限水灌溉對極端晚播密植小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和水氮利用效率的影響

吳金芝，黃 明，李友軍，付國占，田文仲

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽 471023 ；2.洛陽市農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽 471022)

限水灌溉對極端晚播密植小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和水氮利用效率的影響

吳金芝1，黃 明1，李友軍1，付國占1，田文仲2

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽 471023 ；2.洛陽市農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽 471022)

為了解極端晚播密植小麥的限水灌溉效果，2012年11月至2014年6月以弱春性小麥偃展4110和半冬性小麥矮抗58為材料，在華北地區(qū)典型水澆地進行晚播(11月中旬)密植(600萬株·hm-2)試驗，比較了常規(guī)灌溉(拔節(jié)期和開花期各灌水60 mm)和限水灌溉(拔節(jié)期灌水60 mm)的小麥開花后氮素吸收轉(zhuǎn)運分配、籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量以及水氮利用效率。與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉可促進極端晚播密植小麥開花前氮素在開花后向籽粒的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率及其對籽粒氮素的貢獻率，顯著提高氮素收獲指數(shù)和籽粒蛋白質(zhì)含量，但對開花后氮素積累量以及小麥氮素吸收效率、籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響因生長季而異。與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉下偏旱的2012-2013生長季開花后氮素積累量和氮素吸收效率降低，籽粒產(chǎn)量和水分利用效率無顯著變化；偏濕潤的2013-2014生長季開花后氮素積累量和氮素吸收效率維持穩(wěn)定，籽粒產(chǎn)量和水分利用效率分別提高4.3%～5.3%和10.4%～13.3%。極端晚播密植栽培模式下，限水灌溉不僅可促進小麥營養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運，提高小麥氮收獲指數(shù)和籽粒蛋白質(zhì)含量，還能在偏濕潤的年份提高籽粒產(chǎn)量和水分利用效率。

限水灌溉；冬小麥；籽粒產(chǎn)量；蛋白質(zhì)含量；水分利用效率；氮素吸收效率

小麥為人類提供了近三分之一的口糧和近20%的熱量和蛋白質(zhì)[1]，對人類糧食安全和營養(yǎng)健康的作用不可替代。我國是世界上最大的小麥生產(chǎn)國之一，但小麥大部分種植在典型的內(nèi)陸季風(fēng)區(qū)，且這些地區(qū)60%～70%的降水分布在6-9月份[2]，與小麥生長需水關(guān)鍵時期嚴重錯位，無灌溉條件的小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)[3]。雖然依賴地下水灌溉能夠保證我國小麥主產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量持續(xù)上升[4]，但其代價是消耗我國農(nóng)田總用水量的70%[5]，使小麥主產(chǎn)區(qū)地下水位迅速下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題日益突出[6]。因此，在減少灌溉水用量的基礎(chǔ)上，優(yōu)化小麥栽培措施，提高小麥產(chǎn)量和水肥利用效率，改善品質(zhì)特別是蛋白質(zhì)品質(zhì)，對我國小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效種植具有重要意義。

