耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响

摘要

[目的]明确旱地小麦增产提质和环境友好协同的耕作与氮肥组合模式.[方法]2016-2017年(欠水年)和2017-2018年(丰水年),在豫西典型旱地小麦种植区设置夏闲季深松(ST,麦收后2周左右并隔年进行)和翻耕(PT,传统的7月底8月初等雨连年进行)2种耕作方式为主处理和小麦播种前施氮0(N0)、120 kg-hm-2(N120)、180 kg·hm-2(N180)和240 kg·hm-2(N240)4个氮肥用量为副处理的二因素裂区田间定位试验,研究其对旱地小麦产量、籽粒蛋白质含量及其产量、植株氮素吸收利用和收获期0-200 cm 土层硝态氮残留的影响.[结果]降水年型、耕作方式和氮肥用量及后二者互作对旱地小麦拔节后氮素积累量、籽粒产量、蛋白质产量、氮效率和土壤硝态氮残留量均有显著影响.深松与翻耕相比,显著提高了拔节后植株氮素积累量、花前氮素转运量及N240下的氮收获指数,不同氮肥处理的平均氮肥吸收效率、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力分别显著提高8.6％-15.3％、23.9％-86.5％、8.1％-26.1％和9.1％-20.3％,最终在不降低籽粒蛋白质含量的同时,使产量在欠水年和丰水年分别提高11.9％和12.4％,蛋白质产量提高12.4％和13.5％,收获期0-200 cm 土层硝态氮残留量降低11.9％和25.4％.相同耕作方式下,随着氮肥用量的增加,植株氮素积累量、花前氮素转运量、花后氮素对籽粒的贡献率、籽粒蛋白质含量和收获期土壤硝态氮残留量显著增加,花前氮素对籽粒的贡献率、氮素籽粒生产效率、氮肥吸收效率和氮肥偏生产力逐渐降低,氮肥农学效率、氮肥利用率、籽粒产量和蛋白质产量的变化因降水年型和耕作方式而异.从互作效应看,两年中STN240处理的植株氮素积累量最高,其产量和蛋白质产量(除欠水年与ST180处理外)、蛋白质含量(除丰水年与PTN240处理外)均显著高于其他处理,氮肥利用率及其丰水年的氮肥农学效率不低于或显著高于翻耕下的所有施氮处理,收获期的土壤硝态氮残留量较PT240处理降低16.4％.从整体效应看,翻耕配施氮肥180 kg·hm-2可获得最高的籽粒产量以及较优的蛋白质产量、氮肥农学效率和氮肥利用率;深松配施氮肥240 kg-hm 2可通过深松提高氮效率并降低土壤硝态氮残留,通过增加氮肥用量提高蛋白质含量,最终使产量和蛋白质产量较其他处理分别提高2.6％-45.0％和7.3％-81.4％.[结论]深松有利于提高旱地小麦产量、蛋白质产量和氮效率,降低土壤硝态氮残留,但其适宜的氮肥用量高于翻耕.翻耕配施氮肥180 kg·hm-2是兼顾高产高效,深松配施氮肥240 kg·hm-2是兼顾高产优质高效和低硝态氮残留的耕作与氮肥组合.