯著增加3.7%。

秸稈吸氮量結果表明(表2)，在不同氮肥水平下，農戶減氮的秸稈吸氮量相比農戶模式在2013～2014平水年顯著減少7.6%。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，壟覆溝播的秸稈吸氮量在2012～2013欠水年和2013～2014平水年分別顯著增加19.6%和8.0%，而在2015～2016欠水年顯著減少20.0%；全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加19.3%、24.9%和24.2%，而在2015～2016欠水年顯著減少28.6%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加10.7%、29.0%和29.2%，而在2015～2016欠水年顯著減少15.6%。秸稈覆蓋4年平均秸稈吸氮量相比農戶減氮顯著增加13.2%。

2.2.2 籽粒和秸稈吸磷量不同覆蓋措施能夠改變冬小麥的籽粒吸磷量，在不同氮肥水平下，農戶減氮的籽粒吸磷量相比農戶模式在各年份均無顯著差異(表3)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，壟覆溝播的籽粒吸磷量在2013～2014平水年顯著增加6.7%；全膜穴播和秸稈覆蓋的籽粒吸磷量各年份均無顯著差異。

分析秸稈吸磷量，發現在不同氮肥水平下，農戶減氮的秸稈吸磷量相比農戶模式在各年份均無顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與無覆蓋相比，壟覆溝播的秸稈吸磷量在2012～2013欠水年顯著增加17.2%；全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加22.8%、16.7%和30.3%；秸稈覆蓋在2012～2013欠水年和2014～2015平水年分別顯著增加37.4%和14.8%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均秸稈吸磷量分別比農戶減氮無覆蓋顯著增加15.6%和13.2%。

2.2.3 籽粒和秸稈吸鉀量在不同氮肥水平下，農戶減氮的籽粒吸鉀量相比農戶模式在各年份均無顯著差異(表4)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮無覆蓋相比，各覆蓋處理均無顯著差異。分析秸稈吸鉀量可知，在150kg/hm2的施氮條件下，與無覆蓋相比，全膜穴播在2013～2014和2014～2015年兩個平水年分別顯著增加28.5%和32.4%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2012～2013欠水年分別顯著增加27.7%、31.7%和27.0%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均秸稈吸鉀量比農戶減氮無覆蓋處理分別顯著增加23.4%和24.4%。

表3 不同處理的冬小麥籽粒和秸稈吸磷量 (kg/hm2)Table 3 Grain and straw P uptakes of winter wheat under different treatments

2.3 小麥籽粒產量形成的氮磷鉀養分需求量和生理效率

2.3.1 小麥百公斤籽粒氮磷鉀養分需求量分析百公斤籽粒需氮量表明，在不同氮肥水平下，農戶減氮的籽粒需氮量相比農戶模式僅在2014～2015平水年減少9.5%(表5)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，壟覆溝播在2013～2014平水年顯著增加12.6%，而在2015～2016欠水年顯著減少15.9%；全膜穴播僅在2015～2016欠水年顯著減少21.4%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個平水年分別顯著增加14.9%和18.9%，而在2015～2016欠水年顯著減少11.1%。壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均需氮量相比農戶減氮分別顯著增加2.6%、2.0%和8.5%。

分析百公斤籽粒需磷量可知，在不同氮肥水平下，農戶減氮的籽粒需磷量相比農戶模式在各年份

均無顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在2013～2014平水年分別顯著增加13.5%、16.2%和13.5%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均籽粒需磷量分別比農戶減氮顯著增加9.4%和12.5%。

表4 不同處理的冬小麥籽粒和秸稈吸鉀量 (kg/hm2)Table 4 Grain and straw K uptakes of winter wheat under different treatments

表5 不同處理對冬小麥百公斤籽粒產量形成氮磷鉀養分需求量的影響 (kg/100 kg)Table 5 Nutrient requirements for 100 kg grain of winter wheat under different treatments

分析百公斤籽粒需鉀量可知，在不同氮肥水平下，農戶減氮的籽粒需鉀量相比農戶模式在各年份均無顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，全膜穴播在2014～2015平水年和2015～2016欠水年分別顯著增加14.6%和21.8%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015年兩個平水年和2015～2016欠水年分別顯著增加34.9%、21.1%和16.2%。秸稈覆蓋4年平均籽粒需鉀量相比農戶減氮顯著增加19.5%。

2.3.2 小麥籽粒產量形成的養分生理效率分析籽粒產量形成的氮生理效率可知，在不同氮肥水平下，農戶減氮的氮生理效率相比農戶模式在各年份均無顯著差異(表6)。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，全膜穴播的氮生理效率僅在2015～2016欠水年顯著增加27.3%；秸稈覆蓋在2015～2016欠水年顯著增加12.0%，而在2014～2015平水年顯著減少16%。相比農戶減氮4年平均氮生理效率，各處理之間均無顯著差異。

