施磷水平對不同茬口下冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

薛華龍，婁夢玉，李雪，王飛，郭彬彬，郭大勇，李海港，焦念元

施磷水平對不同茬口下冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

薛華龍1，婁夢玉1，李雪1，王飛1，郭彬彬1，郭大勇1，李海港2，焦念元1

1河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院/河南省旱地農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河南洛陽 471023；2內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，呼和浩特 845350

【】研究施磷水平對不同茬口下冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，探明小麥合理輪作制度和磷肥管理。于2018—2019和2019—2020連續(xù)兩年在花生（PCR）、玉米（MCR）和花生‖玉米（ICR）茬口下種植冬小麥，分別設(shè)P0（0 kg P2O5·hm-2）、P90（90kg P2O5·hm-2）、P180（180 kg P2O5·hm-2）和P270（270 kg P2O5·hm-2）4個施磷水平，研究施磷水平對不同茬口下冬小麥分蘗及成穗率、灌漿速率、干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響。（1）同一茬口下，隨著施磷量的增加，冬小麥單位面積最大分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)、干物質(zhì)積累量和單穗干重均呈P270＞P180＞P90＞P0處理；冬小麥穗粒數(shù)、干物質(zhì)向籽粒中分配率和產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，P180施磷水平下達(dá)到最大值。（2）不同茬口下，各施磷水平冬小麥單位面積最大分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)均表現(xiàn)為PCR＞ICR＞MCR；在不施磷（P0）和低磷（P90）水平時，花生茬口下的冬小麥各時期干物質(zhì)量、產(chǎn)量均大于花生‖玉米茬口和玉米茬口，但在P180、P270施磷水平時，花生‖玉米茬口下的冬小麥各時期干物質(zhì)量、產(chǎn)量則均大于花生茬口和玉米茬口。（3）結(jié)合施磷量與產(chǎn)量擬合曲線，花生茬口冬小麥最高產(chǎn)量為10 493.6 kg·hm-2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量為177.0 kg·hm-2；花生‖玉米茬口最高產(chǎn)量為10 749.8 kg·hm-2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量為178.9 kg·hm-2；玉米茬口最高產(chǎn)量為9 936.2 kg·hm-2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量為189.3 kg·hm-2。花生茬口及花生‖玉米茬口的冬小麥分蘗成穗、干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)移、籽粒灌漿和產(chǎn)量形成方面均優(yōu)于玉米茬口，冬小麥產(chǎn)量潛力大，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量低，為177.0—178.9 kg·hm-2。

