不同水氮處理對超晚播冬麥生長、水氮利用及產(chǎn)量的影響

摘要：【自的】探究新疆北疆超晚播小麥最適水肥配比，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高超晚播小麥產(chǎn)量及水肥利用率提供參考?！痉椒ā恳援?dāng)?shù)刂髟孕露?8號為供試材料，設(shè)3個灌水處理 W₁（2 750m³/hm³ ） .W₂（3750m³/hm³ ）、W₃（4750m³/hm³ ），4個施氮肥量（尿素）處理 N₀（0kg/hm³ ） N₁ （ 180kg/hm³ ） ?，N₂ I₂（360kg/hm³ ） ?.N₃ （5 400kg/hm³ ），分析不同水氮運籌對小麥生長、水氮利用、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響?！窘Y(jié)果】增加灌水量和施氮量，有利于小麥株高及葉面積指數(shù)增大，與 W₁N₀ 相比， W₂N₂ 成熟期株高顯著增高 13.22cm ，孕穗期葉面積指數(shù)顯著增高 3.92m²/m² ;小麥單株干物質(zhì)積累量從拔節(jié) Σ-Σ 灌漿呈先快后慢的增長趨勢， W₂N₂ 處理顯著高于其它處理；在 W₂N₂ 基礎(chǔ)上隨著灌水量和施氮量的增加顯著降低小麥對土壤水分的消耗量，且產(chǎn)量也同時降低，進而導(dǎo)致水分利用效率降低。在 W₂N₂ 處理下，水分利用率較 W₃N₃ 高 20.71% ，氮肥農(nóng)學(xué)利用率高64.14% ；穗粒數(shù)隨灌水量和施氮量的增加而增加， N₂ 顯著高于 N₀，N₁ 處理，千粒重隨著灌水量的增加而增加， W₃ 處理顯著高于 W₁ 處理，隨施氮量的增加而降低，在 W₃N₀ 達到最大。 W₂N₂（9743.01kg/hm²） 產(chǎn)量達到最高，且顯著高于其它處理。【結(jié)論】超晚播小麥灌水量在 3750m³/hm² 追施尿素含量在 360kg/hm² 時冬小麥干物質(zhì)、水氮利用效率及產(chǎn)量最佳，是產(chǎn)量和效益兼優(yōu)的最佳組合。

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）03-0584-09

0 引言

【研究意義】新疆冬小麥播期在10中旬到11月中旬[1-2]。近年來，超晚播小麥面積逐漸增大，而冬前葉齡低于3片葉的小麥，最晚播的小麥冬前甚至不出苗[3]，所以需補足當(dāng)年小麥播種面積[4]。新疆北疆塔額地區(qū)冬天降雪較大，超晚播冬麥可有效利用積雪融水，從而節(jié)約出苗水和越冬水[5]。但超晚播小麥相對于適播小麥出苗率較低[6]，分蘗少，產(chǎn)量低[7]。灌水和施肥是調(diào)控作物生長和產(chǎn)量形成的重要因素[8]，研究水肥配施對超晚播小麥影響具有重要意義。【前人研究進展】不同灌水量和施氮量對小麥群體動態(tài)均具有一定的調(diào)控效應(yīng)，且灌水調(diào)控效應(yīng)大于施氮效應(yīng)[9]。適當(dāng)調(diào)虧水分有利于小麥氮素利用[10]，同樣適量施肥可促進小麥根系對水分的吸收從而提高水分利用率[11]。合理的水肥運籌能夠提高植株對養(yǎng)分的吸收和運輸，有助于協(xié)調(diào)植株的生長，可構(gòu)建合理群體提高產(chǎn)量[12]?！颈狙芯壳腥朦c】目前，相關(guān)文獻大多圍繞品種、春麥冬播對超晚播冬小麥展開研究[13]，而對于其最佳的水氮運籌模式研究較少。故需進一步對新疆北疆超晚播小麥水氮配施效應(yīng)進行研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】試驗研究不同的水氮處理組合對超晚播小麥農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累、水分利用及產(chǎn)量的影響，篩選出最佳的水氮處理組合，為新疆北疆超晚播小麥高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