比較籽粒產量形成的磷生理效率發現，在不同氮肥水平下，農戶減氮的磷生理效率相比農戶模式在各年份均無顯著差異。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，壟覆溝播、全膜穴播和秸稈覆蓋在2013～2014平水年分別顯著減少12.2%、12.9%和11.4%。秸稈覆蓋4年平均磷生理效率相比農戶減氮顯著減少9.9%。

表6 不同處理冬小麥籽粒產量形成氮磷鉀的生理效率 (kg/kg)Table 6 Physiological efficiencies for grain yield formation of N, P and K under different treatments

籽粒產量形成的鉀生理效率分析表明，在不同氮肥水平下，農戶減氮的鉀生理效率相比農戶模式在2013～2014平水年顯著增加25.2%。在150kg/hm2的施氮條件下，與農戶減氮相比，全膜穴播僅在2015～2016欠水年顯著減少17.5%；秸稈覆蓋在2013～2014和2014～2015兩個平水年分別顯著減少25.8%和18.1%。全膜穴播和秸稈覆蓋4年平均鉀生理效率相比農戶減氮分別顯著減少10.6%和15.1%。

3 討論

3.1 不同覆蓋措施對冬小麥籽粒產量和籽粒養分含量的影響

地膜覆蓋能夠減少土壤水分蒸發，改善土壤水分環境，促進小麥個體發育和群體構建，提高作物體內干物質積累及干物質向籽粒的轉運能力，從而增加作物產量[17–18]。Rehman等[19]在小麥生育期覆蓋地膜增產5%，Li等[20]在春小麥生育期覆蓋地膜增產23%。本試驗壟覆溝播在2012～2013年顯著增產15.7%，全膜穴播顯著增產6.8%，與上述研究結果一致。另有研究表明，休閑期降雨量與小麥產量呈正相關，小麥一半以上的產量取決于播種前底墑的好壞[21]。小麥產量出現年際變化,可能與休閑期降水形成的底墑量有關[22]。本試驗在2012～2013年7～9月休閑期降雨量為301mm，2014～2015年休閑期降雨量為318mm，且全年降雨量較多，秸稈覆蓋處理產量顯著增加，與上述結果一致。因此，地膜覆蓋有利于提高冬小麥產量，秸稈覆蓋在降雨較多的年份增加冬小麥產量。

地表覆蓋實現了旱地冬小麥增產，但籽粒含氮量卻明顯下降，這可能是由于地膜覆蓋降低了小麥花期土壤硝態氮含量，導致花后土壤供氮不足，進而降低了籽粒含氮量[23]。Ram等[24]也表明秸稈覆蓋使小麥籽粒含氮量降低是由于土壤礦質氮含量降低引起的。本研究秸稈覆蓋的籽粒吸氮量在2015～2016年顯著減少9.5%，這可能與秸稈覆蓋引起土壤氮生物固持有關[25]。

關于地表覆蓋對小麥籽粒磷鉀含量影響的報道較少。本試驗地表覆蓋能改變籽粒含磷量和籽粒含鉀量。小麥籽粒含鉀量與土壤鉀含量有直接關系[26]，地表覆蓋通過改變土壤養分供應能力及作物養分吸收能力對籽粒養分含量產生影響，地表覆蓋在不同降水年型間的籽粒養分效應差異，主要是由于土壤水分和養分等環境因素改變作物生長發育進程而引起的。

3.2 不同覆蓋措施對冬小麥籽粒產量形成的養分需求量和生理效率的影響

地表覆蓋影響籽粒產量形成的需氮量和氮生理效率，主要是由于籽粒產量和地上部吸氮量不均衡增加造成的[26]。土壤水分供應不足是旱地作物生產的主要限制因素。全膜穴播改善土壤水分狀況，增加籽粒產量，同時增加秸稈吸氮量，而籽粒產量形成的需氮量和氮生理效率未增加；壟覆溝播的產量未增加，而秸稈吸氮量增加，從而提高了籽粒產量形成的需氮量、降低了籽粒產量形成的氮生理效率；秸稈覆蓋的產量、秸稈吸氮量增加，而籽粒產量形成的需氮量也增加，從而降低了籽粒產量形成的氮生理效率。

以往關于地表覆蓋對籽粒產量形成的磷、鉀需求量和磷、鉀生理效率的報道較少，大部分集中在施磷、鉀肥以及區域間土壤肥力差異帶來的作物磷、鉀效應差異。串麗敏等[27]總結2000～2011年全國小麥試驗研究資料，得出百公斤籽粒產量形成需磷量為0.6kg，高于本試驗的0.3kg；籽粒產量形成的磷生理效率為189.5kg/kg，低于本試驗的301.5 kg/kg。這主要是因為黃土高原的土壤是堿性土，土壤有效磷活性低，降低了小麥對磷的吸收效率，從而減少了形成單位籽粒產量所需的磷素、增加了小麥吸收單位磷素形成籽粒產量的能力。Chuan等[28]還總結出百公斤籽粒需鉀量為1.9kg，高于本試驗的1.66kg；籽粒鉀生理效率為52.7kg/kg，低于本試驗的62.3kg/kg。

