施氮量对不同茬口冬小麦生长和产量的影响

朱员正 董云杰 姚丽茹 贺峥峥 普布仓决 张光鑫 韩娟

摘 要 旨在研究施氮量对不同茬口冬小麦生长和产量的影响，探明小麦合理轮作制度和氮肥管理。基于大豆茬口和玉米茬口，设3个施氮量水平（N1：135 kg·hm-2；N2：180 kg·hm-2；N3：225 kg·hm-2），研究施氮量对不同茬口冬小麦茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累、籽粒灌浆、产量及其构成因素的影响。结果表明，同一施氮量下，大豆茬口下的冬小麦分蘖能力、叶面积指数、干物质积累、强弱势粒粒质量和产量显著高于玉米茬口。玉米茬口下，冬小麦的分蘖能力，叶面积指数和干物质积累表现出N3 ＞ N2 ＞ N1处理；大豆茬口下，冬小麦上述指标表现出N2 ＞ N3 ＞ N1处理，且产量在N2处理下表现最佳，较玉米茬口产量显著提高  18.29%。结合籽粒灌浆和产量构成因素发现，大豆茬口冬小麦千粒质量优于玉米茬口是因为大豆茬口显著提高了弱势粒的平均灌浆速率所导致的。通过产量与施氮量拟合曲线的分析，大豆茬口最高产量施氮量和最佳经济产量施氮量分别为203.60和199.11 kg·hm-2，玉米茬口为271.09和264.40 kg·hm-2。综上，大豆茬口在冬小麦生长和产量上优于玉米茬口，适宜的施氮量为199.11～203.60 kg·hm-2。

关键词 施氮量；茬口；小麦；产量

小麦作为三大粮食作物之一，其产量对于满足日益增长的粮食需求至关重要[1]。氮（N）是小麦生长发育的必需元素之一，对小麦产量的贡献超过45%[2]。外源添加的氮肥是小麦的重要氮源，氮肥的合理施用对小麦的生长和产量至关重要。然而，在实际生产中，氮肥不合理施用现象广泛存在，特别是过量施氮，这不仅导致氮肥利用率低、产量不稳定，还会造成严重的面源污染[3]。因此，优化小麦的施氮量，对保障中国粮食生产安全和实现农业可持续生产有着重要意义。

小麦-玉米复种是众多粮食产区的主要种植制度。禾本科连年种植是影响小麦生产的另一关键因素，长期的禾本科连作导致病虫害加剧、土壤养分偏耗严重、土壤质量下降，这使得小麦生长发育不良，造成产量损失严重[4-5]。已有研究表明[6-7]，将豆科作物融入种植体系能够有效避免上述问题。例如，Jie等[8]研究发现豆科作物使后茬非豆科作物增产20%。Gan等[9]研究表明，将豆科作物加入轮作周期，在轮作周期内，籽粒产量增加了35.5%。另外，利用豆科作物的固氮效应，还可以减少氮肥投入。美国中西部地区通过豆科作物苜蓿与玉米轮作，每年可节约5 000～  9 000万美元的氮肥成本[10]。Plaza-Bonilla等[11]研究表明豌豆可为下茬小麦提供40～49 kg·hm-2的氮。同时，豆科作物在固氮过程中产生的微环境，会促进轮作作物的生长，有利于氮素等养分的利用[12-13]。因此，可以将豆科作物引入禾本科作物连作体系中，一方面可以防止连作障碍的产生，另一方面利用豆科作物的固氮效应，减少氮肥投入的同时保证产量，实现作物的可持续生产。

基于以上两点，本研究从施氮量和茬口两方面出发，明确施氮量对玉米和大豆茬口下冬小麦生长和产量的影响，为冬小麦合理的茬口选择和氮肥管理提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

于2018-2019年陕西省泾阳县的西北农林科技大学斗口试验站（108°88′E，34°61′N）进行，属暖温带大陆性季风气候。试验开始时0～  20 cm土层全氮 1.13 g·kg-1；有机质 17.05   g·kg-1；有效磷 14.12 mg·kg-1；速效钾   286.00 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验采用双因素随机区组设计，茬口设玉米茬口和大豆茬口；施氮量设N1（135 kg·hm-2）、N2（180 kg·hm-2）、N3（225 kg·hm-2）3个氮肥水平，氮肥按基肥∶拔节肥=1∶1施入。各处理磷肥、钾肥播种全部基施，施用量分别为 120 kg·hm-2、90 kg·hm-2。每個处理设置3次重复，共18个小区，小区面积为45.5 m2（3.5 m×13 m）。