材料與方法

1.1材料

試驗于2022年10月 ～2023 年7月在塔城地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 ?46^°21^′N，82^°41^′E? 進行，海拔高度 415m ，土壤類型為沙壤土，前茬作物為玉米。試驗前 0～20cm 土層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為 ΔpH 8.36，有機質(zhì)含量 23.57g/kg ，全氮 0.34g/kg ，堿解氮 45.37mg/kg ，有效磷 18.60mg/kg ，速效鉀205.00mg/kg 。供試肥料為尿素，含氮量為 46% 。

供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N新冬18號。

1.2 方法

1.2. 1 試驗設(shè)計

采用二因素裂區(qū)試驗，主區(qū)灌水量設(shè)3個水平：2 750m³/hm² （ W₁ ） ，3750m³/hm²（W₂） 和4750m³/hm² （ W₃ ）。副區(qū)為施氮量： 0kg/hm² （ N₀ ） .180kg/hm²（N₁） ） 166kg/hm²（N₂） 和248kg/hm²（ΛN₃） 。共設(shè)12個處理，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)面積為 20.0m²（4.0m×5.0m） ，各小區(qū)滴管帶均單獨接連水表及小型施肥罐，各小區(qū)間隔 4m²（2.0m×2.0m） 保護行，行距 20cm 。播種深度為 3cm 左右，播種量 375kg/hm² ，播期為10月27日。播種前基施磷酸二銨 300kg/hm² 。表1＼～2

表2 不同處理下冬小麥各時期追施尿素量

1.2.2 測定指標

1. 2.2.1 生育進程

調(diào)查并記錄小麥的出苗期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期和成熟期的時期，并記錄小麥生育期的天數(shù)。

1.2.2. 2 株高及葉面積指數(shù)

從拔節(jié)期開始，每個小區(qū)選取長勢均勻一致的小麥10株測定其主莖高度，將每株植株綠葉取下后測量其長度和最寬處的寬度，相乘以后在乘以系數(shù)0.83，取其平均值，根據(jù)群體莖數(shù)測定群體葉面積指數(shù) （LAI） 等主要農(nóng)藝性狀參數(shù)。

1.2.2. 3 干物質(zhì)積累量

于冬小麥拔節(jié)期、孕穗期、開花期，灌漿前期、灌漿前期、成熟期，每小區(qū)取具有代表性的15株小麥，去根后將植株分為葉片、莖鞘、穎殼和穗軸、籽粒部分，分別稱量鮮重后，放入 105°C 烘箱中殺青 15min，80^°C 烘至恒重后稱干重，分別測定小麥植株各部分的干物質(zhì)重量。

1.2.2.4 耗水量及水分利用率

土壤貯水量 τ（m）τ= 土壤重量含水量 （%）× 土壤深度（ cm）×? 土壤容重 （g/cm³）×10 ：

耗水量 τ（mm）= 播前 0～100cm 土壤貯水量（ mm ） + 生育期間自然降水量（mm） + 灌水量L mm^′ ）-收獲期土壤貯水量（ （mm） ；

水分利用效率（ kg/m³ ） Σ=Σ 籽粒產(chǎn)量（ kg/τ hm² ）/小麥生育期間耗水量（ （mm） 。

1.2.2. 5 氮肥利用率

氮肥農(nóng)學(xué)利用率 （kg/kg）= （施氮區(qū)籽粒產(chǎn) 量 kg/hm²-Ω 未施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量 kg/hm² ）/施氮量 （kg/hm² ）；

