Effects of Soil Fertility Gradient and Its Indicators on Wheat Yield and Quality Traits in Hilly Areas

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0214

Abstract

Abstract:

To improve the yield and quality of dryland wheat and clarify the correlation between soil fertility gradient, fertility indicators and wheat yield, quality traits respectively, the influence of soil fertility gradient and its indicators on wheat yield and quality traits in hilly areas was studied in Xiangning County, Shanxi Province from 2019 to 2020. The results showed that soil fertility gradient had obvious influence on panicle number, grain number per panicle and 1000-grain weight; nitrate nitrogen, total nitrogen, organic matter, available potassium and yield, spike number, 1000-grain weight showed positive correlations; available phosphorus and yield, spike number showed linear positive correlation, while no significant difference between available phosphorus and 1000-grain weight and nitrate nitrogen; the correlation between total nitrogen, organic matter, rapidly available potassium, available phosphorus and spike number was not significant; the correlation degree of different soil fertility indicators with yield and three yield factors showed nitrate nitrogen>total nitrogen>organic matter>available potassium>available phosphorus. Soil fertility gradient had obvious influence on protein content, wet gluten content, ductility, stability time and formation time; three traits of total nitrogen, available potassium and nitrate nitrogen were positive correlated with protein content, wet gluten content, ductility, stability time and formation time, organic matter was positive correlated to ductility, while it was not significant to the other quality traits; available phosphorus was not significantly correlated with protein content, wet gluten content, ductility, stability time and formation time, the correlation degree between different fertility indicators and quality traits generally showed nitrate nitrogen> available potassium> total nitrogen> organic matter> available phosphorus. Yield was positively correlated with protein content, wet gluten content, ductility and formation time, but it was not significant with stable time.

Key words: soil fertility gradient, soil fertility indicator, yield, quality traits, wheat

MA Aiping, JING Hua, KANG Xiuli, ZHAO Yukun, CUI Huanhu, HUANG Xuefang, XI Jilong. Effects of Soil Fertility Gradient and Its Indicators on Wheat Yield and Quality Traits in Hilly Areas[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(7): 101-107.

