長期定位條件下栽培模式對麥田土壤理化性質和氮素平衡的影響

郭鑫虎，馬靜，李仲峰，初金鵬，徐海成，賈殿勇，代興龍，賀明榮

長期定位條件下栽培模式對麥田土壤理化性質和氮素平衡的影響

郭鑫虎1，馬靜1，李仲峰1，初金鵬1，徐海成2，賈殿勇3，代興龍1，賀明榮1

1山東農業大學農學院/作物生物學國家重點實驗室/農業農村部作物生理生態與耕作重點實驗室，山東泰安 271018；2濰坊科技學院，山東濰坊 262799；3南陽師范學院，河南南陽 473061

【目的】基于2009—2010小麥生長季開始設置的長期定位試驗，研究栽培模式對土壤理化性質、冬小麥氮素營養指數、麥田氮素供需平衡狀況、氮素吸收利用和籽粒產量的影響，以期為進一步優化土壤-作物系統綜合管理模式提供理論指導?！痉椒ā吭囼灩苍O置當地農戶模式（T1）、農戶基礎上的改良模式（T2）、不計生產成本的高產更高產模式（T3）和土壤-作物系統綜合管理模式（T4）4個栽培模式。【結果】歷經13個小麥-玉米生長季后，T1、T2、T3、T4模式小麥播前容重分別降低6.21%、9.80%、12.25%和13.56%，有機質含量分別提高21.88%、26.80%、32.05%和36.39%，全氮含量分別提高34.16%、12.38%、39.60%和20.79%，堿解氮含量分別提高47.85%、48.87%、74.49%和62.21%，速效磷含量分別提高62.73%、36.56%、297.93%和68.68%，速效鉀含量分別提高14.36%、40.00%、221.20%和59.60%。0—100 cm土層無機氮積累量分別提高了33.96%、10.32%、52.77%和19.49%。pH分別從最初的7.50下降至6.28、6.68、5.35和6.64。2020—2022生長季4個栽培模式間籽粒產量和氮素的吸收利用差異顯著。與T1模式相比，T2、T3、T4模式的籽粒產量分別提高14.14%、27.65%、22.52%，氮素利用率分別提高54.80%、19.97%、49.15%，氮肥利用率分別提高72.95%、37.54%、48.15%，氮素表觀損失量分別降低49.76%、11.62%、44.14%，氮素表觀損失率分別降低24.63%、11.62%、26.68%。T4模式開花期的整株和成熟期的穗子處于氮素供需平衡?！窘Y論】歷經13個小麥-玉米生長季后，4個栽培模式0—20 cm土層土壤酸化趨勢明顯，表層土壤容重降低，有機質、全氮、速效氮磷鉀養分含量升高，0—100 cm土層無機氮積累量相應升高。與其他3種模式相比，T4模式更有利于實現土壤理化性狀、小麥籽粒產量和氮素吸收利用的協同改善，但其氮肥利用率仍有待進一步提高，且在現有基礎上僅通過降低施氮量無法實現其產量和氮素吸收利用的進一步協同優化。

土壤理化性質；小麥籽粒產量；氮素利用率；氮素營養指數；氮素平衡

0 引言

【研究意義】近年來，土壤-作物系統綜合管理被廣泛用于提高糧食作物產量和養分利用效率，同時減少環境污染[1-3]。本課題組以協同提高小麥產量和氮素利用效率為目標，在系統開展種植密度、播期、氮肥用量、播種方式等單因子和互作效應研究的基礎上[4-11]，從2009—2010年小麥生長季開始設計和構建了4種綜合管理模式，即當地農戶模式、農戶基礎上的改良模式、不計生產成本的高產更高產模式和土壤-作物系統綜合管理模式。其中，土壤-作物系統綜合管理模式以寬幅密植、減量施氮和適當延后播期為顯著特征。與此同時，與其他課題組合作，開展了小麥-玉米周年高產高效土壤-作物系統綜合管理模式的構建和研究?！厩叭搜芯窟M展】相關的研究表明，土壤-作物系統綜合管理的應用利于實現作物產量、資源利用效率和經濟效益的協同提高[12-16]，可在減少21.39%的氮肥投入量的基礎上，較農戶習慣模式提高小麥-玉米周年產量33.56%[17]。歷經13個小麥-玉米生長季，實現了小麥產量較當地農民習慣模式平均提高22.52%，麥田氮素利用效率平均提高49.15%的效果?！颈狙芯壳腥朦c】長期定位條件下，土壤-作物系統綜合管理無疑會對麥田土壤肥力性狀和氮素供需平衡狀況產生顯著的影響。明確這種影響的性質、方向和大小，對于構建與變化后的土壤肥力相適應的土壤-作物系統綜合管理模式具有指導意義?！緮M解決的關鍵問題】基于13個小麥-玉米生長季的長期定位試驗，系統研究不同栽培模式對土壤理化性質、小麥氮素吸收利用、植株氮素營養指數、麥田氮素供需平衡狀況和籽粒產量的影響，以期為進一步優化土壤-作物系統綜合管理模式，在更高水平上實現小麥籽粒產量和氮素吸收利用的協同提高提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

長期定位試驗田位于山東省泰安市大汶口鎮東武村（35°57′N，117°3′E），該地區屬溫帶大陸性季風氣候區，年均日照時間2 627 h，≥10 ℃年積溫4 213℃，年均無霜期195 d，年均降雨量697 mm，但多集中于6—9月，近40年小麥生長季平均降雨量為188.31 mm。種植制度為冬小麥（L.）-夏玉米（L.）輪作，一年兩熟，土壤質地為粉砂壤土。

1.2 試驗設計

以大穗型冬小麥品種泰農18為供試材料，設置4種栽培模式，分別為當地農戶模式（T1）、農戶基礎上的改良模式（T2）、不計生產成本的高產更高產模式（T3）和土壤-作物系統綜合管理模式（T4）。T1模式為冬小麥播前玉米秸稈旋耕還田，夏玉米免耕播種+小麥秸稈覆蓋，其他3種模式為冬小麥播前玉米秸稈翻耕還田，夏玉米播前旋耕+秸稈還田。采用水表和微噴帶精確灌溉，每次灌水量為70 mm，其中T1模式在播種后、越冬期、返青期、開花期、花后15 d灌水，其他3種模式在播種后、拔節期、開花期和花后15 d灌水。各栽培模式的播期、種植密度和肥料運籌詳見表1，其他管理措施和高產麥田一致。試驗采取隨機區組設計，每個栽培模式設置4個重復，小區面積為240 m2（40 m×6 m）。以13個生長季的長期定位試驗為研究平臺，于2020—2022年設置小區面積為60 m2（10 m×6 m）的不施氮小區以計算各模式的凈礦化量和氮肥利用率。