氮肥偏生產(chǎn)力（ kg/kg ） Σ=Σ 籽粒產(chǎn)量（ kg/ hm² ）/施氮量 （kg/hm² ）。

1.2.2.6產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

小麥成熟后，在各處理每個小區(qū)內(nèi)長勢一致的區(qū)域，取 1m² 調(diào)查穗數(shù)收獲脫粒計產(chǎn)。選取具有代表性的小麥10株考種室內(nèi)，測量千粒重、單株穗數(shù)、穗粒數(shù)等指標。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel2021和DPS7.05統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮處理對冬小麥生長指標的影響

2.1.1 對冬小麥生育時期的影響

研究表明，隨著灌水量和施氮量增大冬小麥生育期延長， W₂，W₃ 處理較 W₁ 處理平均延長3、4.75d，N₀ 較 N₂，N₃ 縮短 3.34.4.34d 。其中， W₃ 較 W₁ 處理，進入拔節(jié)期提前，進入孕穗期、開花期、灌漿期分別推遲。灌水量增大（ W₃ 處理）主要延長了拔節(jié)-孕穗、孕穗-開花的進程進而導(dǎo)致生育期延長，各處理差異顯著，施氮量的增大同樣導(dǎo)致生育期的延長，但 N₂，N₃ 之間差異不顯著。表3

2. 1.2 對冬小麥株高的影響

研究表明，隨著灌水量的增加冬小麥株高呈先增大后減小的趨勢。其中拔節(jié)期至孕穗期增長速率最快，且隨著灌水量和施氮量的增加而增加，不同灌水處理下， N₂、N₃ 均顯著高于 N₀.N_i ；開花到成熟期，施氮量增大， W₁ 處理下株高呈增大趨勢，而 W₂?W₃ 處理則呈先增后降的趨勢， N₂ 達到最大，與 N₃ 無顯著差異，但顯著高于 N₁，N₀ 。適量灌水量有利于冬小麥株高增長，施氮量在 N₂ 下，繼續(xù)增施氮肥對株高無影響。其中 W₂N₂ 株高達到 87.11cm ，在此基礎(chǔ)上持續(xù)增大灌水量和施氮量對冬小麥株高無顯著性影響。圖1

2.1.3 對冬小麥葉面積指數(shù)的影響

研究表明，灌水量和施氮量均對冬小麥葉面積指數(shù)有顯著影響，且在各生育時期變化趨勢相同，隨著生育進程的推移，呈先增后降的趨勢，在孕穗期達到峰值。 W₁ 灌水量下，隨著施氮量的增加，葉面積不斷增加，且 N₂，N₃ 顯著高于 ，W₂，W₃ 灌水下，表現(xiàn)為 N₂gt;N₃gt;N₁gt;N₀ ，在W₂N₂（6.59m²/m²） 達到最大，但 N₂，N₃ 無顯著差異。在同一施氮量下，隨著灌水量的增加，呈不斷增加的趨勢， W₂ 顯著高于 W₁ ，與 W₃ 無顯著差異。增加灌水量可顯著提高葉面積指數(shù)，同時增加灌水量和施氮量比單獨增加差異更顯著，所有處理以 W₂N₂ 的葉面積指數(shù)最大。圖2

注：JS拔節(jié)期；BS孕穗期；FP開花期；FS灌漿期；MS成熟期 Notes：JS：Jionting stage；BS：Booting stage；FP：Flowering stage；FS：Filing stages;MS：Full ripe stage 注：JS拔節(jié)期；BS孕穗期；FP開花期；FS灌漿期 Notes：JS：Jionting stage；BS：Booting stage；FP：Flowering stage；FS：Filling stages

Fig.2 Changes of dynamic change of leaf area index in different water and nitrogen treatment during winter wheat growth period

