播期和播量對不同類型小麥品種產量及氮素利用效率的影響

周曉虎　賀明榮　代興龍等

摘 要：在大田條件下，以大穗型品種泰農18和中穗型品種山農15為試材，分別設置三個種植密度、兩個播期研究播期和播量對不同類型小麥品種產量構成因素及其氮素利用效率的影響。結果表明：兩個品種花前營養器官中貯存的氮素向籽粒中的轉運量、轉運率和貢獻率均隨種植密度的增大而增大，隨播期的延遲而降低。隨種植密度增大，穗粒數、千粒重相應降低，單位面積穗數升高；隨播期延遲穗粒數、千粒重則相應升高，單位面積穗數降低。在延遲播期和增加密度的最終影響下籽粒產量顯著提高。兩個品種的籽粒含氮量隨播期的延遲和種植密度的增加而降低，地上部氮素積累量隨播期的延遲和種植密度的增加而增加，結果氮素吸收效率和氮素利用效率同步提高。因此，通過適當延遲播期和增加種植密度可以實現籽粒產量和氮素利用效率的協同提高。本試驗條件下，泰農18和山農15兼顧高產和氮素利用效率的最適宜播期為10月14日，種植密度（基本苗）分別為405.0、517.5萬株/hm2。

關鍵詞：冬小麥；播期延遲；種植密度；產量；氮素利用效率

中圖分類號：S512.104.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）09-0065-05

小麥是我國北方重要的糧食作物，在農業生產和國民經濟中占有重要地位。通過不斷改進栽培措施提高單產、增加總產是保證糧食安全的重要手段[1]。小麥產量不但受品種、土壤條件、氣候影響，播期和播量與其也有密切聯系[2，3]。施用氮肥可以增加小麥產量，但不合理施用也帶來一系列負面影響，如土壤酸化、環境污染、氮素利用效率降低等[4～6]。近年經常出現暖冬，按以前的適宜播期播種小麥冬前旺長，受凍減產。應對氣候變化，相應調整播期、播量成為當前北方冬小麥高產高效生產的必要措施[7]。播期和播量對單位面積穗數具有調節作用，對穗粒數和千粒重也有一定影響，從而影響最終產量[8]。小麥生產上，采取比傳統播期延后5 d左右播種，再結合相應播量，可以避免群體過大、個體發育不良，從而保證產量[7]。以往該方面研究多集中于播期和播量對產量構成要素的影響[9～12]，鮮有其對氮素利用效率影響的報道。因此，本試驗在大田條件下設置不同播期和播量處理，研究其對小麥產量及氮素利用效率的影響，旨在尋求適宜的播期與播量以達到產量和氮素利用效率的協同提高。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2011～2012年在山東農業大學試驗農場（東經117°9′，北緯36°9′）進行，前茬作物為玉米。該地區年均氣溫13℃，≥10℃年均積溫4 213℃，年日照時數為2 627 h，年無霜期195 d；本年度小麥整個生育期降水量為197.9 mm。供試土壤為棕壤土，播種前0～20 cm土層土壤有機質12.42 g/kg，全氮1.23 g/kg，堿解氮114.82 mg/kg，速效磷33.92 mg/kg，速效鉀86.67 mg/kg。

1.2 試驗設計

本試驗采取裂區設計，主區兩個品種為大穗型泰農18（T18）和中穗型山農15（S15），裂區為兩個播期2011年10月9日（D1）、2011年10月14日（D2）。裂區內根據主莖成穗占適宜成穗數的1/4、2/4、3/4設置三個密度，T18基本苗：135.0（T1）、270.0（T2）、405.0（T3）萬株/hm2；S15 基本苗：172.5（S1）、345.0（S2）、517.5（S3）萬株/hm2。小區面積45 m2（30 m×1.5 m），重復3次。

