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补灌条件下增施有机肥对小麦-玉米产量及水分利用效率的影响

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节水灌溉 2024年

作者：潘晓莹武继承徐祺豪王越杨永辉高翠民何方河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所农业部作物高效用水原阳科学观测实验站河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站

探讨补灌条件下增施有机肥对小麦、玉米产量、耗水量和水分利用效率的影响，为豫中补灌区合理利用水肥资源、小麦-玉米高产高效生产提供理论依据和技术支撑。2018-2020年进行田间定位试验，设3个灌水水平：不灌溉（W0），补灌一次（W1）... 详细信息

探讨补灌条件下增施有机肥对小麦、玉米产量、耗水量和水分利用效率的影响，为豫中补灌区合理利用水肥资源、小麦-玉米高产高效生产提供理论依据和技术支撑。2018-2020年进行田间定位试验，设3个灌水水平：不灌溉（W0），补灌一次（W1）(拔节期)、补灌二次（W2）(拔节期，抽穗-扬花期)，每次灌水450 m3/hm2。设5个施肥模式：不施肥（N0）、纯氮210 kg/hm2（N1）、纯氮300 kg/hm2（N2）、纯氮210 kg/hm2+有机肥1 500 kg/hm2（N3）、纯氮300 kg/hm2+有机肥1 500 kg/hm2（N4）。①连续2 a灌水措施（W）、施肥模式（N）和灌水×施肥交互作用对小麦、玉米产量和全生育期耗水量均具有极显著影响，且低氮（N1）条件下增施有机肥有利于提高小麦、玉米产量和水分利用效率，其中小麦产量增加了1.75%-17.11%，玉米产量增加了2.42%～12.66%。②连续2 a三种灌水平条件下，N0处理小麦、玉米产量和水分利用效率低于或显著低于其他处理。③2019年小麦、玉米产量均以W1N4最高，分别为11 865.53 kg/hm2和11 662.82 kg/hm2；2020年W2N4小麦处理产量最高，W1N3处理玉米产量最高。④小麦全生育期耗水量差异显著，连续2 a补灌二次处理的小麦、玉米全生育期耗水量均高于不灌溉相应处理。⑤2019年小麦、玉米水分利用效率均以W2N0最低，2020年W1N0小麦水分利用效率处理最低，W2N0处理次之，W2N0处理玉米水分利用效率最低。补灌或增施有机肥对小麦、玉米产量具有极显著影响，对小麦、玉米水分利用效率有一定积极影响。豫中补灌区推荐适宜小麦-玉米灌溉施肥模式为：小麦、玉米拔节期各补灌一次，施用纯氮300 kg/hm2+有机肥1 500 kg/hm2（氮肥底追比为底施∶拔节肥=7∶3）。

关键词：补灌有机肥小麦-玉米水分利用效率

水氮运筹对滴灌冬小麦产量和水氮利用效率的影响

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麦类作物学报 2024年第7期44卷 885-893页

作者：高翠民杨永辉韩伟锋何方毛家伟潘晓莹武继承河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 农业部作物高效用水原阳科学观测实验站河南原阳453514 河南省农业生态环境重点实验室河南郑州450002 河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站河南原阳453514

为探究水氮运筹对滴灌冬小麦产量和水氮利用效率的效应,于2019—2021年开展了连续2年小麦田间试验,设置2个施氮水平210(N1)和240(N_(2))kg·hm^(-2),4个灌水处理W1(不灌水)、W2(每次30 mm)、W_(3)(每次45 mm)、W_(4)(每次60 mm),分析不... 详细信息

