栽培模式對(duì)冬小麥花后干物質(zhì)和氮素累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

李 帥，黃玉芳，安志超，葉優(yōu)良

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州 450002)

栽培模式對(duì)冬小麥花后干物質(zhì)和氮素累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

李 帥，黃玉芳，安志超，葉優(yōu)良

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州 450002)

為探尋小麥高產(chǎn)高效栽培管理模式，在河南省禹州市通過田間小區(qū)試驗(yàn)，比較了農(nóng)民習(xí)慣模式(T1)、優(yōu)化模式(T2)、超高產(chǎn)栽培管理模式(T3)、高產(chǎn)高效模式(T4)對(duì)冬小麥花后干物質(zhì)和氮素累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。結(jié)果表明，與T1處理相比，T2、T3和T4處理的籽粒產(chǎn)量分別增加了15.9%、31.5%和25.4%，花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量分別增加了82.5%、109.5%和76.6%，氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量分別增加了50.9%、49.1%和41.2%。說明通過優(yōu)化施肥等措施可以提高小麥花前干物質(zhì)與氮素的累積，且能顯著提高花后干物質(zhì)與氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)效率，從而提高穗粒數(shù)和產(chǎn)量；在4種栽培管理模式中，T3處理產(chǎn)量最高，但T4處理更適宜當(dāng)?shù)赝茝V。

小麥；栽培管理模式；產(chǎn)量；干物質(zhì)和氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物[1-2]，而河南省是我國(guó)小麥主要產(chǎn)區(qū)之一，其小麥種植面積、總產(chǎn)量對(duì)國(guó)家糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)均居全國(guó)首位[3]。隨著循環(huán)農(nóng)業(yè)和糧食安全的提出，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的管理水平有了更高的要求[4-6]。由于缺乏科學(xué)、有效的技術(shù)指導(dǎo)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥和肥料盲目、過量施用的現(xiàn)象十分普遍，這既造成資源的浪費(fèi)，又對(duì)土壤、生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅[3]。在作物生產(chǎn)中，合理施用氮磷鉀肥既能實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)[7-9]，又可以促進(jìn)作物對(duì)干物質(zhì)和養(yǎng)分的累積[10-12]；采取水分優(yōu)化管理及深松、旋耕等少免耕管理方式能有效改善作物根系土壤環(huán)境，提高作物養(yǎng)分吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)能力，從而增加養(yǎng)分的利用效率[13-16]。前人對(duì)施肥時(shí)期、施肥方式、施肥量、耕作等單一因素對(duì)小麥干物質(zhì)、養(yǎng)分累積與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響展開了大量研究[10,16-18]。但在生產(chǎn)實(shí)踐中作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的結(jié)果是環(huán)境、栽培、耕作、管理等多因素綜合作用的結(jié)果，因此根據(jù)各地區(qū)生態(tài)條件，綜合優(yōu)化不同耕作、栽培等因素，探討和篩選適宜的栽培管理模式，對(duì)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、綠色生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)以河南省主要種植品種豫麥49-198為材料，分析了不同栽培管理模式對(duì)冬小麥花后干物質(zhì)、氮素累積及產(chǎn)量的影響，探討適合該省小麥高產(chǎn)高效施肥的管理模式，以期為該區(qū)域小麥大面積高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、綠色生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2012-2013年在河南省禹州市順店鎮(zhèn)康城村進(jìn)行(北緯34°27′，東經(jīng)113°34′)，該區(qū)域?qū)儆谂瘻貛О霛駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。土壤類型為潮土，質(zhì)地為粘壤，播前耕層土壤pH 8.2，全氮含量1.04 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量20.5 g·kg-1，速效鉀含量142.0 mg·kg-1，速效磷含量20.0 mg·kg-1，土壤Nmin58 kg·hm-2，土壤容重1.45 g·cm-3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4種栽培管理模式(表1)，分別為農(nóng)民習(xí)慣模式(T1)、優(yōu)化管理模式(T2)、超高產(chǎn)栽培管理模式(T3)、高產(chǎn)高效模式(T4)，小區(qū)面積為200 m2。供試品種為豫麥49-198，于2012年10月12日播種，2013年6月3日收獲，重復(fù)4次。前茬為玉米，秸稈全部還田。

表1 試驗(yàn)處理及設(shè)計(jì)