前茬玉米品种为‘陕单609，前茬大豆品种为‘中黄13。冬小麦品种为‘小偃22，于2018年10月7日播种，播量187.5 kg·hm-2，行距25 cm，播前进行旋耕，冬小麦于2019年5月29日收获。其余田间栽培管理措施同当地农户。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 茎蘖动态  于小麦越冬期、拔节期、开花期和成熟期，每个小区选取3行1 m长，调查田间茎蘖数，计算茎蘖成穗率。茎蘖成穗率=成熟期总茎数/拔节期总茎数×100%[14]

1.3.2 叶面积指数 于冬小麦越冬期、拔节期、开花期、灌浆期各小区选择健康且长势均匀的30片叶片制作小叶样，测得小叶面积，利用公式计算叶面积指数，叶面积指数（LAI）=小叶面  积（m2）×干物质质量（kg·m-2）/小叶干物质质量（kg）[15]

1.3.3 干物质积累 于冬小麦越冬期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期于各小区取样，分部位（茎、叶、穗等）后，在105 ℃下杀青30 min，80 ℃烘干至恒量后称质量。

1.3.4 籽粒灌浆特性

于冬小麦开花期，各小区标记当天开花且生长均匀的200个穗，随后每隔4 d取20个穗，直至成熟。每穗取中部5～12排小穗的第1、2小花的籽粒作为强势粒，第3～4位小花作为弱势粒，将穗摘下分为强势粒和弱势粒，105 ℃杀青30 min后50 ℃烘干至恒量，并称质量。采用Richards方程按照朱庆森等[16]方法对籽粒灌浆进行拟合，并计算导出相关的灌浆特征参数，公式如下：

W=A/（1+Be-Kt）1/N

式中，W为籽粒质量，A为生长终值，t为开花后的天数，B、K、N为参数。

生长速率（G）：G=AKBe-Kt/N（1+BeKt）（N+1）/N

起始生长势（R0）：R0=K/N

活跃生长期（D）：D=（2N+4）/K

1.3.5 测  产 小麦成熟期在每个小区随机选择1 m2样方进行测产，调查穗数和穗粒数，脱粒后测定千粒质量和含水量，计算14%水分含量下的产量。

1.3.6 最佳经济产量施氮量 通过回归分析方法[17]拟合小麦产量与施氮量方程，确定最佳施氮量，其中，氮肥成本价格为1.8元·kg-1，冬小麦价格为2.4元·kg-1。

1.4 数据分析

采用 Excel 2016进行数据整理和图表绘制，采用 SPSS 22.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对不同茬口下冬小麦茎蘖动态的  影响

由表1可以看出，茎蘖数呈现出先升后降的趋势，在拔节期达到最高。玉米茬口下，与N1相比，N2和N3处理于拔节期分别显著提高茎蘖数5.78%和15.44%；于成熟期分别显著提高茎蘖数5.74%和15.71%（P<0.05）。大豆茬口下，与N1相比，N2和N3处理于拔节期分别显著提高茎蘖数12.19%和3.27%，于成熟期分别显著提高茎蘖数4.21%和10.56%。在同一施氮量下，茎蘖数表现为大豆茬口显著高于玉米茬口。在N3处理下，大豆茬口相较于玉米茬口在拔节期和成熟期茎蘖数分别提高了18.92%和  16.16%。

同一茬口下，茎蘖成穗率随施氮量的增加而提高，但无显著性差异（P>0.05），玉米茬口茎蘖成穗率整体显著高于大豆茬口。同一施氮量下，N2处理大豆茬口的茎蘖成穗率显著低于玉米茬口（P<0.05）。

2.2 施氮量對不同茬口冬小麦叶面积指数的  影响

由图1所示，冬小麦叶面积指数（LAI）在整个生育期呈现出先升后降的趋势，开花期最高。玉米茬口下，整体上，LAI随着施氮量的增加而增加，以开花期为例，相比N1处理，N2和N3处理分提高了10.57%和19.87%。大豆茬口下，越冬期和开花期的LAI随着施氮量的增加而增加，越冬期N3较N1处理显著提高了21.18%；拔节期和灌浆期LAI在N2处理下最高，但与N1和N3处理无显著性差异。同一施氮量下，大豆茬口的LAI显著高于玉米茬口。在越冬期，同一施氮量下，大豆茬口较玉米茬口显著提高了42.66%～52.40%；拔节期提高了13.83%～52.60%；开花期显著提高了27.82%～43.16%；灌浆期显著提高了57.71%～141.13%。