前茬玉米秸稈粉碎后于播種前翻壓還田。氮肥為尿素（含N 46%），施N量240 kg/hm2，分別于播前和拔節期按1∶1施用；磷肥用過磷酸鈣（含P2O5 12%），P2O5用量120 kg/hm2；鉀肥用氯化鉀（含K2O 60%），K2O用量120 kg/hm2；磷鉀肥做基肥一次施入。基施尿素于播種前均勻撒施于各小區后耕翻，拔節期開溝施肥，其余管理措施同高產田。早晚播期分別于2012年6月6日、2012年6月8日收獲。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 籽粒產量的測定 每小區收獲3 m2，重復3次，曬干后計產并進行室內考種。

1.3.2 植株氮含量的測定 開花期各處理選開花時間、穗型、莖高相近的50個單莖掛牌標記。成熟后每處理收取30個單莖，按葉、莖鞘、穗軸（含穎殼）、籽粒分樣，105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱取干重，后用微型植株粉粹機（FZ102型）粉碎，測定各器官的全氮含量。用濃硫酸和催化劑（CuSO4·5H2O∶K2SO4=1∶5）消煮，半微量凱氏定氮法測定氮含量（KJeltecTM 8200）。

1.4 計算方法

地上部氮素積累量（AGN）=∑4k=0成熟期單株組分干重×組分含氮量×密度

氮素收獲指數（NHI）= 籽粒氮素積累量/植株地上部氮素積累量×100%

氮素利用效率（NUE）= 籽粒產量/（土壤當季可供氮量+施肥量）×100%

氮素吸收效率（UPE）= 植株地上部氮素積累量/（土壤當季可供氮量+施肥量）×100%

氮素轉化效率（UTE）= 籽粒產量/植株地上部氮素積累量×100%

1.5 數據處理與分析

采用DPS 7.05軟件進行數據統計分析，采用LSD法進行顯著性測驗（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥籽粒產量及產量構成因素的影響

如表1所示，泰農18和山農15的產量構成因素中，同一播期內，單位面積穗數為T1T2>T3，S1>S2>S3；籽粒產量表現為T1T2>T3，S1>S2>S3。這表明籽粒產量的增加，是由穗數的增加而實現的。種植密度增加后，穗數顯著增多，且彌補了穗粒數和千粒重降低的影響，保證了籽粒產量。

不同播期同一密度的產量構成因素中，單位面積穗數表現為D1>D2，穗粒數和千粒重均為D1D2。這表明延遲播期后產量的增加是由穗粒數和千粒重共同引起的。通過播期和播量的共同作用產量以D2T3、D2S3最高。

2.2 不同處理對小麥氮素利用率的影響

如表2所示，同一播期內，泰農18的氮素收獲指數T1>T2>T3， D1播期中T1與T3差異顯著，但T2與T1、T3差異均不顯著； D2播期中差異均不顯著。山農15的氮素收獲指數D1播期中S1> S3> S2，S2、S3差異不顯著，但均與S1差異顯著；D2播期中S1>S3>S2、S2、S3差異不顯著，但均與S1差異顯著。泰農18和山農15的地上部氮素積累量、氮素利用效率、氮素吸收效率均為T1

不同播期同一密度中氮素收獲指數泰農18差異不顯著，山農15則D1S2

2.3 不同處理對小麥植株氮素運轉分配的影響

如表3所示，同一播期內籽粒氮素積累量泰農18和山農15均為T1T2>T3，S1>S2>S3，以上各生理指標均差異顯著。花后吸收氮素量和貢獻率均表現為T1>T2>T3，S1>S2>S3，且差異顯著。以上數據表明，增大種植密度后有利于群體在花前形成足夠多的干物質量和氮素積累量，從而可以保證吸收的氮素能夠更多地向籽粒中轉運。

