張娟娟，杜 盼，郭建彪，曹 銳，張 捷，馬新明,3

(1.河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州 450002； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南鄭州 450002； 3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與管理科學(xué)學(xué)院，河南鄭州 450002)

不同氮效率小麥品種臨界氮濃度模型與營(yíng)養(yǎng)診斷研究

張娟娟1,3，杜 盼1,2，郭建彪1,2，曹 銳1,2，張 捷1,2，馬新明1,2,3

(1.河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，河南鄭州 450002； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南鄭州 450002； 3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與管理科學(xué)學(xué)院，河南鄭州 450002)

為探討不同氮效率小麥品種臨界氮濃度模型的差異和開展小麥氮素營(yíng)養(yǎng)診斷研究，基于兩年大田試驗(yàn)，以不同氮效率小麥品種周麥27(高氮高效)、豫麥49-198(低氮高效)和矮抗58(低氮低效)為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析了不同氮效率小麥品種地上部生物量、地上部氮含量和氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，不同氮效率小麥品種地上部生物量和地上部氮含量均隨施氮量的增加而增加，臨界氮濃度(NC)與地上部最大干物質(zhì)(DM)均呈冪函數(shù)關(guān)系(NC=aDM-b)，且氮高效型品種模型的兩個(gè)參數(shù)(a和b)值均大于氮低效型品種。經(jīng)檢驗(yàn)，模型的標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差分別為13.87%(周麥27)、7.7%(豫麥49-198)和13.02%(矮抗58)，通過臨界氮濃度模型所建立的氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)推薦的麥田施肥量均在120～225 kg·hm-2范圍，其中周麥27和豫麥49-198的推薦施肥量分別為225和120 kg·hm-2，矮抗58的推薦施肥量介于二者之間。

冬小麥；臨界氮濃度；氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)；氮效率；推薦施肥

氮素是小麥生長(zhǎng)發(fā)育的重要元素，對(duì)小麥地上干物重和產(chǎn)量的形成有重要作用。小麥產(chǎn)量的形成是以較高的地上部干物質(zhì)積累為前提，而干物質(zhì)的積累是以氮素的吸收為基礎(chǔ)。據(jù)報(bào)道，農(nóng)作物的氮素吸收量遠(yuǎn)小于肥料的供應(yīng)量，肥料的損失量高達(dá)50%[1-2]，尤其是在作物生長(zhǎng)早期，禾谷類作物的根系數(shù)量較少[3-4]，降低了氮素的利用效率。此外，氮肥投入過多也會(huì)污染環(huán)境，過剩的氮肥會(huì)排放到大氣和水中或隨土壤淋失[5-6]。因此，在小麥不同生育階段優(yōu)化氮素需求是提高氮肥利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要問題。前人圍繞植株氮素適時(shí)、快速、簡(jiǎn)便診斷方面做了大量的研究。在作物生長(zhǎng)季快速診斷植株氮營(yíng)養(yǎng)狀況的方法有兩種，一種是葉綠素計(jì)讀數(shù)法[7]，另一種是遙感檢測(cè)技術(shù)法[8]。氮素快速診斷技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于優(yōu)化施氮起到了很好的作用，但是由于受技術(shù)和成本等因素的制約及對(duì)過量施氮無(wú)法檢測(cè)等原因，推廣應(yīng)用還存在較多困難。臨界氮濃度被定義為在一定的生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)植株獲得最大生物量對(duì)應(yīng)的最小氮濃度，是作物氮素診斷的基本依據(jù)[9]。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已針對(duì)不同作物(大麥、玉米、番茄、甜椒、棉花等)[10-14]的臨界氮濃度模型開展了較多研究，并得到了較好的應(yīng)用。關(guān)于該方法在小麥上的研究也有較多報(bào)道，如Justes等[9]建立了法國(guó)冬小麥的臨界氮濃度模型，并被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用；Yue等[15]建立了華北平原冬小麥臨界氮濃度模型，發(fā)現(xiàn)法國(guó)和中國(guó)華北平原的冬小麥臨界氮濃度模型有明顯差異；趙犇等[16]針對(duì)不同蛋白質(zhì)含量小麥品種，構(gòu)建了臨界氮濃度模型；岳松華[17]則根據(jù)大穗型品種周麥16和多穗型品種豫麥49-198的不同特點(diǎn)，構(gòu)建了它們的臨界氮濃度模型[18]。基于臨界氮濃度模型，前人進(jìn)一步定義了氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)NNI，并認(rèn)為其可作為評(píng)價(jià)小麥氮營(yíng)養(yǎng)狀況的一個(gè)可靠指標(biāo)[19]。綜上所述，前人關(guān)于小麥臨界氮濃度模型的研究多集中在不同生態(tài)區(qū)域、不同籽粒蛋白質(zhì)含量和不同穗型等小麥模型上[9,13-17]，而對(duì)于不同氮效率小麥品種模型是否存在差異還未見報(bào)道。為此，本研究結(jié)合實(shí)驗(yàn)室對(duì)氮素利用效率品種的分類[20]，開展不同氮效率小麥臨界氮濃度模型和氮素營(yíng)養(yǎng)診斷探討，以期為不同氮效率小麥品種的氮肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究共設(shè)兩個(gè)小麥田間試驗(yàn)。