表1 4種栽培模式的種植密度、播期和肥料運籌

T1：當地農戶模式；T2：農戶基礎上的改良模式；T3：不計生產成本的高產更高產模式；T4：土壤-作物系統綜合管理模式。R：冬小麥返青期；J：冬小麥、夏玉米拔節期；VT：夏玉米抽雄期；VT7：夏玉米抽雄后7 d。下同

T1: local farmer mode; T2: farmer-based improvement mode; T3: high-yield and higher-yield mode regardless of production cost; T4: soil-crop system integrated management mode. R: Regreening stage of winter wheat; J: Jointing stage of winter wheat or summer maize; VT: Tasseling stage of summer maize; VT7: 7 days after tasseling stage of summer maize.the same as below

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤理化性質 于冬小麥播前采用環刀法測定0—20 cm土層土壤的容重。用土鉆在每個小區取5點，取0—100 cm土層土壤（20 cm/層），剔除石礫和植物殘根等雜物后混勻過10目篩，將0—100 cm土層土壤保存于-20 ℃的冰箱中待測無機氮（銨態氮與硝態氮），另取播前0—20 cm土層土壤測定有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量和pH等理化指標，具體測定方法詳見《土壤農業化學分析方法》[18]。

1.3.2 地上部氮素積累量 分別于冬小麥的返青期和拔節期取30株長勢均勻的整株，于開花期、花后15 d、花后25 d和成熟期取30個長勢均勻的單莖。將花后各期所取單莖分為莖、葉和穗器官（除開花期為整個穗外，其他時期將穗子分為籽粒和穎殼+穗軸兩部分）。105 ℃殺青30 min后，75 ℃烘干至恒重然后稱重。稱重后的植株和器官采用微型植物粉碎機粉碎，然后采用半微量凱氏定氮法測定全氮，各器官的干重與氮素含量的乘積為地上部氮素積累量。

1.3.3 氮素供需平衡 根據氮平衡原理計算氮素表觀損失量[19]，氮輸入包括施氮量、播前0—100 cm無機氮積累量和凈礦化量3部分，氮輸出包括成熟期地上部氮素積累量、成熟期0—100 cm無機氮積累量和氮表觀損失量3部分，其中凈礦化量在不考慮氮肥激發效應情況下通過不施氮小區計算而得。

無機氮積累量（kg·hm-2）=土層厚度（cm）×容重（g·cm-3）×無機氮含量（mg·kg-1）×0.1；

氮凈礦化量（kg·hm-2）=不施氮小區地上部氮素積累量（kg·hm-2）+不施氮小區成熟期0—100 cm無機氮積累量（kg·hm-2）-不施氮小區播前0—100 cm無機氮積累量（kg·hm-2）；

氮表觀損失量（kg·hm-2）=施氮量（kg·hm-2）+播前0—100 cm無機氮積累量（kg·hm-2）+凈礦化量（kg·hm-2）-成熟期地上部氮素積累量（kg·hm-2）-成熟期0—100 cm無機氮積累量（kg·hm-2）；

氮表觀損失率（%）=氮表觀損失量（kg·hm-2）/施氮量（kg·hm-2）×100。

1.3.4 氮素吸收利用和氮素營養指數 氮素吸收利用的相關指標參考初金鵬等[20]的計算方法。

土壤供氮量（kg·hm-2）=施氮量（kg·hm-2）+播前0—100 cm土層土壤無機態氮積累量（kg·hm-2）；

氮素利用率（kg·kg-1）=籽粒產量（kg·hm-2）/土壤供氮量（kg·hm-2）；

氮素吸收效率（%）=成熟期地上部氮素積累量（kg·hm-2）/土壤供氮量（kg·hm-2）×100；

氮素內在利用效率（kg·kg-1）=籽粒產量（kg·hm-2）/成熟期地上部氮素積累量（kg·hm-2）；

氮肥利用率（%）=（施氮小區植株地上部氮累積量（kg·hm-2）-不施氮小區地上部植株氮累積量（kg·hm-2））/施氮量（kg·hm-2）×100。

氮素營養指數（nitrogen nutrition index，NNI）為實際氮濃度（Na，%）與臨界氮濃度（Nc，%）的比值[21]，當NNI＞1時，說明氮供應盈余；當NNI＜1時，說明氮供應虧缺；當NNI = 1時，說明氮素供需平衡。臨界氮濃度的計算公式隨著生育時期的推進有所不同，冬小麥開花期前關注整株的營養狀態，采用公式（2）[21-22]，開花期后關注穗子的營養狀態，采用公式（3）[23]，開花期則分別計算整株和穗子的氮素營養狀態。

NNI = Na/ Nc（1）

Nc= 5.35 × WP-0.44（2）

Nc= 2.85 × WE-0.17（3）

式中，WP為單位面積冬小麥地上部的干物質重（t·hm-2）；WE為單位面積冬小麥的穗重（t·hm-2）。

1.3.5 冬小麥籽粒產量 于冬小麥成熟期在長勢均勻的區域劃出2 m×1.5 m的小區，將小區內的麥穗全部收割，風干后脫粒并稱重，用谷物水分分析儀測定實際含水量，將其含水量調整為13%得到籽粒產量。

1.4 數據處理與統計

數據的整理與分析采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05，差異顯著性檢驗采用LSD法進行，圖表的繪制采用SigmaPlot 10.0和Microsoft Word 2010。

2 結果

2.1 栽培模式對冬小麥播前土壤理化性質的影響

2020—2022年生長季小麥播前測定結果顯示（表2），歷經13個小麥-玉米生長季后，4種栽培模式0—20 cm土層的土壤容重均顯著降低，T1、T2、T3、T4模式分別比2009—2010年生長季小麥播前降低6.21%、9.80%、12.25%和13.56%。4個模式間相比較表現為T1＞T2＞T3＞T4，與T1模式相比較，T2、T3和T4模式分別下降3.83%、6.45%和7.84%。與此同時，0—20 cm土層土壤pH均呈現出明顯酸化趨勢，T1、T2、T3和T4模式的pH分別從最初的7.50下降至6.28、6.68、5.36和6.64，其中T3模式酸化程度最嚴重。