茬口；施磷水平；分蘗成穗率；灌漿；干物質(zhì)積累；產(chǎn)量；小麥；花生；玉米

0 引言

【研究意義】小麥-玉米復(fù)種連作是華北平原最主要的種植方式，但是連作障礙連年加劇，造成土壤板結(jié)[1]，土壤水分消耗過大，土壤全磷和速效磷含量降低[2]，作物肥料吸收利用率降低，造成肥料浪費，作物減產(chǎn)[3]。已有研究表明，與玉米茬口相比，花生茬口提高了土壤速效氮、速效磷含量，有利于提高下茬作物冬小麥養(yǎng)分的積累，并顯著提高小麥千粒重[4]；相比于玉米茬口，玉米‖花生茬口可以增加土壤細(xì)菌、真菌微生物的數(shù)量，提高有機(jī)質(zhì)和團(tuán)聚體的含量，改善土壤結(jié)構(gòu)[5-6]，顯著改善冬小麥旗葉的光合特性，提高產(chǎn)量[7-8]。因此，研究花生茬口、玉米茬口和花生‖玉米茬口下，不同施磷水平對冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，對華北地區(qū)確定小麥-玉米復(fù)種與小麥-花生復(fù)種輪作、小麥-玉米復(fù)種與小麥-玉米‖花生復(fù)種輪作制及制定合理磷肥管理技術(shù)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】徐飛等[9]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小麥-玉米復(fù)種連作造成小麥莖基腐病愈加嚴(yán)重，導(dǎo)致植株莖高降低，穗粒數(shù)、千粒重減少，產(chǎn)量損失達(dá)51.6%。不同作物的茬口效應(yīng)不同，對土壤養(yǎng)分狀況及后茬作物的生長影響也不同[10]。陳彥春等[11]研究認(rèn)為，在玉米、甘薯和大豆茬口中，玉米茬口的土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤脲酶和磷酸酶活性最高，甘薯和大豆茬口的土壤轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶的活性較高。此外，茬口對土壤有效水分有顯著影響[12]，在多雨年份，玉米茬口較小麥茬口在 0—200 cm土層中多貯水20 cm左右[13]，而在干旱年份，玉米生長發(fā)育消耗大量土壤水分，降低土壤含水量。大豆、花生等豆科作物具有獨特的生物固氮作用，可以為下茬作物提供有利的土壤氮環(huán)境[14]。茬口特性同樣會影響土壤微生物量[15]、田間雜草群落種類與數(shù)量[16]及病蟲數(shù)量等。隨著花生成為我國第一油料作物，自2015年以來，河南省的種植面積和產(chǎn)量已經(jīng)躍居全國第一[17]，花生連作、玉米花生間作逐漸成為了本區(qū)重要的種植方式。因此，急需開展花生茬口及其間作茬口對冬小麥生長發(fā)育影響等方面的研究。已研究表明，將大豆和花生作為冬小麥種植區(qū)兩熟復(fù)種模式的前茬作物，可以增加農(nóng)田生物多樣性，增強(qiáng)農(nóng)田的持續(xù)生產(chǎn)力。與玉米茬口相比，花生茬口提高了土壤速效氮、速效磷含量，有利于提高下茬作物冬小麥養(yǎng)分的積累，并顯著提高千粒重[4]。玉米和大豆間作相較于玉米單作顯著提高了根際土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量[18]。玉米‖花生茬口不僅能提高土壤細(xì)菌、真菌微生物尤其是共生固氮菌的數(shù)量，同時還能提高有機(jī)質(zhì)和團(tuán)聚體的含量，改善土壤結(jié)構(gòu)特性[5-6]。王飛等[7-8]研究表明，玉米‖花生茬口較玉米單作茬口能顯著改善冬小麥旗葉的光合特性，增加產(chǎn)量。磷作為植物生命活動所必需的大量元素之一，是合成植物體內(nèi)核苷酸、磷脂及ATP酶等重要化合物的必要組分，調(diào)控關(guān)鍵的酶促和代謝反應(yīng)[19]。小麥對磷肥表現(xiàn)極為敏感[20]，PORTER等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，增施磷肥能促進(jìn)小麥生長發(fā)育，提高小麥產(chǎn)量。增施磷肥還能提高小麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和種子活力，增加小麥的分蘗數(shù)、株高[22]，提高冬小麥揚花期旗葉光反應(yīng)中心活性提高凈光合速率[8]。但增施磷肥并不一直起增效作用，隨著施磷量的增加，小麥分蘗數(shù)、成穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢[23]?！颈狙芯壳腥朦c】前人研究多集中于單作茬口，間作茬口下施磷水平對冬小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量形成的影響等方面研究鮮有報道。那么，相比于單作玉米茬口，玉米花生間作茬口和不同施磷量下冬小麥分蘗及成穗和產(chǎn)量形成有哪些特點？其適宜的施磷量是多少？尚需進(jìn)一步研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究在不同施磷水平下，花生茬口、玉米茬口和花生‖玉米茬口對冬小麥分蘗及成穗、籽粒灌漿、干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)移及產(chǎn)量構(gòu)成的影響，探索華北平原不同茬口輪作種植制度下冬小麥的最佳施磷量，避免連作危害和磷肥不合理施用造成的肥料浪費與作物減產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗在河南科技大學(xué)試驗農(nóng)場（33°35′—35°05′ N，111°8′—112°59′ E）進(jìn)行。試驗地地處溫帶，屬于半濕潤、半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.1—14.6℃，年平均降雨量約600 mm，年平均蒸發(fā)量約2 114 mm，年日照時2 300—2 600 h，無霜期215—219 d，年平均輻射量約492 kJ·cm-2。試驗地土壤為黃潮土，質(zhì)地為壤土。試驗開始時耕層土壤容重1.35 g·cm-3，0—20 cm耕層含堿解氮33.86 mg·kg-1、速效磷6.84 mg·kg-1、速效鉀223.82 mg·kg-1、有機(jī)質(zhì)10.72 g·kg-1，土壤pH為7.56。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2018—2019和2019—2020年，以冬小麥品種洛麥26為試驗材料，在單作玉米、單作花生和玉米‖花生定位試驗田進(jìn)行。該試驗為茬口和磷肥雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗，茬口設(shè)玉米茬口、花生茬口、玉米‖花生茬口，磷肥分別設(shè)P0（0 kg P2O5·hm-2）、P90（90 kg P2O5·hm-2）、P180（180 kg P2O5·hm-2）和P270（270 kg P2O5·hm-2）4個施磷水平，共12個處理。每個處理設(shè)3次重復(fù)，每個小區(qū)長10 m，寬6 m，面積60 m2。冬小麥為機(jī)械半精播，播種量150 kg·hm-2，行距0.20 m；磷肥均作為基肥一次性施入土壤；各處理均施氮肥180 kg N·hm-2，按基肥和追肥2﹕1分兩次施用，追肥于小麥拔節(jié)期撒施，施后進(jìn)行噴灌。本試驗地屬于富鉀區(qū)，因此，沒有施用鉀肥。其他同管理大田生產(chǎn)。小麥分別于2018年10月16日和2019年10月18日播種，2019年6月1日和2020年5月31日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 分蘗及成穗率 在冬小麥拔節(jié)期于各小區(qū)取有代表性3 0 cm單行植株，計算單位面積莖稈數(shù)即為單位面積最大分蘗數(shù)；在冬小麥成熟期于各小區(qū)取有代表性3 0 cm單行植株，計算單位面積穗數(shù)即為單位面積有效分蘗數(shù)。

