農(nóng)田養(yǎng)分調(diào)控對冀中南冬小麥生育期群體動態(tài)和養(yǎng)分濃度的影響

孫彥銘，楊振立，杜曉東，韓寶文，賈良良

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北　石家莊　050051；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北　石家莊　050051；3.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所，河北　石家莊　050051）

農(nóng)田養(yǎng)分調(diào)控對冀中南冬小麥生育期群體動態(tài)和養(yǎng)分濃度的影響

孫彥銘1，楊振立2*，杜曉東3，韓寶文1，賈良良1

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊050051；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北石家莊050051；3.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所，河北石家莊050051）

在冀中南中低產(chǎn)農(nóng)田，采用對比試驗設(shè)計，以農(nóng)民習(xí)慣養(yǎng)分管理為對照（CK），對農(nóng)田養(yǎng)分管理模式進行了優(yōu)化調(diào)控（OPT，氮素追施時間后移至拔節(jié)期），通過田間養(yǎng)分試驗，分析了小麥返青至拔節(jié)期的群體數(shù)量、籽粒產(chǎn)量以及植株氮磷鉀養(yǎng)分濃度的變化規(guī)律。結(jié)果表明：氮素適當(dāng)后移至拔節(jié)期的養(yǎng)分優(yōu)化管理模式，最終成穗率達到了生育期最高總莖數(shù)的33.0%，明顯高于農(nóng)民習(xí)慣養(yǎng)分管理的成穗率（26.9%），從而促進了產(chǎn)量的提高。優(yōu)化處理的植株氮濃度、氮素吸收量分別在拔節(jié)期和孕穗期顯著高于農(nóng)民習(xí)慣處理；植株磷濃度在全生育期均低于農(nóng)民習(xí)慣處理，但磷吸收量則從孕穗期開始高于農(nóng)民習(xí)慣處理；植株鉀濃度在全生育期呈先上升后下降的變化趨勢，農(nóng)民習(xí)慣處理的植株鉀濃度均顯著高于優(yōu)化處理。總體來看，優(yōu)化處理在拔節(jié)期植株氮素濃度顯著高于農(nóng)民習(xí)慣處理，這可能是促進優(yōu)化處理群體成穗數(shù)提高的關(guān)鍵；而磷鉀濃度則無明顯影響。

冬小麥；群體動態(tài)；植株氮含量；養(yǎng)分管理

合理的群體構(gòu)建是冬小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)［1，2］，適宜群體有利于單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的協(xié)調(diào)發(fā)展［3］。品種［4］、播種密度（播量）［5，6］、播種日期［7］、灌溉［8，9］和氮素調(diào)控［2，6］等均對小麥群體構(gòu)建具有顯著影響，并且很多時候是上述各個因素交互效應(yīng)［5，6，8，9］綜合作用的結(jié)果。近年來，綜合性的農(nóng)田調(diào)控措施包括養(yǎng)分調(diào)控、水分調(diào)控和耕作栽培調(diào)控技術(shù)措施被越來越多地應(yīng)用到小麥高產(chǎn)群體的構(gòu)建中來，但研究大多集中在施肥、管理措施等對小麥群體、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的影響等方面［10］，而有關(guān)小麥體內(nèi)養(yǎng)分濃度和吸收量變化對其群體數(shù)量的影響研究較少。Yue等［11］研究認(rèn)為，小麥生育期體內(nèi)養(yǎng)分濃度的變化可能對其群體的構(gòu)建產(chǎn)生重要影響。為此，作者以農(nóng)民習(xí)慣施肥為對照，對農(nóng)田養(yǎng)分管理進行了調(diào)控優(yōu)化，研究了養(yǎng)分優(yōu)化管理模式對小麥群體養(yǎng)分濃度變化以及群體養(yǎng)分吸收和發(fā)育的影響，旨為實現(xiàn)小麥高產(chǎn)的養(yǎng)分資源高效調(diào)控提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

試驗于2011年10月～2012年6月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周試驗站進行。試驗田為當(dāng)?shù)氐湫娃r(nóng)田，常年種植模式為小麥-玉米輪作一年兩熟制；土壤類型為潮土，0～20cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機質(zhì)15.21 g/kg、全氮0.901 g/kg、速效磷28.3 mg/kg、速效鉀123.9 mg/kg。

