小麦氮肥精确定量及其应用的研究

摘要

以最少的肥料获得预期的高额、优质小麦产量，收到省肥、高效、环境友好的效果，构成小麦氮肥精确定量技术体系，是小麦栽培现代化亟待解决的重要任务之一。本研究在江苏淮北、淮南麦区设置系统试验，研究了不同土壤类型、土壤肥力、品种类型、施氮量、氮肥运筹方式、施氮时期、栽培方式、土壤背景氮等对Stanford方程中三个参数麦季土壤供氮量、目标产量需氮量、氮肥当季利用率的影响，明确了三个参数的变化特点，提出了适用的参数值，提出了小麦目标产量施氮量精确定量技术，并进行了验证和示范，具有较强的实用性和适用性。主要结果如下：
　　 1、目标产量需氮量合理确定的研究。(1)5年高产定位试验结果表明，小麦百kg籽粒需氮量随产量的增加呈增加趋势，不同产量水平上存在较大差异；明确了江苏不同麦区、土壤类型、土壤肥力等条件下的百kg籽粒需氮量的适宜取值范围。研明了不同地力水平上小麦目标产量与基础地力产量呈显著线性正相关。淮北麦区粘土土壤上，高产、中产低产水平百kg籽粒需氮量分别为3.01 kg、2.90 kg、2.81 kg。随产量水平的增加里增加趋势；淮南粘土土壤上，高产、中产、低产水平分别为2.91 kg(2.70～3.30 kg)、2.8 kg(2.57～3.19 kg)、2.71kg(2.41～3.07 kg)；淮南砂土土壤上，高产、中产、低产水平分别为2.81 kg(2.56～3.15 kg)、2.69 kg(2.48～3.05 kg)、2.61kg(2.43～2.91kg)。同时，高、中地力小麦产量与施氮量呈显著二次抛物线关系，低地力小麦产量与施氮量呈显著线性关系。砂土土壤最高目标产量小于粘土土壤。(2)36个不同基因型品种的吸氮量和百kg籽粒需氮量随施氮量增加呈增加趋势，不同品种间和不同品种类型间差异达极显著水平。强筋、中筋、弱筋小麦百kg籽粒需氮量平均分别为3.15、3.03、2.85 kg。(3)在淮北麦区施氮量12.5～22.5kg、淮南麦区施氮量12.5～22.5kg条件下，不同类型品种小麦百kg籽粒需氮量随施氮量的提高呈逐渐增加趋势，最高施氮量比最低施氮量的百kg籽粒需氮量平均增加0.35+0.08kg。在不同地力水平上，表现为高地力＞中地力＞低地力，高地力比低地力高0.10～0.30kg，两者的差值随施氮量的提高呈加大趋势。(4)在(淮北麦区施氮量为17.5kg/667m2、淮南麦区为15 kg/667m2)与氮肥追肥时期(拔节期)相同条件下，小麦百kg籽粒需氮量与拔节期追氮比例呈极显著二次抛物线关系，全基施处理最低。在氮肥基追比10∶0～3∶7条件下，淮北麦区，基追比5∶5处理的百kg籽粒需氮量最高，陕农229百kg籽粒需氮量为2.65～3.11 kg，济南17为2.71～3.22kg；淮南麦区，基追比6∶4处理的百kg籽粒需氮量最高，扬麦11号为2.51～2.94 kg，宁麦9号为2.35～2.77 kg。(5)在施氮量(淮北、淮南麦区分别为17.5kg/667m2、15 kg/667m2)与氮肥基追比(淮北、淮南麦区分别为5：5、6：4)相同条件下，小麦百kg籽粒需氮量随氮肥追施时期的后移呈增加趋势，全施基处理最低，剑叶期追施处理最高，剑叶期处理与返青期、拔节期处理差异不显著，三处理显著高于其余处理。宁麦9号变化范围为2.30～2.77 kg，扬麦10号为2.38～2.95 kg，济南17为2.57～3.16kg。(6)宁麦9号和扬麦10号条播方式百kg籽粒需氮量显著高于套播方式，平均高约0.14 kg。(7)小麦百kg籽粒需氮量随稻季氮肥施用量增加呈增加趋势，R20W15处理比R0W15 R10W15、R15W15处理分别增加0.23、0.15、0.08 kg/667m2，提高8.6％、5.5％、2.8％。
　　 2、合理确定麦季土壤供氮量的研究。(1)通过5年的定位试验表明，不同地区、土壤类型、地力水平等对麦季土壤供氮量有显著影响，明确了江苏麦区不同土壤类型及其地力条件下的麦季土壤供氮量。淮北麦区粘土土壤麦季土壤供氮量为3.36-6.24 kg/667m2，平均为4.55kg/667m2，其中，低地力为3.34-4.50 kg/667m2，平均为3.97 kg/667m2，中地力为4.16-5.11kg/667m2，平均为4.74kg/667m2，高地力为4.85-6.24 kg/667m2，平均为5.61kg/667m2。淮南麦区，粘土土壤麦季土壤供氮量为2.51-5.93kg/667m2，平均为4.42kg/667m2，其中低地力为2.52-3.54 kg/667m2，平均为3.29 kg/667m2，中地力为3.36-4.58 kg/667m2，平均为4.08kg/667m2，高地力为4.43-5.93 kg/667m2，平均为5.05kg/667m2。