Water and Fertilizer Utilization Characteristics of Winter Wheat Under Different Yield Levels

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0339

Abstract

Abstract:

According to the requirement characteristics of different winter wheat yields on fertilizer in Huang-Huai-Hai area, formula fertilization was carried out to simulate different yield levels of winter wheat and study the characteristics of growth and development as well as water and fertilizer utilization under different yields, so as to provide a theoretical basis for the efficient use of water and application of fertilizer. The experiment was conducted in Xinxiang Comprehensive Experimental Base of Chinese Academy of Agricultural Sciences from 2018 to 2019. We set four yield levels, including 7.50 t/hm² (C₀), 8.25 t/hm² (C₅), 9.00 t/hm² (C₁₀) and 9.75 t/hm² (C₁₅), with no fertilization as control (CK). The results showed that all the indicators of the plant height, SPAD, ear number per hectare, ear length, grains per ear, 1000-grain weight and biomass of winter wheat increased with the increase of yield, while the invalid spike number decreased. Compared with those of CK treatment, the plant height, SPAD, ear number per hectare, ear length, grains number per ear, 1000-grain weight and biomass of C₁₅ treatment increased by 17.8%, 69.1%, 68.6%, 15.3%, 16.5%, 17.3%, 34.9%, respectively, and the harvest index was 53.2%. With the increase of yield, the water consumption of winter wheat increased significantly, and water use efficiency (WUE) showed an upward trend. Water consumption and water use efficiency of C₁₀ increased by 22.8% and 9.9%, respectively. After harvest, the total nitrogen and total phosphorus in soil of C₁₀ treatment increased significantly compared with those before sowing, while those of C₁₅ treatment decreased significantly. Fertilizer contribution rate increased significantly with the increase of yield, but the partial productivity of fertilizer decreased significantly. The increase of winter wheat yield mainly depends on high ear number per hectare and dry matter accumulation during the whole growth period. Considering the yield, water consumption and water use efficiency of winter wheat, the C₁₀ treatment is considered to be the best one.

Key words: winter wheat, water consumption, water use efficiency, fertilizer utilization, yield

CLC Number:

S512.1

WU Zhibin, HUANG Chao, LEI Yuan, JING Feng, LIU Zhandong. Water and Fertilizer Utilization Characteristics of Winter Wheat Under Different Yield Levels[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(8): 64-71.

Figures/Tables 9

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肥料	C₀	C₅	C₁₀	C₁₅
N	195	270	337.5	412.5
P	97.5	135	168.75	206.25
K	195	270	337.5	412.5

肥料	C₀	C₅	C₁₀	C₁₅
N	195	270	337.5	412.5
P	97.5	135	168.75	206.25
K	195	270	337.5	412.5

处理	穗数/(×10⁴/hm²)	穗长/cm	穗粒数	有效小穗数	无效小穗数	千粒重/g
CK	381.69 ± 4.53 c	7.7 ± 0.15 c	43 ± 0.58 c	17.4 ± 0.21 a	2.80 ± 0.30 ab	44.75 ± 0.61 c
C₀	443.36 ± 5.32 bc	8.5 ± 0.06 b	42 ± 1.53 c	18.0 ± 0.62 a	2.97 ± 0.29 a	45.37 ± 1.03 bc
C₅	558.36 ± 7.82 ab	8.7 ± 0.06 ab	46 ± 2.08 b	17.8 ± 0.95 a	2.47 ± 0.45 abc	46.78 ± 1.28 b
C₁₀	603.36 ± 5.18 a	8.8 ± 0.32 ab	47 ± 1.00 b	17.6 ± 0.59 a	2.10 ± 0.61 bc	46.18 ± 0.68 b
C₁₅	643.37 ± 2.34 a	8.9 ± 0.10 a	50 ± 1.15 a	17.3 ± 0.20 a	1.90 ± 0.36 c	52.49 ± 1.03 a

处理	穗数/(×10⁴/hm²)	穗长/cm	穗粒数	有效小穗数	无效小穗数	千粒重/g
CK	381.69 ± 4.53 c	7.7 ± 0.15 c	43 ± 0.58 c	17.4 ± 0.21 a	2.80 ± 0.30 ab	44.75 ± 0.61 c
C₀	443.36 ± 5.32 bc	8.5 ± 0.06 b	42 ± 1.53 c	18.0 ± 0.62 a	2.97 ± 0.29 a	45.37 ± 1.03 bc
C₅	558.36 ± 7.82 ab	8.7 ± 0.06 ab	46 ± 2.08 b	17.8 ± 0.95 a	2.47 ± 0.45 abc	46.78 ± 1.28 b
C₁₀	603.36 ± 5.18 a	8.8 ± 0.32 ab	47 ± 1.00 b	17.6 ± 0.59 a	2.10 ± 0.61 bc	46.18 ± 0.68 b
C₁₅	643.37 ± 2.34 a	8.9 ± 0.10 a	50 ± 1.15 a	17.3 ± 0.20 a	1.90 ± 0.36 c	52.49 ± 1.03 a

处理	生物量/(t/hm²)	产量/(t/hm²)	收获指数	水分利用效率/(kg/m³)
CK	13.42 ± 0.43 e	6.66 ± 0.29 e	49.6% d	1.84 ± 0.08 b
C₀	15.12 ± 0.22 d	7.62 ± 0.14 d	50.4% cd	1.96 ± 0.04 ab
C₅	15.91 ± 0.59 c	8.18 ± 0.39 c	51.4% bc	1.92 ± 0.10 ab
C₁₀	17.28 ± 0.24 b	8.98 ± 0.09 b	52.0% ab	2.02 ± 0.02 a
C₁₅	18.11 ± 0.27 a	9.63 ± 0.29 a	53.2% a	1.96 ± 0.07 ab