成穗率（%）=有效分蘗數(shù)/最大分蘗數(shù)×100。

1.3.2 干物質(zhì)積累、分配與轉(zhuǎn)移 在冬小麥拔節(jié)期、揚花期、灌漿期和成熟期于各小區(qū)取有代表性30 cm單行植株，分成莖鞘、葉和穗（成熟期分為穎殼+穗軸、籽粒）等器官，105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重稱重。相關(guān)指標(biāo)計算方法如下[24]：

總干物質(zhì)量=莖鞘重+葉重+穗重（穎殼穗軸重+粒重）；

干物質(zhì)分配比率=各部位干物質(zhì)重/總干物質(zhì)量×100%；

轉(zhuǎn)移量（TR）=開花期整株小麥的干物質(zhì)量-成熟期脫粒后整株小麥的干物質(zhì)量；

轉(zhuǎn)移率（TA）=轉(zhuǎn)移量/開花期整株小麥的干物質(zhì)量×100%；

貢獻(xiàn)率（CT）=轉(zhuǎn)移量/收獲時籽粒干物質(zhì)量×100%。

1.3.3 籽粒灌漿 2018—2019年分別在小麥花后0、7、13、19、23、31和44 d，2019—2020年分別在小麥花后0、7、13、20、30和43 d，于每個小區(qū)各選取代表性的冬小麥20穗，烘干稱重，測定灌漿速率。

1.3.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 成熟期在每個處理選長勢均勻的1 m雙行測產(chǎn)，各小區(qū)重復(fù)3次，風(fēng)干后測定籽粒產(chǎn)量和千粒重。

1.3.5 產(chǎn)量與最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量 產(chǎn)量與磷肥一元二次方程曲線擬合公式為=2++（、、為常數(shù)，≠0），產(chǎn)量（），施磷量（），最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量計算公式為0=（p/p-）/2[25]，p為磷肥成本價格為6.1元/kg，p為冬小麥價格為2.4元/kg。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用Excel 2016對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，采用SPSS軟件進(jìn)行顯著性分析、相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 施磷水平對不同茬口下冬小麥分蘗及成穗率的影響

由表1可以看出，同一茬口下，隨施磷量的增加最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)均呈P270＞P180＞P90＞P0處理。與P0相比，P90、P180和P270處理的最大分蘗數(shù)分別提高了196.6%—278.2%、264.1%—331.8%和289.1%—386.8%；有效分蘗數(shù)分別提高了76.9%—91.5%、138.0%—163.4%和156.0%—190.2%，均達(dá)到顯著水平（＜0.05）。P0處理分蘗成穗率最高，達(dá)到59.1%—70.9%，與P90相比，P180和P270處理的分蘗成穗率均顯著提高（＜0.05），增幅達(dá)到4.4%—6.6%，P180與P270處理小麥分蘗成穗率差異不顯著。說明施磷量從0增加到270 kg P2O5·hm-2，能提高冬小麥單位面積最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)。

不同茬口在同一施磷水平條件下，兩個生長季的單位面積最大分蘗數(shù)和單位面積有效分蘗數(shù)均表現(xiàn)為花生茬口＞花生‖玉米茬口＞玉米茬口，花生茬口與花生‖玉米茬口差異不顯著，但均顯著大于玉米茬口（＜0.05）?；ㄉ缈?、花生‖玉米茬口和玉米茬口的單位面積最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)均在P270處理施磷水平時達(dá)到最大值。在P180處理下，花生茬口與花生‖玉米茬口相較于玉米茬口最大分蘗數(shù)分別增加了10.4%—11.7%、6.7%—8.0%，有效分蘗數(shù)分別增加了10.2%—10.8%、8.0%—8.3%?？梢娫诖龠M(jìn)小麥分蘗及成穗方面各茬口的最佳施磷量均為270 kg P2O5·hm-2，同一施磷水平下花生茬口較間作茬口和玉米茬口更能提高單位面積最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)，茬口對分蘗成穗率影響不顯著。

表1 施磷水平對不同茬口下冬小麥分蘗及成穗率的影響

PCR：花生茬口；MCR：玉米茬口；ICR：玉米花生間作茬口。P0：0 kg P2O5·hm-2；P90：90 kg P2O5·hm-2；P180：180 kg P2O5·hm-2；P270：270 kg P2O5·hm-2。同一年份內(nèi)同列不同小寫字母表示 0.05 水平顯著差異。下同

PCR: Peanut crops for rotation; MCR: Maize crops for rotation; ICR: Peanut intercropping maize crops for rotation. P0: 0 kg P2O5·hm-2; P90: 90 kg P2O5·hm-2; P180: 180 kg P2O5·hm-2; P270: 270 kg P2O5·hm-2. Values followed by different small letters within a column are significantly different at 0.05 probability level in the same year. The same as below

