黑龍港地區施氮方式對不同類型冬小麥品種產量及水分利用率的影響

魏建偉，李丁，李強，孟祥海，李會敏，喬文臣，孫書孌，趙明輝，趙鳳梧

（河北省農林科學院旱作農業研究所，河北衡水053000）

黑龍港地區施氮方式對不同類型冬小麥品種產量及水分利用率的影響

魏建偉，李丁，李強，孟祥海，李會敏，喬文臣，孫書孌，趙明輝，趙鳳梧*

（河北省農林科學院旱作農業研究所，河北衡水053000）

為了篩選出黑龍港地區不同類型冬小麥品種適宜的施氮方式，以該生態區大面積推廣的3個不同類型冬小麥品種邯6172（粒重側重型）、河農6049（粒數側重型）和衡4399（穗數側重型）為試材，在氮肥施用量均為270 kg/hm2條件下，試驗設氮肥底施與追施比例（底追比）3∶7、5∶5和7∶3計3個水平，研究了3種施氮方式對不同類型冬小麥的產量及水分利用率的影響。結果表明：氮肥使用比例以及品種類型均與小麥產量和水分利用率高度相關，穗數側重型品種衡4399宜采用底追比3∶7的施氮方式，平均產量為7 181.54 kg/hm2，水分利用率為22.26 kg/（hm2·mm）；粒重側重型品種邯6172和粒數側重型品種河農6049宜采用底追比5∶5的施氮方式，平均產量分別為7 176.23和7 166.05 kg/hm2，水分利用率分別為22.05和22.00 kg/（hm2·mm）。

冬小麥；氮肥比例；品種類型；產量；水分利用率

黑龍港流域地處華北平原腹地，涉及河北省滄州、衡水、邢臺、邯鄲和廊坊5個地區共49個縣（市），總人口3 000萬人以上。該地區小麥種植面積約130萬hm2，占全省小麥播種總面積的50%，其豐欠對河北省小麥產量具有舉足輕重的作用；但是，人均淡水資源僅72 m3，只相當于全國人均水平的1/37，屬于極度貧水區[1]。因此，必須在有限的水資源條件

下提高水分利用率，才能達到高產、高效的目的。

水分和養分都是小麥生長的必須條件，研究表明，水分與肥料的交互作用非常明顯，在適宜的范圍內，根系越發達，肥料越充足，吸水能力就越強，水分利用率就越高[2]。但是，陳尚謨[2]研究認為，旱區玉米、谷子和大豆等作物的水分利用率與施肥量的關系不是直線，而是典型的拋物線型。近年來隨著小麥產量的不斷提高，傳統的“一炮轟”施氮方式成為限制小麥產量進一步提高的主要因素，不斷優化氮肥運籌技術是小麥持續高產的保證，隨著研究的深入，氮肥后移的時間和比例也在不斷優化，以與小麥生長所需的氮肥吸收規律達到最佳吻合[4]?？祰碌萚5]認為，拔節期補充氮肥可以促進小麥籽粒灌漿，提高氮肥吸收利用率和小麥產量，其中，基追比5∶5施氮方式下產量最高，產量構成三因素較為協調；追施氮肥還可以提高小麥旗葉的RuBPCase活性和光合速率。但也有研究認為，基追比4∶6施氮方式下小麥增產效果較好，主要原因是可顯著增加小麥的有效穗數[6]。同時，試驗條件不同，研究結果也不盡一致[7～10]。針對黑龍港流域的特殊氣候條件，以不同類型的小麥品種為試材，在氮肥施入量相等的條件下，研究了不同底追比（底肥與追肥的施用量比例）對小麥產量和水分利用率的影響，明確該地區不同類型冬小麥的氮肥最佳施用方式，以期合理利用有限的水資源形成最佳的水、糧比例。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2012～2013年在河北省農林科學院旱作農業研究所旱作節水試驗站（深州市護駕遲鎮，北緯37°53′、東經115°42′，海拔31.7 m）進行。試驗田前茬為玉米，地勢平坦，地力中等，播種前測定0～20 cm耕層土壤養分含量為有機質1.86%、全氮0.11%、堿解氮69.72 mg/kg、速效磷22.85 mg/kg、速效鉀177.68 mg/kg。