小麥籽粒蛋白質(zhì)形成所需的氮素來源于營養(yǎng)器官花前積累氮素的再分配和花后植株對氮素的吸收，二者均受環(huán)境和基因型的調(diào)控，且共同影響著小麥籽粒產(chǎn)量和水氮利用效率[7,8]。前人研究表明，小麥各生育階段的環(huán)境條件因水分、播期、密度、品種等因素的不同而不同，從而影響小麥氮素積累轉(zhuǎn)運特性和水氮利用效率[9-19]。限水灌溉作為節(jié)水栽培中的一種重要模式，通過改變土壤水分狀況調(diào)節(jié)小麥的生長發(fā)育和氮素積累、分配和利用，進而影響小麥產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量[9,10]。種植密度不僅影響小麥群體數(shù)量與質(zhì)量，而且影響小麥對氮素的吸收、同化和分配，最終影響籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量[10-13]。晚播是節(jié)水栽培的又一重要技術(shù)措施，不僅能有效降低小麥生育期(特別是拔節(jié)前)的耗水量，實現(xiàn)高產(chǎn)，也對小麥的氮素積累轉(zhuǎn)運具有顯著的調(diào)節(jié)效應(yīng)[14]，尤其是晚播與種植密度合理配置可以實現(xiàn)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效[15-19]。近年來，隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，部分地區(qū)因農(nóng)業(yè)因素或種植收獲期較晚的經(jīng)濟作物，使小麥播期推遲至11月上旬甚至中下旬，在一定程度上影響了小麥生產(chǎn)[20]，但相關(guān)理論技術(shù)的研究尚處于起步階段。有研究者認為，根據(jù)播期、品種和當?shù)刈匀粭l件調(diào)整種植密度，建立小麥晚播獨稈栽培技術(shù)，可實現(xiàn)小麥高產(chǎn)[21]。河北吳橋地區(qū)11月上中旬播種的極端晚播小麥平均產(chǎn)量7.42 t·hm-1，雖然僅拔節(jié)期灌水，但水分利用效率顯著提高[20]。長江中下游地區(qū)11月中下旬播種的超晚播小麥產(chǎn)量也可超過7 500 kg·hm-2[22]。前人就晚播小麥的產(chǎn)量形成和水分利用特性進行了較多研究，而有關(guān)晚播小麥品質(zhì)的研究相對較少，特別是極端晚播密植條件下水分對小麥氮素吸收利用和蛋白質(zhì)含量的影響尚未見報道。本研究在華北平原南部典型小麥種植區(qū)，以偃展4110和矮抗58為材料，通過連續(xù)2年定位田間試驗，分析了限水灌溉對極端晚播密植冬小麥產(chǎn)量、氮素積累轉(zhuǎn)運和籽粒蛋白質(zhì)含量以及水氮利用效率的影響，以期為極端晚播小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地土壤養(yǎng)分和降水量分布特征

試驗于2012-2014年在河南省洛陽市河南科技大學(xué)試驗場(北緯34.41 東經(jīng)112.27)進行。試驗田為水澆地，種植制度為夏玉米/冬小麥輪作，小麥播前0～20 cm土層pH 8.1，含有機質(zhì)11.4 g·kg-1、堿解氮51.3 mg·kg-1、速效磷7.1 mg·kg-1和速效鉀124.1 mg·kg-1。2012-2013和2013-2014生長季逐月降水如圖1。2012年11月至2013年5月降水147.8 mm，特別是2013年2-4月降水47.2 mm，分別比常年低27.0和82.7mm，屬于偏旱年份。2013年11月至2014年5月降水262.1 mm，較常年高87.3 mm，屬于偏濕潤年份。

圖1 2012-2013、2013-2014和1954-2014年小麥生長季月降水量

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計。主區(qū)設(shè)置常規(guī)灌溉和限水灌溉2個水平，常規(guī)灌溉即在拔節(jié)期和開花期各灌水60 mm，限水灌溉僅在拔節(jié)期灌水60 mm。副區(qū)為品種，分別為偃展4110(弱春性)和矮抗58(半冬性)。小麥分別于2012年11月15日和2013年11月19日播種，播量均為350 kg·hm-2，行距20 cm，播深4～5 cm，三葉期定苗600萬株·hm-2，分別于2013年6月4日和2014年6月3日收獲。小區(qū)面積為13.8 m2(2.4 m×5.75 m)，3次重復(fù)。為保證正常出苗和安全越冬，于播前即2012年11月7日和2013年11月10日在每個小區(qū)用直徑5 cm的水管分別灌水60 mm和30 mm，用水管上安裝的農(nóng)用水表準確計量灌水量。N、P2O5和K2O施用量分別為180、135和112.5 kg·hm-2，其中氮肥(尿素)50%基施，50%拔節(jié)期灌水前追施，磷鉀肥(過磷酸鈣和硫酸鉀)均基施。其他田間管理同高產(chǎn)田。

1.3 土壤水分含量和小麥耗水量測定

分別于播前和成熟期，每20 cm一層，采集0～200 cm的土壤。采用烘干法測定土壤質(zhì)量含水量。按照Zhang等[23]描述的方法計算土壤貯水和生育期耗水量：