为探究水氮运筹对滴灌冬小麦产量和水氮利用效率的效应,于2019—2021年开展了连续2年小麦田间试验,设置2个施氮水平210(N1)和240(N_(2))kg·hm^(-2),4个灌水处理W1(不灌水)、W2(每次30 mm)、W_(3)(每次45 mm)、W_(4)(每次60 mm),分析不同处理小麦产量及水氮利用率相关指标。结果表明,2019—2021年,施氮量和灌水量对冬小麦抽穗期、扬花期和灌浆期叶片净光合速率的影响为极显著(P<0.01)或显著(P<0.05),且三个生育时期均以N_(2)W_(4)处理最高,与N1W_(4)和N_(2)W_(3)处理间没有显著差异;三个生育时期的土壤铵态氮和硝态氮含量均以N_(2)W_(3)、N1W_(4)或N_(2)W_(4)处理最低。小麦越冬期、灌浆期和成熟期土壤铵态氮与产量和氮肥偏生产力(NPFP)均呈显著或极显著负相关;抽穗期、灌浆期和成熟期土壤硝态氮与产量和NPFP均呈显著或极显著负相关。2个年度,水氮运筹较对照显著提高了冬小麦的产量和水氮利用效率,产量增幅分别为38.9%~62.0%和40.9%~68.3%,水分利用效率(WUE)增幅分别为8.0%~15.7%和10.1%~16.4%,NPFP增幅分别为38.9%~62.0%和40.9%~65.5%;冬小麦产量和WUE均以N_(2)W_(4)处理最高,N_(2)W_(3)处理次之,两者间没有显著性差异;但N_(2)W_(3)处理的水分利用效率均显著高于N_(2)W_(4)处理。综上,在本试验条件下,施氮量240 kg·hm^(-2)、每次灌水45 mm(N_(2)W_(3))为该地区滴灌冬小麦最佳水氮运筹组合,可以实现保障产量和提高水氮利用效率的目标。

关键词：冬小麦滴灌水肥一体化水氮运筹产量水分利用效率氮肥偏生产力

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水氮亏缺对春小麦产量影响的生理机制研究

节水灌溉 2024年第8期 35-42,52页

作者：曹润宁王浩莎黄兴法甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测站甘肃武威733000 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

于2022和2023年在甘肃武威采用大田试验,研究了不同水氮条件下春小麦叶面积、叶水势、光合特性和产量的变化和产量形成的生理机制。选定“永良4号”(YL4)和“陇春41号”(LC41)2个品种的春小麦作为研究对象,每个品种设置4个处理,包括2个... 详细信息

于2022和2023年在甘肃武威采用大田试验,研究了不同水氮条件下春小麦叶面积、叶水势、光合特性和产量的变化和产量形成的生理机制。选定“永良4号”(YL4)和“陇春41号”(LC41)2个品种的春小麦作为研究对象,每个品种设置4个处理,包括2个水分处理即充分灌溉W1(预测作物需水量)和调亏灌溉W2(在拔节-孕穗期和灌浆-成熟期灌溉预测作物需水量的65%,其余生育期灌溉量为预测作物需水量的100%),2个氮肥处理即N1(当地传统施氮量,220 kg/hm^(2))和N2(减量施氮,110 kg/hm^(2))。分析了小麦旗叶面积(LA)、叶水势(Ψ_(pd))、相对叶绿素含量(SPAD)和气体交换参数(P_(n)、G_(s))、产量在不同水氮处理下的变化情况。结果表明:LC41的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量均高于YL4,水分和氮素胁迫可以降低小麦的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量;叶面积和叶水势通过调节作物光合性能影响作物产量,叶面积、叶水势和光合性能的单个性状的组合效应解释了小麦83%的产量变化,水氮胁迫通过植株水力特性降低Gs从而影响产量,较高的Ψ_(pd)和Gs是保证小麦产量形成的关键;在高氮条件下进行一定的水分亏缺减产较少,因此减少非关键生长阶段的灌水量可以维持一定的小麦产量。

关键词：春小麦水氮胁迫水力特性光合特性生理机制产量

磷肥后移对倒春寒下小麦主茎穗结实特性的影响

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麦类作物学报 2024年

作者：吴兆晨秦成磊尹鹏程孙铭赫徐凯琳郑宝强陈翔李金才江苏省现代作物生产协同创新中心安徽农业大学农学院/农业部华东地区作物栽培科学观测站

为探究施磷模式对倒春寒下小麦穗部结实特性的影响,于2022—2023年选用抗倒春寒性弱的小麦品种新麦26和抗倒春寒性强的烟农19为供试材料,采用大田盆栽种植的方式,利用低温光照培养箱进行倒春寒模拟试验,分析了常温+磷肥全部基施、常温+... 详细信息