1.2 試驗材料

參試冬小麥品種為邯6172、河農6049和衡4399，分屬于3個不同的類型，其中，邯6172屬粒重側重型，河農6049屬粒數側重型，衡4399屬穗數側重型。所施氮肥種類為尿素（N含量46%，滄州大化集團生產）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計采用裂區試驗設計，其中，主區（A）為施氮方式，設氮肥底追比3∶7（A1）、5∶5（A2）和7∶3（A3）3個水平，施氮量均為270 kg/hm2，追肥時期在拔節期（春天第5葉露尖）；副區（B）為小麥品種，設邯6172（B1）、河農6049（B2）和衡4399（B3）3個水平。小區長16 m、寬2.84 m，3次重復。小麥播種前，底施磷肥（P2O5）120 kg/hm2和鉀肥（K2O）90 kg/hm2。2012年10月11日，利用自走式小區播種機（奧地利生產）播種小麥，行距15.5 cm，18行/區，小區與小區之間空1行，基本苗數量300萬株/hm2；分別在拔節期和揚花灌漿期各灌水1次，每次灌水量均為750 m3/hm2。其他管理措施同大田常規。

1.3.2 測定項目與方法

1.3.2.1 小麥出苗情況。出苗后，每小區選長勢均勻處定1 m雙行樣段，調查田間小麥群體苗期的基本苗數量。

1.3.2.1 小麥農藝性狀。在選取的樣段內，起身期后期調查最高莖數，灌漿期調查有效穗數。

1.3.2.1 小麥產量及其三要素。用小區聯合收割機（奧地利生產）按小區收獲計產。在定點內，調查單位面積穗數、穗粒數、千粒重。

1.3.2.1 土壤水分含量。采用烘干稱質量法測定土壤含水量。對每個小區土壤進行取樣，每20 cm土層作為1個樣品，取樣深度為0～200 cm，每土層隨機選取3個采樣點，土壤水分含量取3個采樣點的平均值。根據公式，計算土壤貯水量、土壤耗水量和水分利用率[11～14]。計算公式為：

式中，V為土壤貯水量（mm），ρ為實測土壤體積質量（g/cm3），h為土層厚度（cm），w為土壤水分含量（%）。

式中，ETa為土壤耗水量（mm），W1為播前土壤貯水量（mm），W2為收獲后土壤貯水量（mm），M為冬小麥生育期內灌水量（mm），P為冬小麥生育期降水量（mm）。公式（1）和（2）中的土壤貯水量和耗水量均以200 cm土層含水量計算。

式中，WUE為水分利用率，Y為冬小麥單位面積產量。

1.3.3 數據分析利用DPS和Excel統計分析軟件，對試驗數據進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同施氮方式對冬小麥群體出苗情況及農藝性狀的影響

不同底追比處理的參試小麥基本苗數差異均不顯

著（表1），表明在相同播種量條件下，施氮方式對不同類型冬小麥品種的出苗影響較小。

不同底追比處理的參試小麥最高莖數順序為7∶3處理＞5∶5處理＞3∶7處理，有效穗數順序為5∶5處理＞3∶7處理＞7∶3處理，分蘗成穗率順序為3∶7處理＞5∶5處理＞7∶3處理，其中，底追比3∶7與5∶5處理的指標值差異均不顯著，但二者與底追比7∶3處理的差異均達到了顯著水平。分析原因認為，與氮肥底追比7∶3處理兩極分化前分蘗數量過多，形成大量的無效消耗，加之后期施氮量低，造成氮素供應不足，形成的有效穗數偏低有關。

相同底追比條件下，3個冬小麥品種的分蘗成穗能力有所不同，最高莖數順序均為衡4399＞邯6172＞河農6049，其中，衡4399在底追比3∶7條件下有效穗數最高，而邯6172和河農6049均在底追比5∶5條件下有效穗數最高，但是，最終成穗率差異均不顯著（表2）。

表1 不同施氮方式下冬小麥品種平均群體出苗情況和農藝性狀的變化Table1 Changes of seedling number and agronomic characters of winter wheat varieties under different nitrogen application methods

