施肥量和種植密度對冬小麥葉面積及產量的調控

馬小黎　劉建華　鐘新榕

摘要：為明確冬小麥葉片對施肥量和種植密度的動態響應，采用多因素隨機區組設計試驗方法， 對優質冬小麥隴鑒110、平涼43號和中優335的葉面積系數進行了研究;應用灰色關聯度分析法對不同生育時期葉面積系數和產量進行了分析，并對產量進行了方程擬合。結果表明，在高肥（N：210 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下，隴鑒110和平涼43號產量最高，分別為4 188.093 kg/hm2和3 789.894 kg/hm2，與其他處理產量差異達顯著（p < 0.05）水平;中優335在中肥（N：105 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下產量最高，為3 018.175 kg/hm2，與其他處理差異不顯著（p > 0.05）。模擬方程結果表明， 隴鑒110產量還有很大的潛力，平涼43號在高肥、高密度水平下產量還有潛力，而中優335不適宜在該地區種植。從灰色關聯度分析可以看出，促進后期的葉面積是增加生物產量的有效手段，增加經濟產量的關鍵是增大分蘗期葉面積。

關鍵詞：施肥量;種植密度;冬小麥;葉面積系數

中圖分類號：S512.1? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）07-0019-07

Abstract：Multi-factor Randomized Complete Block Design （RCBD） experiment was conducted to analyze the effect of fertilization dose and sowing density on the characteristics of leaf area in three high-quality winter wheat cultivars Longjian 110， Pingliang 43 and? Zhongyou 335. The grey correlation analyses were then conducted based on the fitting result of yield via equation for the leaf area coefficient of different growth period and yield indicators. The results indicated that the yield of Longjian 110 and Pingliang 43 is the highest in fertilizer （N：210 kg/hm2）， density（4.2 million/hm2） levels， were 4 188.093 kg/hm2， 3 789.894 kg/hm2， and the difference between other processing in yield was significant （p<0.05）. Zhongyou 335 has the highest yield at the level of fertilizer（N：105 kg/hm2） and density（4.2 million/hm2）， which is 3 018.175 kg/hm2， and is not significantly different between other treatments（p>0.05）. The result of the simulation equation showed that the output of Longjian 110 has great potential. Pingliang43 has the potential on yield at high levels of fertilization dose and sowing density. Zhongyou 335 is not suitable for planting in this area. The grey correlation analysis can be seen that promoting the leaf area in the growth later period is an effective means to increase the biological yield. To increase economic output， the key is to increase the area of tillering stage.

Key words：Fertilization dose;Sowing density;Winter wheat;Leaf area coefficient

肥料和種植密度是影響作物產量的兩個重要因素，也是作物高產管理的重要組成部分[1 ]。據聯合國糧農組織（FAO）估計，發展中國家糧食增產的作用有40%～60%來自化肥[2 ]，但由于農民過于追求產量，加之栽培技術、生產技術落后等問題導致肥料利用率低、施肥效應不高，這不僅使得生產成本提高，而且還造成資源浪費、環境和農產品污染等問題[3 - 4 ]。因此，研究合理的施肥量和種植密度配比，不僅保證高產、優質、高效生產，而且可降低土壤及作物中的化肥殘留，提高肥料利用效率，減輕其對于環境的污 染[5 - 8 ]。葉片是小麥進行光合作用的主要器官，也是形成同化產物的關鍵庫，葉面積大小直接影響生物學和籽粒產量的高低。然而葉面積大小和空間分布隨生育期推進而改變，因此研究葉面積的消長動態變化比研究一個適宜的葉面積系數更為重要[8 - 9 ]。我們通過不同肥料量與不同種植密度配比研究，探索冬小麥葉片對施肥量和種植密度的動態響應，旨在為冬小麥選育、栽培研究提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗地概況

試驗在農業部甘肅鎮原黃土旱塬生態環境重點野外科學觀測站（35° 30′ N，107° 29′E）進行。供試土壤為黑壚土，土壤基礎肥力為有機質11.0 g/kg、全氮0.98 g/kg、堿解氮62.0 mg/kg、速效磷8.4 mg/kg、速效鉀248.0 mg/kg，pH 8.4。

