氮肥運(yùn)籌對不同種植方式冬小麥群體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響＊

馮變娥，張鳳潔，喬俊芳，范晉波，荀 潔，董 琦，王愛萍

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷030801)

氮素是小麥整個生育期生長所需的元素，土壤中缺乏氮素，根系供給地上部的氮素量會明顯降低，從而影響小麥氮素生理代謝過程及根、莖、葉、穗、粒等器官的建成［1］。氮肥合理運(yùn)籌是實現(xiàn)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要措施之一［2，3］。關(guān)于氮肥施用不同時期、不同追施比例及施用量對小麥產(chǎn)量的影響，前人進(jìn)行了大量的研究。陸成彬等［4-6］的研究表明拔節(jié)期追施氮肥有利于小麥群體生長和產(chǎn)量的提高。適當(dāng)?shù)牡适┯帽壤墒骨o蘗數(shù)和成穗率增加，有利于協(xié)調(diào)群體與個體矛盾，形成合理的群體結(jié)構(gòu)，從而提高產(chǎn)量［5，7-9］?；繁壤^大時，不能滿足高產(chǎn)小麥品種中后期植株對氮素的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和分配，無效分蘗增多，導(dǎo)致后期脫肥［10］。姜麗娜［6］等報道施氮總量為270 kg/hm2，拔節(jié)期基追比為3∶7時小麥獲得高產(chǎn)。陸成彬［4］等研究結(jié)果顯示總施氮量165 kg/hm2情況下，以基追比4∶6且拔節(jié)期追施有利于提高小麥產(chǎn)量、改善籽粒品質(zhì)，獲得最高產(chǎn)量。總之，適當(dāng)提高氮素水平能增加小麥籽粒產(chǎn)量，過高的氮素水平可能導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量下降［11］。

有關(guān)氮肥運(yùn)籌和群體質(zhì)量方面的研究大多集中在常規(guī)種植上。種植行距會影響小麥植株干物質(zhì)積累量及其在各器官中的分配比例［12］，董琦［13］等人采用窄行稀條播的新型栽培技術(shù)進(jìn)行試驗，結(jié)果表明通過縮小行距擴(kuò)大株距能夠使小麥個體生長空間擴(kuò)大，促使單株充分的生長，使個體生長與群體發(fā)展達(dá)成協(xié)調(diào)統(tǒng)一。本課題在此實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究晉中地區(qū)不同氮肥追施比例對窄行稀條播冬小麥群體性狀和產(chǎn)量的影響，旨在為新型栽培技術(shù)下晉中冬小麥氮肥合理利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗時間、地點(diǎn)與土壤條件

試驗于2012-2013年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)樓試驗田進(jìn)行(東經(jīng):112°32'，北緯:37°12')。該區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，海拔782．6米，年降水量480 mm，主要分布在6-9月份，年平均氣溫8．02℃，無霜期180 d。2012-2013年小麥季生育期降水量為173．3 mm，試驗地為壤土，播前0-20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量11．2 g/kg，全氮含量0．76 g/kg，水解氮95．32 mg/kg，速效磷43．23 mg/kg，速效鉀79．02 mg/kg，pH為8．2。

1．2 試驗設(shè)計及試驗方法

試驗供試品種為多穗型山農(nóng)9801，此品種為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院培育。設(shè)置窄行稀條播(B2:行距為10 cm)和常規(guī)條播(B1:行距為20 cm)兩個栽培模式，采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積4 m×5 m，重復(fù)3次。10月中旬播種，田間基本苗450萬株/hm2?？偟氖┑繛镹 300 kg/hm2，基追比例設(shè)為10:0(CK);7∶3(C1);5∶5(C2);3∶7(C3)四個水平。氮肥為尿素(含N46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O517%)，鉀肥為速效鉀。播前底施P2O5170．0 kg/hm2，K2O 178．0 kg/hm2，基施氮肥與底施磷肥、鉀肥均勻撒入小區(qū)后翻于地下，拔節(jié)期追施肥按試驗設(shè)計于次年4月17日開溝施入并覆土。其他田間管理與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理相同，6月15日收割。試驗數(shù)據(jù)采用Excel統(tǒng)計，并用DPS7．05等軟件進(jìn)行處理分析。

