休閑期復種綠肥冬油菜對隴中旱地春小麥氮磷利用率和產量的影響

摘要：氮、磷肥對春小麥的產量形成具有重要作用，為提高春小麥氮磷的吸收和利用，通過田間試驗，研究了休閑期種植翻壓綠肥冬油菜對小麥產量及籽粒、秸稈氮磷吸收利用效率的影響。結果表明，休閑期種植翻壓綠肥冬油菜后春小麥生物量和籽粒產量提高了23.03%和17.68%；籽粒、秸稈中氮含量分別降低了5.44%、27.39%，秸稈氮吸收量降低了8.69%，籽粒氮吸收量提高了11.29%；籽粒中磷含量提高了11.35%，秸稈中磷含量降低了10.00%，籽粒、秸稈中磷吸收量分別提高了30.84%、12.50%。氮肥偏生產力和氮素利用效率分別提高了17.65%、12.18%，磷肥偏生產力提高了17.65%，磷素利用效率降低了5.34%。綜上，休閑期麥后復種綠肥冬油菜可提高小麥籽粒的磷含量、氮磷吸收量、氮磷肥偏生產力以及氮素利用效率，進而有效提高小麥產量。

關鍵詞：綠肥冬油菜；春小麥；氮素利用效率；磷素利用效率；產量

中圖分類號：S344.3；S512.1 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）10-926-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.10.008

Effects of Green Fertilizer Winter Rape Multi-cropped in Leisure Period on Nitrogen and Phosphorus Utilization Efficiencies and Yields of

Spring Wheat in Dryland Areas F9jks+MKNj3rX9DnNJdsHkaEVAv5Ixbq3hxNJAVDo4o=of Central Gansu

ZHANG Baoshi 1， LI Guoquan 1， PEI Xiqian 1， JU Qingxia 1， ZHANG Jinlan 2， YANG Zhao 3，

NIU Shujun 4， CAO Shiqin 4

（1. Yuzhong Alpine Agricultural Experimental Station， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730100， China;

2. Zhangye Agricultural and Livestock Agricultural Products Inspection and Testing Centre， Zhangye Gansu 734000， China;

3. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 4. Institute of Plant Protection，

Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Nitrogen and phosphorus play an important role in the formation of spring wheat yield. In order to improve the uptake and utilization of nitrogen and phosphorus in spring wheat， field experBOQc9iCJap59kPIS4NPzVmzX0sVOkqDUwOXaddAdcIg=iments were conducted to study the effects of planting and pressing winter rape in leisure period on wheat yield and nitrogen and phosphorus uptake and utilization efficiency of wheat grain and straw. The results showed that the biomass and grain yield of spring wheat increased by 23.03% and 17.68%， respectively. Nitrogen content in grain and straw decreased by 5.44% and 27.39%， respectively. Nitrogen uptake in straw decreased by 8.69%， and nitrogen uptake in grain increased by 11.29%. Phosphorus content in grain increased by 11.35%， phosphorus content in straw decreased by 10.00%， and phosphorus uptake in grain and straw increased by 30.84% and 12.50%， respectively. Nitrogen partial productivity and nitrogen use efficiency increased by 17.65% and 12.18%， respectively， phosphorus partial productivity increased by 17.65%， and phosphorus use efficiency decreased by 5.34%. In conclusion， multiple planting of winter rape as green fertilizer during fallow period can improve the phosphorus content， nitrogen and phosphorus uptake， nitrogen and phosphorus fertilizer partial productivity and nitrogen use efficiency of wheat grains， and then effectively increase wheat yield.

Key words： Green fertilizer winter rape; Spring wheat; Nitrogen use efficiency; Phosphorus use efficiency; Yield

