氮肥用量對豫南稻麥輪作區小麥灌漿特性及產量的影響

尹志剛 李剛 李宇峰 杜元中 陳振 朱保磊 藍黎明 周國勤 石守設

摘要 為豫南稻麥輪作區品種選用和小麥高產栽培的施氮水平提供理論依據，在大田試驗條件下，以小麥品種信麥9號（多穗型弱春性品種）和揚麥15（大穗型春性品種）為材料，設置120 kg/hm2（N1）、225 kg/hm2（N2）和330 kg/hm2（N3）3個施氮水平，分析施氮量對2種基因型小麥群體動態、灌漿特性和產量及其構成因素的影響。結果表明，施氮量增加，小麥越冬期至成熟期的群體總莖數隨之增加，具體表現為N3>N2>N1，但品種間差異明顯，信麥9號越冬期后的群體總莖數均顯著高于揚麥15，顯示了信麥9號良好的分蘗成穗能力。不同施氮處理下，2種基因型小麥灌漿過程中穗粒干質量變化均呈慢—快—慢的變化趨勢，隨著施氮量增加，成熟期的穗粒質量呈降低趨勢，具體表現為N1>N2>N3，其中，揚麥15穗粒質量較信麥9號下降更為明顯。各施氮處理中以N3 處理的產量最高，具體表現為N3>N2>N1 ，且N3處理與N2、N1處理差異顯著，品種間差異表現為信麥9號各施氮處理穗數均高于揚麥15，但穗粒數和千粒重均顯著低于揚麥15。

關鍵詞 稻麥輪作;施氮量;穗粒質量;產量

中圖分類號 S 512.1? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）16-0168-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.045?? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Nitrogen Application Rate on Grain Filling Characteristics and Yield of Wheat in Rice-wheat Rotation Area Southern Henan

YIN Zhi-gang，LI Gang，LI Yu-feng? et al （Xinyang Academy of Agricultural Sciences，Xinyang，Henan? 464000）

Abstract Effects of nitrogen rate on population dynamics，grain filling characteristics，yield and components of two wheat genotypes were studied in order to provide theoretical basis for variety adoption and high-yield cultivation of wheat in rice-wheat rotation area southern Henan. Wheat varieties Xinmai 9 （multi spike weak spring variety） and Yangmai 15 （large spike spring variety） were selected as the research object in three nitrogen levels of 120 kg/hm2 （N1），225 kg/hm2 （N2） and 330 kg/hm2 （N3）under field condition. The results showed that with the increase of nitrogen application rate，the total stem number of wheat increased from setting stage to mature stage，which was N3 > N2 > N1. However，there were significant differences among varieties. The total stem number of Xinmai 9 was significantly higher than that of Yangmai 15，indicating that Xinmai 9 had good tillering and panicle forming ability. Different nitrogen application treatments，two wheat genotypes showed slow to fast to solw change during the filling process and the ear and grain quality showed a downward trend，which was N1 > N2 > N3.The panicle and grain quality of wheat variety Yangmai 15 decreased more obviously than that of Xinmai 9 at mature stage. The yield of N3 treatment was the highest，and the difference was significant between N3 treatment and N2，N1 treatment.It displays as N3 > N2 > N1. The spike number of Xinmai 9 was higher than Yangmai 15，but the grain number per spike and 1 000-grain weight were significantly lower than Yangmai 15.

Key words Rice-wheat rotation;Nitrogen rate;Grain mass per spike;Yield

豫南稻麥輪作區是河南稻茬小麥主要分布區域，占全省稻茬麥面積的75%以上[1]。該區相對于河南中北部旱作麥區，小麥籽粒灌漿時間短，其間氣候變化較大，易遭受高溫逼熟等氣象條件，同一品種的千粒質量年際間變化較大，不同品種年際間產量差距較大，適合種植耐濕、抗病及穩產的弱春性品，主導品種有揚麥15、揚麥13、揚麥20、鄭麥113等，信陽市農業科學院自育品種有信麥9號、豫信11、信麥69等品種[2-3]。由于該區水稻土對氮素的吸附、保持能力較差，氮素利用率低，小麥氮肥施用量一般在225～300? kg/hm2[4-5]，大量施用增加成本，造成環境污染等一系列問題。因此，選用適宜該區域的小麥品種，研究其合理的施氮量，對充分發揮品種的產量潛力、保護生態環境具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試小麥品種揚麥15、信麥9號，10 月29 日播種，播量150 kg/hm2。

1.2 試驗地概況 試驗在信陽市羅山縣示范園區進行，上茬作物為秈稻，品種為Y兩優77，土質為水稻土，0～20 cm耕層土壤有機質含量14.7 g/kg，全氮0.25 g/kg，有效磷15.6 mg/kg，速效鉀71.4 mg/kg。

1.3 試驗設計 按裂區試驗進行，以小麥品種為主區，施氮處理（純氮）為副區，設120 kg/hm2（N1）、225 kg/hm2（N2）和330 kg/hm2（N3）3個供氮水平，基追比為5∶5，拔節末期進行追肥。小區面積2 m×10 m，3次重復，隨機排列。播種前底施磷肥P 2O 5 100 kg/hm2， K 2O 100 kg/hm2，生育期間做好開溝排水，正常化學除草，不防治病蟲害，適時收獲。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 莖蘗動態。

