氮磷肥配施對旱地小麥高產(chǎn)的影響

陸 梅，任愛霞，孫 敏，高艷梅，楊珍平，郝興宇，高志強

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801）

氮磷肥配施對旱地小麥高產(chǎn)的影響

陸 梅，任愛霞，孫 敏，高艷梅，楊珍平，郝興宇，高志強

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801）

采用大田試驗，研究氮磷肥配施對旱地小麥生長、產(chǎn)量及水分利用效率（WUE）的影響。結(jié)果表明，各生育期0～100 cm土壤蓄水量均表現(xiàn)為低氮高于高氮，且N，P比為1∶1時差異顯著。低氮可增加各生育期0～80 cm各土層根系總面積、總周長、總長及根系活力；可增加群體分蘗、生物量、穗數(shù)、產(chǎn)量及水分利用效率，且N，P比為1∶1時差異顯著；可顯著提高N，P比為1∶0.5，1∶1時花后5，20～35 d根系活力；可顯著增加N，P比為1∶1時穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量。結(jié)果還表明，低氮條件下，增加施磷量，可增加各生育期根系總面積、總周長、總長及根系活力、群體分蘗、生物量、穗數(shù)，可顯著增加穗粒數(shù)、產(chǎn)量及水分利用效率；高氮條件下，各生育期根系活力、群體分蘗、生物量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和水分利用效率均以N，P比為1∶0.75最高?？傊?，施氮量為150 kg/hm2，N，P比為1∶1，是旱地小麥高產(chǎn)和高效利用水分的最佳方式。

旱地小麥；氮肥；磷肥；高產(chǎn)

水、肥直接影響著作物生長，是決定作物高產(chǎn)高效的基礎(chǔ)，而對于旱地小麥來說，根系的時空分布、形態(tài)、活力尤為重要，因此，前人研究根系對施肥水平、水分的反應(yīng)，如何影響地上部生長，為旱地麥田提供了高產(chǎn)高效的栽培模式。輕度干旱有利于小麥根系比表面積的提高，水分較多有利于根量的增加，若此時增加氮肥更有利于增加根干物質(zhì)量；梁銀麗等[1]研究表明，磷肥可顯著提高根系比表面積，促進根系生長，且干旱條件下調(diào)控效果更好。適量的氮肥有利于植株各器官的生長，對形成合理群體結(jié)構(gòu)十分關(guān)鍵[2-4]；適量的磷肥能促進根系生長發(fā)育，利于吸收深層土壤水分，提高植株含水量，增強對缺水環(huán)境的適應(yīng)能力，從而促使干物質(zhì)量累積，減少產(chǎn)量損失[5-6]；在不同的土壤水分狀況下，氮磷比例對作物生長、產(chǎn)量的影響存在差異[7-8]。過去有關(guān)作物生長及產(chǎn)量的研究，多局限于單施氮肥或磷肥或氮磷配施的研究，而在休閑期深翻處理蓄積土壤水分前提下配套氮磷肥的報道較少。

本研究針對山西旱地小麥氣候和土壤特點，研究氮磷配施對旱地小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量及水分利用效率的影響，以期得到該區(qū)氮磷肥的施用量及最佳配比，從而為改進施肥技術(shù)，提高水分利用效率及增加產(chǎn)量提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2011年在山西農(nóng)業(yè)大學聞喜試驗基地邱家?guī)X村進行。試驗地為夏閑地，7月14日測定土壤基礎(chǔ)肥力，有機質(zhì)8.65 g/kg，全氮0.74 g/kg，堿解氮32.93 mg/kg，速效磷2.08 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為運旱20410，由聞喜縣農(nóng)業(yè)局提供。

1.3 試驗設(shè)計

采用二因素裂區(qū)設(shè)計，以施氮量為主區(qū)，設(shè)純氮150（LN），180 kg/hm2（HN）共2個水平；以N，P配比為副區(qū)，設(shè)1∶0.5，1∶0.75，1∶1共3個水平，共6個處理，小區(qū)面積27 m2（3 m×9 m），重復(fù)3次。7月14日，在前茬小麥收割30 d后進行深翻（25～30 cm）、深施有機肥（1 500 kg/hm2），播前基施N肥（尿素，46%），P肥（過磷酸鈣，16%），K肥（撒可富復(fù)合肥料）。10月1日播種，基本苗225萬株/hm2，行距約30 cm，膜際條播，常規(guī)管理。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 根系的測定 分別于小麥各生育時期、花后每5 d取樣直至成熟，挖出0～20 cm的耕層根系，采用α-萘胺法[9]測定根系活力；于各生育期用CI-600根管儀采集0～80 cm（每20 cm為一土層）根系圖像，用CIAS圖像分析系統(tǒng)分析相關(guān)根系特征參數(shù)。