采用對比試驗設(shè)計，農(nóng)田養(yǎng)分管理模式設(shè)養(yǎng)分調(diào)控（OPT，優(yōu)化處理）和農(nóng)民習(xí)慣（CK）2個處理，其中，CK處理的N、P2O5、K2O施肥量分別為300、60和60 kg/hm2，氮肥按基追比1∶1分基肥和返青-返青期追肥2次施用，磷鉀肥作為基肥在播種前一次性施入；OPT處理的N、P2O5、K2O施肥量分別為210、90和90 kg/hm2，氮肥按基追比1∶2分基肥和返青期追肥2次施用，磷鉀肥作為基肥在播種前一次性施入。

試驗小麥品種為石麥18，2011年10月12日播種，行距15 cm，播種量225 kg/hm2。在小麥出苗后（10月30日），測定基本苗數(shù)量；在越冬前（12月7日）和返青期（3月19日），測定分蘗數(shù)；在拔節(jié)期（4月8日）、孕穗期（4月26日）和收獲期（6月17日），測定總莖數(shù)。自返青期開始，每隔2周測定1次小麥地上部生物量以及氮、磷、鉀養(yǎng)分含量；收獲期測產(chǎn)。生物量測定面積為每小區(qū)1 m2，65℃下烘干至恒重；烘干的植株粉碎后測定氮、磷、鉀養(yǎng)分含量，其中，植株全氮含量測定采用半微量凱氏法，植株全磷含量測定采用鉬藍(lán)比色法，植株全鉀含量測定采用火焰光度法。

利用Microsoft Excel制圖；利用SPSS統(tǒng)計分析軟件的單因素方差分析ANOVA程序，對小麥產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素，以及不同生育期的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量等進行差異性統(tǒng)計檢驗。

2　結(jié)果與分析

2.1農(nóng)田養(yǎng)分調(diào)控對小麥群體數(shù)量、地上部生物量和收獲產(chǎn)量的影響

2.1.1對小麥群體數(shù)量的影響OPT處理的小麥群體變化動態(tài)與CK基本一致，均表現(xiàn)為自越冬期開始逐漸增多，到拔節(jié)期達到頂峰，而后迅速下降，直至收獲；但不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖1）。其中，在拔節(jié)期及其之前，CK的總莖數(shù)始終＞OPT處理，且二者差異隨著小麥生育進程而逐漸增大，其中，拔節(jié)期CK的總莖數(shù)（2 335萬個/hm2）較OPT處理（2 055萬個/hm2）多13.63%，差異達顯著水平；而后的2個生育期，則是OPT處理的總莖數(shù)＞CK，其中，孕穗期總莖數(shù)（1 236萬個/hm2）較CK（1 015萬個/hm2）多21.77%且差異達顯著水平，收獲穗數(shù)（690萬個/hm2）較CK（630萬個/hm2）多9.52%但差異不顯著。

與生育期最高莖數(shù)相比，OPT處理的最終成穗率為33.0%，較CK（最終成穗率26.9%）高18.48%，差異達到了顯著水平。

圖1　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥春季群體變化的影響Fig.1　Effects of different nutrient management modes on population changes of winter wheat in spring

2.1.2對小麥地上部生物量的影響OPT處理的小麥春季生物量變化動態(tài)與CK基本一致，均表現(xiàn)為隨著小麥生育進程而逐漸增多；但不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖2）。其中，在返青-起身期（3月19日）和拔節(jié)期初期（4月8～17日），OPT處理的地上部生物量＜CK；而后的其他生育期，則是OPT處理的地上部生物量＞CK，其中，孕穗期（4月28日）差異達到了顯著水平，但收獲期二者差異并不顯著。

圖2　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥春季生物量的影響Fig.2　Effects of different nutrient management modes on biomass of winter wheat in spring

2.1.3對小麥產(chǎn)量性狀和產(chǎn)量的影響OPT處理的小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均＞CK，其中單位面積穗數(shù)差異達到了顯著水平，最終，收獲指數(shù)＞CK，籽粒產(chǎn)量明顯提高，增產(chǎn)率為3.86%（表2）。表明農(nóng)田養(yǎng)分調(diào)控處理有利于小麥產(chǎn)量構(gòu)成三因素的同步發(fā)展，明顯提高籽粒產(chǎn)量，其中單位面積穗數(shù)的明顯增多是促進小麥顯著增產(chǎn)的最關(guān)鍵因素。

