水氮运筹对土壤氮代谢酶活性和小麦氮素利用的影响

崔振坤; 于振文; 石玉; 张永丽; 张振

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.01.025

水土保持学报 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (01) : 160 -169. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2025.01.025

水氮运筹对土壤氮代谢酶活性和小麦氮素利用的影响

崔振坤, 于振文, 石玉, 张永丽, 张振

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摘要

[目的]为探究在测墒补灌条件下，水氮运筹对土壤氮代谢相关酶活性和小麦氮素利用的影响。[方法]采用二因素裂区设计，主区在小麦拔节期和开花期，0～40 cm土层土壤相对水分体积分数分别补灌至65%（W1）、75%（W2）、85%（W3）;副区分别设置施纯氮0（N0）、150（N1）、180（N2）、210（N3）kg/hm²4个施氮量。在2022—2024年2个小麦生长季，测定分析土壤氮代谢相关酶活性、植株氮素积累转运、氮素营养指数、硝态氮残留量、籽粒产量和水氮利用效率。[结果]1)土壤相对水分体积分数补灌至75%水平，协同施氮180 kg/hm²（W2N2处理）能够显著提高小麦开花期土壤脲酶和蛋白酶活性，降低土壤硝酸还原酶活性，有利于土壤氮素向作物可吸收形态转化。由方差分析结果可知，灌溉水平、施氮量及其交互作用对土壤氮代谢酶活性的影响均达到极显著水平（p<0.01）。W2N2处理显著减少60～120 cm土层土壤硝态氮残留量，降低土壤氮素淋溶风险。2) W2N2和W2N3处理均能够显著提高小麦营养器官氮素积累量、氮素转运量和籽粒氮素积累量，同时，具有最佳的氮素营养指数，能够满足小麦氮素需求。灌溉水平、施氮量及其互作效应对小麦氮素营养指数、氮素积累和转运的影响均达到极显著水平（p<0.01）。3) W2N2处理能够获得最高的籽粒产量，继续增加水氮投入对小麦产量无显著影响。不同灌溉水平和施氮量对小麦籽粒产量具有显著影响，且二因素的交互作用达到极显著水平（p<0.01）,灌溉水平和施氮量对籽粒产量的决定系数分别为0.313、0.485。4) W2N2处理具有较高的水氮利用效率，继续提高灌溉水平和施氮量，易造成小麦水氮利用效率的显著降低。灌溉水平、施氮量及其互作效应对小麦水氮利用效率的影响均达到极显著水平（p<0.01）。相较于W2N2处理，W2N3、W3N2和W3N3处理氮肥农学效率2年平均值降低13.02%～26.34%,氮肥利用率降低9.77%～23.64%,灌溉水利用效率降低2.88%～38.10%。[结论]小麦拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对水分体积分数分别补灌至75%,协同施氮180 kg/hm²能够显著提高小麦籽粒产量、水氮利用效率、营养器官氮素积累与转运量和籽粒氮素积累量；同时，具有最佳的土壤氮代谢酶活性和氮素营养指数，是黄淮海地区小麦高产高效的最优水氮运筹方式。