1.2? ?供試材料

指示冬小麥品種為隴鑒110、平涼43號、中優335， 均由甘肅省農業科學院小麥研究所提供。

1.3? ?試驗方法

以品種、密度和施肥為3 試驗因素。冬小麥品種為隴鑒110（W1）、平涼43號（W2）和 中優335（W3）;播種密度設210 萬粒/ hm2 （D1）和 420 萬粒/hm2 （D2） 2 個水平;施肥設施氮肥（以純N 計算）0 （P1）、105 kg/hm2 （P2）和210 kg/hm2 （P3）3 個水平，其中60%作基肥，40%作追肥;磷肥用量按N∶P2O5=1∶0.7 配施，一次性基施。按3因素隨機區組試驗設計方法組配，共18 個處理，3 次重復，小區面積15 m2。9 月20 日播種，條播，行距20 cm。其他管理措施同大田。

葉面積測定使用葉面積掃描法。苗期開始每2 d從不同處理小區隨機選取長勢相同的麥苗15株，齊地面剪下帶回實驗室測定葉面積，各生育時期葉面積指數為生育時期內葉面積的平均值計算所得。

經濟性狀測定：成熟后按各個處理小區實測生物產量和經濟產量。

2? ?結果與分析

2.1? ?肥密水平對冬小麥葉面積系數的影響

不同處理冬小麥各生育時期葉面積系數總體變化趨勢可分為2個階段，苗期最低，逐漸增大，返青期又降低，然后再增大，到抽穗期增到最大，再降低（圖1）。3品種生育前期葉面積系數差異不明顯，從返青期開始品種間的差異逐漸加大。隴鑒110葉面積系數增加趨勢明顯，到抽穗期增加到最大，然后開始降低;平涼43號與隴鑒110相比，葉面積系數增加趨勢較緩，但持續增加時間長，到開花期達到最大，然后開始降低;中優335與上述2品種相比，葉面積系數增加程度最小，到抽穗期達最大，然后開始降低。可以看出，隴鑒110和平涼43號 具有較高的葉面積系數，比較適應當地的生態環境。而中優335葉面積系數增加緩慢，且葉面積系數較小。

在2個密度水平下，生育前期高密度水平的葉面積系數大，從返青期開始低密度水平的葉面積系數快速增加，拔節期開始葉面積系數超過高密度水平并保持到收獲期。說明在試驗范圍內，密度的增加降低了冬小麥生育后期的葉面積系數，可能是冬小麥生育后期植株間對光、肥等資源競爭較大，導致葉面積降低或底層葉片死亡所致。

在3個施肥水平下，生育前期葉面積系數基本沒有差異，從返青期開始出現差異，但較品種、密度對葉面積系數的影響差異較小。在高、中肥水平，增加的趨勢基本一致，其中高肥水平的葉面積系數略大于中肥水平;低肥水平下葉面積系數在整個生育期內均比高、中肥水平的低。說明在試驗范圍內，施肥量的增加可以促進葉面積系數的增加，這是因為施肥緩解了冬小麥植株在生育中、后期對肥料的競爭，從而促進了葉面積的增加。

從肥密互作效應來看，在低密、高肥水平，高密、低、中肥水平下，后期葉面積系數下降較快。由此可以看出，肥密互作效應明顯，要提高冬小麥生育后期的葉面積，獲得較理想的葉面積系數，就必須從肥料、密度兩個因素考慮。

2.2? ?肥密水平對冬小麥經濟性狀的影響

2.2.1? ? 對冬小麥成熟產品含水率的影響? ? 不同處理下的冬小麥成熟產品含水率如表1所示。18個處理下冬小麥產品含水率的變幅為12.2%～14.4%，平均含水率為13.1%，標準差為0.006。說明品種、肥料、密度對含水率的影響不大。

在3個品種中，隴鑒110的產品含水率最高，平均為13.48%;平涼43號次之，為13.08%;中優335最小，為12.83%。說明基因型不同對產品的含水率有一定的影響，而品種對水分利用能力的大小是造成差異的主要原因，即隴鑒110對當地的生態環境比較適應，中優335對當地的生態適應相對較差。

在2個密度水平下，隴鑒110和中優335的產品含水率在高密度水平下較大;平涼43號與上述2品種相比剛好相反，產品含水率在低密度水平下較大。由此可得，密度對成熟產品含水率的影響隨品種而異。

在3個施肥水平下，隴鑒110和中優335的產品含水率隨施肥量的增加先增加后降低;平涼43號與上述2品種相比剛好相反，產品含水率隨施肥量的增加先降低后增加。說明肥料對成熟產品含水率的影響也隨品種不同而異。