WC=WSs-WSh

ET=WC+P+I+U-R-F

式中,WS為土壤貯水量,i為土層;D為土壤容重;H為土層厚度;Wi為第i層土壤水分含量。WC和WSs、WSh分別表示0～200 cm土層生育期土壤耗水量和播前、成熟期土壤貯水量; ET為生育期作物耗水量;P、I、U、R和F分別為生育期降水量、灌溉量、地下水補給量、徑流量和深層滲漏量。本試驗地塊地勢平坦，土層深厚，地下水埋深在5 m以下。因此，I、U、R、F值均為0 mm。

1.4 小麥植株氮素積累量和轉(zhuǎn)運量測定

分別于開花和成熟期從每個小區(qū)隨機取兩行50 cm長的小麥植株，合并為該小區(qū)的植株樣品，迅速帶回實驗室分成不同器官，開花期分成莖葉鞘和穗，成熟期分成莖葉鞘、穗軸+穎殼(以下簡稱穎殼)和籽粒，測定鮮重后每個樣品取100 g左右，90 ℃殺青30 min，65 ℃烘至恒重，測定干重并計算該小區(qū)的干物質(zhì)積累量。樣品粉碎后先用H2SO4-H2O2法消解，再用凱氏法測定消解液的全氮含量。氮素積累量為某器官的干物質(zhì)積累量與其氮含量之積。

按霍中洋等[24]描述的方法計算氮素積累和轉(zhuǎn)運指標。開花前氮素積累量=開花期莖葉氮素積累量+開花期穎殼氮素積累量；開花后氮素轉(zhuǎn)運量=開花前氮素積累量-成熟期莖葉氮素積累量-成熟期穎殼氮素積累量；轉(zhuǎn)運效率=開花后氮素轉(zhuǎn)運量/開花前氮素積累量×100%；貢獻率=開花后氮素轉(zhuǎn)運量/成熟期籽粒氮素積累量×100%。

1.5籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量及水氮利用效率測定

成熟期從每個小區(qū)隨機收割2個1 m×1 m的樣方，風(fēng)干后脫粒。將同一小區(qū)2個樣方的籽粒混合后風(fēng)干稱重，并測定風(fēng)干籽粒的含水量。籽粒產(chǎn)量以12.5%的含水量計。

根據(jù)籽粒產(chǎn)量和全生育期小麥耗水量計算水分利用效率(WUE)，WUE=產(chǎn)量/耗水量[23]。

籽粒全氮含量乘以5.7即為籽粒蛋白質(zhì)含量，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量=0.875×籽粒產(chǎn)量×籽粒蛋白質(zhì)含量/100[24]。

根據(jù)霍中洋等[24]描述的方法計算氮收獲指數(shù)(NHI)和氮吸收效率(NUE)，NHI=Ng/Nu，NUE=Nu/Na。其中Ng、Nu和Na分別表示成熟期籽粒氮素積累量、成熟期地上部氮素積累量和施氮量。

1.6 統(tǒng)計分析

采用SAS 8.0軟件進行方差分析和顯著性測驗，用LSD法進行多重比較。用Microsoft excel 2007繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1限水灌溉對晚播密植小麥產(chǎn)量和收獲指數(shù)的影響

限水灌溉對晚播密植小麥籽粒產(chǎn)量的影響因生長季而異(表1)。與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉不影響小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)。在偏濕潤的2013-2014生長季，限水灌溉下小麥千粒重和籽粒較常規(guī)灌溉顯著提高，偃展4110和矮抗58的產(chǎn)量分別提高5.3%和4.3%，偃展4110的收獲指數(shù)也提高了4.0%；在偏旱的2012-2013年生長季，限水灌溉不影響小麥的千粒重、籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)。在兩個生長季，相同灌溉條件下偃展4110的籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)均顯著高于矮抗58。說明限水灌溉在偏濕潤的年份通過提高千粒重產(chǎn)生增產(chǎn)作用。

2.2限水灌溉對晚播密植小麥氮素積累、分配和轉(zhuǎn)運的影響

2.2.1 對小麥開花后氮素積累量的影響

表1 限水灌溉對晚播密植小麥籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)的影響Table 1 Effect of limited irrigation on grain yield and harvest index of wheat under extremely-late sowing with high density

同年度同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示同一生長季不同處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Different small letters following the data of each year in the same column indicate significant difference among the treatments in one growing season at 0.05 level. The same in other tables.