試驗(yàn)1：于2014-2016年在河南省滑縣留固鎮(zhèn)(114°37′37.8″E，35°31′06.6″N)進(jìn)行。該地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)氣候。土壤類型為粘土，有機(jī)質(zhì)含量為13.25 g·kg-1，全氮含量為1.13 g·kg-1，有效磷含量為54.06 mg·kg-1，有效鉀含量為170 mg·kg-1。供試品種為周麥27(高氮高效)、豫麥49-198(低氮高效)、矮抗58(低氮低效)。設(shè)置0 kg·hm-2(N0)、120 kg·hm-2(N1)、225 kg·hm-2(N2)、330 kg·hm-2(N3)4個(gè)施氮水平，基追比為5∶5，基肥在播種前施入，追肥在拔節(jié)時(shí)施入。播種方式為機(jī)播，播量150 kg·hm-2，行距20 cm。小區(qū)面積為28 m2(2.8 m×10 m)，3次重復(fù)。所用氮肥為尿素(純N含量46%)，結(jié)合整地基施過磷酸鈣(P2O5含量14%)857.14 kg·hm-2和氯化鉀(K2O含量60%)200 kg·hm-2。其他栽培管理同一般高產(chǎn)田。該試驗(yàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)用于冬小麥臨界氮濃度模型的建立。

試驗(yàn)2：于2015-2016年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)許昌校區(qū)(113°48′14.9″E，34°8′1″N)進(jìn)行。該地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)氣候，土壤類型為壤土，有機(jī)質(zhì)含量為16.53 g·kg-1，全氮含量為1.22 g·kg-1，有效磷含量為10.14 mg·kg-1，有效鉀含量為208.75 mg·kg-1。供試品種和氮肥處理同試驗(yàn)1。播種方式為人工點(diǎn)播，播量為150 kg·hm-2，行距20 cm。小區(qū)面積為14 m2(2 m×7 m)，四周用50 cm高的雙面鍍鋅鐵皮埋入50 cm深土層，防止串肥，3次重復(fù)。所用氮肥為尿素(純N含量46%)，結(jié)合整地基施過磷酸鈣(P2O5含量14%)857.14 kg·hm-2和氯化鉀(K2O含量60%)200 kg·hm-2。其他栽培管理措施同一般高產(chǎn)田。該試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于冬小麥臨界氮濃度模型的驗(yàn)證。

1.2 測(cè)定指標(biāo)和計(jì)算方法

1.2.1 地上部生物量的測(cè)定

于小麥越冬期、返青期、拔節(jié)期、開花期、花后15 d和成熟期取樣，每小區(qū)每次取代表性10～15株植株地上部(拔節(jié)前每處理取15株，其他時(shí)期各處理每次取10株)，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干后稱重。

1.2.2 地上部氮含量的測(cè)定

將上述烘干后樣品粉碎過1 mm篩，采用濃硫酸雙氧水消煮法(使用德國(guó)生產(chǎn)的連續(xù)流動(dòng)分析儀-AACE6.02)測(cè)定植株地上部全氮含量。

1.2.3 臨界氮濃度模型的建立

臨界氮濃度值為既不受氮素營(yíng)養(yǎng)制約、又不存在氮素奢侈吸收的植株最小氮濃度?；谇叭藢?duì)臨界氮濃度稀釋曲線的闡述[18]，其計(jì)算公式為：