歷經13個小麥-玉米生長季后，小麥播前0—20 cm土層的有機質、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著提高，T1、T2、T3、T4模式的土壤有機質含量分別提高21.88%、26.80%、32.05%和36.39%，全氮含量分別提高34.16%、12.38%、39.60%和20.79%，堿解氮含量分別提高47.85%、48.87%、74.49%和62.21%，速效磷含量分別提高62.73%、36.56%、297.93%和68.68%，速效鉀含量分別提高14.36%、40.00%、221.20%和59.60%。

4個模式土壤有機質含量從高到低的排序為T4＞T3＞T2＞T1。T2、T3、T4模式的表層土壤有機質含量分別比T1模式高4.03%、8.34%和11.90%。全氮含量的排序為T3＞T1＞T4＞T2。T2、T4模式的全氮含量分別較T1模式低16.24%、9.96%，T3模式則高4.06%。堿解氮含量表現為T3最高，T4次之，T1和T2最低。T2、T3、T4模式堿解氮含量分別比T1模式高0.68%、18.02%和9.71%。速效磷含量表現為T3最高，T4和T1次之，T2最低。T3、T4模式速效磷含量分別較T1模式高144.54%和3.84%，而T2模式降低了16.08%。速效鉀含量表現為T3＞T4＞T2＞T1。與T1模式相比較，T2、T3和T4模式的速效鉀含量分別增加22.42%、180.86%和39.56%。

表2 栽培模式對冬小麥播前0—20 cm土層土壤理化性質的影響

多重比較僅在同一列和同一年份間進行，不同字母代表在＜0.05水平上差異顯著（n = 4）。下同

Values followed by the different letters within a column in the same year are significantly different at＜0.05 level as determined by the LSD test (n = 4). The same as below

2.2 栽培模式對冬小麥播前0—100 cm土層無機氮積累量的影響

冬小麥播前0—100 cm土層無機氮積累量測定結果顯示，2020—2022年生長季T1、T2、T3、T4模式兩年均值分別為236.34、194.62、269.51和210.80 kg·hm-2，分別比2009—2010年生長季提高了33.96%、10.32%、52.77%和19.49%。與T1模式相比較，T2和T4模式分別低17.65%和10.81%，而T3模式高14.04%（圖1）。

2.3 栽培模式對2020—2022年冬小麥氮素營養指數的影響

氮素營養指數常用來表征小麥植株氮素供需平衡狀況，開花前一般基于地上部氮素積累量計算氮素營養指數。由表3可知，返青期各栽培模式的氮素營養指數均小于1，說明小麥植株處于氮素虧缺狀態，各模式均需要補充氮肥。進入拔節期，T1模式已于返青期追施氮肥，T1和T3模式的氮素營養指數大于1，說明小麥植株處于氮素盈余狀態。T2、T4模式的氮素營養指數小于1，說明小麥植株處于氮虧缺狀態。拔節期追施氮肥后，開花期測定的氮素營養指數顯示，T1、T2模式的氮素營養指數均小于1，小麥植株處于氮虧缺狀態，其中T2模式的氮素虧缺較為嚴重。T4模式的氮素營養指數等于1，小麥植株氮素供需平衡，而T3模式的氮素營養指數大于1，小麥植株處于氮素盈余狀態。分析基于穗部氮素積累計算的氮素營養指數（開花期-成熟期）可知，隨著花前營養器官中貯藏氮素和花后吸收氮素源源不斷地向穗部轉運，各栽培模式的氮素營養指數均逐漸提高，到成熟期，T3模式的氮素營養指數大于1，處于氮素盈余狀態，T4模式的氮素營養指數等于1，氮素供需平衡，T1、T2模式的氮素營養指數均小于1，均處于氮素虧缺狀態，其中T1模式的氮素虧缺更為嚴重。

誤差線表示4次重復的標準差。多重比較僅在同一年份間進行，不同字母代表在P＜0.05水平上差異顯著（n = 4）

表3 栽培模式對2020—2022年冬小麥生育期氮素營養指數的影響

返青期至開花期a采用公式2計算氮素營養指數；開花期b至成熟期采用公式3計算氮素營養指數

Nitrogen nutrient index formula 2 is used from revival stage to anthesis stage a; Nitrogen nutrient index formula 3 is used from anthesis stage b to maturity stage

2.4 栽培模式對2020—2022年冬小麥籽粒產量和氮素吸收利用的影響

如表4所示，2個生長季的籽粒產量均表現為T3＞T4＞T2＞T1，其中T2、T3、T4模式分別比T1模式提高14.14%、27.65%和22.52%。與籽粒產量有所不同，2個生長季的氮素利用率均表現為T2＞T4＞T3＞T1，其中T2、T3、T4模式分別比T1模式提高54.80%、19.97%和49.15%。2個生長季的氮素吸收效率均表現為T2=T4＞T3＞T1，其中T2、T3、T4模式分別比T1模式提高43.17%、25.93%和43.91%。2個生長季的氮素內在利用效率有所差異，2020—2021年表現為T2＞T1=T4＞T3，而2021—2022年表現為T2＞T4＞T1＞T3，其中T2、T4模式分別比T1模式提高8.12%和3.64%，T3模式比T1模式降低了4.73%。2個生長季的氮肥利用率均表現為T2＞T4＞T3＞T1，其中T2、T3、T4模式分別比T1模式提高72.95%、37.54%和48.15%。

2.5 栽培模式對2020—2022年冬小麥生長季氮素供需平衡的影響

由表5可知，2020—2022年冬小麥生長季土壤氮凈礦化量表現為T3模式最高，T4模式次之，T1和T2模式最低。播前土壤無機氮起始量表現為T3＞T1＞T4＞T2。植株吸氮量則表現為T3＞T4＞T2＞T1。2個生長季土壤無機氮起始量與土壤氮凈礦化量之和高達290.43—406.98 kg·hm-2，已經遠超過小麥植株吸氮量（209.36—285.20 kg·hm-2）。