2.2農(nóng)田養(yǎng)分調(diào)控對小麥生育期植株氮、磷、鉀養(yǎng)分濃度的影響

OPT處理的小麥植株氮濃度變化動態(tài)與CK基本一致，均表現(xiàn)為隨著小麥生育進程而逐漸降低；但不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖3）。OPT處理的植株氮含量除返青期＜CK但差異不顯著外，其他生育期均＞CK，其中，拔節(jié)期（4月8～16日）差異達到了顯著水平，而孕穗期至灌漿后期二者差異并不顯著。

表2　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 2　Effects of different nutrient management modes on yield and yield components of winter wheat

圖3　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥返青～孕穗期植株氮含量的影響Fig.3　Effects of different nutrient management modes on plant nitrogen content of winter wheat from regreen stage to booting stage

圖4　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥返青～孕穗期植株磷含量的影響Fig.4　Effects of different nutrient management modes on plant phosphorus content of winter wheat from regreen stage to booting stage

OPT處理的小麥植株磷濃度變化動態(tài)與CK基本一致，均表現(xiàn)為隨著小麥生育進程而逐漸降低；但不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖4）。OPT處理的植株磷含量除灌漿期＞CK但差異不顯著外，其他生育期均＜CK，其中，拔節(jié)期（4月8～16日）和孕穗期（4月28日）差異達到了顯著水平。

圖4　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥返青～孕穗期植株磷含量的影響Fig.4　Effects of different nutrient management modes on plant phosphorus content of winter wheat from regreen stage to booting stage

OPT處理的小麥植株鉀濃度變化動態(tài)（圖5）與CK略有不同，其中，OPT處理呈先增加后降低趨勢，而CK呈“M”型變化。在返青～孕穗期，OPT處理的植株鉀素濃度均＜CK，且除返青期外，其他生育期二者差異均達到了顯著水平。

2.3農(nóng)田養(yǎng)分調(diào)控對小麥生育期植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量的影響

OPT處理的小麥生育期植株氮吸收量變化動態(tài)與CK基本一致，均表現(xiàn)為隨著小麥生育進程而逐漸增加；但不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖6）。其中，在孕穗期前（4月26日），OPT處理的植株氮吸收量＜CK；但從孕穗期開始，則是OPT處理的植株氮吸收量＞CK，并在灌漿期（5月12日）幾乎達到頂峰，并一直持續(xù)到收獲期，其中，收獲期OPT處理的氮素吸收量略＞CK，但差異并不顯著。

圖6　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥生育期氮吸收量的影響Fig.6　Effects of different nutrient management modes on nitrogen uptake in growth period of winter wheat

OPT處理的小麥生育期植株磷吸收量變化動態(tài)與CK基本一致，均表現(xiàn)為隨著小麥生育進程而逐漸增加；但不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖7）。OPT處理的植株磷吸收量，在拔節(jié)期以前＜CK，但從孕穗期（4月26日）開始則＞CK，并一直維持到收獲期，然而整個小麥生育期，二者差異均不顯著。

圖7　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥生育期磷吸收量的影響Fig.7　Effects of different nutrient management modes on phosphorus uptake in growth period of winter wheat

小麥生育期，不同養(yǎng)分管理模式的植株鉀吸收量變化動態(tài)與氮和磷不同，但是二者植株鉀吸收量的變化動態(tài)基本一致，均表現(xiàn)為隨著小麥生育進程呈先增加后降低趨勢；然而不同生育期，二者的指標(biāo)值存在一定差別（圖8）。其中，在返青期（3月19日），二者的指標(biāo)值差異不顯著；但從拔節(jié)期開始到收獲前，OPT處理的植株鉀吸收量一直顯著＜CK；在小麥灌漿后期～收獲期，小麥植株體內(nèi)鉀素快速流失，收獲期OPT處理的鉀素吸收量＞CK。

圖8　不同養(yǎng)分管理模式對冬小麥生育期鉀吸收量的影響Fig.8　Effects of different nutrient management modes on potassium uptake in growth period of winter wheat