Figures/Tables 8

References 37

[1]	汪和廷, 张从合, 方玉, 等. 中国气候变化对农作物育种策略影响探究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11):64-74. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0454
[2]	王雪晴, 李瑷蔚, 邵晓华, 等. 全球升温1.5和2℃时中国特困区干旱变化特征研究[J]. 南京信息工程大学学报(自然科学版), 2022, 14(2):186-196.
[3]	赵慧霞, 卓莹莹, 刘厚凤. 1961—2019年黄河流域降水量时空变化特征分析[J]. 人民黄河, 2022, 44(3):26-31.
[4]	许成成, 陆垂裕, 王建华. 京津冀地区近60年来气候变化特征分析[J]. 水利水电技术, 2021, 52(6):12-20.
[5]	徐明岗, 卢昌艾, 张文菊, 等. 我国耕地质量状况与提升对策[J]. 中国农业资源与区划, 2016, 37(7):8-14.
[6]	房静静, 丁维婷, 武雪萍, 等. 长期秸秆配施化肥对土壤养分及小麦产量、品质的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2020(5):141-146.
[7]	张亚丽, 吕家珑, 金继运, 等. 施肥和秸秆还田对土壤肥力质量及春小麦品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(2):307-314.
[8]	张少民, 郝明德, 陈磊. 黄土高原长期施肥对小麦产量及土壤肥力的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2006, 24(6):85-89.
[9]	马小龙, 佘旭, 王朝辉, 等. 旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系[J]. 中国农业科学, 2016, 49(24):4757-4771. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.24.008
[10]	李军辉, 王凯, 杨珍平, 等. 夏休闲期复种饲料油菜提升后作冬小麦产量品质、土壤肥力及周年经济效益研究[J]. 核农学报, 2020, 34(3):610-620. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2020.03.0610
[11]	姚致远, 王峥, 李婧, 等. 轮作及绿肥不同利用方式对作物产量和土壤肥力的影响[J]. 应用生态学报, 2015, 26(8):2329-2336.
[12]	杜盼, 张娟娟, 郭伟, 等. 施氮对不同肥力土壤小麦氮营养和产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(2):176-186.
[13]	马爱平, 崔欢虎, 亢秀丽, 等. 无机氮磷减量、有机肥施用量对小麦品质性状的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(2):7-13. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200300188
[14]	崔欢虎, 靖华, 王裕智, 等. 茬口和施氮水平对小麦品质性状及其变异系数的影响[J]. 中国生态农业学报, 2008, 16(5):1090-1094.
[15]	邓丽娟, 焦小强. 氮管理对冬小麦产量和品质影响的整合分析[J]. 中国农业科学, 2021, 54(11):2355-2365. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.11.009
[16]	亢秀丽, 马爱平, 靖华, 等. 一种小麦穗粒数测定方法[J]. 农学学报, 2015, 5(9):27-30. doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas15020016
[17]	高居荣, 韩秀兰, 孙彩玲, 等. DA7200近红外仪在小麦品质分析中的应用研究[J]. 实验室科学, 2009, 12(1):173-176.
[18]	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.
[19]	张晶晶, 石玉, 于振文, 等. 不同土壤肥力麦田小麦干物质生产和产量的差异[J]. 麦类作物学报, 2021, 41(12):1541-1547.
[20]	宋春雨, 张兴义, 刘晓冰, 等. 土壤有机质对土壤肥力与作物生产力的影响[J]. 农业系统科学与综合研究, 2008, 24(3):357-362.
[21]	王乐, 张淑香, 马常宝, 等. 潮土区29年来土壤肥力和作物产量演变特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(6):1435-1444.
[22]	段英华, 卢昌艾, 杨洪波, 等. 长期施肥下我国灌淤土粮食产量和土壤养分的变化[J]. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(6):1475-1483.
[23]	陈延华, 王乐, 张淑香, 等. 我国褐土耕地质量的演变及对生产力的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(24):4540-4554. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.24.009
[24]	崔正勇, 李新华, 裴艳婷, 等. 氮磷配施对冬小麦干物质积累、分配及产量的影响[J]. 西北农业学报, 2018, 27(3):339-346.
[25]	崔正勇, 李鹏, 裴艳婷, 等. 氮磷配施对冬小麦鲁原502磷素积累分配及利用的影响[J]. 山东农业科学, 2018, 50(2):83-86.
[26]	李娟茹, 孙明清, 张辉, 等. 不同磷肥用量及施用方式对土壤有效磷分布和冬小麦产量的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(9):28-32. doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20190800153
[27]	马悦, 田怡, 苑爱静, 等. 北方麦区小麦产量与蛋白质含量变化对土壤硝态氮的响应[J]. 中国农业科学, 2021, 54(18):3903-3918. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.18.010
[28]	戴健, 王朝辉, 李强, 等. 氮肥用量对旱地冬小麦产量及夏闲期土壤硝态氮变化的影响[J]. 土壤学报, 2013, 50(5):956-965.
[29]	王月福, 于振文, 李尚霞, 等. 土壤肥力对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响[J]. 西北植物学报, 2002, 22(6):1318-1324.
[30]	杨丽珍, 赵广才, 常旭虹, 等. 高有机质土壤条件下施氮对强筋小麦产量及品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2006, 26(6):60-64.
[31]	冯棋, 杨磊, 王晶, 等. 黄土丘陵区植被恢复的土壤碳水效应[J]. 生态学报, 2019, 39(18):6598-6609.
[32]	兰涛, 姜东, 曹卫星, 等. 花后土壤干旱和渍水对不同专用小麦籽粒品质的影响[J]. 水土保持学报, 2004, 18(1):193-196.
[33]	姜东燕, 于振文. 土壤水分对小麦产量和品质的影响[J]. 核农学报, 2007, 31(6):641-645.
[34]	李玉发, 何中国, 刘洪欣, 等. 东北早熟区春小麦品质与产量性状间的关系研究[J]. 山东农业科学, 2007, 39(1):5-7,11.
[35]	曹莉, 王辉, 李学军, 等. 黄淮冬麦区小麦品质性状与产量性状的关系研究[J]. 干旱地区农业研究, 2003, 21(2):117-121,141.
[36]	付帅, 刘晓明, 马阳, 等. 氮素形态对强筋和中筋小麦产量和品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(1):83-93.
[37]	张铭, 蒋达, 缪瑞林, 等. 土壤肥力与施氮量对小麦籽粒品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2009, 29(6):1065-1071.