收稿日期：2024 - 06 - 12

基金項目：甘肅省農業(yè)科學院重點研發(fā)計劃（2023GAAS24）；甘肅省農業(yè)科學院生物育種專項（2022GAAS006）。

作者簡介：張寶時（1987 — ），男，甘肅靜寧人，助理研究員，主要從事作物育種與栽培技術研究工作。Email： 492746531@qq.com。

通信作者：牛樹君（1980 — ），男，甘肅靖遠人，副研究員，碩士，主要從事農田雜草防治研究工作。Email： 43213904@qq.com。

氮磷元素對提高小麥產量和品質有著極其重要的作用。氮素是構成小麥葉綠體的重要原料，充足的氮素供應可促進小麥生長旺盛，保證后期籽粒飽滿，提高產量［1 ］。小麥籽粒含氮量直接影響其面粉的蛋白含量，籽粒的氮素利用情況也影響著其他微量元素的吸收與利用［2 ］。氮肥缺失會導致小麥生長緩慢、早熟早衰。因此，提高土壤的供氮水平對保證小麥生長發(fā)育、提高小麥產量極為重要。磷是植物細胞核的重要組成物質之一，能促進細胞的分裂和繁殖、增強光合作用、促進小麥根系發(fā)育、提高小麥抗逆能力［3 ］。施用磷肥可以促進小麥幼苗的生長，提早成熟，增加籽粒數(shù)量，提高籽粒飽滿度，進而提高小麥產量［4 ］。施用化肥是目前提高土壤氮磷元素水平，保證氮磷元素充分供應的主要措施，然而化肥的過量施用會導致土壤生態(tài)破壞及環(huán)境污染等問題［5 ］。近年來，隨著化肥減量增效技術不斷發(fā)展，綠肥替代部分化肥的技術不斷完善，在提高作物產量和改善生態(tài)環(huán)境方面取得了較好的效果［6 ］。

油菜是一種重要的生態(tài)經(jīng)濟作物，可以作為綠肥在休閑期種植并于春耕時翻壓還田，在提高土壤肥力水平和后茬作物產量方面發(fā)揮著積極作用。綠肥油菜能有效改善土壤質量、調節(jié)土壤養(yǎng)分、降低土壤容重、提高農田土壤有機質含量和酶活性、增加土壤速效氮及速效磷含量［5 - 7 ］。翻壓油菜還田可以有效提高后茬作物對氮磷等營養(yǎng)元素的吸收利用，提高作物產量［8 - 12 ］。現(xiàn)有研究大多為油菜還田對小麥產量和土壤特性的影響，對肥料利用方面鮮有報道。為此，本研究設置春小麥麥后復種綠肥冬油菜模式，探究冬油菜翻壓對后茬春小麥氮磷利用的影響，以期為推廣麥后復種綠肥油菜提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況P8vfbNUqtAAhiNOigvQogA==

試驗于2022 — 2023年在甘肅省定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)麻子川村（35° 28′ N，104° 44′ E）進行。試驗區(qū)地處黃土高原半干旱區(qū)，海拔1 971 m，為大陸性季風氣候，氣候干燥，年均氣溫5.7～7.7 ℃，年無霜期140 d，年均降水量390.7 mm，年蒸發(fā)量1 531.0 mm，遠大于年降水量，無灌溉條件，屬于典型的半干旱雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)。土壤類型為黃綿沙質土壤，0～200 cm深度的土壤理化性狀為全氮0.77 g/kg、全磷1.87 g/kg、速效氮33.06 mg/kg、速效磷10.03 mg/kg，pH 8.33。

1.2 供試材料

供試春小麥品種為定西40號，由甘肅省定西市農業(yè)科學研究院提供；供試冬油菜品種為天油8號，由天水市農業(yè)科學研究所提供。

1.3 試驗設計

冬油菜于2022年8月上旬播種，2023年在小麥播種前翻壓入土。小麥于2023年3月初播種，7月底至8月上旬收獲。試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)面積44.0 m2（5.5 m×8.0 m）。試驗共設2個處理：T，小麥休閑期種植冬油菜，于次茬小麥播種前將冬油菜全株翻壓；CK（對照），小麥休閑期不作任何處理。所有處理小麥播量均為225 kg/hm2，尿素（N 46%）和普通過磷酸鈣（P2O5 20%）施用量均為105 kg/hm2，所有肥料做基肥一次性施入。

1.4 測試項目和方法

1.4.1 小麥收獲期生物量和產量測定 小麥成熟期，每個小區(qū)隨機抽取8～10株測定穗數(shù)、穗粒數(shù)。每個小區(qū)收獲1～2 m2，曬干、脫粒測定千粒重、秸稈產量和籽粒產量（折算為含水量12.5%的標準產量），計算收獲指數(shù)（HI）。