2.2 施磷水平對不同茬口下冬小麥干物質(zhì)積累的影響

如圖1所示，同一茬口下，兩個生長季不施磷條件下（P0）各茬口冬小麥干物質(zhì)量隨著生育期的進(jìn)行呈先增加后降低趨勢，整個生育期干物質(zhì)量增長緩慢，灌漿期達(dá)到最大值，到成熟期降低。P90、P180、P2703個施磷水平下各茬口冬小麥干物質(zhì)量均隨生育時期的進(jìn)行呈逐漸增加趨勢，P90條件下冬小麥干物質(zhì)量從拔節(jié)期到揚花期迅速增加，灌漿期、成熟期增加緩慢；在P180、P270條件下，冬小麥干物質(zhì)量從拔節(jié)期到灌漿期迅速增加，到成熟期增速減緩。從曲線高度可以看出不同施磷水平下，各生育時期冬小麥干物質(zhì)量均呈P270＞P180＞P90＞P0處理，與不施磷相比施磷明顯提高了冬小麥干物質(zhì)積累量。這表明施磷有利于提高冬小麥干物質(zhì)的積累量，增施磷肥有利于提高生育后期干物質(zhì)積累速率。

由圖1可以看出，不同茬口下，兩個生長季在不施磷（P0）和P90水平時，冬小麥各時期干物質(zhì)量均呈花生茬口＞花生‖玉米茬口＞玉米茬口。在P180、P270施磷水平時，冬小麥各時期干物質(zhì)量則呈花生‖玉米茬口＞花生茬口＞玉米茬口，拔節(jié)期到灌漿期3個茬口曲線比較緊湊，灌漿期到成熟期間作茬口曲線高度明顯高于花生茬口和玉米茬口。花生茬口、花生‖玉米茬口和玉米茬口的干物質(zhì)量均在P270施磷水平時達(dá)到最大值。在P180水平時灌漿期間作茬口相較于花生茬口、玉米茬口干物質(zhì)量分別增加了3.2%—5.4%、6.7%—14.7%，成熟期分別增加了5.5%—7.3%、13.1%—13.9%。P270水平時灌漿期間作茬口相較于花生茬口、玉米茬口干物質(zhì)重量分別增加了2.3%— 3.4%、6.7%—8.4%，成熟期分別增加了3.8%—3.9%、8.9%—11.8%。由上說明促進(jìn)小麥最終干物質(zhì)積累方面各茬口的最佳施磷量均為270 kg P2O5·hm-2。

TS：分蘗期；JS：拔節(jié)期；AS：揚花期；FS：灌漿期；MS：成熟期。下同

2.3 施磷水平對不同茬口下冬小麥干物質(zhì)分配的影響

由表2可以看出，同一茬口下，隨著施磷量的增加，兩個生長季的冬小麥莖、葉和穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量呈增加趨勢，莖、葉干物質(zhì)分配量的增加達(dá)到顯著水平（＜0.05），穎殼及穗軸干物質(zhì)分配量的增加在P0—P180達(dá)到顯著水平（＜0.05），施磷量增加到P270干物質(zhì)分配量增加不顯著，籽粒干物質(zhì)分配量呈先增加后降低趨勢，P180水平達(dá)到最大值。隨著施磷量的增加，葉干物質(zhì)分配比率呈逐漸增加，莖、穎殼及穗軸干物質(zhì)分配比率呈先降低后增加趨勢，P180水平分配比率最低，2018—2019年分別為31.6%— 32.2%、11.8%—12.0%，2020年為30.1%—31.4%、12.2%—13.0%。籽粒的干物質(zhì)分配比率則呈先增加后降低趨勢，P180分配比率最高，2018—2019年為44.1%—44.6%、2019—2020年為41.7%—42.9%?？梢奝180通過降低莖、穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配比率從而增加籽粒的分配比率。

不同茬口下，除2018—2019年P(guān)270水平穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量，其他處理莖、葉、籽粒和穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量均表現(xiàn)為花生‖玉米茬口、花生茬口＞玉米茬口。在P180水平下，花生‖玉米茬口相較于花生茬口和玉米茬口適當(dāng)減少了莖和葉的干物質(zhì)分配比率，進(jìn)而顯著提高了籽粒的干物質(zhì)分配比率。在提高籽粒干物質(zhì)分配量和分配比率方面，各茬口的最佳施磷量均為180 kg P2O5·hm-2。

表2 施磷水平對不同茬口下冬小麥干物質(zhì)分配的影響

2.4 施磷水平對不同茬口下冬小麥花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的影響

小麥產(chǎn)量的形成來自花前干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和花后光合同化干物質(zhì)的積累兩個方面。由表3可以看出，同一茬口下，在兩個生長季，隨著施磷量的增加，莖的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量呈先快速增加后緩慢降低趨勢，P90水平下莖的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量達(dá)到最大值，相較于P0增加104.5%—194.4%，葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量在P90水平迅速增加，相較于P0增加了50.3%—128.9%，隨著施磷量的繼續(xù)增加，葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量緩慢減小。從P0到P270不管茬口如何，莖、葉干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移率均表現(xiàn)為P0＞P90＞P180＞P270處理，且差異均達(dá)到顯著水平（＜0.05），可見施磷量越低，莖葉干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移率越高。就花前莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒的貢獻(xiàn)率來看，莖的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒貢獻(xiàn)率隨著施磷量的增加而減少，葉的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒貢獻(xiàn)率隨著施磷量的增加在P90迅速減少，隨后在P180—P270水平緩慢減少。說明低磷條件下，籽粒的干物質(zhì)積累大量依靠花前莖葉干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，隨著施磷量的增加，會逐漸減弱對花前莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的依賴。由表2知P180水平下籽粒干物質(zhì)量最高，可見莖葉花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒貢獻(xiàn)率在29.3%—32.0%時更有利冬小麥高產(chǎn)。