2.3 施氮量对不同茬口冬小麦干物质积累的  影响

如图2所示，同一茬口下，冬小麦干物质量从拔节期到灌浆期迅速增加，到成熟期增速减缓。玉米茬口下，各生育时期冬小麦干物质量均呈   N3>N2>N1处理，以成熟期为例，相比N1处理，N2和N3处理分显著提高了9.11%和25.70%。大豆茬口下，灌浆期之前各施氮量下冬小麦干物质量无显著差异，成熟期呈N2>N3>N1处理，且N3处理较N1处理显著提高了4.59%。同一施氮量下，各生育时期冬小麦干物质量均呈大豆茬口>玉米茬口。在N3处理下，大豆茬口较玉米茬口在灌浆期和成熟期干物质分别显著增加了19.79%和14.77%。在N2处理下，大豆茬口较玉米茬口在灌浆期和成熟期干物质分别显著增加了35.10%和35.74%。

2.4 施氮量对不同茬口冬小麦灌浆的影响

2.4.1 强势粒和弱势粒粒质量 如图3所示，各处理下冬小麦强势粒和弱势粒粒质量均呈现出“慢-快-慢”的S型曲线变化趋势。花后0～10 d强、弱势籽粒干质量呈现缓慢增加趋势。10～30 d强、弱势籽粒干质量呈现急剧增加趋势，之后开始下降。同一施氮量下，大豆茬口强、弱势粒最终粒质量高于玉米茬口；不同茬口下，强、弱势粒最终粒质量均表现为N3>N1>N2处理。进一步分析发现，茬口对粒质量的可调控程度表现为弱势粒大于强势粒，以玉米茬口为对照，同一施氮量下，强势粒的增幅为1.35%～4.10%，弱势粒的增幅在4.69%～8.13%。

2.4.2 强势粒和弱势粒灌浆参数 强势粒和弱势粒灌浆参数如表2所示，起始生长势（R0）表示受精后子房的生长潜势，与籽粒前期的生长速率密切相关。在强、弱势粒中，N3处理的R0显著高于N2、N1处理。玉米茬口下，N3处理强、弱势粒R0较N1处理显著提高10.00%和21.43%。大豆茬口下，N3处理强、弱势粒R0较N1处理显著提高18.18%和8.33%。冬小麦强势粒最大灌浆速率（GRmax）均高于弱势粒。在强势粒中，玉米茬口的GRmax随施氮量的增加而降低，N1处理较N3处理显著提高了8.59%；大豆茬口的GRmax随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，N1处理较N2处理显著提高了6.03%。在弱势粒中，玉米和大豆茬口的GRmax均随施氮量的增加呈先升后降的趋势，N1处理较N2处理分别显著提高了6.91%和14.29%。冬小麦强势粒平均灌浆速率（GRmean）高于弱势粒。不同茬口下强势粒GRmean无显著差异，但弱势粒GRmean表现出显著性差异，大豆茬口较玉米茬口整体显著提高5.04%。强势粒的活跃灌浆期（D）高于弱势粒。玉米茬口下，强势粒的活跃灌浆期随施氮量的增加而增加，N3处理强势粒活跃灌浆期较N1处理显著提高8.59%，大豆茬口下强势粒表现出相同趋势；弱势粒的活跃灌浆期均在N2处理最高，大豆茬口下N2处理较N1处理显著提高了6.02%。

2.5 施氮量对不同茬口冬小麦产量及产量构成的影响

如表3所示，大豆茬口下，冬小麦的穗数表现出N2>N3>N1处理，N2处理较N3处理显著提高了6.11%；玉米茬口下，冬小麦的穗数表现出N3>N2>N1处理，N3处理较N2处理显著提高了9.43%。同一茬口下，穗粒数随施氮量的增加呈上升趋势。大豆茬口千粒质量整体显著高于玉米茬口。大豆茬口下，千粒质量随氮肥的增加呈上升趋势。玉米茬口下，N1处理下的千粒质量高于N3和N2处理。综合产量构成三要素，玉米茬口下，N3处理冬小麦产量最大。大豆茬口下，N2处理下冬小麦产量最大。

相同施氮量下，大豆茬口冬小麦产量、穗数、穗粒数和千粒质量均高于玉米茬口。在N2处理下与玉米茬口相比，大豆茬口冬小麦产量、穗数分别提高了18.29%、34.88%，均达到显著水平  （P<0.05）。除了N2处理玉米茬口冬小麦千粒质量低于大豆茬口外，玉米茬口冬小麦千粒质量均高于大豆茬口。玉米茬口和大豆茬口最高产量为7 607.26 kg·hm-2和8 053.69 kg·hm-2。大豆茬口主要通过提高冬小麦穗数和穗粒数来提高小麦产量。通过F测验表明，茬口对冬小麦产量、穗数、穗粒数和千粒质量存在显著影响，氮肥对冬小麦产量和穗数存在显著影响，并且对产量和穗数存在显著的交互作用。

