氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥灌漿特性的影響

摘 要：采用裂區設計研究了不同氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥灌漿特性的影響，結果表明：孕穗期漬害顯著減小了小麥籽粒體積和籽粒質量，降低灌漿速率，縮短灌漿各期時間；氮肥后移顯著增加了小麥籽粒體積和籽粒質量，提高了灌漿速率，而對灌漿時期參數無顯著影響；各灌漿參數按與冬小麥籽粒最終千粒質量的關聯度高低分別為平均灌漿速率、快增期灌漿速率、緩增期灌漿速率、最大灌漿速率、漸增期灌漿速率，與各灌漿時期參數關聯性不顯著。綜合評價認為，生產中在沿淮行蓄洪區孕穗期易受漬害的大田推薦基肥∶拔節肥∶孕穗肥=3∶5∶2的氮肥運籌以減輕影響。

關鍵詞：氮肥運籌； 孕穗期； 漬害； 灌漿特性

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2013.01.006

Effects of Nitrogen Application Methods on Grain Filling Characteristics of Winter Wheat Suffered Waterlogging at Booting Stage

WU Jin-dong1， DING Guang-li2

（1. West Anhui University， Lu'an， Anhui 237012， Cina；2. Fu'nan County Agricultural Science Research Institute，Fu'nan， Anhui 236300，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： The experiment applied split block design to study effects of different N application methods on grain filling characteristics of winter wheat suffered waterlogging at booting stage. The result showed that waterlogging at booting stage reduced 1 000 grain volume， grain weight， grain filling rate， each grain filling stage. Postponing N application improved 1 000 grain volume， grain weight， grain filling rate， while there was no significant different in each grain filling stage. According to their relationship to final 1 000 grain dry weight， there were R， R2， R3， Rm， R1 in descending order and there was no significant relationship with each parameter of grain filling stages. Evaluated comprehensively， the N application method （base fertilizer∶elongation fertilizer∶booting fertilizer=3∶5∶2） was recommended to reduce negative effect of waterlogging at booting stage in the Huaihe River flood plain.

Key words： nitrogen application method； booting stage； waterlogging； grain filling charac teristics

小麥籽粒灌漿特性是影響籽粒產量的一個重要生理性狀，對它的研究可為籽粉產量目標的制定及育種策略的抉擇提供重要依據[1]。漬害尤其是孕穗期漬害對冬小麥籽粒灌漿影響很大。有研究指出，漬水影響光合作用，減少物質積累，改變光合產物在地上部與根系間的分配比例，抑制產量形成[2]。由于沿淮蓄洪區小麥生育中后期降水過多，漬害是小麥生產上常見的氣象災害之一。合理的氮素運籌可以調節作物群體的生理生態，提高作物的抗逆性，增加冬小麥產量[3]。有關不同供氮方式和漬水的單項研究很多，但利用不同供氮方式緩解作物漬水逆境脅迫的研究較少，因此，研究氮素運籌對孕穗期漬害冬小麥籽粒灌漿特性的影響，對提高沿淮蓄洪區小麥粒質量與產量具有重要的理論和實踐意義。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗選用強筋小麥新麥18品種為材料。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計 于2010—2011年在安徽省阜南縣農業科學研究所試驗田進行。試驗地土壤類型為潮土，0～20 cm土層的養分狀況：有機質含量為13.5 g·kg-1，全氮1.12 g·kg-1，速效氮86.9 mg·kg-1，速效磷14.4 mg·kg-1，速效鉀118.6 mg·kg-1。試驗采用裂區設計，淹水處理（2水平）為主區，不同供氮方式（4水平）為副區，小區面積3 m×4 m=12 m2，3次重復。W1表示淹水處理，小麥孕穗期淹水7 d，處理期間在漬水裂區起埂灌溉，并在埂內側設置防滲溝并埋設塑料布以防側滲，保持水層0.5～1.0 cm；對照區耕作層土壤保持田間持水量75%～80%（采用TDR法測定），用W0表示。供氮方式N1、N2、N3、N4表示基肥∶拔節肥∶孕穗肥比例分別為10∶0∶0、7∶3∶0、5∶5∶0、3∶5∶2，孕穗肥在淹水后2 d施下。播前施入P2O5105 kg·hm-2與K2O135 kg·hm-2，撒施于地表后耕翻入土。10月20日播種，整個生育期施純氮240 kg·hm-2，基本苗為225萬株·hm-2。其余管理措施同一般高產大田。

