水氮对冬小麦-夏玉米产量及氮利用效应研究

【目的】水肥是作物产量的两大限制因子。当前在作物生产中对水氮资源利用不够合理,不仅浪费水资源,而且严重威胁环境。为了探讨华北山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系合理的水氮配合措施,在5年水氮定位试验基础上对周年轮作体系产量、氮吸收与利用状况进行了分析。【方法】试验为冬小麦夏玉米周年轮作种植,设置水、氮两因子,裂区试验设计,水分为主区,施氮量为副区。水分设置限水和适水两个处理,根据华北山前平原冬小麦夏玉米灌溉制度,冬小麦限水和适水下灌水次数分别为1水(拔节期)和2水(拔节+开花水),夏玉米限水和适水下灌水次数根据不同年型降水量而定(1水为播前水,2水为播前水+12展叶水,3水为播前水+12展叶水+开花水)。周年设置6个施氮水平,小麦+玉米氮肥用量分别为(0+0)、(60+60)、(120+120)、(180+180)、(240+240)、(300+300)kg·hm-2。【结果】在供水量较高和较适宜的条件下(年供水量大于609.5 mm),水分不是氮肥肥效发挥的限制因素,氮肥对产量的贡献较大;而供水量较低的条件下,肥效受较大抑制,供水对产量贡献较大。供水量和施氮量有明显的耦合效应,限水和适水下得到最高产量的施氮量冬小麦分别为134.8和126.4kg·hm-2、夏玉米分别为176.8和127.2 kg·hm-2。限水和适水下单季施氮量分别为300和240 kg·hm-2时,地上部总氮量达较高值,但限水和适水下夏玉米和限水下冬小麦氮量超过60 kg·hm-2、适水下冬小麦施氮量超过120 kg·hm-2时,秸秆残留氮素明显增加,对籽粒氮的贡献变小。氮肥偏生产力随施氮量增加而降低,且随年度推移氮肥偏生产力明显降低,尤其是小麦季施氮量60 kg·hm-2处理随年份增加降低尤为迅速。在本试验条件下周年施氮量限水240 kg·hm-2、适水120 kg·hm-2就能保持土壤有机质和全氮含量不降低。【结论】限水条件下水是限制氮肥肥效发挥的主要因素,通过改善水分条件可更有效的提高氮肥肥效,因此在干旱年型应降低施氮量。中高产田冬小麦-夏玉米轮作体系限水和适水下得到最高产量的施氮量分别为311.6和253.6 kg·hm-2,此时最佳产量可分别达16 127.5和17 272.9 kg·hm-2。