2.6 不同茬口冬小麦产量与施氮量的关系

对不同茬口冬小麦产量与施氮量的关系进行一元二次方程拟合，由表4可示，大豆茬口最高产量施氮量和最佳经济产量施氮量分别为203.60和199.11 kg·hm-2，比玉米茬口施氮量分别减少了24.89%和24.69%，最佳经济产量却比玉米茬口增加了7.49%。由此可知，大豆茬口可以在保证产量的前提下降低施氮量。

3 讨论

3.1 施氮量与茬口对冬小麦生长的影响

茎蘖动态是小麦重要的生物学特征，也是决定群体发展的重要因素[18]。前人研究表明，增施氮肥能够提高分蘖能力，增加茎蘖数[19]，本研究支持了这一结果，不同茬口下，相较N1处理，N2和N3处理均提高了茎蘖数。同一施氮量下，大豆茬口较玉米茬口冬小麦显著提高了茎蘖数，可能是豆科作物的固氮作用促进了冬小麦对氮素的吸收[20]，增加了茎蘖数；另一方面和豆科茬口在团粒结构和根际沉积氮量的良好茬口优势[21]有关。但大豆茬口较玉米茬口冬小麦茎蘖成穗率方面差异不显著。这一结果可能是大豆茬口提高了小麦的分蘖能力，但也使得群体竞争增大，出现了更多的无效分蘖，致使成穗率比较低[22]。

LAI是小麦群体生长的基础指标，与作物的光合能力有着密切关系[23-24]，而合理的栽培管理措施是保证作物生长的重要前提。本研究中，大豆茬口的LAI显著高于玉米茬口，说明大豆茬口下的冬小麦有着较高的光合能力，有利于干物质积累。玉米茬口下，各时期LAI随施氮量的增加而提高，这与李鑫格等[25]的研究一致。

干物质积累是作物产量形成的基础，特别是花后积累的干物质对籽粒的贡献率达60%以上[26]。本试验表明，玉米茬口不同施氮量在开花期之前干物质积累差异不大，开花期之后出现显著差异，这可能是由于N1处理能满足作物前期的生长需求，但到后期供应不足所导致的。而大豆茬口差异不显著，可能是豆科茬口提高了氮的有效性，使得即使在N1处理下也能满足作物的生长。

3.2 施氮量与茬口对冬小麦灌浆和产量的影响

灌浆期是小麦籽粒形成、提高产量的重要生育时期，此时期在很大程度上决定了粒质量[27-28]。本研究中，随着施氮量的增加，显著增加了小麦穗数，但降低了千粒质量，这种结果与前人研究一致[29-30]，可能是穗数的增加使得群体间的竞争加剧而导致的。小麦的籽粒灌浆与穗上的所处位置密切相关，小麦穗基部第1位和第2位籽粒的粒质量和灌浆速率显著高于第3位籽粒[31]。本研究发现冬小麦弱势粒粒质量和灌浆速率在灌浆过程中均较低于强势粒。在小麦中，顶部小穗的粒质量显著低于底部小穗的粒质量，但弱势粒对小麦产量增加的贡献大于强势粒[32]。以往的研究表明，干旱、高温、栽培技术对弱势粒灌浆的影响大于对强势粒灌浆的影响[33-35]。因此，弱势粒对环境和农艺措施更为敏感。本试验结果证实了这一点，相较于强势粒，弱势粒受到茬口的影响更剧烈，并表明大豆茬口较玉米茬口主要是通过促进弱势粒的灌浆来提高小麦粒质量。之前的研究表明，籽粒灌浆速率随氮肥施用量的减少而增加[36-37]。本研究发现，随着施氮量的增加，强势粒和弱势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率下降。本研究中籽粒灌浆时间随施氮量的增加而减少[38]，表明氮肥降低会影响籽粒灌浆的持续时间。这些结果表明，施氮降低了强、弱势籽粒的灌浆速率，延长了活跃灌浆期。这可能是因为高氮输入增加了植物组织中的氮浓度，带来较高的氮代谢率，并导致碳水化合物消耗增加，减少碳水化合物向籽粒灌浆的转移[39-40]。冬小麦粒质量与灌浆速率和灌浆持续时间呈显著正相关关系[41]。本研究中，大豆茬口强弱势粒平均灌浆速率整体大于玉米茬口，最终粒质量表现为大豆茬口>玉米茬口，表明茬口主要通过影响强弱势粒平均灌浆速率影响粒质量。