由表3可知，不同茬口下，兩個生長季除2019—2020年葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量，其他均表現(xiàn)為花生‖玉米茬口、花生茬口＞玉米茬口，P0、P90水平時花生茬口莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量最高，P180、P270水平時花生‖玉米茬口莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量最高。由表4可知P0、P90水平時花生茬口小麥產(chǎn)量最高，P180、P270水平時花生‖玉米茬口產(chǎn)量最高，可見同一施磷水平下，莖葉花前干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量越高，籽粒的產(chǎn)量也越高。茬口對莖葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率和對籽粒的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)不明顯。

表3 施磷水平對不同茬口下冬小麥花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的影響

2.5 施磷水平對不同茬口下冬小麥花后籽粒灌漿的影響

由圖2可知冬小麥整個灌漿期可以在開花后持續(xù)約44 d，并且通過曲線趨勢可知冬小麥灌漿分為3個階段，2018—2019年在花后前13 d單穗干重逐漸增長為漸增期，花后19—31 d增長迅速為快增期，花后31—44 d增長速度又趨于平緩為緩增期。同一茬口下，在不施磷處理時整個灌漿期單穗干重增長較小，花后19—23 d為灌漿高峰期，持續(xù)了4 d，隨后增長較為緩慢。在P90水平下，整個灌漿期單穗干重增長明顯大于不施磷，在花后19—31 d為灌漿高峰期，持續(xù)了12 d，隨后增長較為緩慢。在P180和P270水平下，花后13—31 d為灌漿高峰期，持續(xù)了18 d，并且在花后31—44 d仍以較高速率灌漿。各施磷處理冬小麥灌漿高峰持續(xù)時間長短呈P180、P270＞P90＞P0。與P0相比P90、P180、P270處理灌漿結(jié)束單穗干重增加了15.3%—26.8%、18.4%—36.8%、13.0%—32.9%，P180對灌漿結(jié)束單穗干重的增幅最大。說明施磷量增加顯著促進(jìn)了冬小麥籽粒灌漿，有利于提前灌漿高峰進(jìn)入時間，延長冬小麥花后高速灌漿時間，有助于籽粒產(chǎn)量積累，P180對灌漿結(jié)束單穗干重提升效果最佳。

不同茬口下，兩個生長季P0和P90水平時，花生茬口冬小麥花后籽粒灌漿曲線均高于花生‖玉米茬口和玉米茬口，灌漿高峰期表現(xiàn)明顯，2018—2019年P(guān)90水平灌漿高峰期花生茬口、間作茬口和玉米茬口的灌漿速率分別為0.075、0.072 g、0.056 g·d-1（圖2）。P180、P270施磷水平時，花生‖玉米茬口冬小麥籽粒灌漿曲線均高于花生茬口和玉米茬口，同樣在灌漿高峰期作用明顯，P180水平間作茬口顯著提高了花后13—31 d灌漿高峰期的籽粒灌漿速率，2018—2019年該時段間作茬口、花生茬口和玉米茬口的灌漿速率分別為0.078、0.071、0.068 g·d-1。兩年趨勢表現(xiàn)一致，在促進(jìn)籽粒灌漿提高單穗干重方面各茬口的最佳施磷量均為180 kg P2O5·hm-2。

圖2 施磷水平對不同茬口下冬小麥花后籽粒灌漿的影響

2.6 施磷水平對不同茬口下冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

如表4所示，在同一茬口下，兩個生長季冬小麥單位面積穗數(shù)隨著施磷量的增加呈逐漸增加趨勢。P0—P180增加顯著（＜0.05），P180—P270增加不顯著，與表1單位面積有效分蘗數(shù)表現(xiàn)一致。穗粒數(shù)和產(chǎn)量則隨施磷量的增加呈先增加后降低趨勢，P180達(dá)到最大值，與P0相比，P90、P180、P270處理對穗粒數(shù)分別增加了6.7%—32.7%、14.4%—44.1%、7.2%—33.5%；產(chǎn)量分別增加了161.7%—259.1%、197.1%—316.4%、182.4% —281.5%。P90和P180水平下冬小麥籽粒千粒重顯著大于P0和P270施磷處理。綜合產(chǎn)量構(gòu)成三要素，P180水平下冬小麥產(chǎn)量最大。