1.3 測定項目與方法

小麥開花期每個小區選擇花期一致，長相、長勢、穗子大小基本相同，無病蟲危害的單莖100個進行標記。從開花后5 d開始取樣，以后每5 d取樣1次，直至完熟。每個小區每次取10個單莖剝下籽粒，隨機取200粒用排水法測其體積[1]，然后立即置于烘箱105 ℃下殺青30 min，之后降至80 ℃烘干至恒質量，稱其干質量，換算成千粒質量。

對籽粒千粒體積進行y= a+bx+cx2+dx3方程擬合[4]，以開花后天數（t）為自變量，千粒體積（y）為因變量，a，b，c，d為待定系數，根據方程推導出一系列參數：籽粒體積達最大時間x1=[-c-（c2-3bd）1/2]/（3d）；籽粒體積增加速率達最大時間x2=-c/（3d），將x1、x2代入多項式即得籽粒最大體積Vm和籽粒體積最大增率VRm。采用郭天財等[1]的方法對籽粒千粒質量進行Logistic方程y= k/（1+ea-bt）擬合，其中k為千粒質量潛力值，t為開花天數，a，b均為回歸參數，相應的灌漿特性參數均按常規計算推導：Tm、T、T1、T2、T3分別表示最大灌漿速率到達時間、籽粒灌漿歷期、漸增期、快增期和緩增期歷期，Rm、R、R1、R2、R3分別表示籽粒最大灌漿速率、平均灌漿速率以及漸增期、快增期和緩增期灌漿速率。參數推導如下：

（1）灌漿高峰期起始（t1）和結束時間（t2）：

t1= （a- ln3.732）/b，t2=（a + ln 3.732）/b；

（2）灌漿終期（t3）：

t3= （4.595 12+a）/b，Y達99% k 時的時間；

（3）最大灌漿速率到達時間（Tm）和最大灌漿速率（Rm）：

Tm = a/b，Rm= kb/4；

（4）其他灌漿參數：

T1＝t1，T2＝t2-t1，T3=t3-t2，G1= k/（1+ ea-bt1），G2= k[1/（1+ ea-bt2）-1/（1+ ea-bt1）]，G3= k[1/（1+ ea-bt3）-1/（1+ ea-bt2）]，R1=G1/T1，R2=G2/T2，R3=G3/T3，T=t3，R=k/T

其中，T1、G1、R1，T2、G2、R2，T3、G3、R3 分別表示籽粒灌漿漸增期、快增期和緩增期持續時間、積累量和灌漿速率，T和R分別表示灌漿持續天數和籽粒平均灌漿速率。W為最終籽粒千粒干質量。

1.4 統計分析

應用DPS6.55統計軟件進行數據統計與分析，利用Excel2003軟件進行作圖。Duncan法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥籽粒體積、籽粒干質量的影響

