Effects of Straw Returning and Basal/Topdressing Ratio of Nitrogen Fertilizer on Grain Yield and Nitrogen Efficiency of Winter Wheat

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0107

Abstract

Abstract:

The study aims to investigate the effects of straw returning and basal/topdressing ratio of nitrogen fertilizer on winter wheat yield and nitrogen use efficiency, and to determine the optimal nitrogen fertilization pattern under straw returning conditions. The experiment used the wheat variety ‘Jimai 22’ as test material, and employed a split-plot design. The main plots consisted of two straw treatments: no straw returning (S₀) and straw returning (S₁). Sub-plots included three nitrogen fertilizer ratios: 7:3 (T₁), 5:5 (T₂) and 3:7 (T₃), with a nitrogen application rate of 240 kg/hm². Nitrogen blank controls were set up with no nitrogen fertilizer applied under both straw returning and no straw returning conditions. The results indicated that compared with no straw returning, straw returning increased nitrogen use efficiency and nitrogen harvest index of winter wheat, with the largest increase observed in the T₁ treatment, reaching 11.08% and 5.21% respectively. When straw returning was combined with a higher proportion of base fertilizer, the yield was higher than that of no straw returning, with an increase of 13.36%. Conversely, when combined with a lower proportion of base fertilizer, the yield was lower than that of no straw returning, with the highest yield achieved with a nitrogen fertilizer ratio of 7:3. It is suggested that in regions similar to the conditions of this experiment, increasing the proportion of base fertilizer under straw returning conditions is a feasible approach to balancing yield and environmental considerations.

Key words: winter wheat, straw returning, nitrogen efficiency, basal/topdressing ratio of nitrogen fertilizer, nitrogen use efficiency, grain yield

HAN Mingming, LI Wenqian. Effects of Straw Returning and Basal/Topdressing Ratio of Nitrogen Fertilizer on Grain Yield and Nitrogen Efficiency of Winter Wheat[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(29): 39-44.

Figures/Tables 4

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处理		2014—2015年				2015—2016年
处理		氮素利用效率/ (kg/kg)	氮素收获指数	氮肥偏生产力/ (kg/kg)	氮肥表观利用率/%	氮素利用效率/ (kg/kg)	氮素收获指数	氮肥偏生产力/ (kg/kg)	氮肥表观利用率/%
S₀	T₁	32.93c	75.94b	33.79b	17.63c	34.25d	81.80b	33.28d	25.86c
	T₂	33.36bc	73.59c	31.13c	20.92b	35.19c	81.11d	35.53b	25.35c
	T₃	34.94ab	75.89b	35.64a	27.99a	36.10b	81.80b	37.11a	30.98b
S₁	T₁	36.58a	79.90a	36.76a	27.23a	34.72cd	82.70a	37.72a	35.52a
	T₂	33.92bc	74.23c	32.99b	20.46bc	35.41c	81.43c	33.96cd	26.83c
	T₃	35.99a	76.49b	34.08b	20.00bc	36.84a	82.01b	34.85bc	27.08c
F值	S	12.27^**	21.89^**	10.69^**	25.59^**	10.11^**	10.46^**	0.63	16.25^**
	N	6.06^*	39.50^**	36.74^**	3.97^*	39.40^**	49.92^**	7.70^**	20.18^**
	S×N	2.14	9.09^**	16.73^**	4.17^*	19.89^**	18.93^**	67.96^**	43.35^**

处理		2014—2015年				2015—2016年
处理		氮素利用效率/ (kg/kg)	氮素收获指数	氮肥偏生产力/ (kg/kg)	氮肥表观利用率/%	氮素利用效率/ (kg/kg)	氮素收获指数	氮肥偏生产力/ (kg/kg)	氮肥表观利用率/%
S₀	T₁	32.93c	75.94b	33.79b	17.63c	34.25d	81.80b	33.28d	25.86c
	T₂	33.36bc	73.59c	31.13c	20.92b	35.19c	81.11d	35.53b	25.35c
	T₃	34.94ab	75.89b	35.64a	27.99a	36.10b	81.80b	37.11a	30.98b
S₁	T₁	36.58a	79.90a	36.76a	27.23a	34.72cd	82.70a	37.72a	35.52a
	T₂	33.92bc	74.23c	32.99b	20.46bc	35.41c	81.43c	33.96cd	26.83c
	T₃	35.99a	76.49b	34.08b	20.00bc	36.84a	82.01b	34.85bc	27.08c
F值	S	12.27^**	21.89^**	10.69^**	25.59^**	10.11^**	10.46^**	0.63	16.25^**
	N	6.06^*	39.50^**	36.74^**	3.97^*	39.40^**	49.92^**	7.70^**	20.18^**
	S×N	2.14	9.09^**	16.73^**	4.17^*	19.89^**	18.93^**	67.96^**	43.35^**