NI和LI分別表示常規(guī)灌溉、限水灌溉。圖柱上標注的不同字母表示同一生長季處理間差異顯著(P<0.05)。

NI and LI represent both the treatments of normal irrigation and limited irrigation, respectively. Different letters above the columns indicate significant difference among the treatments in one growing season at 0.05 level.

圖2限水灌溉對晚播密植偃展4110和矮抗58開花后氮素積累量的影響

Fig.2 Effect of limited irrigation on shoot N accumulation of Yanzhan 4110 and Aikang 58 during grain filling stage of wheat under extremely-late sowing with high density

限水灌溉對晚播密植小麥開花后氮素積累量的影響也因生長季而異(圖2)。與常規(guī)灌溉相比，在偏旱的2012-2013生長季，限水灌溉下偃展4110和矮抗58的花后氮素積累量分別降低28.7%和20.0%，而在偏濕潤的2013-2014生長季，限水灌溉對兩個品種的影響均未達顯著水平。說明在偏旱年份，限水灌溉不利于晚播密植小麥開花后的氮素積累。

2.2.2 對花前營養(yǎng)器官貯存氮素轉(zhuǎn)運的影響

限水灌溉顯著改善了晚播密植小麥開花前營養(yǎng)器官貯存氮素在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運特性(表2)。相同灌溉條件下，偃展4110的氮素轉(zhuǎn)運量高于矮抗58，且偏旱年份在兩種水分條件下以及偏濕潤年份在限水灌溉條件下兩個品種差異達顯著水平，說明適當?shù)乃置{迫更有利于偃展4110的營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運。與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉下偃展4110的氮素轉(zhuǎn)運量在兩生長季分別提高19.8%和19.5%，轉(zhuǎn)運效率提高20.4%和21.4%，對籽粒氮素的貢獻率分別提高17.9%和10.8%；矮抗58的轉(zhuǎn)運量分別提高22.8%和16.5%，轉(zhuǎn)運效率分別提高23.4%和19.1%，對籽粒氮素的貢獻率分別提高16.8%和10.7%?？梢姡匏喔瓤纱龠M花前營養(yǎng)器官貯存氮素在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運，提高其對籽粒氮素的貢獻率。

表2 限水灌溉對晚播密植小麥營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運特性及其對籽粒貢獻率的影響Table 2 Effect of limited irrigation on N translocation from vegetative organ and its contribution rate to grain in wheat under extremely-late sowing with high density

2.2.3 對成熟期不同器官氮素分配的影響

限水灌溉對小麥成熟期氮素分配的影響因生長季、品種和器官而異(表3)。與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉下矮抗58在兩個生長季和偃展4110在偏濕潤年份的籽粒氮素積累量顯著提高，但在兩個生長季兩個品種的莖葉和穎殼氮素積累量均顯著降低，且偏旱年份兩品種地上部總氮素積累也均顯著降低。同一生長季的相同灌溉條件下，兩品種間莖葉鞘和穎殼氮素積累量無顯著差異，而矮抗58的籽粒氮素積累量均顯著低于偃展4110，從而使其地上部氮素積累量較偃展4110顯著降低。說明限水灌溉雖然降低了小麥成熟期營養(yǎng)器官氮素積累量，但一定程度上可促進籽粒氮素積累，有利于提高籽粒蛋白質(zhì)含量。

表3 限水灌溉對晚播密植小麥成熟期不同器官氮素分配的影響Table 3 Effect of limited irrigation on the N distribution in different organs at maturity of wheat under extremely-late sowing with high density

2.3限水灌溉對晚播密植小麥氮素吸收效率和籽粒蛋白質(zhì)含量的影響

限水灌溉對小麥氮收獲指數(shù)和籽粒蛋白質(zhì)含量的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著，但降低了偏旱年份的小麥氮素吸收效率(表4)。在兩個生長季，總體來看，限水灌溉下偃展4110的氮收獲指數(shù)較常規(guī)灌溉提高11.4%～13.0%，籽粒蛋白質(zhì)含量提高4.4%～5.7%；矮抗58的氮收獲指數(shù)提高10.9%～13.7%，籽粒蛋白質(zhì)含量僅在偏旱年份顯著提高。限水灌溉對小麥氮素吸收效率和籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響在不同生長季表現(xiàn)不同。在偏旱的2012-2013生長季，限水灌溉下小麥的氮素吸收效率較常規(guī)灌溉顯著降低，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量維持穩(wěn)定，而在偏濕潤的2013-2014生長季，限水灌溉下小麥的氮吸收效率無顯著變化，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量卻顯著增加?？梢?，限水灌溉可提高小麥氮收獲指數(shù)和籽粒蛋白質(zhì)含量，并能在一定程度上增加氮素吸收效率和籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量。