为探究施磷模式对倒春寒下小麦穗部结实特性的影响,于2022—2023年选用抗倒春寒性弱的小麦品种新麦26和抗倒春寒性强的烟农19为供试材料,采用大田盆栽种植的方式,利用低温光照培养箱进行倒春寒模拟试验,分析了常温+磷肥全部基施、常温+50%磷肥后移、倒春寒+磷肥全部基施和倒春寒+50%磷肥后移处理下两个小麦品种的主茎穗结实特性。结果表明,与常温相比,倒春寒显著降低了新麦26和烟农19主茎穗结实粒数和单穗重,单穗结实粒数降幅分别为25.63%和23.43%,单穗重降幅分别为26.74%和20.65%,其中两个品种下部小穗的结实粒数降幅均最大(降幅分别为40.21%和31.91%),结实粒数降幅最大的粒位分别为第3和第4粒位(降幅分别为40.00%和80.77%)。常温条件下,磷肥后移后两个品种主茎单穗重较磷肥全部基施分别提高了9.37%和19.48%,结实粒数分别提高了11.17%和8.45%,结实粒数增幅最大的小穗位分别为下部和上部小穗(增幅分别为30.93%和31.25%),烟农19千粒重显著增加(增幅12.49%)。与磷肥全部基施相比,倒春寒危害下磷肥后移显著增加两个品种的主茎穗结实粒数和单穗重,结实粒数增幅分别为22.53%和14.20%,单穗重增幅分别为25.94%和10.96%,新麦26结实粒数增幅最大的小穗位和粒位分别为下部小穗和第3粒位(分别增加了101.72%和42.86%);而烟农19结实粒数增幅最大的小穗位为上部小穗(增加73.68%)。综上所述,倒春寒会降低小麦主茎穗结实粒数和单穗重,磷肥后移可通过提高主茎穗结实粒数和单穗重减轻倒春寒对小麦穗部结实的影响。

关键词：小麦倒春寒磷肥后移结实粒数粒重

有机物料还田对中国小麦籽粒蛋白质含量影响的Meta分析

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：唐志伟翁颖尹春张琪南赵佳凝何逸飞唐璇郑宝强李金才陈翔安徽农业大学农学院/农业部华东地区作物栽培科学观测站江苏省现代作物生产协同创新中心

有机物料（秸秆、有机肥）还田会影响小麦籽粒的营养质量。因此，本研究基于中国各试验站点2023年9月30日前发表的文献数据进行Meta分析，综合了65篇文献中393个观测值，以施氮量、土壤本底有机质、年均温、年均降雨量等亚组，评估... 详细信息

有机物料（秸秆、有机肥）还田会影响小麦籽粒的营养质量。因此，本研究基于中国各试验站点2023年9月30日前发表的文献数据进行Meta分析，综合了65篇文献中393个观测值，以施氮量、土壤本底有机质、年均温、年均降雨量等亚组，评估有机物料还田对中国小麦籽粒蛋白质含量的影响。结果表明: 秸秆还田可提升小麦GPC。综合比对秸秆还田不同亚组发现， 151～200 kg·hm-2施氮量下秸秆还田对小麦GPC提升效果最佳，秸秆还田量>9000 kg·hm-2对小麦GPC提升最大，土壤本底有机质≥21 g·kg-1下秸秆还田可显著提升小麦GPC，水稻和玉米秸秆还田对提升小麦GPC有显著的正向效应， 21～25℃年均温和>800 mm年均降雨量下秸秆还田对小麦GPC提升最好。有机肥还田降低了小麦GPC，其中75%和100%有机肥替代无机肥还田显著降低小麦GPC，但25%和50%有机肥替代无机肥可缓解对小麦GPC带来的损失。综合比对有机肥还田下不同亚组发现， 151～200 kg·hm-2和251～300 kg·hm-2施氮量下， 25%和50%有机肥替代无机肥还田可提升小麦GPC，土壤本底有机质≥21 g·kg-1可缓解对小麦GPC带来的损失，且50%有机肥替代无机肥在年均温21～25℃和年均降雨量>800 mm下均可提升小麦GPC。秸秆还田对于中国区域内小麦GPC的响应均呈现正效应，而有机肥还田均以负效应为主，但调控有机肥还田比例可缓解对小麦GPC的不利影响。研究结果可为中国区域内有机物料还田提高小麦籽粒蛋白质含量提供科学依据。