氮素是影响作物产量的重要因素，但过量施氮不利于花后物质转运受阻，也就使得灌浆性能大幅下降，千粒质量降低，严重影响了作物的产量形成[42]。小麦产量由穗数、穗粒数、千粒质量3个要素构成，协调好这3个要素的关系是小麦高产的重要因素之一[43-44]。前人研究发现随着施氮量的增加，小麦产量、穗数、穗粒数和千粒质量表现出先上升后下降的趋势[45]。本研究表明，大豆茬口下，随施氮量的提高，冬小麦穗数和产量先升后降，但穗粒数却表现出增加趋势，这可能与大豆茬口的氮沉积有关；玉米茬口下，冬小麦产量和穗数随施氮量的增加而增加，而千粒质量和穗粒数并无显著性差异，说明玉米茬口下产量的提高主要是通过穗数的增加的引起的。将两个茬口的产量与构成要素进行整体比较，发现大豆茬口各方面均优于玉米茬口，存在着明显的茬口优势。史校艳等[46]的研究认为，茬口效应影响冬小麦的产量、穂数和穗粒数，呈现出为大豆茬口>玉米茬口。本研究发现同一氮肥处理下，与史校艳等的结果一致，且千粒质量也表现为大豆茬口>玉米茬口。本研究中，大豆茬口下N3和N2处理冬小麦产量差异不显著，可能是由于大豆茬口的残留氮充足，使得冬小麦在施氮量减少的情况下也能满足冬小麦产量形成[47]。通过对冬小麦产量与施氮量间的关系进行一元二次方程拟合，结果表明，大豆茬口最高产量施氮量和最佳经济产量施氮量为203.60、199.11 kg·hm-2，較玉米茬口减少了施氮量，但产量反而有所增加。因此，在实际生产中，应根据茬口的特性选择适宜的施氮量，使氮肥得以最大化利用。

4 结  论

不同茬口下，冬小麦的生长和产量对施氮量的响应不同。玉米茬口下，冬小麦茎蘖发育、叶面积指数、干物质积累和产量随施氮量的增加而增加；大豆茬口下，冬小麦上述指标随施氮量的增加表现出先升后降的趋势，在施氮量180 kg·hm-2最高。同一施氮量下，大豆茬口茎蘖发育、叶面积指数、干物质积累、籽粒灌浆和产量表现优于玉米茬口。相比于玉米茬口，大豆茬口可以在保证产量的前提下降低施氮量，适宜的施氮量为  199.11～203.60 kg·hm-2。

参考文献 Reference：

［1］ RUOCHEN L，YONGXIANG G，QI C，et al.Blended controlled-release nitrogen fertilizer with straw returning improved soil nitrogen availability，soil microbial community，and root morphology of wheat [J].Soil & Tillage Research，2021，212：105045.

[2] QUAN M，MENG Y  W，GUO L  Z，et al.Twice-split application of controlled-release nitrogen fertilizer met the nitrogen demand of winter wheat [J].Field Crops Research，2021，267：108163.

[3] 張福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008（5）：915-924.

ZHANG F S，WANG J Q，ZHANG W F，et al.Nutrient use efficiencies of major cereal crops in china and measures for improvement [J].Acta Pedologica Sinica，2008（5）：915-924.

[4] 徐 飞，宋玉立，周益林，等.2013-2016年河南省小麦茎基腐病的发生危害情况及特点[J].植物保护，2016，42（6）：126-132.

XU F，SONG Y L，ZHOU Y L，et al.Occurrence dynamics and characteristics of  Fusarium  root and crown rot of wheat in Henan Province during 2013-2016 [J].Plant Protection.，2016，42（6）：126-132.

[5] 王传杰，肖 婧，蔡岸冬，等.不同气候与施肥条件下农田土壤微生物生物量特征与容量分析[J].中国农业科学，2017，50（6）：1067-1075.

WANG CH  J，XIAO J，CAI A D，et al.Capacity and characteristics of soil microbial biomass under various climate and fertilization conditions across china croplands [J].Scientia Agricultura Sinica，2017，50（6）：1067-1075.

[6] ZHAO J，YANG Y，ZHANG K，et al.Does crop rotation yield more in China？ A meta-analysis [J].Field Crops Research， 2020，245：107659.

[7] 曾昭海.豆科作物与禾本科作物轮作研究进展及前景[J].中国生态农业学报，2018，26（1）：57-61.

ZENG ZH  H.Progress and perspective of legume-gramineae rotations [J].Chinese Journal of Eco-Agriculture，2018，26（1）：57-61.