受施氮量、播前土壤無機氮起始量、生長季內土壤凈礦化量和小麥植株吸氮量的影響，不同模式的氮殘留量差異顯著，2個生長季均表現為T3＞T1＞T4＞T2，其中T3模式比T1模式增加4.96%，T2和T4模式比T1模式減少25.36%和15.51%。2個生長季氮素表觀損失量均表現為T1＞T3＞T4＞T2，其中T2、T3和T4模式分別比T1模式降低49.76%、11.62%和44.14%。2個生長季氮素表觀損失率表現為T1模式最高，T3模式次之，T2和T4模式最低，其中T2、T3和T4模式分別比T1模式降低24.63%、11.62%、26.68%。

表4 栽培模式對2020—2022年冬小麥籽粒產量和氮素吸收利用的影響

表5 栽培模式對2020—2022年冬小麥生育期氮素供需平衡的影響

3 討論

3.1 栽培模式對土壤理化性質的影響

土壤理化性質受種植年限、施肥量、秸稈還田、耕作措施等多重因素的影響。前人研究表明，長期氮磷鉀配施有機肥能夠提高土壤的有機質、全氮及速效養分的含量[24-26]。秸稈還田配合深耕不僅增加耕層厚度、降低土壤容重且增加土壤速效養分，改善土壤質量[27-29]。本研究表明，歷經13個小麥-玉米生長季后，各模式0—20 cm的土壤容重均有所降低，且該土層的有機質、全氮、速效養分含量和0—100 cm的無機氮積累量均有所提高，與此同時，各模式0—20 cm土層土壤的pH均出現明顯的酸化趨勢，且各模式的土壤理化性質差異顯著。歷經13個小麥-玉米生長季后的土壤容重表現為T1＞T2＞T3＞T4。秸稈還田量和耕作方式的不同應是導致模式間土壤容重存在差異的主要原因。秸稈還田量可通過影響土壤有機質含量進而影響土壤容重[30-31]。4種模式中T3模式的秸稈還田量最高，T4模式次之，T1模式最低[15,17]。另外，T1模式長期采取玉米季免耕+小麥季旋耕的耕作方式，使得秸稈積累存留在0—10 cm的土壤中[32-34]，其他模式長期采取玉米季旋耕+小麥季深耕的耕作方式，有利于打破犁底層，秸稈深埋和降低土壤容重。土壤有機質的積累受碳輸入量和輸出量的共同影響[35-36]。長期和適量秸稈還田有利于土壤有機質含量的提高[37-41]。大量施氮則會導致土壤C﹕N比下降，土壤微生物活性、土壤呼吸和碳循環相關酶活性提高，有機質分解加快、含量降低[42-45]。施氮量與秸稈還田量失衡引起的土壤C﹕N比下降和有機質分解加快應是T3模式秸稈還田量最大但有機質含量低于T4模式的原因，同時也解釋了為何T3模式的土壤容重高于T4模式。秸稈還田量低且施氮量與秸稈還田量失衡的共同作用使得T1模式的土壤有機質含量最低。長期大量施用氮肥會引起土壤中H+積累并加速耕地的酸化速率[46-47]。較高的氮肥總投入量應是T1和T3模式土壤酸化程度高于其他兩個模式的主要原因。正是由于T3模式氮肥總投入量最高，其酸化程度也最嚴重。全氮和速效養分含量的增加主要與肥料投入盈余積累和土壤的礦化量有關[48-50]。周年肥料投入量、秸稈還田量和礦化量均高于其他模式應是T3模式土壤全氮和速效養分含量最高的原因。較高的秸稈還田量和礦化量則使得T4模式的土壤速效養分含量高于T1和T2模式，但較低施氮量和較高作物吸收量的結合導致其土壤全氮含量不僅低于T3模式也低于T1模式。低的氮肥、磷肥總投入量使得T2模式的土壤全氮含量和土壤速效磷含量最低。T1模式則因低秸稈還田量和鉀肥總投入量表現出最低的土壤速效鉀含量。0—100 cm土層的無機氮積累量隨施氮量的增加而增加[51]。較高的氮肥總投入量應是T1和T3模式0—100 cm土層無機氮積累量高于其他兩個模式的主要原因。T3模式與T1模式比較，因其氮肥總投入量更高，0—100 cm土層中無機氮積累量也最高。

3.2 栽培模式對冬小麥氮素吸收利用的影響

優化氮肥供應與作物植株氮素需求的匹配程度能夠減少氮素損失[52-54]。前人研究表明，減少施氮量、增加追肥比例、采用緩/控釋氮肥可以降低氮素表觀損失量[55-57]，而秸稈還田條件下配施氮肥會增加氮素的表觀損失量[58-59]。T1與T3模式的氮素表觀損失量顯著高于其他模式，共性原因可能在于夏玉米季結束后土壤中大量的殘留無機氮和冬小麥季生育期間較高的施氮量。T1模式較低的吸氮量和T3模式較高的氮礦化量進一步強化了這種氮素供應過量，導致土壤無機氮超出了作物吸收和土壤及微生物固持氮的極限，冗余的氮素“溢出”土壤-作物系統[51,60]。反觀T4模式，其氮素表觀損失量超過85 kg·hm-2，氮肥利用率也只有32.24%。與T2模式相比較可知，降低施氮量可在顯著降低氮素表觀損失量的同時，提高氮肥利用率。但氮素營養指數和產量數據表明，降低施氮量會導致小麥植株氮素供應不足，產量降低。因此，對于T4模式而言，僅通過降低施氮量無法實現產量和氮素吸收利用的進一步協同優化。在現有基礎上進一步提高產量和氮肥吸收利用水平，應綜合考慮選用氮高效品種、采用水肥一體化運籌方式、分層施肥、緩控釋肥應用、小麥-玉米周年養分統籌等改進措施。

4 結論

歷經13個小麥-玉米生長季后，4個栽培模式的土壤理化性質呈現相似的變化趨勢，即表層土壤容重降低，表層土壤有機質、全氮、速效氮磷鉀養分含量及0—100 cm土層無機氮積累量提高，表層土壤呈現出明顯的酸化趨勢。其中，T3模式除全氮含量之外的上述指標變化幅度最大，表層土壤酸化最嚴重。在當前土壤肥力條件下，T3模式籽粒產量最高，T4模式的籽粒產量比T3模式降低4.02%，但氮肥與氮素利用率分別提高7.72%和24.32%。然而，T4模式的氮素表觀損失量仍居高位，氮肥利用率仍偏低。如何在T4模式基礎上實現籽粒產量和氮素高效利用的進一步協同改善，有待進一步研究。

[1] CHEN X P, CUI Z L, VITOUSEK P M, CASSMAN K G, MATSON P A, BAI J S, MENG Q F, HOU P, YUE S C, ROEMHELD V, ZHANG F S. Integrated soil-crop system management for food security. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2011, 108(16): 6399-6404.