NC=aDM-b

式中，NC為地上部臨界氮濃度值(%)；DM為地上部最大干物質(zhì)積累量(t·hm-2)；a為地上部干物質(zhì)為1 t·hm-2時(shí)的氮濃度；b為控制該曲線斜率的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

1.2.4 氮營(yíng)養(yǎng)指數(shù)的計(jì)算

采用氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)NNI來(lái)評(píng)價(jià)小麥植株體內(nèi)氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[19]。

NNI=Nt/NC

式中，Nt為地上部實(shí)測(cè)氮濃度值；NC為根據(jù)臨界氮濃度稀釋模型求得的臨界氮濃度值。NNI>1時(shí)，植株氮素營(yíng)養(yǎng)過剩；NNI=1時(shí)，植株氮素營(yíng)養(yǎng)狀況適宜；NNI<1時(shí)，植株氮素營(yíng)養(yǎng)虧缺。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用SPSS 21.0軟件中的多重比較法LSD和Duncan進(jìn)行方差分析?；诨h2014-2016年2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用回歸擬合方法建立臨界氮濃度模型。利用許昌2015-2016年獨(dú)立年份數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，根據(jù)氮營(yíng)養(yǎng)指數(shù)對(duì)滑縣2014-2016年試驗(yàn)進(jìn)行推薦施肥應(yīng)用。

采用均方根誤差(RMSE)和標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差(n-RMSE)來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ途?。RMSE值越小,模擬值與真實(shí)值的一致性越好,偏差越小,即模型的預(yù)測(cè)精度越高。n-RMSE≤10%時(shí),模型模擬性能極好;10%30%時(shí),模擬性能較差[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮效率小麥品種地上部生物量的變化

2014-2016兩年滑縣試驗(yàn)結(jié)果(表1)表明，隨施氮量的增加，3個(gè)不同氮效率小麥品種的地上部生物量均呈先增后趨于平緩的趨勢(shì)。在2014-2015年，N2和N3處理間地上部生物量無(wú)顯著差異，但與N0和N1處理差異顯著；在2015-2016年，N1、N2、N3處理間差異較小，但均與N0處理之間差異顯著。這說明在一定范圍內(nèi)提高施氮水平可以促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育，適量的氮素有利于植株干物質(zhì)積累，而過量施氮?jiǎng)t會(huì)造成氮素供過于求，對(duì)干物質(zhì)積累起不到明顯的促進(jìn)作用。

本研究分別從拔節(jié)到成熟期(2014-2015年)4次和返青至成熟期(2015-2016年)5次作為數(shù)據(jù)點(diǎn)，用來(lái)構(gòu)建臨界氮濃度模型，小麥地上部生物量滿足下列統(tǒng)計(jì)意義上的不等式：

2014-2015：DM0

2015-2016：DM0

DM0、DM1、DM2、DM3分別表示N0、N1、N2、N3施氮水平下的小麥地上部生物量。

2.2 不同氮效率小麥品種地上部氮含量的變化

不同氮效率小麥品種地上部氮含量隨生育進(jìn)程推進(jìn)均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，且從拔節(jié)期至開花期下降較快，開花期到成熟期下降緩慢。增加施氮量后，植株氮含量呈增加趨勢(shì)(圖1)。本試驗(yàn)條件下，2014-2015年周麥27、豫麥49-198和矮抗58地上部氮含量的變化范圍分別為0.79%～2.79%(圖1a)、0.93%～2.91%(圖1b)和0.80%～2.62%(圖1c)，2015-2016年分別為0.71%～3.58%(圖1d)、0.80%～3.73%(圖1e)和0.88%～3.20%(圖1f)。不同氮效率品種的地上部氮含量最大值兩年均表現(xiàn)為豫麥49-198>周麥27>矮抗58。

2.3 臨界氮濃度模型的構(gòu)建

據(jù)據(jù)臨界氮濃度的定義，每個(gè)取樣日的臨界氮濃度值由2條曲線交點(diǎn)所決定(圖2)。其中一條是逐漸增長(zhǎng)的地上部干物質(zhì)與氮濃度的交點(diǎn)形成的傾斜曲線，該線經(jīng)過2014-2015年的DM0、DM1、DM2及2015-2016年的DM0、DM1；另一條線是以最大干物質(zhì)為橫坐標(biāo)的垂直線，該線經(jīng)過2014-2015年的DM2、DM3及2015-2016年的DM1、DM2、DM3點(diǎn)，這兩條線相交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即為臨界氮濃度值(圖2)。