4 結論

農戶減氮模式對冬小麥的產量、氮磷鉀需求量以及生理效率無顯著影響。壟覆溝播處理的產量未增加，而秸稈吸氮量增加，從而提高了籽粒產量形成的需氮量、降低了籽粒產量形成的氮生理效率。全膜穴播提高籽粒產量，同時增加秸稈吸氮量，但未增加籽粒產量形成的需氮量和氮生理效率。秸稈覆蓋的產量增加，同時增加秸稈吸氮量，而籽粒產量形成的需氮量也增加，從而降低了籽粒產量形成的氮生理效率。因此，旱地小麥生產中為保證籽粒產量，需增加地膜覆蓋和秸稈覆蓋的氮肥用量。

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NPK requirements and their physiological efficiencies for winter wheat under different cover measures in dryland

QU Hui-feng1,ZHAO Hu-bing1*,LIU Ji-fei1,HUANG Hong-bo2,WANG Zhao-hui1,ZHAI Bing-nian1
(1 College of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2 Qian County Agricultural Technology Extension Station of Shaanxi Province, Qianxian, Shaanxi 713300, China)

【Objectives】Water and fertilizer management and water-conserved cultivation have been the research focuses in wheat production of the Northwest China.More attention has concentrated on the yield and water use efficiency and less on nutrient uptakes and efficiencies after the formation of wheat grain yield.So in this paper,effects of different cover measures on N,P and Krequirements and physiological efficiencies of winter wheat were studied in dryland of Loess Plateau.【Method】Using winter wheat as the test crop,continuous field trials were conducted for4years in Yongshou County,Shaanxi Province.No nitrogen fertilizer was set as theblank,applying N195kg/hm2as control.Other4treatments were designed as following:N150kg/hm2without cover,N150kg/hm2and film mulching and hole sowing,N150kg/hm2and ridge mulching and furrow sowing, N150kg/hm2and straw mulching and hole sowing.Physiological demands and efficiencies of N,P and Kfor winter wheat grain yields,grain nutrient contents and yield of grain formation were analyzed by measuring the sample plants.【Results】The nitrogen requirement of non-covering treatment was5.3%lower than that of conventional nitrogen application,other indicators had no significant differences.Under the N150kg/hm2application conditions,compared with no coverage,the yield of ridge mulching and furrow sowing was not increased,while the aboveground Nuptake was increased,and the nitrogen requirement of grain yield was increased by2.6%，the Nphysiological efficiency of grain yield was reduced by6.3%.The yield of film mulching and hole sowing was increased by6.9%,the aboveground Nuptake was increased by11.3%;the yield of straw mulching and hole sowing was increased by3.5%,the aboveground Nuptake was increased by13.2%,and the Nrequirement of grain yield was increased by8.5%,the Nphysiological efficiency of grain yield was reduced by3.9%.Compared with the treatment of same amount of nitrogen applied without cover,the aboveground Pand K uptake of ridge mulching and furrow sowing was not increased,that of film mulching and hole sowing was increased by15.6%and23.4%,the Kphysiological efficiency of grain yield was reduced by10.6%;the aboveground Pand Kuptake of straw mulching and hole sowing was increased by13.2%and24.4%,the Pand K physiological efficiency of grain yield was reduced by9.9%and15.1%.After reducing the amount of Napplied from195kg/hm2to150kg/hm2,compared with no coverage,using ridge mulching and furrow sowing technology failed to increase wheat yield,but increased the aboveground Nuptake,thereby increasing the Nrequirement of grain yield,reducing the Nphysiological efficiency.Using the film mulching and hole sowing technology improved the grain yield,increased the aboveground Nuptake,therefore did not increase the Nrequirement of grain yield and the Nphysiological efficiency.Using straw mulching and hole sowing technology increased grain yield,and increased the aboveground Nuptake,the Nrequirement of grain yield was also increased,thereby reduced the Nphysiological efficiency.【Conclusions】Therefore,to ensure grain yield and nutrient quality in dryland wheat production,the amount of nitrogen fertilizer should be increased under the plastic mulching and straw mulching.

nitrogen reduction;cover measure;grain yield;nutrient content;nutrient requirement; physiological efficiency

2016–12–13接受日期：2017–05–17

國家自然科學基金（31272250）；國家科學技術支撐計劃（2015BAD23B04）；農業公益性行業科研專項（201503124）資助。

屈會峰（1992—），男，山東棗莊人，碩士研究生，主要從事植物營養與調控方面的研究。E-mail：quhuifeng1992@126.com

*通信作者E-mail：zhaohubing@hotmail.com