虧缺灌溉對(duì)新疆不同品種春小麥產(chǎn)量和氮素利用的影響

摘要： 【目的】在水肥一體化條件下，研究不同生育期不同虧缺灌溉水平對(duì)春小麥產(chǎn)量和氮素利用的影響，為優(yōu)化新疆春小麥水肥管理、提高小麥生產(chǎn)水肥效益提供技術(shù)支撐?！痉椒ā坑?022、2023 年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行了管栽試驗(yàn)和小區(qū)試驗(yàn)，灌溉方式為滴灌。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為干旱敏感品種新春22 號(hào)（XC22） 和耐旱品種新春6 號(hào)（XC6）；副區(qū)為灌溉處理，設(shè)置全生育期充分灌溉對(duì)照[CK，土壤濕度為田間持水量（FC） 的75%～80%]；分蘗期輕度虧缺（T1，60%～65% FC）、中度虧缺（T2，45%～50% FC）；拔節(jié)期輕度虧缺（J1，60%～65% FC）、中度虧缺（J2，45%～50% FC） 5 個(gè)處理。調(diào)查了開(kāi)花前后春小麥莖鞘、葉、穗及籽粒干物重、氮素含量，及成熟期小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素；計(jì)算了花前氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)、花后氮素吸收量及氮素利用率?！窘Y(jié)果】?jī)善贩N小麥成熟期植株氮素積累量（166.15～238.87 kg/hm2）、成熟期營(yíng)養(yǎng)器官氮素分配率、各器官花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（21.76～57.66 kg/hm2） 及其貢獻(xiàn)率（14.15%～31.66%）、植株花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（78.67～147.66kg/hm2） 及貢獻(xiàn)率（51.58%～81.11%） 均表現(xiàn)為T2、J2 處理低于T1、J1，而T2、J2 處理下籽粒氮素分配率、植株花后氮素吸收量及貢獻(xiàn)率則高于T1、J1。虧缺灌溉處理下，品種XC6 各器官氮素積累與分配、各器官花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及貢獻(xiàn)率、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素總體上高于干旱敏感品種XC22。與CK 處理相比，T1 處理下耐旱品種（XC6） 成熟期植株氮素積累量顯著提高了9.98%，莖鞘花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及貢獻(xiàn)率分別提高了24.06%、18.91%，植株花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及貢獻(xiàn)率分別顯著提高了19.21%、12.53%，產(chǎn)量顯著提高了12.17%，氮素利用率提高了2.25%，氮肥生產(chǎn)效率顯著提高了12.16%，氮素收獲指數(shù)提高了3.71%。而干旱敏感品種XC22 的各項(xiàng)指標(biāo)在4 個(gè)虧缺灌溉處理下均低于CK?！窘Y(jié)論】在新疆灌溉綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)，分蘗期輕度虧缺灌溉（60%～65% FC） 可顯著提高耐旱型春小麥花前氮素的積累量和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高氮素利用率和氮素收獲指數(shù)，并有效提高產(chǎn)量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的效果；而干旱敏感型品種不適宜于任何時(shí)期的虧缺灌溉。

關(guān)鍵詞： 春小麥； 虧缺灌溉； 氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)； 產(chǎn)量形成； 氮素利用率

干旱條件下土壤相對(duì)濕度每降低10%，作物減產(chǎn)約5%[1]。新疆常年干旱少雨，年降水量少且不均勻，干旱缺水是限制新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素[2]。春小麥?zhǔn)切陆钪匾募Z食作物，其生產(chǎn)能力是保障區(qū)域糧食安全的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小麥生育前、中期干旱發(fā)生頻率為30%～40%[3]，尤其是北疆麥區(qū)生育前、中期干旱發(fā)生頻率高達(dá)80% 左右[4]。滴灌小麥?zhǔn)切陆←湹闹饕N植模式，多年來(lái)滴灌技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與發(fā)展，作物的產(chǎn)量和水肥利用潛力已得到充分挖掘[5]。因此，探究其氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量形成和氮素利用對(duì)生育期虧缺灌溉的響應(yīng)，有助于理解其生長(zhǎng)與脅迫響應(yīng)間的平衡，通過(guò)挖掘滴灌小麥生物學(xué)增產(chǎn)潛力，進(jìn)一步提高氮素利用率。研究結(jié)果為推動(dòng)新疆小麥產(chǎn)業(yè)向綠色高效、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型，保障新疆糧食安全與生態(tài)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土壤水分是作物氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)以及同化的限制因子之一，對(duì)土壤中氮素轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)運(yùn)也有重要的影響[6]。小麥開(kāi)花至成熟階段是氮素吸收分配的關(guān)鍵時(shí)期，花后營(yíng)養(yǎng)器官氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控籽粒氮素的積累[7]。已有研究表明，在黃淮海麥區(qū)，分蘗期輕度干旱（60%～65%） 提高了分蘗—拔節(jié)、拔節(jié)—開(kāi)花階段植株氮素積累量、花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率，而拔節(jié)期輕度干旱則有利于提高拔節(jié)—開(kāi)花、開(kāi)花—成熟階段的氮素積累量、花后氮素積累量及其對(duì)籽粒氮貢獻(xiàn)率，但降低了花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量[8]，拔節(jié)期和開(kāi)花期灌水（75 mm），有利于提高產(chǎn)量及氮素利用率[9]；在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)，分蘗后期—成熟期，輕度土壤干旱顯著提高了千粒重、穗粒數(shù)、產(chǎn)量和收獲指數(shù)，顯著降低了穗數(shù)，重度土壤干旱顯著降低了產(chǎn)量及其構(gòu)成因子[10]，越冬期（60 mm）+拔節(jié)期（60 mm） 灌溉有利于提高穗數(shù)和產(chǎn)量[ 1 1 ]。郭曾輝等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在西北麥區(qū)限水（60 mm） 減氮可有效提高小麥產(chǎn)量、氮素收獲指數(shù)、氮素利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥表觀利用率，有利于維持氮素平衡。返青期中度干旱—復(fù)水，有利于提高小麥產(chǎn)量及水分利用效率，拔節(jié)期中度干旱—復(fù)水增加了穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量，重度干旱—復(fù)水顯著降低了小麥產(chǎn)量和收獲指數(shù)[13]?？梢?jiàn)，水分虧缺對(duì)作物產(chǎn)生的影響與虧缺發(fā)生的時(shí)期、程度、時(shí)長(zhǎng)等因素密切相關(guān)[14]，干旱鍛煉能夠幫助作物形成抗旱記憶以應(yīng)對(duì)隨后的逆境[15?16]。

滴灌小麥對(duì)虧缺灌溉的響應(yīng)受不同虧缺灌溉情景（時(shí)期、程度） 的影響，進(jìn)而影響氮素的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量形成。目前關(guān)于干旱脅迫對(duì)小麥氮素利用的影響已有較多研究[17?18]，但在滴灌條件下，作物生育期虧缺灌溉對(duì)春小麥葉、莖鞘、穗和籽粒氮素積累、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用的影響缺乏系統(tǒng)研究。因此，以具不同抗旱能力的兩個(gè)滴灌春小麥品種為材料，研究分蘗期與拔節(jié)期輕度和中度虧缺灌溉對(duì)春小麥葉、莖鞘、穗和籽粒氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量形成及氮素利用的影響，探討不同生育時(shí)期虧缺灌溉條件下春小麥的氮素利用規(guī)律，為新疆滴灌春小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培技術(shù)的制定提供理論支撐。