[2] CHEN X P, CUI Z L, FAN M S, VITOUSEK P, ZHAO M, MA W Q, WANG Z L, ZHANG W J, YAN X Y, YANG J C, DENG X P, GAO Q, ZHANG Q, GUO S W, REN J, LI S Q, YE Y L, WANG Z H, HUANG J L, TANG Q Y, SUN Y X, PENG X L, ZHANG J W, HE M R, ZHU Y J, XUE J Q, WANG G L, WU L, AN N, WU L Q, MA L, ZHANG W F, ZHANG F S. Producing more grain with lower environmental costs. Nature, 2014, 514: 486-489.

[3] CUI Z L, DOU Z, YING H, ZHANG F S. Producing more with less: reducing environmental impacts through an integrated soil-crop system management approach. Frontiers of Agricultural Science and Engineering, 2020, 7(1): 14-20.

[4] 王樹麗, 賀明榮, 代興龍, 周曉虎. 種植密度對冬小麥氮素吸收利用和分配的影響. 中國生態農業學報, 2012, 20(10): 1276-1281.

WANG S L, HE M R, DAI X L, ZHOU X H. Effect of planting density on nitrogen uptake, utilization and distribution in winter wheat. Chinese Journal Eco-Agriculture, 2012, 20(10): 1276-1281. (in Chinese)

[5] DAI X L, ZHOU X H, JIA D Y, XIAO L L, HE M R. Managing the seeding rate to improve nitrogen-use efficiency of winter wheat. Field Crops Research, 2013, 154(3): 100-109.

[6] ZHANG Y, DAI X L, JIA D Y, LI H Y, WANG Y C, LI C X, XU H C, HE M R. Effects of plant density on grain yield, protein size distribution, and breadmaking quality of winter wheat grown under two nitrogen fertilisation rates. European Journal of Agronomy, 2016, 73: 1-10.

[7] DAI X L, WANG Y C, DONG X C, QIAN T F, YIN L J, DONG S X, CHU J P, HE M R. Delayed sowing can increase lodging resistance while maintaining grain yield and nitrogen use efficiency in winter wheat. The Crop Journal, 2017, 5(6): 541-552.

[8] YIN L J, DAI X L, HE M R. Delayed sowing improves nitrogen utilization efficiency in winter wheat without impacting yield. Field Crops Research, 2018, 221: 90-97.

[9] 朱元剛, 初金鵬, 張秀, 鈐太峰, 代興龍, 賀明榮. 不同播期冬小麥氮素出籽效率與氮素利用及轉運的相關性. 應用生態學報, 2019, 30(4): 1151-1160.

ZHU Y G, CHU J P, ZHANG X, QIAN T F, DAI X L, HE M R. Correlation between nitrogen fruiting efficiency and nitrogen utilization and remobilization in winter wheat at different sowing dates. Chinese Journal of Applied Ecology, 2019, 30(4): 1151-1160. (in Chinese)

[10] 鄭飛娜, 初金鵬, 張秀, 費立偉, 代興龍, 賀明榮. 播種方式與種植密度互作對大穗型小麥品種產量和氮素利用率的調控效應. 作物學報, 2020, 46(3): 423-431.

ZHENG F N, CHU J P, ZHANG X, FEI L W, DAI X L, HE M R. Interactive effects of sowing pattern and planting density on grain yield and nitrogen use efficiency in large spike wheat cultivar. Acta Agronomica Sinica, 2020, 46(3): 423-431. (in Chinese)

[11] 劉運景, 鄭飛娜, 張秀, 初金鵬, 于海濤, 代興龍, 賀明榮. 寬幅播種對強筋小麥籽粒產量、品質和氮素吸收利用的影響. 作物學報, 2022, 48(3): 716-725.

LIU Y J, ZHENG F N, ZHANG X, CHU J P, YU H T, DAI X L, HE M R. Effects of wide range sowing on grain yield, quality, and nitrogen use of strong gluten wheat. Acta Agronomica Sinica, 2022, 48(3): 716-725. (in Chinese)

[12] LI Z J, HU K L, LI B G, HE M R, ZHANG J W. Evaluation of water and nitrogen use efficiencies in a double cropping system under different integrated management practices based on a model approach. Agricultural Water Management, 2015, 159: 19-34.

[13] 王月超, 李傳興, 代興龍, 周曉燕, 張宇, 李華英, 賀明榮. 栽培模式對冬小麥光能利用和產量的影響. 應用生態學報, 2015, 26(9): 2707-2713.

WANG Y C, LI C X, DAI X L, ZHOU X Y, ZHANG Y, LI H Y, HE M R. Effects of cultivation patterns on the radiation use and grain yield of winter wheat. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(9): 2707-2713. (in Chinese)

[14] 馬鑫, 代興龍, 王曉婧, 董述鑫, 王月超, 徐海成, 朱元剛, 賀明榮. 冬小麥高產高效群體的年際間穩產性能. 應用生態學報, 2017, 28(12): 3926-3934.

MA X, DAI X L, WANG X J, DONG S X, WANG Y C, XU H C, ZHU Y G, HE M R. Stability of a winter wheat population with high yield and high resource use efficiency. Chinese Journal of Applied Ecology, 2017, 28(12): 3926-3934. (in Chinese)

[15] XU H C, DAI X L, CHU J P, WANG Y C, YIN L J, MA X, DONG S X, HE M R. Integrated management strategy for improving the grain yield and nitrogen-use efficiency of winter wheat. Journal of Integrative Agriculture, 2018, 17(2): 315-327.

[16] CHENG Y, DAI X L, FENG H, WANG Y C, LIU P, HE M R. Precision double cropping synergistically improves wheat and maize yields as well as resource efficiency. Agronomy Journal, 2020, 112(2): 1035-1048.

[17] LIU Z, GAO J, GAO F, DONG S T, LIU P, ZHAO B, ZHANG J W. Integrated agronomic practices management improve yield and nitrogen balance in double cropping of winter wheat-summer maize. Field Crops Research, 2018, 221: 196-206.

[18] 魯如坤. 土壤農業化學分析方法. 北京: 中國農業科技出版社, 2000.