3　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果顯示，不同養(yǎng)分管理模式對小麥群體發(fā)育進程有明顯影響，優(yōu)化養(yǎng)分管理措施通過在小麥關(guān)鍵生育期——拔節(jié)期的養(yǎng)分調(diào)控，有效地提高了有效群體數(shù)量，最終促進了產(chǎn)量的明顯提高。養(yǎng)分管理模式對小麥群體的影響，可能是通過對植株養(yǎng)分濃度的影響造成的。從全生育期小麥植株的氮磷鉀養(yǎng)分濃度變化趨勢上可以發(fā)現(xiàn)，植株全氮和全磷濃度在整個生育期均呈逐漸下降趨勢，且隨著生物量的增大也呈下降趨勢，表現(xiàn)出明顯的稀釋效應(yīng)；而植株全鉀含量在返青～拔節(jié)初期隨著生物量的增大而增加，但在拔節(jié)中后期開始則隨著生物量的迅速增加呈逐漸下降趨勢，變化趨勢與植株全氮和全磷濃度的變化趨勢明顯不同。植株鉀濃度的變化趨勢與黨紅凱等［12］的研究類似，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能與小麥對鉀的階段吸收高峰在拔節(jié)～孕穗期有關(guān)。

從小麥不同生育期的植株養(yǎng)分濃度來看，優(yōu)化管理模式的植株氮濃度在拔節(jié)期開始顯著＞農(nóng)民習(xí)慣處理，從而保證了有更多的養(yǎng)分用于有效分蘗，提高了成穗數(shù)［13］。而植株磷濃度在孕穗期＞農(nóng)民習(xí)慣處理，可能有利于促進小麥后期的灌漿和千粒重的增加。但在本研究條件下，植株磷濃度的變化并未對小麥千粒重和穗粒數(shù)造成明顯影響，對產(chǎn)量起決定作用的是最終的成穗數(shù)。因此，在農(nóng)田養(yǎng)分管理中，適當(dāng)推遲春季氮肥追施時間可以有效提高拔節(jié)期小麥植株的氮濃度，從而提高分蘗質(zhì)量，增加成穗數(shù)。這從另一方面證明了在小麥群體構(gòu)建中，氮肥后移的優(yōu)化養(yǎng)分管理模式對于小麥高產(chǎn)群體的重要性。

本研究條件下，農(nóng)民管理模式的冬小麥群體數(shù)量和生物量在拔節(jié)期前均明顯＞優(yōu)化施肥處理；但從拔節(jié)中后期開始，農(nóng)民管理模式的小麥在拔節(jié)前產(chǎn)生的眾多無效分蘗大量退化，優(yōu)化管理模式的群體數(shù)量和生物量均明顯＞農(nóng)民管理模式。養(yǎng)分管理模式對不同時期小麥群體數(shù)量的變化發(fā)揮了重要作用，但是，本研究只討論了養(yǎng)分管理措施對小麥群體的影響，而實際生產(chǎn)中水分管理對小麥群體的構(gòu)建也發(fā)揮了巨大作用，表現(xiàn)在水肥的協(xié)同作用對小麥發(fā)育進程［14］、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響方面［15，16］。

［1］陸增根，戴廷波，姜東，荊奇，吳正貴，周培南，曹衛(wèi)星.氮肥運籌對弱筋小麥群體指標(biāo)與產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響［J］.作物學(xué)報，2007，33（4）：590-597.

［2］葉優(yōu)良，王桂良，朱云集，李歡歡，黃玉芳.施氮對高產(chǎn)小麥群體動態(tài)、產(chǎn)量和土壤氮素變化的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（2）：351-358.

［3］董劍，趙萬春，陳其皎，李哲清，劉俊，龐紅喜，高翔.陜西關(guān)中地區(qū)不同冬小麥品種晚播高產(chǎn)的適宜播期和密度［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，19（3）：66-69.

［4］劉霞.魯西南超高產(chǎn)冬小麥品種篩選及群體質(zhì)量指標(biāo)研究［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，（7）：38-41.

［5］王夏，胡新，孫忠富，杜克明，宋廣樹，任德超.不同播期和播量對小麥群體性狀和產(chǎn)量的影響［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（21）：170-176.