表4 限水灌溉對晚播密植小麥氮素吸收效率和籽粒蛋白質(zhì)的影響Table 4 Effect of limited irrigation on N uptake efficiency and grain protein content in wheat under extremely-late sowing with high density

2.4限水灌溉對晚播密植小麥水分利用效率的影響

由表5可以看出，與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉下成熟期的土壤貯水量降低33～41 mm，生育期土壤水分消耗量增加37～43 mm，但生育期總耗水量降低20～26 mm。在2012-2013生長季，小麥開花前僅降水49 mm，限水灌溉下小麥生育期遭受了一定程度上的干旱脅迫，從而影響產(chǎn)量形成，但仍能維持與常規(guī)灌溉相當?shù)乃掷眯剩辉?013-2014生長季，小麥返青至開花期降雨較常年多，小麥群體發(fā)育較好，限水灌溉下灌漿期適當?shù)母珊涤欣诋a(chǎn)量形成，從而使偃展4110和矮抗58的水分利用效率分別提高13.3%和10.4%。相同灌溉條件下，偃展4110的生育期土壤水分消耗量較矮抗58顯著提高，但由于其籽粒產(chǎn)量也顯著提高，水分利用效率無顯著變化。說明限水灌溉可以通過減少灌溉量，增加土壤水消耗，并減少生育期耗水量，從而維持或提高小麥水分利用效率，特別是偏濕潤年份的效果突出。

3 討 論

3.1 限水灌溉對晚播密植小麥產(chǎn)量的影響

小麥產(chǎn)量的形成是穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的綜合協(xié)調(diào)過程。水分、種植密度、播期等栽培因子均能在一定程度上調(diào)控小麥產(chǎn)量構(gòu)成，且這些因素間具有互作效應(yīng)[8-20]。限水灌溉不影響穗數(shù)和穗粒數(shù)，卻能促進營養(yǎng)器官干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運，有利于增加粒重[20]。小麥穗數(shù)隨種植密度的增加而增加，而隨播期的推遲而下降[26]。但種植密度和播期對穗粒數(shù)和千粒重的影響尚無定論，部分學(xué)者認為，密植和晚播后穗粒數(shù)減少[16,25]，粒重下降[13]，但也有研究認為穗粒數(shù)和千粒重?zé)o顯著變化[16]，甚至有人認為有利于提高小麥穗粒數(shù)和千粒重[25]。這些矛盾的結(jié)果主要由密度大小、播期早晚、品種特性以及開展研究的地域差異造成[27]。然而，適當推遲播期和增加播種密度能協(xié)調(diào)單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的關(guān)系，可獲得與早播和適播條件下相當水平的籽粒產(chǎn)量[14]，甚至延遲播期下增加密度顯著提高籽粒產(chǎn)量[16]。本試驗條件下，極端晚播密植小麥的每公頃穗數(shù)達到6×106個，略低于黃淮海地區(qū)實現(xiàn)超高產(chǎn)的適宜穗數(shù)(7×106)[28]，但高于高郵地區(qū)的適宜穗數(shù)460×104～530×104個[29]，從而奠定了高產(chǎn)基礎(chǔ)。與常規(guī)灌溉相比，限水灌溉在兩個生長季均不影響小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)，在偏旱的年份不影響千粒重和產(chǎn)量，但在偏濕潤的年份能顯著提高千粒重，增產(chǎn)4.3%～5.3%?？梢?，千粒重大小是晚播密植小麥增產(chǎn)與否的關(guān)鍵，晚播條件下可以通過增加播種量獲得較高的穗數(shù)，但在偏旱的情況下應(yīng)適當增加灌水量，或采取其他措施提高千粒重，才能實現(xiàn)增產(chǎn)。