[8] JIE Z，JI C，DAMIEN B，et al.Global systematic review with meta-analysis reveals yield advantage of legume-based rotations and its drivers[J].Nature Communications，2022，13（1）：4926.

[9] GAN Y，HAMEL C，JOHN T，et al.Diversifying crop rotations with pulses enhances systemproductivity[J].Scientific reports，2015，5：14625.

[10] PETERSON T A，RUSSELLE M P.Alfalfa and the nitrogen cycle in the Corn Belt[J].Journal of Soil & Water Conservation，1991，46（3）：229-235.

[11] PLAZA-BONILLA D，NOLOT J，RAFFAILLAC D，et al.Innovative cropping systems to reduce N inputs and maintain wheat yields by inserting grain legumes and cover crops in southwestern France[J].European Journal of Agronomy，2017，82：331-341.

[12] DONG Z，WU L，KETTLEWELL B，et al.Hydrogen fertilization of soils is this a benefit of legumes in rotation？ [J].Plant，Cell & Environment，2003，26（11）：1875-1879.

[13] PEOPLES M B，MCLENNAN P D，BROCKWELL J.Hydrogen emission from nodulated soybeans [Glycine max （L.） Merr.] and consequences for the productivity of a subsequent maize （Zea mays L.） crop [J].Plant & Soil，2008，307（1-2）：67-82.

[14] 黃 玲，赵 凯，邵敏敏，等.高产小麦群体动态及干物质积累与转运特性分析[J].山东农业科学，2021，53（5）：162-166.

HUANG L，ZHAO K，SHAO M M，et al.Population dynamics and characteristics of dry  matter accumulation and translocation of high-yielding  wheat cultivars [J].Shandong Agricultural Sciences，2021，53（5）：162-166.

[15] 何雨桔，刘 琼，王 焜，等.施氮量对不同株叶型小麦旗叶光合及籽粒灌浆特性的影响[J].四川农业大学学报，2022，40（5）：707-713.

HE Y J，LIU Q，WANG K，et al.Effects ofnitrogen application rate on flag leaf photosynthesis and grain filling characteristics of wheat with different leaf  types[J].Journal of Sichuan Agricultural University，2022，40（5）：707-713.

[16] 朱庆森，曹显祖，骆亦其.水稻籽粒灌浆的生长分析[J].作物学报，1988（3）：182-193.

ZHU Q S，CAO X Z，LUO Y Q.Growth analysis on the process of grain filling in rice [J].Acta Agronomica Sinica，1988（3）：182-193.

[17] 乔占西，杨改红，许素梅.用多项式回归方法确定最佳施氮量[J].许昌学院学报，2003（5）：18-20.

QIAO ZH X，YANG G H，XU S M.Definition ofthe best quantity of applying nitrogenous fertilizer by means of polynomial regression [J].Journal of Xuchang University，2003（5）：18-20.

[18] 薛华龙，娄梦玉，李 雪，等.施磷水平对不同茬口下冬小麦生长发育及产量的影响[J].中国农业科学，2021，  54（17）：3712-3725.

XUE H L，LOU M Y，LI X，et al.Effects of phosphorus application levels on growth and yield of winter wheat under different crops for rotation [J].Scientia Agricultura Sinica，2021，54（17）：3712-3725.

[19] ZHANG L，HE X，LIANG Z，et al.Tiller development affected by nitrogen fertilization in a high-yielding wheat production system[J].Crop Science，2020，60（2）：1034-1047.

[20]ESPINOZA S，OVALLE C，ZAGAL E，et al.Contribution of legumes to wheat productivity in Mediterranean environments of central Chile [J].Field Crops Research，2012，133：150-159.

[21] 耿赛男，李岚涛，苗玉红，等.大豆和玉米影响后茬作物氮素供应的研究进展[J].植物营养与肥料学报，2022，  28（5）：919-932.

GENG S N，LI L T，MIAO Y H，et al.Research advances on the mechanisms of soybean and maize influence nitrogen supply in subsequent crops [J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2022，28（5）：919-932.

[22] 王新其，李国梁，施圣高，等.小麦高产群体茎蘖特征及产量构成因素分析[J].作物研究，2016，30（6）：688-693.

WANG  X Q，LI G L，SHI SH G，et al.Analysis about the population stem tiller traits of high-yielding wheat and its yield components [J].Crop Research，2016，30（6）：688-693.

[23] 王立红，张宏芝，王 重，等.新疆冬小麦不同产量水平群体特性分析[J].麦类作物学报，2020，40（5）：594-600.