2.2.2? ? 對冬小麥經濟系數的影響? ? 不同處理下冬小麥經濟指標如表1所示。在3個品種中，隴鑒110的生物產量和經濟產量最高，分別為8 325.94 kg/hm2，3 239.80 kg/hm2和0.403;經濟系數也最大，平涼43號次之，均值分別為7 684.94 kg/hm2，3 019.88 kg/hm2和0.384;中優335最小，均值分別為? ? ? ? ? 7 674.72 kg/hm2，2 632.42 kg/hm2和0.329。

在2個密度水平下，隴鑒110和平涼43號的生物產量均為低密度水平高于高密度水平，分別高出26.4%、8.7%;經濟產量則是高密度水平高于低密度水平，分別高出16.8%、12.0%。中優335的生物產量和經濟產量均在高密度水平下較高，分別比低密度水平高出5.1%，11.7%。就經濟系數而言，3個品種均在高密度水平下較大，分別比低密度水平大0.194、0.082、0.023。

在3個施肥水平下，隴鑒110、平涼43號和中優335的生物產量在試驗范圍內均隨施肥量的增加而提高，高肥水平分別比中、低肥水平高出24.9%、7.7%，37.8%、11.9%和18.7%、10.6%。 隴鑒110和平涼43 號的經濟產量在試驗范圍內也表現出隨施肥量的增加而提高，高肥水平分別比中、低肥水平高出30.5%、13.2%和25.7%、8.1%;中優335 的經濟產量在試驗范圍內則變現為隨施肥量的增加先升高后降低，中肥水平最高，平均為2 783.05 kg/hm2，分別比低、高肥水平高出16.1%和0.04%。肥料水平對經濟系數的影響因品種而異，隴鑒110的經濟系數在試驗范圍內隨施肥量的增加增大;平涼43號則與隴鑒110相反，與施肥量呈負相關關系;而中優335則在試驗范圍內經濟系數隨施肥量的增加先增大后減小。

2.3? ?肥密水平對冬小麥產量的影響

不同施肥量、密度下的冬小麥產量結果見表2。在試驗范圍內隨著施肥量的增加，產量的變化趨勢不盡相同，它的變化趨勢是品種、肥料和密度共同作用的結果。隴鑒110的產量在2個密度水平下隨施肥量的增加均呈線性增加關系，高密度水平下趨勢變化幅度較大;平涼43號的產量在高密度水平下隨施肥量的增加呈線性增加關系，而在低密度水平下產量隨施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢;中優335的產量在2個密度水平下隨施肥量的增加均呈現先增加后降低的趨勢，高密度水平下趨勢變化幅度較大，產量整體均高于低密度水平。對 3 品種不同密度水平下產量隨施肥量的變化趨勢進行模擬，模擬方程及擬合度如表2所示，可以看出，模擬方程的擬合度均值0.99以上，說明產量隨施肥量變化的過程均符合模擬方程。

對產量進行方差分析（表3）表明，不同處理冬小麥產量差異顯著。隴鑒110與中優335之間產量差異達極顯著水平（P < 0.01），平涼43號與中優335之間產量差異達顯著水平（P < 0.05），隴鑒110與平涼43號之間產量差異不顯著（P > 0.05）。在2個密度水平下，高密度與低密度處理之間產量差異達極顯著水平（P < 0.01）。在3個施肥水平下，高肥、中肥與低肥處理之間產量差異達極顯著水平（P < 0.01），高肥與中肥處理之間差異達顯著水平（P < 0.05）。隴鑒110在高肥、高密度水平下產量最高，為4 188.093 kg/hm2，與其它處理產量差異達顯著水平（P < 0.05）;平涼43號在高肥、高密度水平下產量最高，為3 789.89 kg/hm2，與其它處理產量差異達顯著水平（P < 0.05）;中優335在中肥、高密度水平下產量最高，為3 018.18 kg/hm2，與其它處理產量差異不顯著（P > 0.05）。品種、肥料和密度互作，在高肥、高密度水平時隴鑒110產量最高，為4 188.09 kg/hm2，并且與其它處理的產量差異達顯著水平（P? < 0.05）。

2.4? ?灰色關聯分析

冬小麥各生育時期葉面積系數與生物產量和經濟產量之間的灰色關聯分析結果見表4所示。與生物產量關聯度較大的葉面積生育時期集中在冬小麥返青以后（生長中后期），其中抽穗期葉面積系數與生物產量關聯度最大，收獲期次之，其它生育時期葉面積系數與生物產量關聯度由大到小依次為拔節期、起身期、灌漿期、開花期、越冬期、三葉期、分蘗期、返青期、苗期。與經濟產量關聯度較大的葉面積生育時期集中在生長的早中期，其中分蘗期葉面積系數與經濟產量關聯度最大，返青期次之，其它生育時期葉面積系數與經濟產量關聯度由大到小依次為越冬期、拔節期、起身期、三葉期、苗期、抽穗期、收獲期、開花期、灌漿期。