1.4.2 總莖數(shù)的測定 3葉期定苗時，在3個重復(fù)內(nèi)固定樣點（1 m 3行），并在定點處分別計數(shù)各生育時期的總分蘗數(shù)。

1.4.3 地上部分干物質(zhì)量的測定 分別于各生育時期每小區(qū)取植株20株，剪掉根部，烘箱105℃殺青30 min，80℃烘干至恒質(zhì)量，最后稱質(zhì)量并記錄。

1.4.4 成熟期考種及產(chǎn)量測定 成熟期每小區(qū)取20株測定生物產(chǎn)量，收割2 m2測定經(jīng)濟產(chǎn)量，調(diào)查并記錄單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量。

1.4.5 土壤蓄水量的測定 分別于各生育時期用土鉆取1 m土樣（每20 cm為一土層），采用烘干法測定土壤含水量；土壤蓄水量（mm）＝（濕質(zhì)量－干質(zhì)量）/干質(zhì)量×100%×土層厚度（mm）×各土層容重。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)和作圖，用SAS9.0軟件進行統(tǒng)計分析。根系特征參數(shù)用CIAS圖像分析系統(tǒng)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷配施對旱地小麥根系的影響

2.1.1 對各生育期0～80 cm根系特性的影響 隨生育進程的推移，0～80 cm根系總面積、總周長、總長均呈先升高后降低的變化趨勢，且拔節(jié)期達到峰值（表1）。各生育期0～80 cm根系總面積、總周長、總長均表現(xiàn)為低氮高于高氮。低氮條件下，各生育期0～80 cm根系總面積、總周長、總長均以N/P為1∶1高于1∶0.5；高氮條件下則相反。

表1 氮磷配施對旱地小麥各生育期0～80 cm根系特性的影響

2.1.2 對0～80 cm各土層根系總面積、總周長、總長的影響 0～80 cm各土層根系總面積、總周長及總長的變化均隨根層的增加呈逐漸降低的趨勢，0～20 cm最大（圖1，2，3）。0～80 cm各土層根系總面積、總周長、總長均表現(xiàn)為低氮高于高氮。低氮條件下，0～80 cm各土層根系總面積、總周長、總長均以N，P比為1∶1高于1∶0.5；高氮條件下相反?？梢?，施氮量為150 kg/hm2時，增施磷肥，根系向深層發(fā)育，擴大了根系總面積和根長，有利于吸收更多水分和養(yǎng)分。

2.1.3 對各生育期根系活力的影響 隨生育期的推移，根系活力在拔節(jié)期達最大值，此后下降，至成熟期仍具有一定的吸收功能（圖4）。各生育期根系活力均表現(xiàn)為低氮高于高氮，且N，P比為1∶0.75條件下，越冬至拔節(jié)期各處理達顯著水平，N，P比為1∶1條件下，越冬至成熟期各處理達顯著水平。從圖4還可看出，低氮條件下，增加施磷量，可提高各生育期根系活力，其中出苗期、返青至孕穗期達顯著水平，且開花期與成熟期在低磷和高磷條件下差異顯著。高氮條件下，各生育期根系活力以N，P比為1∶0.75最高，1∶0.5居中，1∶1最低，且出苗至孕穗期達顯著水平。

2.1.4 對花后根系活力動態(tài)變化的影響 小麥花后根系活力的變化呈相對緩慢下降、快速上升、急速下降的趨勢，且均在花后20 d出現(xiàn)峰值（圖5）。N，P比為1∶0.5和1∶1時，花后5，20～35 d根系活力均表現(xiàn)為低氮顯著高于高氮。從圖5還可看出，低氮條件下，增加施磷量，可提高花后根系活力，且N，P比為1∶1與1∶0.5在5，15，25～35 d差異顯著；高氮條件下，花后根系活力以N，P比為1∶0.75最高，1∶0.5居中，1∶1最低，且N，P比為1∶0.75在20～35 d差異顯著。表明，低氮且增施磷肥對花后根系活力的調(diào)控效應(yīng)跟灌漿速度一致，有利于灌漿，為增加籽粒產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)?？梢?，施氮量為150 kg/hm2，增施磷肥，促進了根系下扎，增強了作物吸水力，提高了抗旱力，為花后籽粒灌漿奠定了基礎(chǔ)。

2.2 氮磷配施對旱地小麥地上部分的影響

2.2.1 對群體動態(tài)的影響 旱地小麥群體分蘗的變化趨勢呈單峰曲線，拔節(jié)期達峰值（表2）。各生育期群體分蘗及成穗率均表現(xiàn)為低氮高于高氮，且N，P比為1∶1時達顯著水平。從表2還可看出，低氮條件下，增加施磷量，可提高各生育期群體分蘗，且N，P比為1∶1與1∶0.5處理間差異顯著；高氮條件下，各生育期群體分蘗以N，P比為1∶0.75最高，1∶0.5居中，1∶1最低，且N，P比為1∶0.75與 1∶1條件下，返青期、孕穗期、成熟期處理間差異顯著。