2.2 不同水氮處理對小麥干物質(zhì)積累的影響

研究表明，灌水量和施氮量均對小麥干物質(zhì)積累有顯著影響。在 W₁ 灌水處理下，增加施氮量，則干物質(zhì)積累量顯著增加，成熟期 W₁N₃ 較W₁N₁，W₁N₂ 高 19.84% 、 13.65% 。 W₂，W₃ 處理下，隨著施氮量增加呈先增后減的趨勢，在 N₂ 處理下達到最大，且顯著高于 N₀，N₁ ，與 N₃ 差異不顯著。在 N₀，N₁ 施氮處理下，干物質(zhì)積累量隨著灌水量的增加而增加， W₂、W₃ 顯著高于 W₁ 處理，在 N₂，N₃ 處理下，隨灌水量的增加呈先增后減趨勢，在 W₂ 處理下達到最大， W₂N₂ 較 W₁N₂、W₃N₂ 高 20.12% .8.38% ，在灌水量較高的情況下增加施氮量不利于小麥干物質(zhì)的積累，適當(dāng)?shù)墓嗨亢褪┑靠杀ＷC小麥干物質(zhì)的積累量，在 W₂N₂達到最大。圖3

注：JS拔節(jié)期；BS孕穗期；FP開花期；FSI灌漿前期；FSⅡI灌漿后期；MS成熟期 Notes：JS：Joiage;BSBoisge;F：Foweage;SI：Earlfilisage;SI：Mdgliagell ripe stage

Fig.3Changes of dry matter accumulation in different water and nitrogen treatment duringwinterwheatgrowth period

2.3 不同水氮處理對冬小麥水氮利用效率的影響

研究表明，冬小麥總耗水量隨著灌水處理的升高而增加，灌水量和施氮量均對水分利用效率指標影響顯著。同一施氮水平下，隨著灌水量增加，土壤耗水量顯著減少，而總耗水量增加，水分利用效率大均呈先增加后下降的趨勢，并在 W₂N₂ 處理下達到最高 16.80kg/hm² 處，顯著高于其它處理。 W₁ 水平下隨著施氮量的增加，土壤耗水量增加，總耗水量增加，水分利用率顯著增加。 W₂ 、W₃ 水平下，除 N₀ 外土壤耗水量及水分利用率先增加后降低，有顯著差異。 W₂，W₃ 下氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力均隨施氮量的增加而降低，在 N₂ 處理下， W₃ （ 16.34kg/kg ）、 W₁ （ 8.25kg/ kg 顯著低于 W₂（26.38kg/kg） ，氮肥偏生產(chǎn)力同樣存在顯著差異。過量的灌水不能使冬小麥對土壤水分進行充分的吸收，從而導(dǎo)致水分利用效率降低，適量的增施氮肥有利于提高冬小麥的水分利用效率。增加滴灌量可顯著提高氮肥偏生產(chǎn)力，適宜的滴灌量和施氮量可有效提高氮肥農(nóng)學(xué)利用效率。表4

2.4 不同水氮處理對冬小麥產(chǎn)量的影響

研究表明，隨著施氮量和灌水量的增加，穗數(shù)除 N₀?N₁ 處理外，各灌水量水平下差異并不顯著；隨著灌水量和施氮量的增加穗粒數(shù)顯著增加;同一灌水量下千粒重隨著施氮量的增加呈降低的趨勢，但并不顯著；灌水量施氮量對產(chǎn)量均有顯著差異，在 W₁ 的處理下，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量持續(xù)增加的趨勢在 W₁N₃（8 009.70kg/hm² ）處理下產(chǎn)量達到最高。在 W₂，W₃ 處理下，隨著追氮量的增加，產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，在 W₂N₂ （ 9743.01kg/hm² ）處理下產(chǎn)量達到最高。在同一施氮量處理下，隨著灌水量的增加，產(chǎn)量均呈先增加后降低的趨勢，均在 W₂ 灌水條件下產(chǎn)量達到最高。同時增加灌水量和追氮量， W₂N₂ 0 9743.01kg/hm² 較 W₁N₁（5606.66kg/hm²） 增產(chǎn)了 73.78% ， W₃N₃ （ 8 109.57kg/hm² 較 W₂N₂ （ 9743.01kg/hm² ）減產(chǎn)了 16.77% ；水氮對冬小麥穗粒數(shù)有顯著影響，水分對千粒重有顯著影響，W₃N₃ 處理下冬小麥千粒重降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。表5