LU R K. Soil Agrochemical Analysis Methods. Beijing: China Agricultural Science and Technology Publishers, 2000. (in Chinese)

[19] 劉學軍, 趙紫娟, 巨曉棠, 張福鎖. 基施氮肥對冬小麥產量、氮肥利用率及氮平衡的影響. 生態學報, 2002, 22(7): 1122-1128.

LIU X J, ZHAO Z J, JU X T, ZHANG F S. Effect of N application as basal fertilizer on grain yield of winter wheat, fertilizer N recovery and N balance. Acta Ecologica Sinica, 2002, 22(7): 1122-1128. (in Chinese)

[20] 初金鵬, 朱文美, 尹立俊, 石玉華, 鄧淑珍, 張良, 賀明榮, 代興龍. 寬幅播種對冬小麥‘泰農18’產量和氮素利用率的影響. 應用生態學報, 2018, 29(8): 2517-2524.

CHU J P, ZHU W M, YIN L J, SHI Y H, DENG S Z, ZHANG L, HE M R, DAI X L. Effects of wide-range planting on the yield and nitrogen use efficiency of winter wheat cultivar Tainong 18. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(8): 2517-2524. (in Chinese)

[21] LEMAIRE G, JEUFFROY M H, GASTAL F. Diagnosis tool for plant and crop N status in vegetative stage. Theory and practices for crop N management. European Journal of Agronomy, 2008, 28(4): 614-624.

[22] JUSTES E, MARY B, MEYNARD J M, MACHET J M, THELIER- HUCHE L. Determination of a critical nitrogen dilution curve for winter wheat crops. Annals of Botany, 1994, 74: 397-407.

[23] ZHAO B, NIU X L, ATA-UL-KARIM S T, WANG L G, DUAN A W, LIU Z D, LEMAIRE G. Determination of the post-anthesis nitrogen status using ear critical nitrogen dilution curve and its implications for nitrogen management in maize and wheat. European Journal of Agronomy, 2020, 113: 125967.

[24] 林治安, 趙秉強, 袁亮, HWAT B S. 長期定位施肥對土壤養分與作物產量的影響. 中國農業科學, 2009, 42(8): 2809-2819.

LIN Z A, ZHAO B Q, YUAN L, HWAT B S. Effects of organic manure and fertilizers long-term located application on soil fertility and crop yield. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(8): 2809-2819. (in Chinese)

[25] 魏猛, 張愛君, 諸葛玉平, 李洪民, 唐忠厚, 陳曉光. 長期不同施肥對黃潮土區冬小麥產量及土壤養分的影響. 植物營養與肥料學報, 2017, 23(2): 304-312.

WEI M, ZHANG A J, ZHUGE Y P, LI H M, TANG Z H, CHEN X G. Effect of different long-term fertilization on winter wheat yield and soil nutrient contents in yellow fluvo-aquic soil area. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2017, 23(2): 304-312. (in Chinese)

[26] THAKUR A, SHARMA R P, SANKHYAN N K, SEPEHYA S. Effect of 46 years’ application of fertilizers, FYM and lime on physical, chemical and biological properties of soil under maize-wheat system in an acid Alfisol of northwest Himalayas. Soil Use and Management, 2023, 39: 357-367.

[27] LIU C, LU M, CUI J, LI B, FANG C M. Effects of straw carbon input on carbon dynamics in agricultural soils: a meta-analysis. Global Change Biology, 2014, 20: 1366-1381.

[28] 韓上, 武際, 李敏, 陳峰, 王允青, 程文龍, 唐杉, 王慧, 郭熙盛, 盧昌艾. 深耕結合秸稈還田提高作物產量并改善耕層薄化土壤理化性質. 植物營養與肥料學報, 2020, 26(2): 276-284.

HAN S, WU J, LI M, CHEN F, WANG Y Q, CHENG W L, TANG S, WANG H, GUO X S, LU C A. Deep tillage with straw returning increase crop yield and improve soil physicochemical properties under topsoil thinning treatment. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2020, 26(2): 276-284. (in Chinese)

[29] CUI H X, LUO Y L, CHEN J, JIN M, LI Y, WANG Z L. Straw return strategies to improve soil properties and crop productivity in a winter wheat-summer maize cropping system. European Journal of Agronomy, 2022, 133: 126436.

[30] 李冬初, 黃晶, 馬常寶, 薛彥東, 高菊生, 王伯仁, 張楊珠, 柳開樓, 韓天富, 張會民. 中國農耕區土壤有機質含量及其與酸堿度和容重關系. 水土保持學報, 2020, 34(6): 252-258.

LI D C, HUANG J, MA C B, XUE Y D, GAO J S, WANG B R, ZHANG Y Z, LIU K L, HAN T F, ZHANG H M. Soil organic matter content and its relationship with pH and bulk density in agricultural areas of China. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 34(6): 252-258. (in Chinese)

[31] XU X, PANG D W, CHEN J, LUO Y L, ZHENG M J, YIN Y P, LI Y X, LI Y, WANG Z L. Straw return accompany with low nitrogen moderately promoted deep root. Field Crops Research, 2018, 221: 71-80.

[32] GUAN D H, ZHANG Y S, AL-KAISI M M, WANG Q Y, ZHANG M C, LI Z H. Tillage practices effect on root distribution and water use efficiency of winter wheat under rain-fed condition in the North China Plain. Soil and Tillage Research, 2015, 146: 286-295.

[33] MEURER K H E, HADDAWAY N R, BOLINDER M A, K?TTERER T. Tillage intensity affects total SOC stocks in boreo- temperate regions only in the topsoil—A systematic review using an ESM approach. Earth-Science Reviews, 2018, 177: 613-622.

[34] ZHAO J H, LIU Z, LAI H J, YANG D Q, LI X D. Optimizing residue and tillage management practices to improve soil carbon sequestration in a wheat-peanut rotation system. Journal of Environmental Management, 2022, 306: 114468.

[35] YANG X Y, REN W D, SUN B H, ZHANG S L. Effects of contrasting soil management regimes on total and labile soil organic carbon fractions in a loess soil in China. Geoderma, 2012, 177/178: 49-56.

[36] ZHANG S X, LI Q, XIAO X P, WEI K, CHEN L J, LIANG W J. Effects of conservation tillage on soil aggregation and aggregate binding agents in black soil of Northeast China. Soil and Tillage Research, 2012, 124: 196-202.

