冬小麦/夏玉米轮作体系下作物养分吸收利用与累积规律及优化施肥
冬小麦/夏玉米轮作是陕西省关中地区作物的主要耕作方式。化肥对作物的增产作用毋庸置疑，但近几年来，随着化肥投入量的增加，产量并未随之而同步增长，而出现了化肥利用率下降及产出下降的现象。在关中地区，氮肥的过量施用相当普遍，农民施肥已成习惯，而磷钾肥的重视程度不够。过量的施用氮肥，不仅造成大量的经济损失，更重要的是引起一系列环境问题。本研究在扶风县新集村(高肥力)和杨陵区孟家寨村(中肥力)通过大田试验，研究了冬小麦/夏玉米轮作条件下作物对氮、磷、钾养分的吸收、累积及转运规律，以及不同施氮量对作物产量、氮肥利用率、硝态氮累积、氮平衡及氮效率的影响，旨在了解和掌握作物对养分的吸收及累积规律，为合理施肥提供科学依据。主要的研究结果如下：
1.新集冬小麦/夏玉米轮作试验结果表明，玉米籽粒产量为7000～7700kg/hm2，施氮增产效果很低，最高只有9％，氮肥利用率仅为10.2～17.9％。小麦籽粒产量5400～6800kg/hm2，施氮可显著增产16～24％；氮肥利用率为34.2～38.3％，随施氮量增加而略有降低。冬小麦和夏玉米生物量累积动态曲线都呈“S”型。夏玉米地上部氮和磷累积至成熟期达最大，而钾在灌浆期累积量就达最大。冬小麦氮、磷、钾养分最大累积量出现的时期分别是灌浆、成熟和开花期。夏玉米养分的累积阶段主要在苗期至拔节期和大喇叭口期至灌浆期；而冬小麦养分累积的关键期是苗期、拔节期和开花期。随着施氮量的增加，夏玉米氮和磷的转运量、转运效率及在籽粒中的比例都降低。冬小麦氮转运效率为59～71％，随施氮量增加而降低，转运氮对籽粒氮的贡献率为69～87％。小麦磷转运效率高达82～90％，转运的磷占籽粒的比例和秸秆转运量随施氮量增加而增加。总体来说，过量施氮不利于氮、磷养分向作物籽粒转运。
2.孟家寨冬小麦/夏玉米轮作试验结果表明，小麦籽粒产量在5300～6700kg/hm2之间，氮肥利用率为20.4～66.4％，施氮可增产20～25％。玉米籽粒产量在5400～6500kg/hm2之间，氮肥利用率在9.2～22.6％之间，增施氮肥都有显著的增产效果，平均增产18％左右。小麦季氮肥利用率要高于玉米季，最高达66.4％，但都随施氮量增加而明显降低。夏玉米和冬小麦地上生物量累积动态都呈“S”型，符合生物量累积的一般规律。作物氮、磷、钾养分含量随生育期的延长而降低，而地上部养分累积量总体是增加趋势。冬小麦地上部磷累积在其全生育期内一直增加，氮在灌浆期累积达最大，而钾在开花期就达最大。夏玉米地上部氮、磷养分累积量也是在其全生育期持续增加，至成熟期达最大，而钾在灌浆期已达最大。冬小麦苗期就有大量的养分累积，拔节期是养分吸收量的最大时期，开花期养分吸收亦不容忽视。夏玉米地上部氮、磷、钾养分累积主要集中在苗期至拔节期及大喇叭口期至灌浆期两个阶段。
3.无论高肥力或低肥力田块，在夏玉米和冬小麦季施氮都会造成0～60cm土层N03--N大量残留，施氮量高，残留量也高。孟家寨试验氮平衡结果表明，经过一个轮作周期后，两季作物土壤总矿化氮高达227.0kg/hm2。不施氮处理两季作物的吸氮量依然可达246.2kg/hm2，其它处理的吸氮量在324.2～333.9kg/hm2之间。轮作体系下，氮素总残留量和表观损失量都随总施氮量的增加而增加。夏玉米季、冬小麦季或是整个轮作体系下，氮肥的表观利用率都是随施氮量的增加而降低。冬小麦季和轮作体系下氮肥的表观残留率都是随施氮量的增加而增加，而夏玉米季以N250处理为最高。冬小麦季氮肥的表观损失率比夏玉米季低，整个轮作体系下，约51％～65％的氮肥通过各种途径损失掉了。
4.无论冬小麦或夏玉米，其氮肥利用率(REN)、氮肥生理利用率(PEN)、氮肥农学利用率(AEN)及氮肥偏生产力(PFPN)总体都是随施氮量的增加而降低。同一施氮量下，新集和孟家寨玉米的PEN和AEN差异很大，孟家寨要高于新集。同一小麦品种，在不同肥力条件下的氮效率也表现出很大的差异。每生产100kg小麦籽粒，新集试验地平均消耗N2.58kg、P0.48kg、K2.42kg；孟家寨平均消耗N2.80kg、P0.45kg、K2.12kg。随着施氮量的增加，小麦氮和钾的养分消耗量及比例都增加。对玉米而言，新集养分平均消耗量为N1.96kg、P0.34kg、K2.39kg，孟家寨平均为N2.20kg、P0.37kg、K2.01kg。新集玉米对钾的需求量要大于孟家寨，而对氮和磷的需求量却相对较低。
5.综合考虑籽粒养分累积与转运、产量、氮肥利用率、氮平衡等因素，夏玉米季施氮量控制在125kg/hm2左右，新集冬小麦氮肥用量应控制在105～210kg/hm2之间，孟家寨小麦在75kg/hm2左右。夏玉米应在苗期(10叶展期)和大喇叭口期进行追肥，而冬小麦在保证基肥的基础上，可以考虑在拔节期或开花期进行追肥。
冬小麦;夏玉米;轮作体系;作物;养分吸收利用;累积规律;施氮量;氮肥利用率;养分累积量;籽粒产量;玉米轮作;开花期;灌浆期;地上部;拔节期;增产;小麦籽粒;喇叭口期;钾养分;养分的吸收
西北农林科技大学
硕士
植物营养学
同延安
2006
中文
S513;S512.11
58
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）