Yield and N, P and K uptake and utilization of winter
wheat affected by straw return to soil
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摘要: 【目的】陕西关中平原是我国典型的冬小麦—夏玉米轮作区,冬小麦播种前将上季收获后的玉米秸秆还田是当地普遍采用的作物秸秆管理方式。本研究以优化秸秆还田条件的小麦养分资源管理,实现作物增产和肥料增效为目标,通过2年的田间定位试验,探索关中地区玉米秸秆还田条件下,冬小麦高产高效的最佳养分管理措施。【方法】试验于2011年10月至2013年5月在陕西省周至县终南镇进行,供试冬小麦品种为周麦23,夏玉米品种为郑单958。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S1)和秸秆不还田(S0),副处理为5个不同氮肥施用水平(N 0、84、168、252和336 kg/hm2),种植作物为冬小麦。通过不同氮水平的回归分析,研究了玉米秸秆还田对后茬冬小麦的籽粒产量、生物量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收利用的影响。【结果】与玉米秸秆不还田相比,秸秆还田对冬小麦籽粒产量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收量的影响均表现出低氮降低、高氮增加的趋势。第一年和第二年在施氮量分别低于N 153和187 kg/hm2时,秸秆还田处理小麦减产,相反则增产,并且增产量随着氮肥用量的增加而增大;生物量与产量趋势一致,前后两年玉米秸秆还田与不还田条件下,冬小麦生物量相等时的氮肥用量分别为N 190和202 kg/hm2。在产量构成要素中,同一氮水平时,秸秆还田对小麦穗粒数和千粒重没有明显影响,而每公顷穗数却表现为低氮降低、高氮增加的趋势,所以秸秆还田后穗数增加是小麦增产的主要原因。同时,在玉米秸秆还田条件下,小麦地上部氮、磷、钾吸收量增加时,第一年的氮肥用量分别高于N 275、123和213 kg/hm2,第二年分别高于N 200、165和241 kg/hm2,但氮、磷、钾的收获指数不随施氮量的增加而递增。而且过量施氮也会造成小麦籽粒磷含量的降低。【结论】在综合同一施氮水平时,秸秆还田后的冬小麦籽粒产量和地上部氮、磷、钾养分吸收利用的变化,建议在陕西关中平原的冬小麦—夏玉米轮作区域,氮肥用量应控制在N 150～200 kg/hm2,以保证在玉米秸秆还田条件下小麦的增产和氮、磷、钾养分资源的高效合理利用。Abstract: 【Objectives】Guanzhong Plain in Shaanxi province is a typical winter wheat-summer maize rotation region in China, where maize straw returned to soil before winter wheat sowing is one of main crop straw management patterns. In order to increase crop yield and fertilizer utilization efficiency by optimizing nutrient management of winter wheat under the maize straw return to soil, a two-year location-fixed field experiment was carried out to explore the best nutrient management measure for high yield and high efficiency production of winter wheat when the straw was returned to soil in Guanzhong Plain. 【Methods】 The field experiment was initiated in October 2011 and ended in May 2013 at Zhongnan town, Zhouzhi county in Shaanxi province. Local winter wheat cultivar of Zhoumai 23 and summer maize cultivar of Zhengdan 958 were used as test crops. The experiment was arranged in a split block design with two main treatments and five subplots. The main treatments included all the maize straw return to soil (S1) and all straw removal treatment (S0), and the subplots were five N application rates of 0, 84, 168, 252 and 336 kg/hm2 with four replicates. Effects of the maize straw return to soil on grain yield of the following wheat and its nitrogen, phosphorus and potassium (N, P and K) uptake and utilization were studied. 【Results】 The results show that the winter wheat grain yield and the amounts of N, P and K uptake in aboveground part at the maturity stage are decreased when the N rate is low under the straw return, while they are increased under the high N rates, compared with the maize straw removal treatment. The grain yields are decreased under the straw return treatments when the N rates are lower than 153 and 187 kg/hm2, respectively in the first and second year, and the yields are increased when the N rates are higher than them, even with more yield increases under much higher N rates. The response of the biomass to the straw return is the same as the grain yield, and under the same amount of biomass and the maize straw return or removal, the N rates are 190 and 202 kg/hm2 in the first and second year, respectively. Among the wheat yield component factors, grain number per spike and 1000-grain weight are not significantly affected by the straw return under the same N rate, while the spike number per hectare is different, and the increased grain yield under the straw return condition at higher N rate is mainly caused by the enhanced spike number. The amounts of N, P and K uptake in aboveground part of winter wheat are increased by the straw return when the N application rates are higher than 275, 123 and 213 kg/hm2 in the first year and 200, 165 and 241 kg/hm2 in the second year, respectively, but their harvest indexes are not in the increasing tendency under high levels of N rates. Also, the reduction of P concentration in winter wheat grain is found due to over-fertilization of nitrogen.【Conclusions】 Comprehensive consideration of the changes of winter wheat grain yield, N, P and K uptake and their utilization in aboveground part under the same N level and the straw return to soil condition, the N application rates for winter wheat are suggested to be within the range of N 150 to 200 kg/hm2 in the winter wheat-summer maize rotation region of Guanzhong Plain for ensuring higher wheat yield and utilization efficiencies of N, P and K nutrient resource when the maize straw is returned to soil before winter wheat sowing.
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Keywords:
- straw return /
- winter wheat /
- yield /
- nutrient uptake /
- nutrient management
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