3討論

3.1在小麥生產(chǎn)過程中，適宜的水氮運籌是小麥生產(chǎn)的重要目標，可在提高小麥產(chǎn)量的同時保證資源的高效利用[14，15]。水氮對作物生長發(fā)育的影響互不相同，小麥則是依靠水、氮的相互作用，共同的影響而形成的[16]。研究認為葉片是植株進行光合作用的主要器官，葉面積大小對小麥干物質(zhì)形成有較大的影響[17]，合理水氮有利于孕穗期葉面積指數(shù)的增大，從而提高開花至成熟期干物質(zhì)積累量和成熟期生物產(chǎn)量[18]。干物質(zhì)是衡量植物體內(nèi)營養(yǎng)成分，有機物含量的指標[19]水分過少影響了小麥營養(yǎng)生長，導(dǎo)致干物質(zhì)積累量下降，產(chǎn)量降低[20]。適宜的水分條件，干物質(zhì)積累較快，成熟期生物量最大；水分過多導(dǎo)致前期營養(yǎng)生長過旺，營養(yǎng)物質(zhì)向籽粒中的轉(zhuǎn)運較低，成熟時生物量降低[21]。研究表明，在 W₁ 處理下，隨著施氮量增加，冬小麥株高不斷增加，而在 W₃ 處理下，隨著施氮量的增加，冬小麥株高反而呈降低趨勢，在灌水量較高的情況下，過多的投入氮肥則會對植株生長產(chǎn)生負效應(yīng)，而在低灌水量條件下，適量條件下增施氮肥有利于冬小麥生長發(fā)育，與冉文星22所研究一致。隨著生育時期不斷推進，各處理葉面積指數(shù)均呈先增后減的趨勢，均在孕穗至揚花期達到最大。 W₁N₀ 限制了冬小麥葉面積指數(shù)的增長，從而影響冬小麥的光合作用。在 W₁ 灌水量下，冬小麥干物質(zhì)隨著施氮量的增加而增加，在 W₂，W₃ 處理下，干物質(zhì)的積累在達到一定量之后開始逐漸下降，表現(xiàn)為 N₂gt;N₃gt; N₁ 。在同一施氮量下，總體表現(xiàn)為 N₂ 處理大于N₃ 處理，導(dǎo)致在 W₁ 灌水處理下，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量在 W₁N₃ 時最高，在同一施氮量下，產(chǎn)量及各因子隨著灌水量的增加呈上升趨勢，在 W₂N₂ ?9743.01kg/hm² 時達到最高，當(dāng)繼續(xù)增加灌水施肥時，降低了土壤通氣性，表層養(yǎng)分相對匱乏，不利于冬小麥根系對土壤水分和養(yǎng)分的吸收及向地上部分的轉(zhuǎn)運均會導(dǎo)致產(chǎn)量下降。可以看出，適宜冬小麥灌水和施氮量有利于小麥葉面積的形成，提高了光合的利用率，促進拔節(jié)至灌漿期干物質(zhì)的積累，使植株能夠充分吸收土壤水分和養(yǎng)分，提高后期蒸騰速率，使植株生育進程正常進行，保障穗粒數(shù)、千粒重的形成，從而使產(chǎn)量進一步提高。與曹宏鑫等[23研究認為一致。試驗可能由于在超晚播條件下進行，出苗較弱，導(dǎo)致各處理分蘗較少或無分糵，從而導(dǎo)致穗數(shù)無明顯變化。