WANG L H，ZHANG H ZH，WANG ZH，et al.Population characteristics of different yield levels of winter wheat in Xinjiang [J].Journal of Triticeae Crops，2020，40（5）：594-600.

[24] 咸云宇，赵凌天，刘 畅，等.缓释氮肥配施尿素对迟播小麦产量形成及氮素利用的影响[J].麦类作物学报，2022，42（9）：1117-1129.

XIAN Y Y，ZHAO L T，LIU CH，et al.E ffect of slow release nitrogen fertilizer combined with urea onyield formation and nitrogen utilization of late sowing wheat [J].Journal of Triticeae Crops，2022，42（9）：1117-1129.

[25] 李鑫格，高 杨，刘小军，等.播期播量及施氮量对冬小麦生长及光谱指标的影响[J].作物学报，2022，48（4）：975-987.

LI X G，GAO Y，LIU X J，et al.Effects of sowingdates，sowing rates，and nitrogen rates on growth and spectral indices in winter wheat [J].Acta Agronomica Sinica，2022，48（4）：975-987.

[26] 屈会娟，李金才，沈学善，等.种植密度和播期对冬小麦品种兰考矮早八干物质和氮素积累与转运的影响[J].作物学报，2009，35（1）：124-131.

QU H J，LI J C，SHENG X SH，et al.Effects of plant density and seeding date on accumulation and translocation of dry matter and nitrogen in winter wheat cultivar lankao aizao 8 [J].Acta Agronomica Sinica，2009，35（1）：124-131.

[27] CHEN J，CAO F，SHAN S，et al.Grain filling of early-season rice cultivars grown under mechanical transplanting [J].PLoS ONE，2019，14（11）：e224935.

[28] YANG J C，ZHANG J H.Grain filling of cereals under soil drying[J].New Phytologist，2010，169（2）：223-236.

[29] CORDOBA，MARIANO，BULLOCK，et al.Delineation of management zones to improve nitrogen management of wheat [J].Computers and Electronics in Agriculture，2015，110：103-113.

[30] HAMNR K，WEIH M，ERIKSSON J，et al.Influence of nitrogen supply on macro- and micronutrient accumulation during growth of winter wheat [J].Field Crops Research，2017，213：118-129.

[31] 郭文善，彭永欣，封超年，等.小麦不同花位籽粒重差異及其原因分析[J].江苏农学院学报，1992（3）：1-7.

GUO W SH，PENG Y X，FENG CH N，et al.Weight difference of grains at different positions and its reason [J].Jiangsu Agricultural Research，1992（3）：1-7.

[32] FAN F，YUNLIANG H，SHENGNAN W，et al.Theeffect of grain position on genetic improvement of grain number and thousand grain weight in winter wheat in north China [J].Frontiers in Plant Science，2018，9：129.

[33] LIANG，HAIYAN，LV，et al.Effect of polyamines on the grain filling of wheat under drought stress [J].Plant Physiology and Biochemistry，2016，100：113-129.

[34] LUO J，WONG I，KING B，et al.Co-creation and co-destruction of service quality through customer-to-customer interactions：Why prior experience matters [J].International Journal of Contemporary Hospitality Management，2019，31（3）：1309-1329.

[35] TSUKAGUCHI T，TANAKA R，INOUE H，et al.Effects of high temperature and shading on grain abscisic acid content and grain filling pattern in rice （Oryza sativa L.） [J].Plant Production Science，2018，21（9）：1-6.

[36] 王成璦，赵 磊，赵秀哲，等.氮肥用量对水稻不同穗位与粒位籽粒灌浆速率的影响[J].农学学报，2016，6（2）：8-21.

WANG CH Y，ZHAO L，ZHAO X ZH，et al.Effects of nitrogen fertilizer amount on grain filling rate of different panicle and grain positions of rice [J].Journal of Agriculture，2016，6（2）：8-21.

[37] 徐云姬，张伟杨，钱希旸，等.施氮量对小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制[J].麦类作物学报，2015，35（8）：1119-1126.

XU Y J，ZHANG W Y，QIAN X Y，et al.Effect of nitrogen on grain filling of wheat and its physiological mechanism [J].Journal of Triticeae Crops，2015，35（8）：1119-1126.

[38] 李 娜，张保军，张正茂，等.不同施氮量和播量对‘普冰151干物质积累特征及籽粒灌浆特性的影响[J].西北农业学报，2017，26（5）：693-701.

LI N，ZHANG B J，ZHANG ZH  M，et al.Effects of different n application rate and seeding rate on dry matter accumulation and grain filling characteristics of‘pubing 151 [J].Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，2017，26（5）：693-701.