2.1.1 氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥灌漿期籽粒體積的影響及其與最終粒質量的關系 從籽粒生長發育角度考慮，籽粒生長第一階段（漸增期）主要是籽粒形成和胚乳細胞分裂階段，此階段籽粒體積迅速增加，產量庫容基本形成，對粒質量形成尤為重要[5]。由圖1和表1可以得出，籽粒體積的增加的一元三次多項式y=a+bx+cx2+dx3擬合效果顯著，決定系數R2均達顯著水平（P<0.05）。進一步方差分析得，各處理灌漿體積增速達最大的時間X2差異顯著（P<0.05），而灌漿體積達最大的時間X1差異不顯著（P>0.05），籽粒最大體積Vm和籽粒體積增加最大速率VRm差異均顯著（P<0.05）。正常生長小麥千粒籽到達最大體積的時間、體積增加速率達最大時間、體積最大增加速率、最大體積分別為（31.62±0.53） d，（13.06±0.15） d，（2.15±0.27） mL3·（千粒·d）-1，（57.45±7.41） mL3，而孕穗期濕害小麥分別為（31.04±0.23） d，（14.74±0.49） d，（1.76±0.15） mL3·（千粒·d）-1，（45.39±4.33） mL3。漬水脅迫延長了籽粒體積增加速率達最大的時間，而對達到最大體積的時間無顯著影響，降低體積最大增加速率，減小籽粒最大體積；隨著氮肥后移，提前達到體積增加速率達最大，籽粒最大體積Vm和籽粒體積增加速率VRm均顯著增加，而對達到最大體積的時間無顯著影響。各處理的籽粒最大體積和最終粒質量呈顯著正相關，相關系數為R體積=0.990 9，說明建立強大的庫容是提高產量的基礎。

2.1.3 氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥灌漿期籽粒干質量的影響 從各處理的籽粒灌漿過程（圖2）可以看出，籽粒千粒干質量呈現“慢-快-慢”的變化趨勢，適合用Logistic生長曲線擬合。其方程參數見表2，所有方程的決定系數R2均達到極顯著水平（P<0.01），說明Logistic方程真實地反映了小麥籽粒的灌漿過程。進一步方差分析得，各處理小麥灌漿各參數差異均達顯著（P<0.05）。由表2可得出，孕穗期濕害降低籽粒干質量。正常生長小麥千粒籽粒干質量為（39.86±4.58） g，而孕穗期濕害小麥為（30.31±2.85） g，降低了23.95%。氮肥后移提高籽粒干質量，正常情況下W0N2、W0N3、W0N4比W0N1分別提高了17.8%，23.7%，32.1%，而孕穗期漬害情況下W1N2、W1N3、W1N4比W1N1分別提高了9.4%，15.8%，25.2%。

2.2 氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥灌漿歷期參數的影響

根據冬小麥籽粒千粒質量呈現“慢-快-慢”的變化趨勢，把小麥灌漿期分為漸增期、快增期、緩增期。由表2得，正常生長與孕穗期漬害各處理籽粒生長灌漿持續期（T）、漸增持續期（T1）、快增持續期（T2）、緩增持續期（T3）以及最大灌漿速率時間（Tm）分別為（43.77±0.72） d與（40.46±0.39） d、（12.20±0.55） d與（11.07±0.07） d、（14.07±0.09） d與（13.09±0.17） d、（17.50±0.11） d與（16.29±0.21） d、（19.23±0.59） d與（17.62±0.11） d。漬水脅迫顯著縮短了灌漿各時期（P<0.05），氮肥后移則對其無顯著影響（P>0.05）。孕穗期漬害加速了早衰，縮短了小麥灌漿歷期，最后使粒質量下降。

2.3 氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥灌漿速率參數的影響

由表2可知，正常生長與孕穗期漬害各處理籽粒千粒平均灌漿速率（R）、最大灌漿速率（Rm）、漸增期灌漿速率（R1）、快增期灌漿速率（R2）、緩增期灌漿速率（R3）分別為（0.95±0.10） g·d-1與（0.77±0.07） g·d-1、（1.95±0.22） g·d-1與（1.57±0.13） g·d-1、（0.72±0.05） g·d-1與（0.60±0.06） g·d-1、（1.71±0.19） g·d-1與（1.38±0.11） g·d-1、（0.48±0.05） g·d-1與（0.39±0.03） g·d-1。正常情況下W0N2、W0N3、W0N4平均灌漿速率比W0N1分別提高了15.9%，20.7%，28.0%，而孕穗期漬害情況下W1N2、W1N3、W1N4比W1N1分別提高了8.7%，14.5%，23.2%。漬水脅迫極顯著降低了灌漿各速率參數（P<0.01）；氮肥后移則顯著提高了灌漿各速率參數（P<0.05）。氮肥后移，改善小麥群體的生理生態，可以部分緩解漬水脅迫，增加粒質量。