收獲指數(shù)（HI）=（經(jīng)濟產量/生物產量）×100%

1.4.2 全氮測定 將小麥樣品的秸稈部分與籽粒部分分開，分別烘干、粉碎、稱重，通過濃H2SO4- K2SO4∶CuSO4∶Se催化后用凱氏定氮法測定［13 ］，用FOSS全自動定氮儀（Foss Kjeltec 8400）測定樣品秸稈和籽粒的全氮。

秸稈（籽粒）氮吸收量=［秸稈（籽粒）生物量×秸稈（籽粒）氮含量］/100

氮素利用效率（NUE）=籽粒產量/氮素吸收量

氮肥偏生產力（PFPN）=施氮后所獲得的作物產量/施氮量

1.4.3 全磷測定 粉碎樣品秸稈和樣品籽粒后，分別稱取0.25 g，采用H2SO4-H2O2法消煮，消煮液鉬銻抗比色法測定全磷［14 ］。

秸稈（籽粒）磷吸收量=［秸稈（籽粒）生物量×秸稈（籽粒）磷含量］/100

磷素利用效率（PUE）=籽粒產量/磷素吸收量

磷肥偏生產力（PFPP）=施磷后所獲得的作物產量/施磷量

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019進行分析匯總，使用SPSS Statistics 25.0軟件的Duncan法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 休閑期種植翻壓冬油菜對春小麥產量的影響

由圖1可以看出，T處理下小麥的生物量、秸稈產量和籽粒產量均顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），分別較CK處理增加了1110、826、284 kg/hm2，提高了23.03%、25.70%、17.68%，其中秸稈產量的增幅最大。由此可知，休閑期種植翻壓冬油菜能顯著提高后茬小麥的生物量、秸稈產量、籽粒產量，對小麥增產起積極作用。

2.2 休閑期種植翻壓冬油菜對收獲期小麥不同器官氮磷含量的影響

由圖2可知，休閑期種植翻壓冬油菜對收獲期不同器官氮和磷含量有顯著影響。T處理秸稈和籽粒氮含量均顯著低于CK處理（P ＜ 0.05），分別較CK處理降低了27.39%、5.44%。T處理小麥秸稈中的磷含量顯著低于CK處理（P ＜ 0.05），降低了10.00%；籽粒中的磷含量顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），升高了11.35%。綜上，休閑期種植翻壓冬油菜會降低后茬小麥秸稈中的氮磷含量和籽粒中的氮含量，提高后茬小麥籽粒中的磷含量。

2.3 休閑期種植翻壓冬油菜對收獲期小麥氮磷吸收量的影響

由圖3可以看出，休閑期種植翻壓冬油菜對小麥收獲期氮和磷的吸收量有顯著影響。T處理小麥總氮吸收量顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），較CK處理增加了4.88%。其中，籽粒的氮吸收量顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），提高了11.29%；秸稈的氮吸收量顯著低于CK處理（P ＜ 0.05），降低了8.69%。T處理下小麥秸稈和籽粒的磷吸收量均顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），分別提高了12.50%、30.84%，總磷吸收量提高了24.23%。由此可知，休閑期種植綠肥冬油菜提高了小麥籽粒的氮磷吸收量及秸稈的磷吸收量，降低了秸稈的氮吸收量，但秸稈氮吸收量降幅低于籽粒增幅，因此小麥的氮、磷吸MvhS+2p6h6vYa5kj/CFCLw==收量總體提高。

2.4 休閑期種植翻壓冬油菜對小麥氮磷肥利用率和偏生產力的影響

由圖4可以看出，休閑期復種綠肥冬油菜顯著影響小麥氮磷元素利用效率和偏生產力。T處理小麥氮素利用效率和氮肥偏生產力均顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），分別提高了12.18%、17.65%。T處理小麥磷素利用效率顯著低于CK處理（P ＜ 0.05），降低了5.34%；磷肥偏生產力顯著高于CK處理（P ＜ 0.05），提高了17.65%。結果表明，休閑期麥后復種綠肥冬油菜可顯著提高小麥氮肥偏生產力、磷肥偏生產力、氮素利用效率，降低磷素利用效率。