1．3 田間取樣和測定項目、方法

于齊苗后，每小區(qū)固定樣點(diǎn)定期調(diào)查田間莖蘗數(shù)。拔節(jié)期每小區(qū)隨機(jī)取小麥20株，采用常規(guī)方法測定株高、黃葉數(shù)、綠葉數(shù)、旗葉長寬、次生根數(shù)、節(jié)間長度及穗數(shù)、穗長等形態(tài)指標(biāo)。分別在越冬、返青、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期選取行長1 m且長勢一致的兩行區(qū)定點(diǎn)調(diào)查總莖數(shù)。

產(chǎn)量構(gòu)成:收獲前，每小區(qū)選2個有代表性的1．0 m2調(diào)查成穗數(shù)，另取10株進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、穗長。

千粒重:晾干后數(shù)500粒稱重，換算成千粒重，5次重復(fù)(重復(fù)問相差≤0．5g)［7］。

產(chǎn)量測定:取測產(chǎn)行單打單收計算單位面積產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2．1 氮肥運(yùn)籌對拔節(jié)期小麥群體形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可看出，窄行稀條播(B2)小麥的株高、次生根數(shù)、旗葉面積、綠葉數(shù)、第3和第5節(jié)間均比常規(guī)種植(B1)大，第1、2、4節(jié)間比B1小;不同氮肥處理下B1、B2各指標(biāo)的變化差異不同。整體看來常規(guī)播種受氮肥追施比例的影響變化不是很顯著，小麥株高、次生根數(shù)在C1處理達(dá)最大，旗葉面積、綠葉數(shù)在C2處理時最大，黃葉數(shù)C1時最小。

窄行稀條播小麥拔節(jié)期株高、次生根數(shù)、綠葉數(shù)、旗葉面積在不同的氮肥基追比例下呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，隨基追比例的減小(CK＞C1＞C2＞C3)整體趨勢表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，其中均以C1處理時最高;前4個節(jié)間長度分別和株高指標(biāo)的變化規(guī)律一致，第5節(jié)間在CK最大，依次減少。兩種播種方式下，黃葉數(shù)和綠葉數(shù)的變化規(guī)律基本呈負(fù)相關(guān)，B2處理黃葉數(shù)隨基追比例的減小呈先減小后增加的趨勢，C1處理時最低，為3．33，綠葉數(shù)則在C1處理時達(dá)最大值7．67。B2次生根數(shù)及綠葉數(shù)C1較其余處理差異達(dá)極顯著，C1旗葉面積較CK、C3差異達(dá)極顯著，株高、黃葉數(shù)、第1、2、3節(jié)間長在各處理之間均未表現(xiàn)出極顯著差異。適當(dāng)?shù)幕贩时壤梢栽黾有←溨旮?、旗葉面積，減少黃葉數(shù)，提高植物光合總面積，其中對窄行稀條播種植模式影響較明顯。

表1 不同施氮處理對小麥拔節(jié)期群體形態(tài)指標(biāo)的影響Tab．1 Effects of nitrogen operation on group morphological parameter of winter wheat duri ng shooting phase

注:同一處理欄中不同大、小字母分別表示差異達(dá)1%、5%顯著水平;下同。Note:Different capital，lowercase letters in the same treatment items mean significant at 1%，5%level，the same below．

2．2 氮肥運(yùn)籌對群體葉面積指數(shù)(LAI)的影響

葉面積指數(shù)是葉片總面積與所占土地面積的比值。對群體葉面積指數(shù)LAI分析表明(圖1)，各生育期(除抽穗期)B2 CK的LAI值均大于B1 CK的LAI值，說明窄行稀條播種植能夠提高小麥群體葉面積指數(shù)。B1種植LAI隨生育期的推進(jìn)呈單峰曲線變化，越冬期最低、孕穗期達(dá)最高;越冬、返青期LAI的變化規(guī)律為:CK＞C1＞C2＞C3，拔節(jié)期追施后，CK增長緩慢，C1、C2、C3的LAI快速增長至孕穗期，孕穗期C1達(dá)最大值，各處理在抽穗期均快速降低，C1為最高值。