表1 不同氮效率小麥品種地上部生物量的變化(2014-2016)Table 1 Changes of shoot biomass of wheat varieties with different N efficiency 2014 to 2016 t·hm-2

同類數(shù)據(jù)后不同字母表示同一品種的不同氮處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。RS:返青期；JS:拔節(jié)期；FS:開花期；AF15:花后15 d；MS:成熟期。下同。

Different letters following the values within the same column mean significantly different among N treatments for each cultivar at 0.05 level.RS:Re-greening stage; JS:Jointing stage; FS:Flowering stage;AF15:15 days after flowering;MS:Maturity stage.The same in the flowing tables and figures.

由圖3可以看出，隨地上部干物質(zhì)(DM)的增長(zhǎng)，小麥臨界氮濃度(NC)呈逐漸下降的趨勢(shì)。不同氮效率類型小麥品種臨界氮濃度模型均為冪函數(shù)結(jié)構(gòu)，但是臨界氮濃度模型參數(shù)有明顯差異，分別對(duì)三個(gè)類型品種進(jìn)行臨界氮濃度模型擬合，方程的決定系數(shù)分別為0.90、0.87和0.88。

在3個(gè)不同氮效率品種的臨界氮濃度模型(NC=aDM-b) 中，參數(shù)b的變化范圍不大，為0.35～0.40，而參數(shù)a變化范圍較大，為3.89～4.48。說明在干物質(zhì)量為1 t·hm-2時(shí)，臨界氮濃度表現(xiàn)為豫麥49-198>周麥27>矮抗58。

2.4 臨界氮濃度模型的檢驗(yàn)

利用2015-2016年許昌不同氮效率品種的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)臨界氮濃度模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果(表2)顯示，3個(gè)氮效率品種的RMSE分別為0.27、0.16和0.26；n-RMSE分別為13.87%、7.70%和13.02%。觀測(cè)值和模擬值整體關(guān)系較好，誤差在-0.01～-0.38范圍，但是模擬值整體比實(shí)測(cè)值偏小，可能是因?yàn)樵S昌采用池栽試驗(yàn)，在一定程度上減少了氮肥的損失，使達(dá)到相同地上干物重時(shí)的臨界氮濃度偏大。周麥27、矮抗58的模型精度評(píng)判值n-RMSE處于10%～20%范圍，達(dá)到較好水平，豫麥49-198的模型精度評(píng)判值n-RMSE處于0%～10%范圍，達(dá)到極好水平，說明所建模型具有較好的精度?？梢?，所建臨界氮濃度模型在許昌和滑縣兩地間具有較好的穩(wěn)定性，可以進(jìn)一步用于植株體內(nèi)的氮營(yíng)養(yǎng)診斷。

2014-2015年a、b和c分別代表周麥27、豫麥49-198和矮抗58；2015-2016年，d、e和f分別代表周麥27、豫麥49-198和矮抗58。

The three varieties of Zhoumai 27,Yumai 49-198 and Aikang 58 are represented with a,b and c in 2014-2015,and with d,e and f in 2015-2016,respectively.

圖1不同氮效率小麥品種地上部氮含量的動(dòng)態(tài)變化(2014-2016)

2.5 基于氮營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(NNI)的氮素診斷與推薦施肥

由圖4可以看出，3個(gè)氮效率小麥品種的NNI均隨著施氮量的增加而增大。小麥品種周麥27、豫麥49-198和矮抗58的NNI的變化范圍在2014-2015年分別為0.60～1.27(圖4a)、0.62～1.36(圖4b)、0.57～1.39(圖4c)，2015-2016年分別為0.53～1.34(圖4d)、0.51～1.24(圖4e)、0.60～1.24(圖4f)。2014-2016年N0處理的NNI<1，說明小麥生長(zhǎng)受氮素不足的制約；N1、N2處理的NNI為1.0左右，表明小麥?zhǔn)┑亢侠?；N3處理的NNI>1，表明小麥氮素存在過?，F(xiàn)象。綜合考慮全生育時(shí)期，最佳施氮量應(yīng)介于N1到N2之間。

a：周麥27；b：豫麥49-198；c：矮抗58。 a:Zhoumai 27；b:Yumai 49-198；c:Aikang 58.