表5 限水灌溉對晚播密植小麥生育期土壤水分消耗和水分利用效率的影響Table 5 Effect of limited irrigation on soil water consumption(SWC) during growing period and water use efficiency(WUE) of wheat under extremely-late sowing with high density

3.2限水灌溉對晚播密植小麥花后氮素積累、轉(zhuǎn)運、分配和籽粒蛋白質(zhì)含量的影響

小麥籽粒蛋白質(zhì)含量主要由開花前營養(yǎng)器官氮素向籽粒轉(zhuǎn)運特性和開花至成熟期植株氮素吸收能力共同決定[8,22]。籽粒形成過程中開花前營養(yǎng)器官貯存氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運量和植株氮素積累量高是提高籽粒蛋白質(zhì)含量的基礎(chǔ)[27]，其中營養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運量由開花前氮素積累量及其向籽粒中的轉(zhuǎn)運效率決定。一般認為，小麥花前營養(yǎng)器官貯存氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率和貢獻率隨種植密度的加大而增大，隨播期的延遲而降低[16]，但籽粒蛋白質(zhì)含量對種植密度和播期的響應(yīng)尚無定論。多數(shù)研究認為，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量隨種植密度加大呈先增后降[11,15]或維持穩(wěn)定[18]，隨播期推遲呈逐漸增高[16]、先升高后降低[17]或降低[19]的趨勢，這意味著小麥籽粒蛋白質(zhì)含量具有較大的調(diào)控空間。種植密度、播期以及其他栽培措施的合理配合有利于提高花前氮素積累并促進其向籽粒中轉(zhuǎn)運，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[15-19]。水分是調(diào)控小麥氮素積累和轉(zhuǎn)運及實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要環(huán)境因素之一[8]，適當干旱尤其是生育后期干旱有利于改善小麥氮素轉(zhuǎn)運特性和籽粒品質(zhì)，在小麥拔節(jié)后不灌水可實現(xiàn)生育后期的適當干旱，從而提高小麥氮素轉(zhuǎn)運能力、籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量[8-10]。本試驗發(fā)現(xiàn)，晚播密植條件下，限水灌溉可顯著提高小麥營養(yǎng)器官氮素的轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運效率及其對籽粒氮素的貢獻率，雖然小麥開花后氮素積累量保持穩(wěn)定(偏濕潤年份)甚至顯著降低(偏旱年份)，但成熟期氮收獲指數(shù)顯著提高，從而提高籽粒氮素積累量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量，最終顯著提高籽粒蛋白質(zhì)含量?？梢?，限水灌溉能顯著改善營養(yǎng)器官的氮素轉(zhuǎn)運特性及轉(zhuǎn)運氮素對籽粒氮的貢獻率，有利于在不增加甚至降低開花后氮素積累量的情況下提高晚播密植小麥的籽粒蛋白質(zhì)含量。

3.3限水灌溉對晚播密植小麥水氮利用效率的影響

作物水分利用效率的高低由產(chǎn)量和耗水量共同決定，減少生育期水分無效損失和提高產(chǎn)量都能提高水分利用效率。適量降低灌水量可以維持甚至提高小麥籽粒產(chǎn)量，顯著減少水分無效損失，提高水分利用效率，但水分脅迫會大幅度降低小麥籽粒產(chǎn)量，從而降低水分利用效率[8-10]。本試驗條件下，限水灌溉后，晚播密植小麥的水分利用效率僅在2013-2014生長季較常規(guī)灌溉顯著提高。主要是因為晚播小麥生育期不僅縮短，而且由于播種后的氣溫較低，小麥生長發(fā)育過程中因蒸發(fā)引起的水分無效損失較正常播種降低，生育期耗水量也相應(yīng)降低，在降水較多的年份可以增加籽粒產(chǎn)量，有利于提高水分利用效率，而在偏旱的年份限水灌溉的產(chǎn)量略有降低，雖然生育期耗水量顯著降低，但水分利用效率的增幅不顯著。