1.3 樣品采集及測(cè)定方法

每個(gè)小區(qū)都設(shè)定取樣區(qū)和收獲區(qū)，取樣區(qū)在小麥開花時(shí)，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻且同時(shí)開花的單莖100個(gè)，分別使用紅繩標(biāo)記。從開花期到成熟期，每隔7 d取15個(gè)單莖。其中10個(gè)單莖分成葉片、莖稈、莖鞘、穎鞘、籽粒5個(gè)部位(前兩次取樣分成葉片、莖稈、莖鞘、穗4個(gè)部位)，剩余5個(gè)單莖在105 ℃下殺青，在80 ℃下烘干至恒重，稱干重[12]。

小麥?zhǔn)斋@期每個(gè)小區(qū)收獲6 m2計(jì)產(chǎn)。收割1 m雙行全部，選擇具有代表性的15株按常規(guī)法進(jìn)行室內(nèi)單株考種分析，調(diào)查穗粒數(shù)，全部脫粒后，每個(gè)小區(qū)數(shù)三個(gè)1 000粒，稱干重(12%的含水量)，計(jì)算平均千粒重[27]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

收獲指數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/成熟期生物量[19]

營(yíng)養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)(氮素)的花后轉(zhuǎn)運(yùn)量=開花期營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)(氮素)累積量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)(氮素)累積量[21]

營(yíng)養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)(氮素)轉(zhuǎn)運(yùn)效率=干物質(zhì)(氮素)轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期干物質(zhì)(氮素)累積量×100%[21]

營(yíng)養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)(氮素)對(duì)籽粒產(chǎn)量(氮素)貢獻(xiàn)率=干物質(zhì)(氮素)轉(zhuǎn)運(yùn)量/籽粒產(chǎn)量(氮素)×100%[21]

氮肥偏生產(chǎn)力=籽粒產(chǎn)量/施氮量

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、DPS 7.0和Origin 2016進(jìn)行計(jì)算、繪圖與統(tǒng)計(jì)分析，用新復(fù)極差法進(jìn)行處理間差異顯著性分析，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培管理模式對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表2可見，與T1處理相比，T2、T3和T4處理的產(chǎn)量分別增加了15.9%、31.5%和25.4%，且四個(gè)處理間差異均達(dá)到顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，與T1相比，T2、T3、T4處理增產(chǎn)的原因不同。T2和T3處理的穗粒數(shù)顯著增加是其增產(chǎn)的主要原因，T4處理增產(chǎn)主要?dú)w因于穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著增加。這說明在農(nóng)民栽培習(xí)慣的基礎(chǔ)上，優(yōu)化施肥等因素可改善小麥產(chǎn)量構(gòu)成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。T3和T4處理產(chǎn)量都達(dá)到9 t·hm-2以上的超高產(chǎn)水平，而T3處理增加了養(yǎng)分的投入，但收獲指數(shù)顯著低于T4處理。

表2 栽培管理模式對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

表中同列數(shù)值后不同字母表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平。下表同。

Difference letters after the values in the same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same in other tables.

2.2 栽培管理模式對(duì)小麥花后干物質(zhì)累積的影響

從開花到花后28 d，整株、穗部、莖葉的干物質(zhì)累積量先增后減，到花后35 d時(shí)又有所增加(表3)?；ㄇ扒o葉的干物質(zhì)累積量表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1，T1處理與其他處理的差異均顯著；從花后7 d開始，莖葉的干物質(zhì)累積量表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1，T2與T4之間無顯著性差異。不同處理間花前穗部干物質(zhì)累積量差異顯著，且表現(xiàn)為T2>T3>T1>T4；從花后7 d開始，除花后14 d的穗部干物質(zhì)累積量表現(xiàn)為T2>T3>T4>T1，其余時(shí)間均表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1?？梢娀ê笏牒颓o葉的干物質(zhì)累積趨勢(shì)基本相同，表明通過優(yōu)化施肥等措施可促進(jìn)花前、花后營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累。