B2種植4個處理LAI曲線隨生育期變化呈單峰形狀，孕穗期達(dá)到最大;追施前LAI變化規(guī)律和常規(guī)播種一致，即隨底肥施量的增多LAI不斷升高。拔節(jié)追施后，C3 LAI快速升高，增長幅度最大為149．4%，C2、C1增長幅度分別為92．9%、74．5%，CK增幅最緩為24．5%。拔節(jié)期后C1、C2、C3的LAI均大于全部基施。孕穗期C1、C2 LAI較高，CK最低;抽穗期C1葉面積指數(shù)最高為3．82，CK最低僅為2．14。孕穗期到抽穗期群體葉面積系數(shù)均降低，CK降幅最大，其余降幅為C2＞C1＞C3，說明追施氮肥可以使B2小麥后期保持較高的LAI，從而制造充足的營養(yǎng)物質(zhì)以保證后期的生殖生長。總之，B1、B2返青到拔節(jié)期C1、C2、C3增幅明顯，說明一定量追施對拔節(jié)期葉面積指數(shù)的增加有很大影響;最終抽穗期C1維持較高水平LAI值，C2、C3 LAI值較低，說明過量的追施反而影響了群體葉面積指數(shù)。

圖1 不同氮肥運(yùn)籌對群體葉面積指數(shù)的影響Fig．1 Leaf area index dynamics under different nitrogen management

2．3 氮肥運(yùn)籌對群體總莖數(shù)的影響

由圖2可見，窄行稀條播下各生育期群體總莖數(shù)多于常規(guī)種植的總莖數(shù)，單株平均成穗數(shù)由1．32個增加至1．51個。兩種種植方式在越冬、返青期的總莖數(shù)均表現(xiàn)為:CK＞C1＞C2＞C3，CK和C3之間差異達(dá)極顯著，C1、C2在返青期差異不顯著。拔節(jié)期追肥后B1群體總莖數(shù)及單株成穗均隨基追比例的減小先增加后減小，各生育期均在C1處理最大，且較CK差異達(dá)極顯著。B2播種追肥后群體總莖數(shù)、單株成穗數(shù)和B1變化規(guī)律一致，各生育期在C1處理最大，C3處理最小;拔節(jié)、孕穗、灌漿期C1處理群體總莖數(shù)與其余處理比較，差異達(dá)極顯著。B2除返青期外的各生育期，C1、C2、C3處理間群體總莖數(shù)呈顯著性差異。說明拔節(jié)期適當(dāng)追施氮肥能夠顯著增加小麥群體總莖數(shù)，對窄行稀條播的影響較大，且不同基追比例導(dǎo)致總莖數(shù)差異明顯，整體分析得出C1(基追比7∶3)處理最好。

圖2 不同氮肥運(yùn)籌對小麥群體總莖數(shù)的影響Fig．2 Tillering dynamics under different nitrogen management

2．4 氮肥運(yùn)籌對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

成穗數(shù)，穗粒數(shù)及千粒重構(gòu)成小麥產(chǎn)量的三要素。表2說明，窄行稀條播能夠提高小麥的穗長、成穗數(shù)、穗粒數(shù)及實際產(chǎn)量。B1播種各要素整體表現(xiàn)出C1、C2較高，CK、C3較低;實際產(chǎn)量在C1達(dá)到最大值，為6835．7 kg·hm-2。B2處理各要素均隨基追比例減小呈先增加后減小的趨勢，除穗粒數(shù)C2處理最高外，其余均在C1處理最高:穗長為7．50 cm，成穗數(shù)為每公頃767．1萬，千粒重為45．37 g，實際產(chǎn)量為每公頃7801．3 kg。B2播種C1處理的穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量較其余3個處理差異達(dá)極顯著，C1處理的成穗數(shù)及穗長較CK處理存在顯著差異。說明拔節(jié)期適當(dāng)追施氮肥可以通過增加穗長、穗粒數(shù)及有效穗數(shù)來增產(chǎn)，窄行稀條播產(chǎn)量構(gòu)成因素提高的較為顯著?？傊珻1處理能夠顯著提高B1、B2兩種播種方式的實際產(chǎn)量，且B2產(chǎn)量的提高幅度大于B1種植產(chǎn)量。

表2 在拔節(jié)期不同處理對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Tab．2 The yield and yield components factor under different nitrogen management

3 結(jié)論與討論

作物群體是農(nóng)業(yè)研究的重要對象，根據(jù)明確的群體生長動態(tài)指標(biāo)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以及時制定合理的管理措施。針對晉中晚熟冬麥區(qū)小麥生長發(fā)育的特點(diǎn)，有些研究者提出采用窄行稀條播方式，通過大幅度縮小行距(減半處理)同時播量不變，建立群體大、個體壯、穗數(shù)多、千粒重高的適合本地區(qū)小麥生產(chǎn)的新型栽培體系［13，14］。本研究表明窄行稀條播明顯促進(jìn)了小麥生長發(fā)育，顯著提高了實際產(chǎn)量。這與董琦［13］、田森林［15］等人研究結(jié)果一致。