关键词：有机物料小麦籽粒蛋白含量秸秆还田有机肥 Meta分析

西北地区主要粮食作物种植的水、碳足迹及布局优化

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中国农业科学 2024年第6期57卷 1137-1152页

作者：王楚凡牛俊农业水资源高效利用全国重点实验室中国农业大学中国农业水问题研究中心甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站

【目的】对西北地区主要粮食作物碳足迹和水足迹进行评估，并基于碳足迹和水足迹建立多目标种植结构优化模型，对各省(区)粮食作物进行空间布局调整，为减少碳排放量和强化水资源管理提供理论依据。【方法】以西北地区小麦、玉米和水稻... 详细信息

【目的】对西北地区主要粮食作物碳足迹和水足迹进行评估，并基于碳足迹和水足迹建立多目标种植结构优化模型，对各省(区)粮食作物进行空间布局调整，为减少碳排放量和强化水资源管理提供理论依据。【方法】以西北地区小麦、玉米和水稻种植面积、产量和农资投入量等为基础数据，利用生命周期法(LCA)对碳足迹进行评估；以蒸散量和有效降水量为基础数据，利用Penman-Monteith公式对水足迹进行评估；基于熵权法对西北五省(区)三大粮食作物布局进行多目标优化。【结果】1999—2020年西北地区小麦、玉米、水稻的碳足迹和水足迹在不同省(区)表现出明显的差异性。西北地区3种粮食作物小麦、玉米、水稻碳排放呈现出东西部较高，中部较低的分布特点，其单位产量碳足迹(PCF)的范围分别为：0.36—0.63、0.33—0.56、0.57—0.97 t CO2-eq·t-1，单位面积碳足迹(FCF)分别为：(2.46±0.77)、(3.21±0.49)、(5.57±0.91)t CO2-eq·hm-2。2010—2018年西北地区小麦、玉米绿水总量呈平稳上升趋势，水稻绿水总量变化不显著。平均绿水总量较高的地区分布在陕西、甘肃和宁夏。蓝水总量在2010—2015年呈上升趋势，2016—2018年呈现下降趋势，平均蓝水总量较高的地区分布在甘肃、宁夏和新疆。玉米是西北地区三大粮食作物中蓝水足迹最小的作物，平均蓝水足迹为0.45 m3·kg-1；水稻的蓝水足迹最大，平均蓝水足迹为0.77 m3·kg-1。基于碳足迹和水足迹进行粮食作物种植结构优化，以各省(区)不同作物种植面积为决策变量，并根据不同权重设置重点减少碳排放(生态效益)和重点增加绿水利用(水资源效益)的优化情景。情景1碳排放总量减少1.9%，绿水利用总量增加5.0%；情景2碳排放总量减少11.8%；情景3绿水利用总量增加6.7%。【结论】西北地区三大粮食作物碳排放和水总量时空差异显著。碳足迹方面，该地区三大粮食作物平均FCF呈现增加，PCF呈现降低的变化趋势。水足迹方面，该地区三大粮食作物绿水足迹高于全国均值，其中玉米绿水足迹最大，水稻绿水足迹最小。在粮食作物安全保障的前提下，小麦种植面积增加6.7%、玉米和水稻种植面积分别减少5.8%和8.0%，经济、资源和生态效益均有一定的改进。综上所述，多目标优化后可以提高绿水资源利用，减少碳排放量，缓解环境压力。

关键词：碳足迹水足迹种植结构优化粮食作物西北地区

滴灌条件下灌水量对冬小麦、夏玉米周年水分利用的影响

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大麦与谷类科学 2024年第2期41卷 11-17页

作者：杨永辉武继承高翠民张运红潘晓莹何方河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 农业部作物高效用水原阳科学观测实验站河南原阳453514 河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站河南原阳453514