[37] LI Z, LI D, LEI M, YU Y, ZHAO B, ZHANG J. Effects of straw management and nitrogen application rate on soil organic matter fractions and microbial properties in North China Plain. Journal of Soils and Sediments, 2019, 19: 618-628.

[38] HAO X X, HAN X Z, WANG S Y, LI L J. Dynamics and composition of soil organic carbon in response to 15 years of straw return in a Mollisol. Soil and Tillage Research, 2022, 215: 105221.

[39] CAO B B, QU C Y, GUO Y Y, LIU C H, LIANG Z Y, JIAO Y P, SHI J L, TIAN X H. Long-term nitrogen and straw application improves wheat production and soil organic carbon sequestration. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2022, 22: 3364-3376.

[40] ZHAO H L, SHAR A G, LI S, CHEN Y L, SHI J L, ZHANG X Y, TIAN X H. Effect of straw return mode on soil aggregation and aggregate carbon content in an annual maize-wheat double cropping system. Soil and Tillage Research, 2018, 175: 178-186.

[41] ZHU L Q, HU N J, ZHANG Z W, XU J L, TAO B, MENG Y L. Short-term responses of soil organic carbon and carbon pool management index to different annual straw return rates in a rice-wheat cropping system. Catena, 2015, 135: 283-289.

[42] LU M, ZHOU X H, LUO Y Q, YANG Y H, FANG C M, CHEN J K, LI B. Minor stimulation of soil carbon storage by nitrogen addition: A meta-analysis. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2011, 140(1): 234-244.

[43] 楊蘇, 劉耀武, 章歡, 李輝信, 張永春, 艾玉春, 汪吉東. 土壤不同形態碳氮含量和酶活性對培養時間及外源碳投入的響應. 水土保持學報, 2020, 34(4): 340-346.

YANG S, LIU Y W, ZHANG H, LI H X, ZHANG Y C, AI Y C, WANG J D. Responses of different forms of soil carbon and nitrogen contents and enzyme activities to cultivation time and exogenous carbon input. Journal of Soil and Water Conservation, 2020, 34(4): 340-346. (in Chinese)

[44] DAI X L, ZHOU W, LIU G R, LIANG G Q, HE P, LIU Z B. Soil C/N and pH together as a comprehensive indicator for evaluating the effects oforganic substitution management in subtropical paddy fields after application of high-quality amendments. Geoderma, 2019, 337: 1116-1125.

[45] ZHANG H Y, NIU L A, HU K L, HAO J M, LI F, WANG X, CHEN H. Long-term effects of nitrogen and phosphorus fertilization on soil aggregate stability and aggregate-associated carbon and nitrogen in the North China Plain. Soil Science Society of America Journal, 2021, 85(3): 732-745.

[46] GUO J H, LIU X J, ZHANG Y, SHEN J L, HAN W X, ZHANG W F, CHRISTIE P, GOULDING K, VITOUSEK P M, ZHANG F S. Significant acidification in major Chinese croplands. Science, 2010, 327(5968): 1008-1010.

[47] HUANG P, ZHANG J B, XIN X L, ZHU A N, ZHANG C Z, MA D H, ZHU Q G, YANG S, WU S J. Proton accumulation accelerated by heavy chemical nitrogen fertilization and its long-term impact on acidifying rate in a typical arable soil in the Huang-Huai-Hai Plain. Journal of Integrative Agriculture, 2015, 14(1): 148-157.

[48] LI J G, WAN X, LIU X X, CHEN Y, SLAUGHTER L C, WEINDORF D C, DONG Y H. Changes in soil physical and chemical characteristics in intensively cultivated greenhouse vegetable fields in North China. Soil and Tillage Research, 2019, 195: 104366.

[49] ?IMANSKY V, JONCZAK J, HORVáTHOVá J, IGAZ D, AYDIN E, KOVá?IK P. Does long-term application of mineral fertilizers improve physical properties and nutrient regime of sandy soils?. Soil and Tillage Research, 2022, 215: 105224.

[50] HE M Q, XIN X L, MENG L, YAN X Y, ZHAO C, CAI Z C, ZHU A N, ZHANG J B, MüLLER C. Long-term appropriate N management can continuously enhance gross N mineralization rates and crop yields in a maize-wheat rotation system. Biology and Fertility of Soils, 2021, doi: 10.1007/s00374-021-01595-9.

[51] 王東, 于振文, 于文明, 石玉, 周忠新. 施氮水平對高產麥田土壤硝態氮時空變化及氨揮發的影響. 應用生態學報, 2006, 17(9): 1593-1598.

WANG D, YU Z W, YU W M, SHI Y, ZHOU Z X. Effect of nitrogen application level on soil nitrate accumulation and ammonia volatilization in high-yielding wheat field. Chinese Journal of Applied Ecology, 2006, 17(9): 1593-1598. (in Chinese)

[52] 馬興華, 于振文, 梁曉芳, 顏紅, 史桂萍. 施氮量和底追比例對小麥氮素利用和土壤硝態氮含量的影響. 水土保持學報, 2006, 20(5): 95-98.

MA X H, YU Z W, LIANG X F, YAN H, SHI G P. Effects of nitrogen application rate and ratio of base and topdressing on nitrogen utilization and soil NO3-N content in winter wheat. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(5): 95-98. (in Chinese)

[53] 崔振嶺, 陳新平, 張福鎖, 徐久飛, 石立委, 李俊良. 華北平原冬小麥/夏玉米輪作體系土壤硝態氮的適宜含量. 應用生態學報, 2007, 18(10): 2227-2232.

CUI Z L, CHEN X P, ZHANG F S, XU J F, SHI L W, LI J L. Appropriate soil nitrate N content for a winter wheat/summer maize rotation system in North China Plain. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(10): 2227-2232. (in Chinese)

[54] DHILLON J, EICKHOFF E, AULA L, OMARA P, WEYMEYER G, NAMBI E, OYEBIYI F, CARPENTER T, RAUN W. Nitrogen management impact on winter wheat grain yield and estimated plant nitrogen loss. Agronomy Journal, 2020, 112(1): 564-577.

[55] 郭天財, 宋曉, 馮偉, 馬冬云, 謝迎新, 王永華. 高產麥田氮素利用、氮平衡及適宜施氮量. 作物學報, 2008, 34(5): 886-892.