2.2 不同施氮方式對冬小麥產量及構成因素的影響

同一冬小麥品種，不同氮肥底追比處理的產量均存在顯著差異（表3），其中，衡4399在底追比3∶7條件下產量最高，達到7 181.54 kg/hm2；邯6172和河農6049在底追比5∶5條件下產量最高，分別為7 176.23 kg/hm2和7 166.05 kg/hm2。3個品種均在底追比7∶3條件下產量最低。衡4399、邯6172和河農6049最高產量分別較其最低產量高5.28%、4.32%和4.75%?？梢钥闯?，小麥產量主要受氮肥底追比的影響。同一氮肥底追比，不同品種的產量表現也不相同，其中，在底追比3∶7條件下，衡4399產量最高且顯著高于其他2個品種，而邯6172與河農6049產量差異不顯著；在底追比5∶5條件下，邯6172產量最高，河農6049次之，二者差異不顯著，但均顯著高于衡4399；在底追比7∶3條件下，3個品種的產量差異均不顯著。

表2 不同施氮方式下冬小麥群體出苗情況和農藝性狀的變化Table2 Changes of seedling number and agronomic characters of winter wheat under different nitrogen application methods

同一冬小麥品種，不同氮肥底追比處理的穗粒數順序為5∶5＞3∶7＞7∶3，其中，底追比5∶5與7∶3處理差異達到了顯著水平（表3）。同一氮肥底追比，不同品種的產量順序為河農6049＞衡4399＞邯6172，其中，在底追比3∶7和5∶5條件下，河農6049的穗粒數顯著＞衡4399和邯6172。表明穗粒數主要受品種特性的影響。

同一冬小麥品種，不同氮肥底追比處理的千粒重順序為3∶7＞5∶5＞7∶3，其中，底追比3∶7與7∶3處理差異達到了顯著水平。同一氮肥底追比，不同品種的千粒重順序為邯6172＞衡4399＞河農6049，其中，除了底追比5∶5條件下邯6172與河農6049差異不顯著外，其他處理差異均達到了顯著水平，表明千粒重差異主要受品種特性的影響。

2.3 不同施氮方式對冬小麥水分利用效率的影響

氮肥底追比7∶3處理的小麥耗水量略＞底追比5∶5和3∶7處理，差異均不顯著；但不同處理的水分利用率差異較為明顯（表4）。在底追比3∶7條件下，不同小麥品種的水分利用率順序為衡4399＞邯6172＞河農6049，其中衡4399與河農6049差異達到了顯著水

平；在底追比5∶5和7∶3條件下，參試品種的水分利用率差異均不顯著，但是，均以邯6172水分利用率最高。

表3 不同施氮方式下冬小麥產量及其構成因素的變化Table3 Changes of the yield and its component factors of winter wheat under different nitrogen application methods

同一品種，不同氮肥底追比處理的小麥水分利用率存在顯著差異，其中，衡4399底追比3∶7處理的水分利用率顯著＞5∶5和7∶3處理，而底追比5∶5與7∶3處理差異不顯著；邯6172底追比5∶5處理的水分利用率最高，3∶7處理次之，7∶3處理最低，且相鄰位次間差異均不顯著；河農6049底追比5∶5處理的水分利用率最高，且與其他2個處理差異均達到了顯著水平。

分析認為，氮肥底追比7∶3處理下冬小麥起身至拔節期最高莖數過大，增加了葉面蒸騰，而其成穗率偏低，形成較大的無效蒸騰，中后期雖然有效穗數不高，但下部仍有許多5粒以下的無效穗數而產生部分無效蒸騰，總蒸騰量并未減少，造成水分利用率下降。

表4 不同施氮方式下冬小麥耗水量和水分利用率的變化Table4 Changes of water consumption and water use efficiency of winter wheat under different nitrogen application methods