2.3 栽培管理模式對(duì)小麥花前貯存干物質(zhì)花后轉(zhuǎn)運(yùn)量和貢獻(xiàn)率的影響

從表4可見，與T1處理相比，T2、T3和T4處理莖葉貯存干物質(zhì)的花后轉(zhuǎn)運(yùn)量均顯著增加，以T2處理增幅最大，為69.77%；T2、T3和T4處理的植株?duì)I養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)在花后轉(zhuǎn)運(yùn)量與T1處理相比分別增加了82.5%、109.5%、76.6%，與T1處理的差異均達(dá)到顯著水平。營(yíng)養(yǎng)器官花前貯存干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)效率表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1，轉(zhuǎn)運(yùn)干物質(zhì)對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1。說明優(yōu)化施肥等措施能顯著促進(jìn)花前營(yíng)養(yǎng)器官貯存的干物質(zhì)在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。

表3 栽培管理模式對(duì)小麥花后干物質(zhì)累積的影響

表4 栽培管理模式對(duì)小麥花前貯存干物質(zhì)的花后轉(zhuǎn)運(yùn)量及其貢獻(xiàn)率的影響

2.4 栽培管理模式對(duì)小麥花后氮素累積的影響

由表5可見，小麥花前莖葉的氮素累積量在不同處理間差異顯著，表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1；花后莖葉的氮素累積量呈下降趨勢(shì)，不同處理間依然表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1，花后0～21 d內(nèi)T2～T4處理與T1處理間差異較大，其中，花后7 d差異最大?；ㄇ安煌幚黹g穗部的氮素累積量表現(xiàn)為T1>T2>T3>T4，T1與T2、T3處理之間差異不顯著；不同處理花后穗部氮素累積量呈增加趨勢(shì)，均在花后35 d達(dá)到最大，且表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1，不同處理間差異顯著。小麥在花后莖葉和穗的氮素累積規(guī)律呈相反趨勢(shì)，說明小麥花后氮素逐漸從營(yíng)養(yǎng)器官向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.5 栽培管理模式對(duì)小麥花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)和貢獻(xiàn)率的影響

由表6可知，與T1處理相比，T2、T3、T4處理的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量分別增加了50.9%、49.1%、41.2%；轉(zhuǎn)運(yùn)效率也分別提高了6.23%、4.01%、5.21%。說明優(yōu)化施肥等措施促進(jìn)了花前營(yíng)養(yǎng)器官中貯存的氮素在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。小麥轉(zhuǎn)運(yùn)氮素對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率為59.22%～65.35%，但不同處理之間差異不顯著。與T1處理相比，T2處理的氮肥偏生產(chǎn)力顯著提高，增幅20.76%；T4和T3處理的氮肥偏生產(chǎn)力不同程度下降。

表5 不同栽培管理模式對(duì)小麥花后氮素累積的影響

表6 不同栽培管理模式對(duì)小麥花前貯存氮素的花后轉(zhuǎn)運(yùn)量及對(duì)其貢獻(xiàn)率的影響

3 討 論

適量施肥、肥料基追分施、耕作方式、適時(shí)灌溉等均可促進(jìn)小麥花后干物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)運(yùn)[11-18]。本研究中，豫麥49-198花后7 d的穗部干物質(zhì)累積量高于花后14 d，莖葉干物質(zhì)累積量的表現(xiàn)相反，這與馬迎輝等[20-21]研究結(jié)果一致。莖葉作為小麥的重要營(yíng)養(yǎng)器官，其花前干物質(zhì)累積及花后轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)籽粒產(chǎn)量的形成非常重要[22]。本試驗(yàn)中，T4、T3、T2處理莖葉花前干物質(zhì)累積量和花后轉(zhuǎn)運(yùn)量均高于農(nóng)民習(xí)慣(T1)，說明通過平衡施肥、分次施肥等措施，能有效促進(jìn)莖葉花前干物質(zhì)累積和花后向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。小麥營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)花后轉(zhuǎn)運(yùn)量的增加有利于產(chǎn)量的提高[10，12]。與T1處理相比，T2、T3、T4處理的產(chǎn)量分別增加了15.9%、31.5%、25.4%，且四個(gè)處理間差異均達(dá)到顯著水平。說明在本試驗(yàn)條件下，優(yōu)化水肥等因素能夠通過促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)器官花前干物質(zhì)積累和花后轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