项目	有机质/(g/kg)	全氮/%	有效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)	硝态氮/(mg/kg)
最小值	5.43	0.05	15.30	97.00	0.45
最大值	23.20	0.11	99.40	951.00	3.28
均值	15.28	0.08	50.58	450.73	1.65
极差	17.77	0.06	84.10	854.00	2.83
标准差	5.29	0.02	30.97	313.43	1.07
变异系数	0.35	0.25	0.61	0.70	0.65

项目	有机质/(g/kg)	全氮/%	有效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)	硝态氮/(mg/kg)
最小值	5.43	0.05	15.30	97.00	0.45
最大值	23.20	0.11	99.40	951.00	3.28
均值	15.28	0.08	50.58	450.73	1.65
极差	17.77	0.06	84.10	854.00	2.83
标准差	5.29	0.02	30.97	313.43	1.07
变异系数	0.35	0.25	0.61	0.70	0.65

处理（样点）	籽粒产量/(kg/hm²)	穗数/(×10⁴穗/hm²)	穗粒数/(粒/穗)	千粒重/g
1	4355.4	684.2abAB	24.2bB	42.6abAB
2	3208.6	525.5cdC	27.3aA	43.0aAB
3	3015.6	521.6cdC	19.6dD	41.9bB
4	1126.7	367.4eDE	18.1gFG	38.1cC
5	2937.6	478.1dCD	15.0jI	43.2aAB
6	1043.1	288.4eE	17.0iH	36.9dC
7	5720.8	687.5abAB	21.3cC	42.7abAB
8	4598.7	762.5aA	18.4fF	41.9bB
9	3718.5	612.3bcBC	19.1eE	42.7abAB
10	2781.6	564.9cdBC	17.8hG	43.4aA
11	1382.1	383.3eDE	19.4dDE	37.8cdC
均值	3080.8	534.2	19.7	41.3
标准差	1493.0	9.9	3.4	2.4
变异系数	0.5	0.3	0.2	0.1

处理（样点）	籽粒产量/(kg/hm²)	穗数/(×10⁴穗/hm²)	穗粒数/(粒/穗)	千粒重/g
1	4355.4	684.2abAB	24.2bB	42.6abAB
2	3208.6	525.5cdC	27.3aA	43.0aAB
3	3015.6	521.6cdC	19.6dD	41.9bB
4	1126.7	367.4eDE	18.1gFG	38.1cC
5	2937.6	478.1dCD	15.0jI	43.2aAB
6	1043.1	288.4eE	17.0iH	36.9dC
7	5720.8	687.5abAB	21.3cC	42.7abAB
8	4598.7	762.5aA	18.4fF	41.9bB
9	3718.5	612.3bcBC	19.1eE	42.7abAB
10	2781.6	564.9cdBC	17.8hG	43.4aA
11	1382.1	383.3eDE	19.4dDE	37.8cdC
均值	3080.8	534.2	19.7	41.3
标准差	1493.0	9.9	3.4	2.4
变异系数	0.5	0.3	0.2	0.1

自变量	回归方程	R	R²	P
穗数	y=-130.9625+9.4470x	0.9375	0.8789	0.0000
穗粒	y=-6.1544+10.7258x	0.3703	0.1371	0.2623
千粒重	y=-1083.6322+31.2141x	0.7596	0.5570	0.0067