不同茬口下，同一施磷水平時，兩年數(shù)據(jù)表現(xiàn)為花生茬口及間作茬口冬小麥實際產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)均高于玉米茬口。在P180條件下與玉米茬口相比，間作茬口冬小麥實際產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)分別提高了10.3%—12.5%、5.5%—16.8%和5.4%—8.2%，均達(dá)到顯著水平（＜0.05）。除2018—2019年生長季P90施磷處理玉米茬口冬小麥的千粒重大于間作茬口外，花生茬口及間作茬口冬小麥千粒重均高于玉米茬口，P0時，差異達(dá)到顯著水平。由表4可見，在提高小麥單位面積穗數(shù)方面各茬口的最佳施磷量均為270 kg P2O5·hm-2；在提高小麥穗粒數(shù)產(chǎn)量方面各茬口的最佳施磷量均為180 kg P2O5·hm-2。2018—2019年花生茬口、玉米茬口和花生‖玉米茬口的最高產(chǎn)量分別為10 257.5、9 663.3和10 755.3 kg·hm-2，2019—2020年最高產(chǎn)量分別為10 104.5、9 424.8和10 615.0 kg·hm-2。花生茬口及間作茬口主要通過提高冬小麥單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)來提高小麥產(chǎn)量。通過施磷和茬口及交互效應(yīng)F測驗表明，施磷水平和茬口對冬小麥單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均存在顯著影響，并且對千粒重和產(chǎn)量存在顯著的交互作用。

表4 施磷水平對不同茬口下冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

**表示處理間在0.01水平下差異顯著，*表示處理間在0.05水平下差異顯著

** Indicates significant difference among treatments at 0.01 1evel, * Indicates significant difference among treatments at 0.05 level

2.7 不同茬口下冬小麥產(chǎn)量與施磷水平的關(guān)系

對兩年不同茬口下冬小麥產(chǎn)量與施磷量之間的關(guān)系進(jìn)行一元二次方程擬合（表5）。結(jié)果表明，花生茬口最高產(chǎn)量施磷量和最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量分別為182.9和177.0 kg·hm-2，比玉米茬口施磷量分別減少了6.64%和6.50%，但最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和最高產(chǎn)量比玉米茬口分別增加了5.61%和5.62%?；ㄉ衩撞缈谧罡弋a(chǎn)量施磷量和最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量分別為184.5和178.9 kg·hm-2，比玉米茬口施磷量分別減少了5.85%和5.49%，但最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和最高產(chǎn)量比玉米茬口分別增加了8.19%和8.21%。由此可見，花生茬口和花生‖玉米茬口優(yōu)于玉米茬口，花生茬口和花生‖玉米茬口可以在保證產(chǎn)量的同時減少磷肥施用量。

表5 不同茬口下冬小麥產(chǎn)量與施磷水平的關(guān)系

：施磷量P level；：產(chǎn)量yield

3 討論

3.1 施磷水平與茬口對冬小麥分蘗及成穗率的調(diào)控效應(yīng)

分蘗是小麥重要的生物學(xué)特征，也是決定群體發(fā)展和產(chǎn)量形成的重要因素。小麥的分蘗、成穗和群體動態(tài)發(fā)展與產(chǎn)量構(gòu)成因素密切相關(guān)，是高產(chǎn)栽培技術(shù)調(diào)控的重點[26]。前人研究發(fā)現(xiàn)，增施磷肥能促進(jìn)分蘗發(fā)生，提高單位面積分蘗成穗率，顯著增加單位面積穗數(shù)[27-28]，且小麥分蘗成穗率與產(chǎn)量呈線性正相關(guān)[29]。本研究表明，在不同茬口下，施磷均顯著提高冬小麥單位面積最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)，且在同一施磷條件下不同茬口其分蘗成穗率與小麥產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，這些結(jié)果與前人的研究一致。然而，在同一茬口不同施磷水平下表現(xiàn)不一致。在本試驗條件下表現(xiàn)為P90的產(chǎn)量大于P0，但P90的分蘗成穗率反而小于P0。這可能是不施磷肥時，土壤中磷素不能滿足冬小麥產(chǎn)生較多分蘗需求，造成大部分分蘗即成穗及單株單穗情況，從而分蘗成穗率較高，但P90的單位面積有效穗數(shù)和穗粒數(shù)均已顯著大于P0處理，所以在產(chǎn)量上仍表現(xiàn)為P90大于P0。

目前關(guān)于不同茬口對冬小麥的分蘗及成穗率影響的研究較少。本研究表明，同一施磷水平下，花生茬口與間作茬口相較于玉米茬口均能提高冬小麥單位面積最大分蘗數(shù)和單位面積有效分蘗數(shù)，但對分蘗成穗率的影響不顯著。這一結(jié)果可能與豆科作物獨特的固氮作用[16]導(dǎo)致土壤氮含量的增加提高冬小麥的分蘗及成穗數(shù)[30]，或者豆科作物茬口較玉米茬口顯著提高土壤速效磷含量，從而提高冬小麥單位面積穗數(shù)[4]，以及玉米花生間作茬口在土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)和關(guān)鍵酶活性上具有良好的茬口優(yōu)勢[5-6]等一系列因素有關(guān)。