[39] LIANG Z，BAO A，LI H，et al.The effect of nitrogen level on rice growth，carbon-nitrogen metabolism and gene expression [J].Biologia，2015，70（10）：1340-1350.

[40] YANG J，ZHANG J.Grain-filling problem in ‘super  rice [J].Journal of Experimental Botany，2010，61（1）：1-5.

[41] 文廷刚，陈昱利，杜小凤，等.不同植物生长调节剂对小麦籽粒灌浆特性及粒重的影响[J].麦类作物学报，2014，  34（1）：84-90.

WEN T G，CHEN Y  L，DU X F，et al.Effects of different plant growth regulators on the grain filling characteristics and grain weight in wheat [J].Journal of Triticeae Crops，2014，34（1）：84-90.

[42] 李朝苏，汤永禄，吴 春，等.施氮量对四川盆地小麦生长及灌浆的影响[J].植物营养与肥料学报，2015，21（4）：873-883.

LI CH S，TANG Y L，WU CH，et al.Effect of N rate on growth and grain filling of wheat in Sichuan Basin [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2015，21（4）：873-883.

[43] TAMMAM A M，EL-RADY A.Inheritance of yield and its components in some bread wheat （Triticum aestivum） crosses under heat stress [J].Egyptian Journal of Agricultural Research，2010，88（4）：1239-1250.

[44] FETHI B，MOHAMED E G.Epistasis and genotype-by-environment interaction of grain yield related traits in durum wheat [J].Journal of Plant Breeding and Crop Science，2010，2（2）：24-29.

[45] 蔣会利，温晓霞，廖允成.施氮量对冬小麦产量的影响及土壤硝态氮运转特性[J].植物营养与肥料学报，2010，  16（1）：237-241.

JIANG H L，WEN X X，LIAO Y CH.Effects of nitrogen application on winter wheat yield and translation of soil  NO-3-N [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2010，16（1）：237-241.

[46] 史校艳，王志强，谷庆昊，等.施氮量对不同茬口冬小麦产量及氮肥利用率的影响[J].生态学杂志，2019，38（7）：2041-2048.

SHI X Y，WANG ZH Q，GU Q H，et al.Effects of nitrogen application on yield and nitrogen use efficiency of winter wheat with different former crops [J].Chinese Journal of Ecology，2019，38（7）：2041-2048.

[47] BRYE K R，LONGER D E，CORDELL M L，et al.Wheatresponse to nitrogen under low phosphorus and potassium fertility in a wheat-soybean production system [J].Communications in Soil Science & Plant Analysis，2007，38（3/4）：389-402.

Effect of Nitrogen Application Rate on Growth and Yield   of  Winter Wheat  under Different Crop Rotations

Abstract To investigate the effect of nitrogen application rate on the growth and yield of winter wheat in different crop rotations and to establish a reasonable crop rotation system and nitrogen fertilizer management， three nitrogen application rates were set （N1：135 kg·hm-2；N2：180 kg·hm-2；N3：225 kg·hm-2）. This study was conducted based on soybean and maize crop rotations to study the effect of nitrogen application rates on stem and tiller dynamics， leaf area index， dry matter accumulation， grain filling， and yield and yield components of winter wheat under different crop rotations. The results showed that，at the same nitrogen application rate， the tillering ability， leaf area index， dry matter accumulation， grain  mass， and yield of winter wheat in soybean crop rotation were significantly higher than those in maize crops for rotation. In the maize crop rotation， the tillering ability， leaf area index and dry matter accumulation of winter wheat followed the order of N3>N2>N1 treatment; under the soybean crop rotation， the above-mentioned indexes of winter wheat showed the order of N2>N3>N1 treatment， and the yield was the highest under the N2 treatment， significantly increasing by 18.29 % compared to the maize crop rotation. When combining grain filling with yield components， it was observed that the 1 000-grain  mass of soybean crop rotation was better than that in maize crop rotation. This improvement was attributed to the significant increase in the average grain filling rate of inferior grain，the average grain filling rate of inferior grain in the soybean crop rotation. After analyzing fitting curve between yield and nitrogen application rate， the maximum yield nitrogen application rate and the optimal economic yield nitrogen application rate of soybean crop rotation were 203.60 and 199.11 kg·hm-2， respectively， for maize crop rotation， these values were   271.09 and 264.40 kg·hm-2. In conclusion， soybean crop rotation is superior to maize crop rotation in the growth and yield of winter wheat， and the recommended nitrogen application rate is 199.11-  203.60 kg·hm-2.

Key words Nitrogen application rate; Crop rotation; Wheat; Yield