为探明滴灌条件下灌水量对小麦、玉米周年水分利用的影响,采用田间试验,开展滴灌条件下灌水量(小麦季:处理W1—W6,分别为0、20、40、60、80、100 mm/次;玉米季:处理M1—M6,分别为0、15、30、45、60、75 mm/次)对小麦生长、叶片SPAD值、... 详细信息

为探明滴灌条件下灌水量对小麦、玉米周年水分利用的影响,采用田间试验,开展滴灌条件下灌水量(小麦季:处理W1—W6,分别为0、20、40、60、80、100 mm/次;玉米季:处理M1—M6,分别为0、15、30、45、60、75 mm/次)对小麦生长、叶片SPAD值、光合生理特征及小麦、玉米产量和水分利用等的影响研究。结果表明:滴灌提高了小麦叶片的SPAD值、改善了小麦光合生理特征,小麦、玉米产量构成要素及产量均相应提高。随灌水量的增加,小麦叶片的SPAD值、光合速率、蒸腾速率及小麦、玉米单位面积产量及周年总产量均表现为先增加后降低的趋势。小麦、玉米周年总耗水量随灌水量的增加而增加,小麦叶片水分利用效率在灌浆期随灌水量的增加呈逐渐降低的趋势,小麦、玉米籽粒水分利用效率及灌水利用率随灌水量的增加均表现为先降后增再降的趋势。不同灌水量处理中,处理W3和W4更利于提高小麦叶片的SPAD值,处理W5对光合速率的提高更为显著,处理W4更利于提高小麦的产量,而处理W3对小麦的水分利用效率的提高更为有利。处理M5的玉米产量和灌水利用率显著高于其他处理,且籽粒水分利用效率也相对较高。对于小麦、玉米周年产量而言,处理W5+M5增产效果最佳。

关键词：滴灌灌水量光合特征小麦玉米水分利用

喷施KH_(2)PO_(4)提高倒春寒胁迫小麦功能叶片和根系的生理活性

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植物营养与肥料学报 2024年第6期30卷 1222-1233页

作者：黄伟祥代雯慈陈甜甜蔡洪梅翁颖唐志伟尹春王捧娜郑宝强李金才陈翔安徽农业大学农学院/农业农村部华东地区作物栽培科学观测站安徽合肥230036 江苏省现代作物生产协同创新中心江苏南京210095

【目的】倒春寒是影响黄淮麦区小麦产量形成的主要灾害,喷施磷酸二氢钾(KH_(2)PO_(4))被广泛应用于减轻倒春寒对小麦的伤害。研究喷施磷酸二氢钾对低温胁迫下小麦花后功能叶与根系生理活性的调控效应,为小麦生产中的防灾减灾提供理论支... 详细信息