氮素吸收效率反映作物對氮肥吸收能力的高低，氮素收獲指數(shù)反映經(jīng)濟產(chǎn)物對植株所吸收氮素的利用效率。前人研究表明，種植密度、播期、水分等主要栽培因子及其互作均會對小麥氮素利用效率產(chǎn)生顯著影響[12-16,19]。增加種植密度顯著提高小麥氮素吸收效率，但調(diào)節(jié)效應(yīng)因品種而異，泰農(nóng)18隨種植密度的增加而增加，而山農(nóng)15則表現(xiàn)為中密度時最高[12,19]。晚播可有效提高小麥氮素吸收效率和氮素收獲指數(shù)[15]。不適當?shù)乃謼l件限制了小麥氮素吸收和產(chǎn)量形成，從而顯著影響小麥氮素利用效率[7]，在一定范圍內(nèi)小麥氮素吸收效率隨灌水量的增加而增加，但超過一定閾值后，灌水報酬遞減效應(yīng)突出[9]。本試驗發(fā)現(xiàn)，晚播密植條件下，限水灌溉顯著提高了氮素收獲指數(shù)，能將較多的氮素分配到籽粒中，有利于提高籽粒蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量，但不利于小麥植株對當季氮肥的吸收利用，尤其是偏旱年份效果突出，這與干旱使地上部氮素積累量降低，從而在一定程度上限制了作物根系對土壤氮素的吸收有關(guān)[12]。

本研究結(jié)果是基于黃淮南部進行的兩個小麥品種田間試驗得出，可在一定程度上反映限水灌溉對極端晚播密植小麥氮素利用、產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響規(guī)律，但限水灌溉對晚播密植小麥氮素吸收利用和品質(zhì)形成的影響在其他生態(tài)區(qū)和品種上的表現(xiàn)還有待進一步研究。

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EffectofLimitedIrrigationonGrainYield,ProteinContentandWater-NitrogenUseEfficiencyinWheatunderExtremely-lateSowingwithHighDensity

WUJinzhi1,HUANGMing1,LIYoujun1,FUGuozhan1,TIANWenzhong2

(1.Collegeof Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan 471023, China; 2.Luoyang Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Luoyang, Henan 471022, China)

To guide the practice for high yield, high quality and high efficiency in wheat under extremely-late sowing with high density, a two-year experiment with fixed plots of two treatments, including normal irrigation(120 mm, 60 mm at jointing and 60 mm at anthesis)and limited irrigation(only 60 mm at jointing), was conducted from Nov 2012 to June 2014, with two winter wheat cultivars(weak spring wheat Yanzhan 4110(YZ4110) and semi-winter wheat Aikang 58(AK58)) as materials. The nitrogen absorption, translocation, distribution in plant, and grain yield and protein content, and water-nitrogen use efficiency in wheat were compared to verify the effects of limited irrigation. Compared with normal irrigation, limited irrigation increased the pre-anthesis N translocation amount, translocation rate and its contribution rate from vegetative organs to grain, N harvest index and grain protein content in wheat under extremely-late sowing with high density, but the post-anthesis N accumulation amount, N uptake efficiency, grain yield and water use efficiency were different between the two growing seasons. In dry year of 2012-2013, limited irrigation was less favorable than normal irrigation to the post-anthesis N accumulation and N uptake efficiency, but it had no significant effects on grain yield and water use efficiency between the two treatments. In the wet year of 2013-2014, limited irrigation had the similar post-anthesis N accumulation amount and N uptake efficiency, compared with normal irrigation, while increased the grain yield by 4.3%-5.3% and water use efficiency by 10.4%-13.3%, respectively. These results indicated that limited irrigation is an excellent cropping pattern for wheat in north China Plain, because it can increase the N translocation efficiency from vegetative organs to grain, nitrogen harvest index, grain protein content in the two growing seasons, as well as grain yield and water-nitrogen use efficiency of wheat in wet year.

Limited irrigation; Winter wheat; Grain yield; Protein content; Water use efficiency; Nitrogen uptake efficiency

時間：2017-10-11

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171011.1601.020.html

2017-03-13

2017-05-02

河南省重點科技攻關(guān)項目( 102102110030)；河南科技大學(xué)博士科研啟動基金項目(13480070)

E-mail：yywujz@126.com

黃 明(E-mail:huangming_2003@126.com); 李友軍(E-mail:kdlyj@sina.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)10-1349-09