［6］張娟，武同華，代興龍，王西芝，李洪梅，蔣明洋，賀明榮.種植密度和施氮水平對小麥吸收利用土壤氮素的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2015，26（6）：1727-1734.

［7］蔣會利.播期密度對不同小麥品種群體莖數(shù)及產(chǎn)量的影響［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，21（6）：67-73.

［8］趙雪飛，王麗金，李瑞奇，李雁鳴.不同灌水次數(shù)和施氮量對冬小麥群體動態(tài)和產(chǎn)量的影響［J］.麥類作物學(xué)報，2009，29（6）：1004-1009.

［9］劉麗平，歐陽竹，武蘭芳，孫振中.不同灌水次數(shù)和施氮量對冬小麥群體動態(tài)和產(chǎn)量的影響［J］.麥類作物學(xué)報，2009，29（6）：1004-1009.

［10］劉保華，蘇玉環(huán)，馬永安，陳冬梅，王雪香，楊璞，趙志軍，趙志鵬.冀南麥區(qū)不同種植密度對小麥產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的影響［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，20（2）：13-18.

［11］Yue SC，Meng QF，Zhao RF，Li F，Chen XP，Zhang FS，Cui ZL.Critical nitrogen dilution curve for optimizing nitrogen management of winter wheat production in the North China Plain［J］.Agron J，2012，104（2）：523-529.

［12］黨紅凱，李瑞奇，李雁鳴，孫亞輝，張馨文，孟建.超高產(chǎn)冬小麥對鉀的吸收、積累和分配［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2013，19（2）：274-287.

［13］姜宗慶，封超年，黃聯(lián)聯(lián)，郭文善，朱新開，彭永欣.施磷量對小麥物質(zhì)生產(chǎn)及吸磷特性的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2006，12（5）：628-634.

［14］賈亮，翟丙年，馮夢龍，王明英，強曉敏，趙粉萍，黨松茂.不同水肥優(yōu)化模式對冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響 ［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，40（10）：75-81.

［15］孫憲印，吳科，錢兆國，王瑞霞，王超，米勇.灌水模式對不同品種冬小麥群體生長特性和產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量的影響［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，24（6）：2096-2100.

［16］李雁鳴，張立言，李振國.春季肥水運籌對冬小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1996，19（1）：1-6.

Effects of Nutrient Management on Population Dynamics and Nutrient Concentration of Winter Wheat Growing Period in Central and South Hebei Province

SUN Yan-ming1，YANG Zhen-li2*，DU Xiao-dong3，HAN Bao-wen1，JIA Liang-liang1
（1.Institute of Agricultural Resources and Environment，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；2.Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；3.Institute of Agricultural Information and Economy，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China）

In order to understand the effects of nutrient management on winter wheat colony and nutrients contents dynamics，a field experiment was conducted in the middle-south Hebei Province.The results showed the optimized（OPT） treatment significantly increased the spikes number than the conventional（CK）treatment by putting off the topdressing N to shooting stage.The percentage of ear tiller significantly increased from 26.9%of CK to 33.0%of OPT.The plant N content and N uptake for OPT treatment were significantly higher than CK treatment at shooting stage and booting stage，respectively.The plant P content for OPT was lower than that of CK in the whole wheat growth period，while the P uptake was higher from booting stage to harvest.The plant K content increased from regreen stage to booting stage and then drop down from booting to harvest stage.The plant N concentration for OPT treatment was significantly higher than that of CON at shooting stage，which may suggest the plant N concentration at shooting stage was the key factor which influencing the tiller percentage.

Winterwheat； Colonydynamic；Plant N content；Nutrient management

S512.1+1

A

1008-1631（2016）03-0044-05

2016-01-10

河北省“渤海糧倉”科技示范工程專項“農(nóng)田改土培肥與高效施肥關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”；河北省財政專項“河北省主要農(nóng)田土壤培肥關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”

孫彥銘（1974-），女，河北武強人，助理研究員，主要從事農(nóng)田養(yǎng)分管理研究。E-mail：sunym74@hotmail.com。

楊振立（1972-），男，河北藁城人，高級經(jīng)濟師，主要從事農(nóng)田養(yǎng)分管理研究。E-mail：hbnly008@163.com。