表2 小麥臨界氮濃度的模擬值與觀測(cè)值(2015-2016年，許昌)Table 2 Simulated and observed critical nitrogen content of wheat(at Xuchang from 2015 to 2016)

品種Cultivar生育時(shí)期Growthstage地上部生物量Shootbiomass/(t·hm-2)NC觀測(cè)值ObservedNC/%NC模擬值SimulatedNC/%誤差Error/%均方根誤差RMSE標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差n-RMSE/%周麥27RS1.333.993.69-0.300.2713.87Zhoumai27FS16.531.721.34-0.38AF1019.391.521.26-0.26AF2024.641.371.15-0.22MS25.021.281.14-0.14豫麥49-198RS1.304.154.07-0.080.167.70Yumai49-198FS18.441.751.50-0.25AF1019.641.701.46-0.24AF2022.851.411.38-0.03MS23.271.401.37-0.03矮抗58Aikang58RS1.214.143.64-0.500.2613.02FS15.981.711.46-0.25AF1017.551.601.41-0.19AF2019.391.391.36-0.03MS19.621.371.36-0.01

圖3 小麥氮素臨界濃度與地上部生物量的關(guān)系

不同氮效率小麥品種對(duì)增施氮肥的敏感性不同，其適宜的施氮量也有所不同。根據(jù)前期試驗(yàn)(表3)得知，從較低施氮量(N1)到較高施氮量(N2)條件下，周麥27、豫麥49-198和矮抗58產(chǎn)量的平均增幅依次為19.56%、2.72%和12.05%。豫麥49-198增產(chǎn)幅度較小，建議施肥量為120 kg·hm-2；周麥27增產(chǎn)幅度較大，建議施肥量為225 kg·hm-2；矮抗58的增幅介于豫麥49-198和矮抗58之間，建議施肥量為120～225 kg·hm-2。

3 討 論

本研究利用連續(xù)2年大田試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了不同氮效率小麥臨界氮濃度模型，結(jié)果顯示，不同小麥品種在生長(zhǎng)過程中植株氮濃度與其生物量的關(guān)系均符合冪函數(shù)關(guān)系(NC=aDM-b)，但參數(shù)值有所不同。從數(shù)學(xué)角度來(lái)講，參數(shù)a代表地上干物重為1 t·hm-2時(shí)的植株氮含量。本試驗(yàn)中參數(shù)a明顯低于Justes的高蛋白小麥[9]，參數(shù)a較大差異的原因可能是兩地氣候不同，本試驗(yàn)地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，而法國(guó)地處溫帶海洋性氣候區(qū)，冬小麥生育時(shí)期比較長(zhǎng)，生育時(shí)期長(zhǎng)就意味著小麥可以吸收更多的氮素，從而導(dǎo)致臨界氮濃度高于本試驗(yàn)。參數(shù)b是指植株氮含量隨地上干物重增加而遞減的關(guān)系，其大小取決于氮素的吸收量與干物質(zhì)的關(guān)系[21]。本研究所得的參數(shù)b與華北平原和豫中地區(qū)周麥16[17]相近?？梢?，在同一氣候區(qū)，不同品種的參數(shù)b差異比較小。

2014-2015年，a、b和c分別代表周麥27、豫麥49-198和矮抗58；2015-2016年，d、e和f分別代表周麥27、豫麥49-198和矮抗58。

The three varieties of Zhoumai 27,Yumai 49-198 and Aikang 58 are represented with a,b and c in 2014-2015,and with d,e and f in 2015-2016,respectively.

表3 不同氮效率小麥品種的產(chǎn)量(2013-2016)Table 3 Yield of wheat with different N efficiency(2013-2016)

品種Cultivar施氮量Nrate/(kg·hm-2)產(chǎn)量Yield/(t·hm-2)滑縣Huaxian(2013-2014)滑縣Huaxian(2014-2015)滑縣Huaxian(2015-2016)鄭州Zhengzhou(2013-2014)方城Fangcheng(2013-2014)項(xiàng)城Xiangcheng(2013-2014)平均數(shù)Average增幅Increaseamplitude/%周麥27N18.408.278.508.548.868.668.54Zhoumai27N210.269.5010.3010.3510.4010.4510.2119.56豫麥49-198N19.618.029.868.929.309.449.19Yumai49-198N29.838.1610.089.279.529.769.442.72矮抗58N18.208.128.107.918.339.128.30Aikang58N29.329.109.088.959.0410.289.3012.05