小麥的氮素累積量、利用效率與施肥等管理有密切關(guān)系[23]。小麥籽粒氮素累積量主要取決于營(yíng)養(yǎng)器官花前氮素累積及花后的轉(zhuǎn)運(yùn)，因此在保證花后植株有較強(qiáng)的氮素吸收利用能力外，促進(jìn)花前植株氮素累積和花后轉(zhuǎn)運(yùn)非常重要[24]。莖葉是花前氮素主要貯存器官。本試驗(yàn)中，小麥莖葉的花后氮素累積量逐漸下降，而穗呈相反變化趨勢(shì)，說明花后氮素逐漸從營(yíng)養(yǎng)器官向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)；優(yōu)化水肥等因素增加了小麥花前莖葉等營(yíng)養(yǎng)器官中氮素的累積量，同時(shí)顯著提高了氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)效率，說明優(yōu)化管理能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)器官花前的氮素積累和花后轉(zhuǎn)運(yùn)，這有利于籽粒品質(zhì)的改善，這與前人的研究結(jié)果有所不同[25-26]。而比較氮肥偏生產(chǎn)力發(fā)現(xiàn)，T2與T1相比氮肥偏生產(chǎn)力提高了20.76%；T4氮肥偏生產(chǎn)力與T3相比提高了49.00%。說明優(yōu)化管理可以促進(jìn)花后氮素積累和營(yíng)養(yǎng)器官向穗部轉(zhuǎn)移的需要，為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)；而投入過量的氮素雖然能達(dá)到超高產(chǎn)的要求，卻降低了肥料的利用效率[12]。

小麥產(chǎn)量構(gòu)成三要素之間關(guān)系的合理協(xié)調(diào)才能使其獲得高產(chǎn)[23]。本試驗(yàn)中，與農(nóng)民習(xí)慣相比，優(yōu)化管理模式減少了氮、磷肥的投入，并采用基追分次的施肥方式，顯著提高了穗粒數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。高產(chǎn)高效模式在優(yōu)化管理模式的基礎(chǔ)上增加養(yǎng)分投入，適當(dāng)調(diào)整了追肥次數(shù)和比例，從而保證灌漿后期小麥對(duì)養(yǎng)分的需求，進(jìn)一步提高了穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。與高產(chǎn)高效技術(shù)模式相比，超高產(chǎn)栽培管理模式產(chǎn)量提高的關(guān)鍵是適當(dāng)降低了穗數(shù)，保持千粒重，提高了穗粒數(shù)。高產(chǎn)高效技術(shù)模式的養(yǎng)分投入減少三分一以上，產(chǎn)量雖然有所降低，但仍能達(dá)到9 t·hm-2以上的超高產(chǎn)水平，且高產(chǎn)高效技術(shù)模式的收獲指數(shù)能相對(duì)增加8%，肥料利用效率也大大提高，因而該模式很好地協(xié)調(diào)了產(chǎn)量和效率之間的關(guān)系，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量綠色增長(zhǎng)的目的時(shí)，減少養(yǎng)分投入，實(shí)現(xiàn)資源高效利用，可以作為當(dāng)?shù)匦←湸竺娣e綠色增產(chǎn)的推廣模式。

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Effect of Different Cultivation Modes on Accumulation and Translocation of Dry Matter and Nitrogen after Anthesis of Winter Wheat

LI Shuai,HUANG Yufang,AN Zhichao,YE Youliang

(Resources and Environmental Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, Henan 450002, China)

In order to obtain high yield and high efficiency, four different cultivation and management modes [conventional management (T1), optimizing management (T2), super-high-yield management (T3), high yield and high efficiency mode(T4)] were conducted through field experiment at Yuzhou city of Henan province, and the effect of different fertilization and management modes on accumulation and translocation of dry matter and nitrogen after anthesis of winter wheat were investigated. The results showed that: compared with T1treatment, the yield of T2, T3and T4treatments was increased by 15.9%, 31.5% and 25.4%, respectively; after anthesis, the amount of dry matter translocation was increased by 82.5%, 109.5% and 76.6%, respectively; and nitrogen transport capacity was increased by 50.9%, 49.1% and 41.2%, respectively. The results showed that the pre-anthesis nitrogen and dry matter accumulation could be improved through the optimization of fertilization management measure accompanied with increasing the post anthesis dry matter and nitrogen translocation amount and rate significantly, so as to improve the grain number and yield.Of the four modes,T3had the highest yield,but T4was most suitable for local promotion.

Wheat; Cultivation mode; Yield; Accumulation and translocation of dry matter and nitrogen

時(shí)間：2017-05-12

2016-10-30

2016-12-01

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31471935)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(15A210036)

E-mail：654257466@qq.com

葉優(yōu)良(E-mail：ylye2004@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)05-0687-07

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