【目的】倒春寒是影响黄淮麦区小麦产量形成的主要灾害,喷施磷酸二氢钾(KH_(2)PO_(4))被广泛应用于减轻倒春寒对小麦的伤害。研究喷施磷酸二氢钾对低温胁迫下小麦花后功能叶与根系生理活性的调控效应,为小麦生产中的防灾减灾提供理论支撑。【方法】盆栽试验在田间条件下进行,选用抗倒春寒性强的小麦品种烟农19(YN)和抗倒春寒性弱的小麦品种新麦26(XM)为试验材料,设置常温对照+喷施清水(CK)、倒春寒处理+喷施清水(T1)、倒春寒处理+喷施KH_(2)PO_(4)(T2)3个处理。在小麦幼穗分化到四分体期,将T1和T2处理的盆栽移入人工气候室内(−4℃)处理4 h,然后移出,24 h后进行喷施处理。于小麦花后7、14、21、28天测定旗叶SPAD值、根系活力、旗叶与根系的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量。通过主成分分析(PCA),综合评价倒春寒对小麦花后28天地上部与地下部生理活性指标的影响。【结果】与CK处理相比,两小麦品种T1处理的旗叶SPAD值和抗氧化酶活性分别显著降低了13.94%~35.03%、16.09%~32.84%(SOD)、18.16%~50.10%(POD)和19.21%~75.40%(CAT),MDA含量显著增加了29.55%~124.56%;T1处理的根系活力显著降低了44.00%~75.63%,SOD和POD活性分别显著降低了42.42%~86.11%和31.00%~66.67%,MDA含量增加了61.54%~330.11%。与T1相比,两品种T2处理的旗叶SPAD值显著增加了7.90%~23.38%,SOD、POD和CAT活性分别显著增加了10.63%~32.28%、14.20%~57.20%和10.75%~115.56%,MDA含量显著降低了6.66%~36.08%;根系活力上升了44.71%~139.75%,根系SOD、POD活性分别显著增加了12.13%~102.01%和21.05%~146.61%,根系MDA含量显著降低了12.01%~51.23%。选定的花后28天地上部与地下部9个生理活性指标之间关系密切,一个主成分其可解释9个变量82.82%的变化,其综合生理活性指数的排序为:YNCK>XMCK>YNT2>XMT2>YNT1>XMT1。【结论】受倒春寒影响后,施用KH_(2)PO_(4)可提高小麦花后旗叶SPAD值、根系活力和抗氧化酶活性,降低旗叶和根系的MDA含量,从而延缓旗叶和根系的衰老,减轻倒春寒对小麦花后旗叶和根系生理活性的不利影响。

关键词：磷酸二氢钾小麦倒春寒根系活力抗氧化酶活性

不同季秸秆还田对冬小麦不同穗粒位结实粒数和粒重的影响

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麦类作物学报 2024年第6期44卷 803-815页

作者：陈翔蔡洪梅吴宇唐志伟许波刘绿洲于敏王捧娜代雯慈翁颖郑宝强李金才安徽农业大学农学院/农业部华东地区作物栽培科学观测站安徽合肥230036 江苏省现代作物生产协同创新中心江苏南京210095

为探讨安徽淮北平原砂姜黑土区长期秸秆连续全量还田对冬小麦穗部结实特性的影响,2021-2022年基于农业农村部华东地区作物栽培科学观测站13年的长期定位试验,比较分析了小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦玉米秸秆全量粉碎还田(T2... 详细信息

为探讨安徽淮北平原砂姜黑土区长期秸秆连续全量还田对冬小麦穗部结实特性的影响,2021-2022年基于农业农村部华东地区作物栽培科学观测站13年的长期定位试验,比较分析了小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦玉米秸秆全量粉碎还田(T2)、玉米秸秆全量粉碎翻埋还田(T3)、小麦玉米秸秆全年不还田(CK)4个不同还田模式下小麦不同小穗位结实粒数及粒重的差异。结果表明,T1、T2、T3处理的主茎穗小穗结实总粒数较CK分别提高了21.21%、7.50%和12.55%;第2粒位(G2)结实粒数分别提高了7.71%、7.71%和5.79%;上部小穗结实粒数分别提高了51.41%、22.79%和31.36%,其G2结实粒数分别提高了30.95%、30.95%和23.09%,其中T1处理对小麦粒数的提升效果最好。不同季秸秆还田处理下小麦主茎穗及其G2粒重、分蘖穗及其第三粒位(G3)粒重均高于CK,T1、T2和T3处理的主茎穗粒重增幅分别为16.06%、4.14%和16.06%,分蘖穗增幅分别为9.86%、0.71%和8.87%;T1、T2和T3处理下主茎穗G2粒重增幅分别为20.69%、10.34%和17.24%,分蘖穗G3粒重4.55%、2.27%和6.82%,其中T1处理对粒重提升效果最好,其次是T3。综合来看,在安徽淮北平原砂姜黑土区长期秸秆还田能够提高小麦穗粒数和粒重,进而促进产量提升,其中T1处理对小麦结实粒数和粒重的提升效果最好,是适宜在该地区推广的秸秆还田模式。

关键词：秸秆还田小麦主茎与分蘖穗粒位穗粒数粒重