表2 氮磷配施對旱地小麥群體動態(tài)的影響 萬株/hm2

2.2.2 對植株生物量的影響 旱地小麥生物量的變化趨勢呈“S”型曲線，但不同處理間存在差異（圖6）。各生育期植株生物量均表現(xiàn)為低氮高于高氮，且拔節(jié)期和孕穗期均達顯著水平，N，P比為1∶0.75時，越冬期和開花期達顯著水平，N，P比為1∶1時，越冬期、開花期和成熟期達顯著水平。

從圖6還可看出，低氮條件下，增加施磷量，可增加各生育期生物量，且越冬期和開花期差異顯著，N，P比為1∶1與1∶0.5在拔節(jié)期、孕穗期和成熟期差異顯著；高氮條件下，各生育期生物量均以N，P比為1∶0.75最高，1∶0.5居中，1∶1最低，且越冬期和成熟期差異顯著，N，P比為1∶0.75與1∶1在拔節(jié)期差異顯著，N，P比為1∶0.75與其他2個處理在孕穗期和開花期差異顯著。可見，施氮量為150 kg/hm2，增施磷肥，可促進營養(yǎng)體生長，以壯苗越冬；有利于返青期早發(fā)苗、早分蘗、早長根，從而增加了植株生物量，且N，P比為1∶1效果最好。

2.3 氮磷配施對旱地小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，穗數(shù)和產(chǎn)量均表現(xiàn)為低氮高于高氮，且N，P比為1∶1達顯著水平；穗粒數(shù)在N，P比為1∶1時低氮顯著高于高氮，千粒質(zhì)量在N，P比為1∶0.5和1∶1時低氮顯著高于高氮。從表3還可看出，低氮條件下，增加施磷量，可增加穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量，且穗粒數(shù)與產(chǎn)量達顯著水平，穗數(shù)在N，P比為1∶0.5與1∶1這2個處理間差異顯著；高氮條件下，產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均以N，P比為1∶0.75最高，穗數(shù)與穗粒數(shù)以1∶1居中，1∶0.5最低，而千粒質(zhì)量與產(chǎn)量以1∶0.5居中，以1∶1最低?？梢姡┑繛?50 kg/hm2，增施磷肥，可促進早分蘗、多分蘗，增加有效穗數(shù)，從而提高了籽粒產(chǎn)量，尤其表現(xiàn)在N，P比為1∶1。

表3 氮磷配施對旱地小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.4 氮磷配施對0～100 cm土壤蓄水量及水分利用效率的影響

2.4.1 對0～100 cm土壤蓄水量的影響 隨生育進程的推移，0～100 cm土壤蓄水量呈逐漸降低的變化趨勢，且越冬期最高（圖7）。越冬至拔節(jié)期0～100 cm土壤蓄水量均表現(xiàn)為低氮高于高氮，開花期和N，P比為1∶1的成熟期0～100 cm蓄水量均表現(xiàn)為低氮顯著低于高氮。

低氮條件下，增施磷量可提高越冬至孕穗期0～100 cm土壤蓄水量，且在拔節(jié)期和抽穗期差異顯著，而開花至成熟期0～100 cm土壤蓄水量降低，且開花期差異顯著；高氮條件下，越冬至孕穗期0～100 cm土壤蓄水量以N，P比為1∶0.75顯著最高，1∶0.5居中，1∶1顯著最低，而開花至成熟期0～100 cm土壤蓄水量降低，且開花期差異顯著（圖7）。

2.4.2 對水分利用效率的影響 由表4可知，水分利用效率（WUE）表現(xiàn)為低氮高于高氮，且N，P比為1∶1時達顯著水平；低氮條件下，增加施磷量，可顯著增加水分利用效率；高氮條件下，水分利用效率以N，P比為1∶0.75最高，1∶1居中，1∶0.5最低。可見，隨干旱程度的加大，應(yīng)適當減少氮肥用量，且增施磷肥效果更好。