3? ?小結與討論

栽培措施對不同冬小麥生育時期葉面積系數產生一定的影響。研究結果表明：生育期內葉面積系數的變化規律基本一致，返青前高密度、高肥可明顯提高葉面積系數，在試驗范圍內肥密水平與葉面積系數成正比。返青后葉面積系數變化規律基本穩定，總體規律上不在隨肥密水平的變化而整體上出現明顯差異。這個結果與前人的研究基本一致[4，9 ]。肥密水平對冬小麥經濟性狀的調控主要體現在生物產量和經濟產量上，對含水率、經濟系數的調控不明顯。在試驗范圍內，同一密度下生物產量隨施肥量的增加而增加。同一施肥水平下，生物產量并不是隨著密度的增加而增加，變化規律又因品種而異。可見，施肥量是生物產量的制約因素。在試驗范圍內，經濟產量隨著密度和施肥量的增加而增加，但中優335與其它品種有所差異，表現為在高密度水平下經濟產量隨施肥量的增加變化趨勢為先增加而后降低，從各生育時期葉面積系數變化情況來看，高肥、高密度使該品種后期貪青晚熟，導致產量受損。

不同處理下各冬小麥產量差異較大。在高肥（N：210 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下隴鑒110產量最高，為4 188.09 kg/hm2，且與其他處理差異達顯著水平（P? < 0.05）。平涼43號在高肥（N：210 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下產量最高，為3 789.89 kg/hm2，與其他處理差異達顯著水平（P? < 0.05）;中優335在中肥（N：105 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下產量最高，為? ? ? ? 3 018.18 kg/hm2，與其他處理差異不顯著（P? > 0.05）。模擬方程表明，肥、密水平和隴鑒110產量為線性關系，說明隴鑒110產量還有很大的潛力。平涼43號在低密度下，模擬方程為二次方程，而在高密度下，為線性方程，表明該品種在高肥、高密度水平下產量還有潛力。中優335模擬方程均為二次方程，表明該品種在該生態環境下已達到最大生產潛力。對各生育時期的葉面積系數與生物產量和經濟產量進行灰色關聯度分析的結果表明，促進后期的葉面積是增加生物產量的有效手段，但要增加經濟產量，增大分蘗期葉面積是關鍵，增大返青期葉面積是必要條件。

參考文獻：

[1] CANFIELD D E，GLAZER A N，Falkowski P G.The evolution and future of earth′s nitrogen cycle.? Science，2010，330：192-196.

[2] FAO.? Statistical databases，Food and Agriculture Organization（FAO） of the United Nations[DB/OL]. （2001-12-20）[2017-10-11].? http：//www.fao.org.

[3] 姜? ?朋，楊學明，張? ?鵬，等.? 播期和密度對小麥生選6號產量和品質的影響[J].? 江西農業學報，2014，26（7）：5-9.

[4] 訾? ?妍，丁錦峰，車? ?正，等.? 種植密度對揚糯麥1號籽粒產量與群體質量的影響[J].? 麥類作物學報，2014，34（4）：521-527.

[5] 趙智勇，李秀絨，柴永峰，等.? 播期、播量和氮肥對強筋小麥“運旱618”產量和品質的影響[J].? 中國農學通報，2016，32（21）：28-31.

[6] 劉愈之.? 小麥品種平涼44號密度與肥效試驗[J].? 甘肅農業科技，2018（2）：9-12.

[7] 周鳳云，李伯群，楊? ?明，等.? 播期、密度與施肥水平對渝麥12號產量和品質的影響[J].? 麥類作物學報，2012，32（1）：131-134.

[8] 李豪圣，宋健民，劉愛烽，等.? 播期和種植密度對超高產小麥“濟麥22”產量及其構成因素的影響[J].? 中國農學通報，2011，27（5）：243-248.

[9] 李? ?筠，王? ?龍，任立凱，等.? 播期、密度和氮肥運籌對冬小麥連麥2號產量與品質的調控[J].? 麥類作物學報，2010，30（2）：303-308.

（本文責編：陳? ? 珩）