GUO T C, SONG X, FENG W, MA D Y, XIE Y X, WANG Y H. Utilization and balance of nitrogen and proper application amount of nitrogen fertilizer in winter wheat in high-yielding regions. Acta Agronomica Sinica, 2008, 34(5): 886-892. (in Chinese)

[56] SHI Z L, LI D D, JING Q, CAI J, JIANG D, CAO W X, DAI T B. Effects of nitrogen applications on soil nitrogen balance and nitrogen utilization of winter wheat in a rice-wheat rotation. Field Crops Research, 2012, 127: 241-247.

[57] 趙營, 劉曉彤, 羅健航, 趙天成, 張學軍. 緩/控釋肥條施對春玉米產量、吸氮量與氮平衡的影響. 中國土壤與肥料, 2020(5): 34-39.

ZHAO Y, LIU X T, LUO J H, ZHAO T C, ZHANG X J. Yield, N uptake, and apparent N balance in spring maize as affected by side bar application of slow/controlled release fertilizers. Soils and Fertilizers Sciences in China, 2020(5): 34-39. (in Chinese)

[58] 李瑋, 喬玉強, 陳歡, 曹承富, 杜世州, 趙竹. 玉米秸稈還田配施氮肥對冬小麥土壤氮素表觀盈虧及產量的影響. 植物營養與肥料學報, 2015, 21(3): 561-570.

LI W, QIAO Y Q, CHEN H, CAO C F, DU S Z, ZHAO Z. Effects of combined maize straw and N application on soil nitrogen surplus amount and yield of winter wheat. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(3): 561-570. (in Chinese)

[59] 王新媛, 趙思達, 鄭險峰, 王朝輝, 何剛. 秸稈還田和氮肥用量對冬小麥產量和氮素利用的影響. 中國農業科學, 2021, 54(23): 5043-5053.

WANG X Y, ZHAO S D, ZHENG X F, WANG Z H, HE G. Effects of straw returning and nitrogen application rate on grain yield and nitrogen utilization of winter wheat. Scientia Agricultura Sinica, 2021, 54(23): 5043-5053. (in Chinese)

[60] 楊憲龍, 路永莉, 同延安, 林文, 梁婷. 長期施氮和秸稈還田對小麥-玉米輪作體系土壤氮素平衡的影響. 植物營養與肥料學報, 2013, 19(1): 65-73.

YANG X L, LU Y L, TONG Y A, LIN W, LIANG T. Effects of long-term N application and straw returning on N budget under wheat-maize rotation system. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2013, 19(1): 65-73. (in Chinese)

Effects of Cultivation Modes on Soil physicochemical Properties and Nitrogen Balance in Wheat Fields under Long-Term Positioning Conditions

GUO XinHu1, MA Jing1, LI ZhongFeng1, CHU JinPeng1, XU HaiCheng2, JIA DianYong3, DAI XingLong1, HE MingRong1

1College of Agronomy, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Taian 271018, Shandong;2Weifang University of Science and Technology, Weifang 262799, Shandong;3Nanyang Normal University, Nanyang 473061, Henan

【Objective】From the 2009-2010 wheat growing season, four cultivation modes were designed and set up. The effects of cultivation modes on soil physical and chemical properties, nitrogen nutrition index of winter wheat, nitrogen supply and demand balance in wheat field, uptake and utilization of nitrogen and grain yield were investigated, in order to provide a theoretical guidance for further optimizing the soil-crop system integrated management mode.【Method】Four cultivation modes were designed: local farmer mode (T1), improvement mode based on farmers (T2), high-yield and higher-yield mode regardless of production cost (T3), and soil-crop system integrated management mode (T4).【Result】After 13 wheat-maize growing seasons, the soil bulk density of surface soil for T1, T2, T3 and T4 modes decreased by 6.21%, 9.80%, 12.25% and 13.56%, respectively; the content of organic matter for four modes increased by 21.88%, 26.80%, 32.05% and 36.39%, respectively; the corresponding increases were 34.16%, 12.38%, 39.60% and 20.79% for the contents of total nitrogen; 47.85%, 48.87%, 74.49% and 62.21% for the contents of alkali-hydrolysable nitrogen, respectively; 62.73%, 36.56%, 297.93% and 68.68% for the contents of available phosphorus; 14.36%, 40.00%, 221.20% and 59.60% for the contents of available potassium, respectively. The increases of 33.96%, 10.32%, 52.77% and 19.49% were observed in the inorganic nitrogen accumulation in the 0-100 cm soil layer, respectively. Correspondingly, the pH for T1, T2, T3 and T4 modes decreased from 7.50 to 6.28, 6.68, 5.35 and 6.64, respectively. There were significant differences in grain yield and nitrogen uptake and utilization among the four cultivation modes in 2020-2022 growing season. Compared with T1 mode, the grain yield of T2, T3 and T4 modes increased by 14.14%, 27.65% and 22.52%, respectively; the nitrogen use efficiency increased by 54.80%, 19.97% and 49.15%, respectively; the nitrogen recovery efficiency increased by 72.95%, 37.54% and 48.15%, respectively; the nitrogen surplus decreased by 49.76%, 11.62% and 44.14%, respectively; the nitrogen surplus rate decreased by 24.63%, 11.62% and 26.68%, respectively. The whole plant at anthesis stage and spikes at maturity stage under T4 mode were in nitrogen supply and demand balance.【Conclusion】After 13 wheat-maize growing seasons, the soil acidification trend of 0-20 cm was obvious, and the bulk density of surface soil decreased, but the contents of organic matter, total nitrogen and available nutrients such as nitrogen, phosphorus, potassium increased for the all four cultivation modes. Meanwhile, the accumulation of inorganic nitrogen in 0-100 cm soil layer increased accordingly. Compared with other three cultivation modes, a synergistic improvement was obtained under T4 mode in soil physicochemical properties, wheat grain yield and nitrogen use efficiency. However, the nitrogen use efficiency at present under T4 mode was not high enough and still needed to be further improved. As showed by present study, further synergistic optimization in grain yield and nitrogen use efficiency could not be achieved only by reducing nitrogen input.

soil physicochemical property; wheat grain yield; nitrogen use efficiency; nitrogen nutrition index; nitrogen balance

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.12.003

2022-10-21；

2023-01-08

山東省重點研發計劃（LJNY202103）、國家重點研發計劃（2016YFD0300403）

郭鑫虎，E-mail：xinhuguo@163.com。通信作者代興龍，E-mail：adaisdny@163.com。通信作者賀明榮，E-mail：mrhe@sdau.edu.cn

（責任編輯 楊鑫浩，岳梅）