表4 氮磷配施對旱地小麥水分利用效率的影響

3 討論

氮磷肥對不同土壤水分狀況下的根系生長有一定的調(diào)節(jié)作用。輕度干旱時，適量氮肥可促進小麥根系生長、活力增強，擴大了表面積；嚴重干旱時，過量氮肥會導(dǎo)致越干旱，降低抗旱性，但若施磷肥調(diào)控效果較好[10-11]。嚴重水分脅迫下，磷極顯著地促進根系的延伸生長。葉寶興等[12]研究表明，小麥開花期根系活力水平較低，灌漿期根系活力快速上升，成熟期根系活力水平較低，且下降緩慢。本研究認為，施氮量為150 kg/hm2，增施磷肥，有利于小麥根系總面積的擴大、根長的延伸、根系活力的提高，尤其表現(xiàn)在N，P比為1∶1上。在干旱條件下，氮肥施用過高造成無效分蘗增多，只有適量的氮肥可促進小麥有效穗數(shù)的形成，適量的磷肥能提高分蘗數(shù)，從而得到高干物質(zhì)量和產(chǎn)量[10，13-20]。本研究結(jié)果表明，施氮量為150kg/hm2，增施磷肥，有利于增加小麥分蘗、提高植株生物量，尤其以N，P比為1∶1效果最好。

嚴重的水分虧缺是限制作物正常生長并獲取高產(chǎn)的主要因素[21-22]。干旱年氮磷肥配施處理會減少小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)，最終造成減產(chǎn)[23]。本試驗中，對產(chǎn)量提高貢獻最大的是穗數(shù)，其次為穗粒數(shù)，此研究結(jié)果與前人一致。本研究結(jié)果表明，施氮量為150 kg/hm2，增施磷肥，有利于增加穗數(shù)并促進穗花發(fā)育，為有效提高穗粒數(shù)創(chuàng)造了條件，尤其表現(xiàn)為N，P比1∶1；施氮量為180 kg/hm2，增加了小麥群體的無效分蘗，降低了有效成穗率，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。

適宜的水肥有利于植株的協(xié)調(diào)生長，避免植株徒長，浪費水肥，從而提高產(chǎn)量和水肥利用效率[24-25]。隨干旱嚴重，減氮、增磷是避免產(chǎn)量和水分利用效率降低的合理措施[10，13-15]。本研究結(jié)果表明，施氮量為150 kg/hm2，增施磷肥，對各生育期0～100 cm土壤蓄水量調(diào)控效應(yīng)較明顯，提高了水分利用效率，尤其表現(xiàn)在N，P比為1∶1上。

4 結(jié)論

在旱地小麥高產(chǎn)栽培中，土壤水分和養(yǎng)分起著決定作用，小麥地上部、地下部對土壤水分和養(yǎng)分的響應(yīng)存在差異。在土壤水分虧缺下，施氮量為150 kg/hm2，增施磷肥，有利于根系下扎，吸收更多的水分和養(yǎng)分，以滿足根系本身和地上部分的需要，最終提高了產(chǎn)量以及水分利用效率；施氮量為180 kg/hm2效果則相反。所以，隨干旱的加重，應(yīng)適當減少氮肥的用量，且增施磷肥效果更佳。

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Effect of Combined Application of Nitrogen and Phosphorus Fertilizer on High Yield of Dryland Wheat

LUMei，RENAixia，SUNMin，GAOYanmei，YANGZhenping，HAOXingyu，GAOZhiqiang
（College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Field test was carried out to study the effect ofnitrogen and phosphorus fertilizer management on growth,yield and water use efficiency（WUE）.The results showed that soil water storage ofapplyingnitrogen 150 kg/hm2at depth of0-100 cmat different stage was higher than applying nitrogen 180 kg/hm2,and the difference was significant when the proportion of N/P was 1∶1.When applying nitrogen was 150 kg/hm2,total root system area,total perimeter，total length,root activity,plant tiller and biomass of different stage and different depth,ear number,yield and WUE improved,and the difference was significantlywhen the proportion ofN/P was 1∶1.It could significantly improve root activity 5 d and 20-35 d after anthesis when the proportion of N/P was 1∶0.5 and 1∶1.It could significantly improve spike grain number and 1 000-grain weight when the proportion of N/P was 1∶1.The results also showed that when applying nitrogen was low,increasing the quantity of phosphorus could increase total root system area,total perimeter,total length,root activity, plant tiller,biomass ofdifferent stage and spike number,could significantly increase spike grain number,yield and WUE.When nitrogen was high,root activity,plant tiller and biomass of different stage and different depth,yield and its characters and WUE were the highest when the proportion of N/P was 1∶75.So,nitrogen was 150 kg/hm2,and the ratio of N,P was 1∶1,which was the most appropriate practice in high-yield and WUE ofwheat.

dryland wheat;nitrogen fertilizer;phosphorus fertilizer;high-yield

S512.1

A

1002-2481（2016）06-0762-07

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.11

2016-03-01

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項（201503120）；國家科技支撐計劃項目（2015BAD23B04）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項經(jīng)費項目（CARS-03-01-24）；公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（201303104）；山西省科技攻關(guān)項目（20140311008-3）

陸 梅（1964-），女，上海崇明人，農(nóng)藝師，主要從事旱作栽培研究工作。高志強為通信作者。