同一密度不同播期條件下，籽粒氮素積累量表現為D1D2，差異顯著。花后吸收氮素的轉運量和對籽粒氮的貢獻率為D1

3 結論與討論

楊春玲等（2009）[13]、李愛國等（2012）[14]研究表明，延遲播期后適當增加密度仍可形成高產群體，保證產量不降低或稍微降低。小麥的播期和產量回歸分析符合二次曲線關系，即隨播期推遲小麥產量呈先升高趨勢，當達到臨界值后開始下降[8]。劉萬代等（2009）[15]研究顯示，成穗率隨播期推遲而增加，不同播期內的成穗數隨著密度的增大而增加，產量隨著播期延遲和密度增加而增加，適當延遲播期配以合適密度可以發揮小麥的高產潛力。播期推遲與密度增加對產量要素的影響前人研究結果有所不同。代維清（2012）[16]認為，播期推遲千粒重降低、穗粒數增加。早播以分蘗形成群體，晚播主要以主莖形成群體。郝有明等（2011）[7]研究表明，穗粒數隨播量增加而減少，隨播期推遲而減少。本試驗結果顯示，同一播期內隨密度增加穗粒數、千粒重均降低，并與最低密度均呈顯著性差異；隨播期延遲穗粒數、千粒重均升高，并且差異顯著。在播期和密度的共同影響下泰農18和山農15的產量均為晚播、最大密度最高。因此，延遲播期后增加密度可以彌補群體偏小的問題，同時晚播后穗粒數和千粒重均增大，最終保證小麥的產量。

Barraclough等（2010）[17]曾指出，四個決定小麥氮素利用效率的關鍵因素是籽粒產量、籽粒含氮量、地上部總氮素積累量和氮素收獲指數，但這四個因素之間卻最終受到質量守恒定律的制約。曹倩等（2011）[18]研究顯示，適當增加密度有利于產量提高，并可顯著提高氮素利用效率，再繼續增加密度產量會降低。在本試驗條件下，同一播期內隨種植密度的增加，泰農18和山農15的籽粒含氮量降低，氮素利用效率、氮素吸收效率、地上部氮素積累量、籽粒產量都升高。據分析，氮素利用效率升高主要與種植密度增大和播期延遲后籽粒含氮量下降、地上部群體干物質總量和根系量的增加有關。增加種植密度，根系顯著增加，特別是深層次的根長密度增加比例顯著升高。深層次的氮素吸收明顯增加，滿足了地上部群體增大后的氮素需求；延遲播期后小麥群體減少了無效分蘗，主莖成穗率升高，并且灌漿后期的持續灌漿能力強，持續時間長。因此，在延遲播期增加密度的前提下保證了籽粒產量升高的同時氮素利用效率也顯著升高。

晚播可以保持花后高速的灌漿速率，增加粒重，并且晚播還會提高穗粒數，從而可以增加產量[20]。籽粒灌漿期間，如果根吸收的氮素無法滿足需要時，此時花前營養器官貯藏的氮素就成為重要補給[19]。花前營養器官貯藏的氮素對籽粒氮素積累量貢獻較大，并且主要依靠花前積累[21，22]。與正常播期相比，晚播提高了小麥各器官開花期和成熟期干物質和氮素積累量，并促進了花后營養器官貯藏氮素向籽粒中的轉運[21]。關于花前氮素轉運貢獻率與密度的研究不盡一致，有的研究表明隨著種植密度的增大貢獻率降低[22]；有人研究表明隨著種植密度的增大貢獻率升高[24]。本試驗條件下，隨種植密度增大，花前營養器官貯藏氮素的轉運量、轉運率和對籽粒氮素的貢獻率均增大；播期延遲后花前氮素轉運量、轉運率和對籽粒氮素的貢獻率均降低，但花后吸收轉運量增大，從而最終保證了籽粒中的氮素積累和產量。

綜上，在當前氣候變暖、冬前積溫偏高條件下，可以通過合理延遲播期、增加種植密度來提高主莖成穗率，保有合理群體，最終實現產量和氮素利用效率的協同提高。

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