2.4 氮肥運籌對孕穗期漬害冬小麥最終千粒干質量與灌漿參數的相關分析

將冬小麥產量與各灌漿參數進行灰色關聯度分析，把產量作為母序列，選擇均值化，設分辨系數ρ=0.5，△min=0，得出各灌漿參數與產量關聯度大小依次為R>R2>R3>Rm> R1> T1> T2 > T3 >Tm >T（表3）。表明小麥最終千粒干質量與各灌漿速率參數的關聯度大于各灌漿歷期參數，決定千粒質量的是籽粒灌漿速率，而各歷期參數影響較小，不是造成粒質量不穩定的主要原因。各籽粒灌漿速率參數中，以快增期灌漿速率效應最大，它極大影響平均灌漿速率；緩增期灌漿速率次之，說明緩解早衰對增加粒質量很重要；最大灌漿速率決定灌漿強度，也影響最終籽粒質量，而漸增期灌漿速率對粒質量影響不顯著。

3 結論與討論

（1） 孕穗期漬害顯著減小了小麥籽粒體積和籽粒質量，降低灌漿速率，縮短灌漿各期時間；氮肥后移顯著增加了小麥籽粒體積和籽粒粒質量，提高了灌漿速率，而對灌漿歷期參數無顯著影響；這與Nass[6]、蔡慶生等[7]的研究一致，而與韓占江等[8]的研究不一致。試驗中各灌漿參數按與冬小麥籽粒千粒質量的關聯度高低分別為平均灌漿速率、快增期灌漿速率、緩增期灌漿速率、最大灌漿速率、漸增期灌漿速率，與各灌漿歷期參數關聯性不顯著。可見，應把提高灌漿速率和提高籽粒體積作為小麥育種和制定栽培管理措施的主攻目標。籽粒灌漿歷期主要受環境因子（特別是溫度）的調控，與粒質量關系不顯著。

（2） 小麥前期施氮肥過多，易導致群體過大，抗逆性差，后期氮肥缺乏，加速植株莖、葉、鞘中的含氮有機化合物及早降解，向籽粒轉移，從而產生早衰，這種早衰在孕穗期漬害情況下尤為嚴重。快增期灌漿速率、緩增期灌漿速率與千粒質量關聯度大，說明試驗中各處理大都嚴重早衰，后期灌漿不足，導致產量下降，所以小麥中后期土壤養分的充分供應對增加粒質量具有十分重要的意義。孕穗期追施適量氮肥提高了小麥開花后的旗葉葉綠素含量和單葉光合速率，提高灌漿速率，從而增加了粒質量和產量。

（3） 小麥產量形成是源庫相互作用的結果，源足、庫大、流暢條件下才能獲得高產[9]。小麥孕穗期漬害不僅造成“庫”的減少，也同時影響“源”的增長和“流”的通暢。孕穗期對漬水脅迫特別敏感，造成根際缺氧，根系呼吸受抑，吸收能力下降，嚴重削弱了光合作用和營養運輸能力，其后的灌漿過程受到了“源”的限制，過多過早地動用根系和莖鞘貯藏物質導致小麥根系和葉片早衰。漬水還使植株體內乙稀含量增加，細胞分裂素和赤霉素合成減少，激素平衡失調與紊亂，正常的生理生化代謝系統受到破壞，導致“流”不暢[10]。

試驗表明，孕穗期漬害嚴重影響冬小麥產量，而氮肥后移能顯著緩解漬害造成的影響，不僅獲得高的籽粒千粒質量，同時能得到適宜的產量結構。綜合評價認為，生產中在淮行蓄洪區小麥最佳氮肥運籌方式為基肥∶拔節肥∶孕穗肥比例為3∶5∶2為佳。

參考文獻：

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