3.2 施磷水平與茬口對冬小麥干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)移的調(diào)控效應(yīng)

小麥籽粒產(chǎn)量來源于花后光合同化物的積累和花前營養(yǎng)器官貯存的同化產(chǎn)物向籽粒中的轉(zhuǎn)運[24]。陽顯斌等[31]研究發(fā)現(xiàn)，施磷促進(jìn)了小麥不同生育時期干物質(zhì)積累。本試驗表明施磷顯著提高了冬小麥干物質(zhì)積累量，磷肥充足時有利于提高生育后期干物質(zhì)積累速率，與前人一致。同時還發(fā)現(xiàn)，莖、葉的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒貢獻(xiàn)率隨著施磷量的增加而減少，這說明低磷條件下，籽粒的產(chǎn)量比較依賴花前莖、葉干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，隨著施磷量的增加，這種依賴會逐漸減弱，更傾向于花后光合同化干物質(zhì)的積累。本試驗表明隨著施磷量的增加，冬小麥成熟期莖、葉和穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量呈增加趨勢，莖、葉花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒貢獻(xiàn)率在29.3%—32.0%時更有利冬小麥高產(chǎn)，與張晶等[32]研究花后光合同化對籽粒貢獻(xiàn)率在67.1%—70.3%時產(chǎn)量最高一致。

王飛等[7]研究發(fā)現(xiàn)相同施磷條件下花生‖玉米茬口較玉米茬口明顯增大冬小麥葉面積指數(shù)，提高凈光合速率，促進(jìn)干物質(zhì)積累。本研究表明，在4個施磷水平下，花生‖玉米茬口冬小麥干物質(zhì)量均大于玉米茬口。而且，還發(fā)現(xiàn)在不施磷（P0）和P90水平時，冬小麥各時期干物質(zhì)量均呈花生茬口＞花生‖玉米茬口，在P180、P270施磷水平時，冬小麥各時期干物質(zhì)量均呈花生‖玉米茬口＞花生茬口，這說明在低磷條件下花生茬口有利于冬小麥干物質(zhì)的積累，在適磷和磷充足條件下，花生‖玉米茬口更有利于冬小麥干物質(zhì)的積累。其原因可能為在P0和P90條件不能滿足當(dāng)季冬小麥的生長發(fā)育的情況下，花生相對于花生‖玉米吸磷量較低，花生茬口殘余土壤速效磷較低所致[33]；P180、P270水平施磷較多條件下，花生‖玉米茬口的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、物生物、有機(jī)質(zhì)和酶活性等因素為主效應(yīng)[34]。本研究還表明，在P180水平下，茬口對冬小麥莖、葉、籽粒和穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量影響明顯，表現(xiàn)為花生‖玉米茬口＞花生茬口＞玉米茬口，且花生‖玉米茬口顯著大于玉米茬口。從分配比例上看，在P180水平下，花生‖玉米茬口適當(dāng)減少了冬小麥莖干物質(zhì)分配比例，進(jìn)而顯著提高了籽粒的干物質(zhì)分配比例。而在同一施磷水平下，莖、葉花前干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量越高，籽粒的產(chǎn)量也越高。

3.3 施磷水平與茬口對冬小麥產(chǎn)量形成的調(diào)控效應(yīng)

小麥籽粒的干物質(zhì)積累主要決定于灌漿過程中的灌漿持續(xù)時間和灌漿速率，籽粒灌漿過程呈慢—快—慢的生長規(guī)律，漸增期灌漿速率、快增期灌漿速率和緩增期灌漿持續(xù)時間是影響河西地區(qū)春小麥籽粒質(zhì)量的主要參數(shù)[35]。原亞琦等[36]研究表明相同底墑下, 漸增期和快增期的持續(xù)時間、最大灌漿速率隨磷肥的增加而增高。本研究表明，施磷量增加有利于使進(jìn)入灌漿高峰期的時間提前，延長冬小麥花后快速灌漿時間，有助于籽粒產(chǎn)量積累。研究還發(fā)現(xiàn)，低磷條件下花生茬口相對于間作和玉米茬口提高了灌漿高峰期籽粒灌漿速率，P180、P270條件下間作茬口相對于花生茬口和玉米茬口提高了灌漿高峰期籽粒灌漿速率。其原因可能與茬口對冬小麥分蘗成穗的影響一致，需要進(jìn)一步試驗驗證。

小麥產(chǎn)量由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重3個要素構(gòu)成，三者關(guān)系的協(xié)調(diào)是取得小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵[37-38]。胡雨彤等[39]研究表明，隨施磷量的提高，小麥產(chǎn)量、有效穗數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)呈現(xiàn)出先增后降的趨勢。本研究表明，隨著施磷量的提高，冬小麥穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量變化趨勢與前人研究一致，但單位面積穗數(shù)則一直呈增加趨勢，這可能與本試驗土壤速效磷含量低有關(guān)。史校艷等[40]通過大豆、玉米及其間作茬口研究認(rèn)為，茬口效應(yīng)主要影響冬小麥的單位面積穂數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量，表現(xiàn)為大豆單作＞玉米大豆間作＞玉米單作。本研究結(jié)果表現(xiàn)為，在P0和P90條件下，各茬口小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量表現(xiàn)為花生茬口＞花生‖玉米茬口＞玉米茬口。然而，在P180和P270條件下花生茬口和花生‖玉米茬口的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)均顯著大于玉米茬口，各茬口小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為花生‖玉米茬口＞花生茬口＞玉米茬口，與史校艷研究不太一致，這可能是由于同為豆科作物的大豆和花生在茬口特性上略有區(qū)別所致。