处理		2014—2015年				2015—2016年
处理		越冬期	拔节期	开花期	成熟期	越冬期	拔节期	开花期	成熟期
S₀	T₁	43.99a	99.33a	176.93d	272.39c	36.97a	89.42a	166.06c	298.11c
	T₂	33.50c	80.46b	187.73c	289.75b	33.16b	80.34b	181.36b	295.55cd
	T₃	29.30d	78.28bc	197.85b	301.89a	27.13d	62.72c	199.10a	310.44b
S₁	T₁	36.70b	95.21a	207.16a	307.41a	34.56b	83.71ab	199.60a	321.40a
	T₂	32.33c	68.37d	188.10c	280.28bc	29.40c	65.27c	185.16b	291.94d
	T₃	28.35d	71.55cd	151.65e	272.70c	23.70e	52.75d	147.89d	262.33e
F值	S	9.02^*	7.40^*	6.57^*	0.19	33.23^**	19.21^**	4.91^*	41.31^**
	N	33.73^**	70.00^**	26.40^**	1.00	116.57^**	50.65^**	9.32^**	87.63^**
	S*N	127.26^**	7.01^**	120.04^**	45.25^**	0.54	1.34	141.65^**	199.45^**

处理		2014—2015年				2015—2016年
处理		越冬期	拔节期	开花期	成熟期	越冬期	拔节期	开花期	成熟期
S₀	T₁	43.99a	99.33a	176.93d	272.39c	36.97a	89.42a	166.06c	298.11c
	T₂	33.50c	80.46b	187.73c	289.75b	33.16b	80.34b	181.36b	295.55cd
	T₃	29.30d	78.28bc	197.85b	301.89a	27.13d	62.72c	199.10a	310.44b
S₁	T₁	36.70b	95.21a	207.16a	307.41a	34.56b	83.71ab	199.60a	321.40a
	T₂	32.33c	68.37d	188.10c	280.28bc	29.40c	65.27c	185.16b	291.94d
	T₃	28.35d	71.55cd	151.65e	272.70c	23.70e	52.75d	147.89d	262.33e
F值	S	9.02^*	7.40^*	6.57^*	0.19	33.23^**	19.21^**	4.91^*	41.31^**
	N	33.73^**	70.00^**	26.40^**	1.00	116.57^**	50.65^**	9.32^**	87.63^**
	S*N	127.26^**	7.01^**	120.04^**	45.25^**	0.54	1.34	141.65^**	199.45^**

处理			氮素再转运量/(kg/hm²)			再转运氮素对籽粒的贡献/%
处理			穗轴+颖壳	叶片	茎+叶鞘	穗轴+颖壳	叶片	茎+叶鞘	总和
2014—2015年	S₀	T₁	41.26a	70.53a	53.38b	0.22a	0.38a	0.29b	0.89a
		T₂	35.44d	55.11c	43.09d	0.20b	0.32c	0.26c	0.78cd
		T₃	33.98e	48.41d	43.27d	0.20b	0.26e	0.23d	0.69e
	S₁	T₁	37.22bc	60.72b	55.32a	0.19c	0.31c	0.29b	0.79c
		T₂	36.85c	59.03b	52.45b	0.22a	0.35b	0.30a	0.88b
		T₃	38.24b	50.53d	47.46c	0.21b	0.29d	0.27c	0.77d
2015—2016年	S₀	T₁	51.87a	85.02a	64.03ab	0.21a	0.33b	0.26b	0.81b
		T₂	41.14cd	75.22c	57.97bc	0.17b	0.32b	0.24b	0.73c
		T₃	38.99d	55.08e	49.51d	0.17b	0.26c	0.20c	0.62e
	S₁	T₁	45.38b	81.32b	65.21a	0.17b	0.32b	0.25b	0.74c
		T₂	43.64bc	76.76c	64.22ab	0.21a	0.35a	0.30a	0.86a
		T₃	42.92bc	65.27d	51.46cd	0.18b	0.26c	0.24b	0.68d