3.2合理的水肥管理有利于作物高產(chǎn)，而盲目的水肥管理不但對作物生長發(fā)育不利，還將導(dǎo)致水肥資源浪費和環(huán)境污染[24]。研究認為，植株吸收氮素的能力會受水分虧缺的影響，導(dǎo)致營養(yǎng)器官的含氮量降低，籽粒中的氮“庫”變小，對“源”的拉力減小，降低營養(yǎng)器官氮素運轉(zhuǎn)，最終影響籽粒產(chǎn)量和水氮利用效率[25]。適量灌水可提高冬小麥的氮素利用效率，當(dāng)水分過多或過少時，會導(dǎo)致氮素的吸收利用的效率較低[26]。試驗研究認為，當(dāng)灌溉量由 W₂ 提高至 W₃ 時，土壤耗水量降低，土壤表層養(yǎng)分含量降低，根系吸收的養(yǎng)分減少，使成熟期籽粒在整株干物質(zhì)中的分配率降低，從而降低了水氮的利用效率，當(dāng)施氮量由 N₁ 增至N₃ 時，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率呈下降趨勢。增施氮肥的同時需要補充灌水可促進水氮耦合，提高成熟期小麥的氮肥利用能力，在一定灌溉水平下適度提高施氮量可以提升水分利用效率，與雷鈞杰等[27]的研究一致。研究還發(fā)現(xiàn)，水肥耦合相對于單獨灌水更能促進小麥植株的氮素積累，這可能是因為合理的水氮配施可促進小麥根系生長，提高對水分的吸收能力，水肥耦合可提高氮肥的利用并緩解因灌水量較大而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失的負面影響。

4結(jié)論

W₂N₂ 處理下，冬小麥產(chǎn)量達 9743.01kg/ hm² 、水分利用效率 16.80kg/hm² 、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率 26.38kg/kg ，均達到最佳，在此基礎(chǔ)上持續(xù)增加施氮量或者增大灌溉量均不利于節(jié)水增產(chǎn)，W₂N₂ 為冬小麥產(chǎn)量和效益兼優(yōu)的最佳組合。

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Abstract：【Objective】To explore the optimal ratio of water and fertilizer for ultra -late sowing wheat in northern Xinjiang and solve the problems of low yield and lowutilizationrate of water and fertilizer resources for ultra-late sowing wheat in local agricultural production.【Methods】With the local main plant Xindong 18 as the test material，three irrigation treatments and four urea treatments were wet up： W₁（2，750m³） hm³ ）， W₂（3，750m³/hm³） ， W₃（4，750m³/hm³） ， ，N，（ 180kg/hm³ ）， N₂ （ 360kg hm³ ）， N₃（5，400kg/hm³） ，to analyze the effects of different water and nitrogen transportation on wheat growth，water andnitrogen utilization，dry matter accumulation and yield.【Results】The increase of irrigation volume and nitrogen application could increase wheat plant height and leaf area index. Compared with W₁N₀ W₂N₂ mature plant height increased by 13.22cm ，and the leaf area index by 3.92m²/m² . The accumulation of dry material in wheat increased from jointing-filling - slow，and W₂N₂ treatment was significantly higher than those of other treatments；On the basis of W₂N₂ ，the consumption of soil water and the amount of nitrogen，and the yield was also reduced，leading to the decrease of water use efficiency. Under W₂N₂ treatment， the water utilization rate was 20.71% higher than that of W₃N₃ ，and the agricultural utilization rate of nitrogen fertilizer was 64.14% ; the number of ear grains increased with the increase of irrigation water and nitrogen application， N₂ was significantly higher than those of N₀ and N₁ treatments，the ^1，000 grainweight increased with the increase of irrigation water， W₃ treatment was significantly higher than that of W₁ treatment，decreasing with the increase of nitrogen application，and reaching the maximum at W₃N₀ .Theyield of W₂N₂ （9，743.01kg/hm² ）was the highest and significantly higher than those of the other treatments.【Conclusion】 The yield of ultra -late sowing winter wheat is 3，750m³/hm² with urea content 360kg/hm² ，which is the best combination of both yield and efficiency.

Key Words：ultra -late sowing winter wheat; growth;water and nitrogen utilization； yield