將冬小麥產(chǎn)量與施磷水平進(jìn)行方程擬合，并對其與磷肥投入、小麥價格的關(guān)系進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，花生茬口最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量和最高產(chǎn)量施磷量分別為177.0、182.9 kg·hm-2；花生‖玉米茬口最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量和最高產(chǎn)量施磷量分別為178.9、184.5 kg·hm-2，與玉米茬口相比，施磷量減少，但產(chǎn)量卻并沒有降低反而有所增加。據(jù)此，在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)不同茬口合理配施磷肥，避免因磷肥施用過量而造成諸多負(fù)面效應(yīng)。

4 結(jié)論

與不施磷相比，施磷肥顯著提高了冬小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)，同時提高莖、葉干物質(zhì)積累，促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移，提高籽粒灌漿速率，施磷180 kg·hm-2時小麥產(chǎn)量最高?；ㄉ缈诩盎ㄉ衩撞缈谠诙←湻痔Y成穗、干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)移、籽粒灌漿和產(chǎn)量形成方面均優(yōu)于玉米茬口，其冬小麥產(chǎn)量潛力大，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量低，為177.0—178.9 kg·hm-2。

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Effects of Phosphorus Application Levels on Growth and Yield of Winter Wheat Under Different Crops for Rotation

XUE HuaLong1, LOU MengYu1, LI Xue1, WANG Fei1, GUO BinBin1, GUO DaYong1, LI HaiGang2, JIAO NianYuan1

1College of Agriculture, Henan University of Science and Technology/Henan Dry Land Agricultural Engineering Technology Research Center, Luoyang 471023, Henan;2College of Grassland Resources and Environment, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhhot 845350

【】 In order to explore the reasonable system of crops for rotation with wheat and its phosphorus (P) fertilizer management technology, the effects of P application levels on growth and yield of wheat under different crops for rotation were studied.】From 2018 to 2019 and 2019 to 2020, the winter wheat was planted under different crops for rotation of peanut (PCR), maize (MCR) and peanut intercropping maize (ICR), with different P application levels, including P0(0 kg P2O5·hm-2), P90(90 kg P2O5·hm-2), P180(180 kg P2O5·hm-2) and P270(270 kg P2O5·hm-2). Effects of P levels on tiller and effective spike rate, grain filling rate, dry matter accumulation and distribution ratio, and yield components of winter wheat were investigated.】(1) Under the same crops for rotation, the maximum number of tillers per unit area, the number of effective tillers, dry matter accumulation and dry weight per spike of winter wheat were P270＞P180＞P90＞P0treatment with the increase of P application rate. But the grain number per spike, the distribution rate of dry matter to grain and yield of winter wheat increased at first and then decreased, and reached the maximum under P level of P180. (2) Under different crops for rotation, the maximum number of tillers and effective tillers per unit area of winter wheat were PCR＞ICR＞MCR under different P levels. The dry matter weight and yield of winter wheat under PCR were higher than those under ICR and MCR with P0and P90levels, but ICR under P180and P270levels, the dry matter quality and yield of winter wheat were higher than those under PCR and MCR. (3) According to the fitting curve of P application and yield, the highest yield of winter wheat was 10 493.6 kg·hm-2, and the optimal economic yield of P level was 177.0 kg·hm-2underPCR. The highest yield of winter wheat was 10 749.8 kg·hm-2, while the optimal economic yield of P level was 178.9 kg·hm-2under ICR. The highest yield of winter wheat was 9 936.2 kg·hm-2, and the optimal economic yield of P level was 189.3 kg·hm-2underMCR. 【】 The number of effective tillers, dry matter accumulation and transferring, grain filling and yield formation of winter wheat under crops for rotation of peanut or crops for rotation of maize intercropping peanut were better than those of under crops for rotation of maize. Compared with crops for rotation of maize, the yield potential of winter wheat in crops for rotation of peanut or maize intercropping peanut was higher, and the application amount of phosphorus in the optimal economic yield was lower, which was 177.0-178.9 kg·hm-2.

crops for rotation; P levels; rate of effective tillers; grouting; dry matter accumulation; yield; wheat; peanut; maize

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.17.013

2020-07-06；

2021-03-03

國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0200202）、河南省自然科學(xué)基金（182300410014）、河南省科技攻關(guān)（182102110180）

薛華龍，E-mail：m17772158221@163.com。通信作者焦念元，E-mail：jiaony1@163.com

（責(zé)任編輯 李云霞）