氮素是影響小麥群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的重要因素，合理施氮是改善小麥群體質(zhì)量的主要途徑［8］。不同的生態(tài)環(huán)境、土壤肥力和品種的適宜施氮量、施氮比例不同。本研究結(jié)果表明，在施氮總量為300 kg/hm2，基追比例7∶3時，各生育期的小麥群體總莖蘗數(shù)均達(dá)到最大值，拔節(jié)期旗葉面積、株高、次生根數(shù)等群體形態(tài)指標(biāo)顯著提高，尤其對窄行稀條播種植方式影響更為顯著。由此可見，在施氮量充分的情況下，采取"氮肥后移"，且在拔節(jié)期施用對小麥生長影響較為明顯，這與陸成彬等［4］、劉強(qiáng)［16］等的研究結(jié)果相符。氮肥底施能夠維持小麥正常生長至拔節(jié)期，拔節(jié)期以后隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，植株對氮肥的需求量逐漸增加，及時追施適量氮肥不僅適用于常規(guī)播種，而且適用于窄行稀條播這樣的新型栽培體系。

葉面積是小麥光合產(chǎn)物的主要供給源，適宜的葉面積指數(shù)是小麥群體光能利用狀況的基礎(chǔ)指標(biāo)［17］，因此LAI的合理動態(tài)變化是小麥高產(chǎn)栽培的重要因素之一。關(guān)于小麥LAI的研究較多，安強(qiáng)等［18］研究表明不同生育時期的LAI均與群體總莖數(shù)、株高呈極顯著正相關(guān)。陸增根等［8］、吳中偉等［19］認(rèn)為拔節(jié)后LAI隨施氮量的增加而變高，孕穗期及花后LAI則與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。本研究表明:越冬到返青期群體LAI值隨基肥量的增多而增大，返青到拔節(jié)期則隨追肥量的增多而增大，至孕穗期最大，抽穗期LAI不斷減小，以C1最高。生長后期進(jìn)行一定比例的追氮有利于保持花后較高的光合面積。這與吳中偉等［19］、楊猛等［20］研究部分結(jié)果一致。

本研究表明，拔節(jié)期追施氮肥C1處理對產(chǎn)量影響極為顯著，C2、C3產(chǎn)量依次降低。氮肥是促控小麥生長發(fā)育、協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因子的重要因素之一。研究表明，氮素營養(yǎng)缺失會顯著降低穗粒數(shù)，隨施氮量的增加，產(chǎn)量構(gòu)成因子均顯著增加，施氮量到達(dá)一定水平后，這些指標(biāo)隨即開始下降［21］。尤其體現(xiàn)在基施方面，較高的氮肥基施量有利于提高小麥的分蘗成穗數(shù)，但基施過多容易導(dǎo)致群體無效分蘗增多，后期易倒伏、病蟲害多發(fā)，同時延緩植株衰老進(jìn)程，不利于營養(yǎng)器官的碳水化合物和氮素向小麥籽粒轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致籽粒減產(chǎn)和蛋白質(zhì)含量降低［22］。朱新開等［23］試驗結(jié)果表明，氮肥后移不僅能夠滿足小麥第二個吸肥高峰期(拔節(jié)至開花期)的需要;而且能有效提高植株后期對氮的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)，增加植株干物質(zhì)合成及向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，從而實現(xiàn)籽粒產(chǎn)量的提高。拔節(jié)后4-38 d是植株干物質(zhì)快速積累的關(guān)鍵階段［24］，拔節(jié)期初始追施氮肥可以滿足干物質(zhì)快速積累的養(yǎng)分需求，利于干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及籽粒增重，但追氮比例過大會導(dǎo)致花后干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)率降低，不利于提高產(chǎn)量。

綜上所述，施氮總量為300 kg/hm2時，基追比7∶3對窄行稀條播小麥生長的促控效應(yīng)最明顯，顯著提高小麥實際產(chǎn)量，因此可考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在拔節(jié)期追施適當(dāng)?shù)省?/p>

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