淮南砂土土壤麦季土壤供氮量为2.33-5.53kg/667m2，平均为3.70kg/667m2，其中低地力为2.33-3.4 kg/667m2，平均为2.92kg/667m2，中地力为3.19-4.09 kg/667m2，平均为3.65kg/667m2，高地力为4.08-5.53kg/667m2，平均为4.51kg/667m2。同种肥力条件下粘土土壤大于砂土。(2)麦季土壤供氮量与小麦基础地力产量、前茬水稻产量、土壤全氮含量、土壤碱解氮含量呈极显著或显著正相关关系，得到了不同麦区、土壤类型、地力水平等条件下的回归方程，提出了确定麦季土壤供氮量的实用方法。(3)不同品种及其品种基因型小麦对麦季土壤供氮量有显著影响。(4)随前茬水稻施氮量的增加，麦季土壤供氮量呈显著增加趋势。综合表明麦季土壤供氮量在不同田块间的差异较大，应综合考虑地区、土壤类型、地力水平、前茬水稻施肥情况以及采用的小麦品种类型等因素进行合理确定。
　　 3、小麦氮肥当季利用率合理确定的研究。(1)在相同品种、施氮量及氮肥运筹比例条件下进行的5年高产定位试验表明，氮肥当季利用率与小麦产量呈极显著线性正相关，明确了江苏麦区不同土壤类型、地力水平、产量水平等条件下氮肥当季利用率的适宜取值。淮北麦区氮肥当季利用率变化范围为33.31％～50.05％，平均42.36％，高产、中产、低产氮肥当季利用率平均分别为45.28％、39.71％、35.60％；高、中、低地力氮肥当季利用率平均分别为44.25％、40.49％、35.60％。淮南麦区粘土土壤氮肥当季利用率变化范围为30.96％～51.00％，平均40.52％，高产、中产、低产水平氮肥当季利用率平均分别为44.66％、40.21％、35.20％；高、中、低地力氮肥当季利用率平均分别为45.73％、42.68％、39.05％。(2)施氮量对36个基因型小麦氮肥当季利用率有显著影响，9、12、15kg/667m2处理平均分别为52.93％、48.11％、43.25％。相同施氮量下，三类品种的氮肥当季利用率表现为弱筋小麦＜中筋小麦＜强筋小麦，但三者间差异不显著。不同品种的产量与氮肥当季利用率均呈显著或极显著线性正相关。(3)在不同地力水平上，小麦氮肥当季利用率随施氮量增加呈逐渐下降趋势。在淮北麦区施氮量12.5～22.5kg、淮南麦区施氮量12.5～22.5kg条件下，极差为7～10个百分点。相同条件下，砂土土壤上高于粘土土壤。(4)在施氮量(淮北麦区施氮量为17.5kg/667m2、淮南麦区为15kg/667m2)条件下与氮肥追肥时期(拔节期)相同条件下，小麦氮肥当季利用率与拔节期追氮比例呈极显著二次抛物线关系，均以全基施处理最低。在氮肥基追比例10∶0～3∶7条件下，淮北麦区基追比5∶5处理最高，陕农229氮肥当季利用率变化范围为28.37％～50.05％，济南17为33.07％～52.33。淮南麦区，基追比6∶4处理最高，在施氮量10～20kg/667m2条件下扬麦11号氮肥当季利用率变化范围为30.73％～50.20％，宁麦9号为27.13％～47.67％。(5)在施氮量(淮北、淮南麦区分别为5：5、6：4)相同条件下，不同时期追施氮肥对小麦氮肥当季利用率的影响表现为拔节期＞剑叶期＞返青期＞越冬期＞3叶1心＞1叶1心＞全施基，各处理间差异均达显著水平。拔节期追施氮肥是追氮的最大效率期。在基追比10∶0～3∶7条件下宁麦9号变化范围为27.87％～49.78％，扬麦10号为28～51.96％，济南17为30.33％～57.44kg。(6)宁麦9号和扬麦10号条播方式氮肥当季利用率显著高于套播方式，平均高约5个百分点。(7)小麦氮肥当季利用率随稻季氮肥施用量的增加呈下降趋势，R20W15处理比R0W15 R10W15、R15W15处理分别下降约6.7、5.1、1.8个百分点，约17.45％、12.75％、4.16％。
　　 4、小麦精确定量施氮的应用与验证。在东海县(粘土)、姜堰市镇梅垛乡(砂土)和沈高镇(粘土)利用已取得的三个参数值进行目标产量氮肥施用量精确定量计算，并进行了试验验证。同时进行了大面积示范应用验证。结果表明，所有试验田块的产量均达到或接近目标值，差异小于5％。除了少数实际值与目标值差异大于5％外，多数实际值与目标值差异小于5％，示范取得了显著的增产、节氮效果。与农户常规施肥法相比，精确施肥在不减产的情况下，可以较大幅度减少氮肥施用量，平均减少7.65％，肥料利用率提高10％以上。表明获得的参数值与实际值之间具有较好的一致性，所求得参数值有较强的适用性和稳定性。通过上述研究，提出了小麦目标产量施氮量精确定量技术。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1麦田土壤氮素的分布与运移