3 結論與討論

前人研究結果表明，小麥生育后期對氮肥有一定的需求，采用氮肥適當后移技術可以延緩葉片和根系衰老，提高花期光合速率，有利于干物質的積累，對籽粒灌漿有一定的促進作用，從而實現小麥籽粒產量的提高[15，16]。但也有研究表明，氮肥后移提高了氮肥吸收利用率，同時顯著改善了小麥籽粒品質，而對籽粒產量影響不顯著，特別是后期氮肥使用比例過大會導致產量明顯降低[7]。黑龍港流域水利條件和產量水平較低，本研究結果顯示，氮肥適當后移可以控制兩極分化前無效分蘗的數量，降低氮肥的無效消耗，提高分蘗成穗率，確保穗分化期氮素供應，延長旗葉功能期，提高穗粒數和千粒重，最終實現產量增加。而不同類型的冬小麥品種，對氮肥底追比的要求也不相同，穗數側重型品種衡4399分蘗能力強，前期施氮量大容易造成無效分蘗數量激增，形成大量的無效消耗，導致后期氮肥供應不足，影響產量構成因素的形成，降低產量，應盡量采用氮肥底追比3∶7的施氮方式，以控前期莖數，促穗分化和干物質積累；粒數側重型品種河農6049和粒重側重型品種邯6172分蘗能力一般，而該地區冬春季節氣候條件差，需要確保一定的莖數基礎，前期與后期并重，因此，這2種類型的小麥采用氮肥底追比5∶5的施氮方式易取得高產。

針對黑龍港地區的水利條件，在選擇冬小麥品種及栽培技術時必須最大可能地提高水分利用率。作物水分利用率是由溫度、肥料水平、土壤質地、降雨量和作物品種等多個因素共同決定，而每個因素對水分利用率的影響程度又各不相同，在實際生產中，水分利用率的提高主要是通過增加作物產量和降低無效蒸發來實現的[17]。本研究結果表明，采取不同的氮肥底追比可以使不同類型冬小麥品種形成合理的群體結構，從而降低無效蒸發、增加作物產量，最終實現水分利用率的提高。穗數側重型品種衡4399采用氮肥底追比3∶7的施氮方式，粒數側重型品種河農6049和粒重側重型品種邯6172采用氮肥底追比5∶5的施氮方式，水分利用率最高。

綜上所述，氮肥底追施用比例和品種類型2個因素均與產量和水分利用率高度相關，黑龍港流域在施氮量270 kg/hm2條件下，穗數側重型冬小麥品種衡4399宜采用氮肥底追比3∶7的施氮方式，其平均產量為7 181.54 kg/hm2，水分利用率為22.26 kg/（hm2·mm）；粒重側重型冬小麥品種邯6172和粒數側重型冬小麥品種河農6049宜采用氮肥底追比5∶5的施氮方式，其平均產量分別為7 176.23和7 166.05 kg/hm2，水分利用率分別為22.05和22.00 kg/（hm2·mm）。

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Effect of Nitrogen Fertilizer Applications on Yield and Water Use Efficiency of Different Type Winter Wheat Varieties in the Heilonggang Valley

WEI Jian-wei，LI Ding，LI Qiang，MENG Xiang-hai，LI Hui-min，QIAO Wen-chen，SUN Shu-luan，ZHAO Ming-hui，ZHAO Feng-wu*
（Institute of Dryland Farming，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hengshui 053000，China）

Heilonggang valley is the winter wheat major production belt of Hebei Province，and is short of water resource.In order to study the effects of nitrogen fertilizer application ratios on yield and water use efficiency of three different type winter wheat cultivars，Han 6172 with high kernel weight，Henong 6049 with multiple kernels and Heng 4399 with multiple spikes.3 ratios of base and topdressing of 3∶7，5∶5 and 7∶3 of nitrogen fertilizer under the amount of nitrogen fertilizer 270 kg/hm2had been tested.The results showed that the ratio of nitrogen fertilizer and variety types were highly correlated with the yield and water use efficiency of wheat，the best ratio of base and topdressing of Heng 4399 with multiple spikes was 3∶7，in which the average yield was 7 181.54 kg/hm2and water use efficiency was 22.26 kg/（hm2·mm），and the suitable ratio of Han 6172 and Henong 6049 was 5∶5，under the condition the average yield were 7 176.23 and 7 166.05 kg/hm2，water use efficiency were 22.05 an d 22.00 kg/（hm2·mm），respectively.

Winter wheat；Nitrogen fertilizer application ratio；Cultivar type；Yield；WUE

S512.1+1

A

1008-1631（2016）04-0037-04

2016-01-18

國家小麥產業技術體系項目（CARS-3-2-2）；河北省小麥產業技術體系項目（2012-2016）

魏建偉（1980-），男，河北遷安人，助理研究員，主要從事小麥育種與生理栽培研究。E-mail：hengshuiwei@163. com。

趙鳳梧（1958-），男，河北棗強人，研究員，主要從事小麥資源創新與遺傳育種研究。E-mail：zhaofw@126.com。