本研究構(gòu)建的3個(gè)不同氮效率類型臨界氮濃度模型，參數(shù)a差別較大，主要由品種類型差異導(dǎo)致，低氮高效豫麥49-198葉片具有較高的GS活性，從而促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收同化[22]，因此它的a值比較大；低氮低效矮抗58的GS活性比低氮高效型豫麥49-198低，而GS是氮同化與轉(zhuǎn)移利用的關(guān)鍵酶，它的活性與可溶性蛋白、游離氨基酸含量有極顯著的相關(guān)性[23]，因此它的a值比較小；高氮高效品種周麥27有較高的根系生物量、根系活力、根系總吸收面積和根系活躍吸收面積，促進(jìn)了對(duì)氮素的吸收，同時(shí)周麥27還具有較高的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)能力、氮素籽粒分配能力和合理的根冠比促進(jìn)了對(duì)氮素的高效利用[24]，因此它的a值介于兩者之間?？梢?，臨界氮濃度模型可以較好地描述地上部生物量和氮濃度的關(guān)系，但是對(duì)于其他氣候區(qū)不同氮效率的小麥品種，在利用該模型前還需對(duì)模型做進(jìn)一步的驗(yàn)證。

對(duì)于小麥氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)和適宜的施氮量研究得知，3種氮效率類型小麥品種的氮營(yíng)養(yǎng)指數(shù)在0.51～1.39之間，并隨著施氮量的增加而增大，這與趙犇等[16]的研究結(jié)果一致。綜合考慮全生育期氮營(yíng)養(yǎng)狀況，2014-2016兩年N0處理的NNI均<1，表明小麥均存在氮素虧缺現(xiàn)象，N3處理的NNI均>1，表明小麥均存在氮素的奢侈消耗；氮素營(yíng)養(yǎng)指數(shù)最優(yōu)(NNI=1)的施氮量?jī)赡觊g均在N1-N2之間。說明3個(gè)品種的最佳施氮量應(yīng)在120～225 kg·hm-2之間選擇，該施氮量有利于促進(jìn)植株對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的吸收利用，促進(jìn)地上部干物質(zhì)的累積。

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StudyofCriticalNitrogenConcentrationModelandNitrogenNutritionDiagnosisinWinterWheatwithDifferentNEfficiency

ZHANGJuanjuan1,3,DUPan1,2,GUOJianbiao1,2,CAORui1,2,ZHANGJie1,2,MAXinming1,2,3

(1.Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops,Zhengzhou,Henan 450002,China; 2.College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China; 3.Science College of Information and Management,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China)

To explore the difference of critical nitrogen concentration dilution model and take nitrogen nutrition diagnosis in winter wheat cultivars,in this study,three wheat cultivars with different nitrogen use efficiency(NUE),such as Zhoumai 27(high NUE under high nitrogen level),Yumai 49-198(high NUE under low nitrogen level) and Aikang 58(low NUE under low nitrogen level),were used as experimental materials during two growing seasons. The variation of the shoot biomass and nitrogen concentration and nitrogen nutrition index among different cultivars were analyzed. Results showed that the aboveground biomass and nitrogen concentration were increased with the increase of nitrogen application rate in winter wheat cultivars with different nitrogen efficiency. There was a power function relationship between the critical nitrogen concentration and the maximum shoot dry matter(NC=aDM-b).And the parameters(aandb) value of high NUE cultivars were higher than that of low NUE cultivar. The model validation showed that the model had a good accuracy with root mean square error of standardization,13.87% for Zhoumai 27,7.7% for Yumai 49-198 and 13.02% for Aikang 58,respectively.The recommended fertilizer rate based on the nitrogen nutrition index was 120 kg·hm-2for Yumai 49-198,225 kg·hm-2for Zhoumai 27 and that in between 120 and 225 kg·hm-2for Aikang 58.

Winter wheat; Critical nitrogen concentration; Nitrogen nutrition index;N efficiency; Fertilizer recommendation

時(shí)間：2017-11-14

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171114.1028.022.html

2017-03-27

2017-05-21

河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(小麥)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(S2016-01-G04)；河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(152102110056)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300609)；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(KJCX2015A12)

E-mail：zhangjuan_2003@126.com

馬新明(E-mail：xinmingma@126.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)11-1480-09