3 討論與結論

氮素對穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重等小麥產量相關性狀具有顯著影響，小麥籽粒含氮量直接影響面粉的蛋白含量及品質［15 ］。小麥籽粒含氮量與籽粒產量呈負相關。刁超朋等［2 ］對我國123個小麥品種進行的田間試驗發(fā)現(xiàn)，籽粒產量每增加1 000 kg/hm2，含氮量平均降低1.1 g/kg。本研究發(fā)現(xiàn)，休閑期復種翻壓冬油菜后，小麥籽粒產量顯著升高，而籽粒和秸稈中氮含量降低了5.44%和27.39%。因此，休閑期種植翻壓冬油菜后小麥的籽粒品質可能會略有降低。小麥籽粒的氮吸收量提高了11.29%，而秸稈的氮吸收量降低了8.69%，秸稈和籽粒氮吸收量的差異增大，可能是因為綠肥還田會促進秸稈氮素向籽粒轉運，提高籽粒貢獻率［16 ］。另外，休閑期種植翻壓冬油菜處理下小麥氮素利用效率和氮肥偏生產力分別提高了12.18%、17.65%，可歸因為油菜翻壓激活了土壤中的固態(tài)氮，增加了土壤中堿解氮含量，提高了小麥對氮素的吸收與利用［7， 17］。

油菜根系分泌的有機酸能活化土壤中的難溶性磷，提高土壤有效磷水平，使得小麥根系吸收更多的土壤有效磷，進而使籽粒中儲存更多的磷［18 ］。本研究中，休閑期麥后復種綠肥冬油菜處理下小麥籽粒的含磷量提高了11.35%。另外，休閑期麥后復種綠肥冬油菜處理下小麥秸稈的磷含量降低了10.00%，可能是由于綠肥的腐解過程緩慢，腐解前期的土壤有效磷含量不能滿足小麥的需磷量，致使秸稈中的磷向籽粒轉移。王煊［19 ］研究發(fā)現(xiàn)，夏閑期種植并翻壓油菜處理能顯著增加小麥籽粒和莖稈磷吸收量，這與本研究中小麥籽粒和秸稈磷吸收量分別提高了30.84%、12.50%結果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，休閑期麥后復種綠肥冬油菜處理下小麥磷肥偏生產力顯著提高了17.65%，可能是因為翻壓油菜會活化土壤中的難溶性磷，增加了土壤有效磷的含量。然而，小麥的磷素利用效率在休閑期麥后復種綠肥冬油菜后顯著降低了5.34%，可能是因為供試春小麥材料定西40號屬于旱地品種，前期生長發(fā)育緩慢，對水肥反應遲鈍［20 ］。小麥在干旱條件下?lián)碛休^高的磷素利用效率，而油菜翻壓增加了0～20 cm土層的含水量及土壤有機質含量，改變了土壤水分脅迫的環(huán)境，致使春小麥定西40號的磷素利用率降低［21 - 22 ］。另外，休閑期麥后復種綠肥冬油菜對小麥磷素吸收利用的影響可能會因品種的不同而存在差別，具體差異有待進一步研究。

小麥的播種季節(jié)和綠肥種類的不同會對后茬小麥的產量產生不同的影響［23 - 24 ］。種植并翻壓油菜可以提高小麥冬季單株分蘗數(shù)，增加小麥成熟期的單位面積穗數(shù)，提高小麥的籽粒產量［19 ］。本研究中，休閑期麥后復種綠肥冬油菜處理下后茬春小麥的產量、籽粒產量分別提高了23.03%、17.68%。盧涌［25 ］研究發(fā)現(xiàn)，綠肥油菜的生物量和養(yǎng)分積累量隨播種時期的推遲而顯著降低。綠肥油菜的最佳播種時期為7月下旬至8月初，本研究中，綠肥冬油菜于8月上旬播種，其生物量和養(yǎng)分積累量在翻壓入土時達到了較高水平，以至于在后續(xù)的腐解過程中能夠釋放更多的有效養(yǎng)分，有效提高了土壤養(yǎng)分水平，進而提高了小麥產量［26 ］。在本研究中，休閑期復種翻壓綠肥后小麥的收獲指數(shù)略有下降，但差異不顯著，說明休閑期復種翻壓綠肥對后茬小麥植株營養(yǎng)物質的分配影響較小。綜上所述，休閑期麥后復種綠肥冬油菜能有效增加小麥籽粒的磷含量和氮、磷吸收量，提高氮素利用效率，利于小麥產量的提高。

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