1.1氮素在土壤中的存在形式

1.2麦田土壤氮素的分布与运移

2小麦氮素吸与收利用特性

2.1小麦植株对土壤氮素的吸收

2.2小麦氮素(肥)利用效率特征

2.3氮肥施用对小麦产量与品质的影响

3氮肥的损失途径

3.1土壤中肥料氮的转化与去向

3.2氮肥的损失途径

4氮利用效率的定义及其测定方法

5几种氮肥施用量的推荐方法及其评价

6存在问题与本研究的目的与意义

6.1存在问题

6.2本研究的目的与意义

参考文献

第二章材料与方法

1试验设计

2测定项目和方法

2.1生态因素的测定

2.2干物质积累量和植株含氮率的测定

2.3成熟期考种及产量的测定

2.4小麦籽粒蛋白质含量的测定

2.5土壤养分含量的测定

3数据计算与分析

参考文献

第三章小麦目标产量需氮量合理确定的研究

1材料与方法

2结果与分析

2.1不同麦区小麦目标产量的确定

2.2高产条件下不同品种类型小麦百kg籽粒需氮量

2.3不同产量水平小麦总吸氮量与百kg籽粒需氮量的变化

2.4不同地力水平上施氮量对小麦吸氮量与百kg籽粒需氮量的影响

2.5不同氮肥追施比例不同类型品种小麦吸氮量与百kg籽粒需氮量的影响

2.6不同氮肥追施时期对不同类型品种小麦百kg籽粒需氮量的影响

2.7不同栽培方式对不同类型品种小麦百kg籽粒需氮量的影响

2.8前茬水稻不同施氮量对小麦百kg籽粒需氮量的影响

3小结与讨论

3.1目标产量吸氮量的确定及其与产量的关系

3.2土壤地力及不同栽培措施对百kg籽粒需氮量的影响

3.3百kg籽粒需氮量与小麦品质、产量的关系

3.4不同基因型小麦百kg籽粒需氮量的差异

3.5关于小麦百kg籽粒需氮量的合理确定

参考文献

第四章合理确定麦季土壤供氮量的研究

1材料与方法

2结果与分析

2.1淮北麦区麦季土壤供氮量和基础地力产量

2.2淮南麦区土壤供氮量和麦季基础地力

2.3前茬水稻不同氮肥施用量对麦季土壤供氮量的影响

2.4不同基因型小麦对麦季土壤供氮量的影响

3小结与讨论

3.1影响土壤基础供氮量确定的因素

3.2土壤基础供氮量确定方法及其与小麦产量的关系

3.3小麦土壤基础供氮量的合理确定

参考文献

第五章小麦氮肥当季利用率合理确定的研究

1材料与方法

2结果与分析

2.1小麦高产栽培试验条件下氮肥当季利用率

2.2施氮量对不同基因型小麦氮肥利用率的影响

2.3不同地力水平上施氮量对氮肥利用率的影响

2.4小麦不同氮肥追施比例对氮肥当季利用率的影响

2.5小麦不同氮肥追施时期对氮肥当季利用率的影响

2.6小麦不同栽培方式对氮肥利用率的影响

2.7前茬水稻不同施氮量对后茬小麦氮肥利用率的影响

3小结与讨论

3.1影响小麦氮肥利用率的因素

3.2不同基因型小麦氮肥利用率的差异

3.3关于江苏稻麦两熟制下小麦氮肥当季利用率的合理确定

参考文献

第六章小麦精确定量施氮的应用与验证

1材料与方法

2结果与分析

2.1利用三个参数进行总施氮量的计算的实例

2.3大面积示范应用及其效果

3小结与讨论

3.1关于小麦施肥技术的发展及其方向

3.2关于目前我国氮肥当季利用率低的原因分析

3.3关于小麦精确定量施氮及其应用的几个问题

参考文献

第七章结语

1研究小结

1.1目标产量需氮量合理确定的研究

1.2合理确定麦季土壤供氮量的研究

1.3小麦氮肥当季利用率合理确定的研究

2本研究的创新点

3本研究存在问题及深入研究的设想

攻读博士学位期间发表论文和获奖情况

致谢