在小麥主要生育時期三葉期、越冬期、起身期、成熟期，根據小麥出苗后各處理選取的1 m 雙行定苗樣點調查小麥群體莖蘗動態變化情況。根據測定結果計算成穗率，成穗率=成熟期總莖數/最高總莖數（起身期總莖數） ×100%。

1.4.2 灌漿特性。初花期每個小區標記長勢一致且同一天開花的80個穗，在開花5 d 后每隔5 d 取10 穗，將每穗粒剝出，統計數目后烘干至恒質量測定穗粒質量。

1.4.3 籽粒產量及產量構成因素。

成熟期調查各小區穗數、穗粒數及千粒質量，小區實收實打并折算出單位面積籽粒產量。

1.5 數據分析 采用Office 2007和SPSS 19.0軟件對試驗數據進行整理統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 施氮量對稻茬田小麥群體動態的影響

由表1可知，隨著施氮量的增加，小麥越冬期以后的群體莖蘗數隨之增加，具體表現為N3>N2>N1，分蘗成穗率則隨著施氮量的增加呈逐漸降低的趨勢，具體表現為N1>N2>N3。各施氮處理的群體莖蘗數在起身期達到最高，隨后兩極分化，成熟期群體莖蘗數基本穩定。不同品種各氮肥處理間莖蘗數存在明顯差異，從越冬期到成熟期信麥9號的莖蘗數顯著高于揚麥15，顯示信麥9號良好的分蘗成穗能力。揚麥15越冬期、起身期和成熟期的莖蘗數N1、N2處理差異不顯著，N1、N2處理與N3處理存在顯著差異。信麥9號越冬期莖蘗數N1、N2、N3 3個處理間差異不顯著，而起身期和成熟期莖蘗數N1、N2處理間差異不顯著，與N3處理間存在顯著差異。說明施氮能顯著提高稻茬小麥越冬期—成熟期的群體總莖數，增加了單位面積有效穗數，而且施氮量對小麥群體動態的影響品種間存在顯著差異。

2.2 施氮量對稻茬田小麥灌漿特性的影響 由圖1可知，不同施氮量下小麥在灌漿過程中穗粒質量變化均呈慢—快—慢的變化趨勢，2個小麥品種成熟期的穗粒質量均表現為N1>N2>N3，但不同小麥品種間存在差異。小麥品種揚麥15，N1、N2、N3處理的穗粒質量均高于信麥9號， N1處理和N2處理的穗粒質量在整個灌漿過程中均高于N3處理。小麥品種信麥9號則表現為N1處理的穗粒質量高于N2處理和N3處理。從整穗來看，隨著施氮量的增加，小麥品種在灌漿過程中的穗粒質量呈下降趨勢，施氮對灌漿持續時間的影響相對較小，但有降低穗粒質量的趨勢。說明隨著施氮量的增加，2個小麥品種的穗粒質量均呈降低趨勢，特別是揚麥15穗粒質量下降較為明顯。

2.3 施氮量對稻茬田小麥產量及產量構成因素的影響 由表2可知，施氮量增加，小麥品種揚麥15 和信麥9號籽粒產量均提升，具體表現為N3>N2>N1，各氮肥處理均表現為揚麥15籽量產量顯著高于信麥9號。通過對產量結果的方差分析表明，氮素水平和品種間都存在顯著差異。各施氮處理中以N3 處理的產量最高，與N2、N1處理差異顯著。通過對產量構成因素分析發現，2個品種都表現為施氮量增加，單位面積穗數提高，對千粒重和穗粒數的影響相對較小，說明增施氮肥對小麥產量的提升主要是通過增加單位面積穗數來實現。另外，不同品種間也存在差異，信麥9號各施氮處理穗數均顯著高于揚麥15，但穗粒數和千粒重均顯著低于揚麥15，導致籽粒產量明顯低于揚麥15。

3 結論與討論

關于施氮對小麥群體莖蘗動態的影響，前人做了諸多研究。一般認為，在一定施氮量范圍內增施氮肥有利于促進分蘗發生，增加穗數，促進產量形成，增加產量，但在相同的施氮量下，不同小麥品種存在顯著的基因型差異。在小麥高產栽培中，為滿足小麥生長對氮素的需求，主要通過增加氮肥用量提升籽粒產量水平。適量增加氮肥施用量能夠有效提高籽粒產量，但超過一定范圍后繼續增施氮肥，產量增加率會逐漸下降，甚至減產[6]。丁錦峰等[7]研究表明長江中下游稻茬麥區實現高產關鍵是在保證較高????????? 安徽農業科學???????????????????????? 2021年

的穗數基礎上，協調增加每穗粒數與千粒重。孫傳范等[8]研究認為，在相同氮肥水平下，不同小麥品種的氮吸收效率受環境影響相對較小，不同品種間差異較大。選用氮高效小麥品種，采取適宜的氮肥管理措施是提高小麥氮素利用率的有效措施。李淑文等[9]研究證明氮肥利用效率高的品種各生育時期均具有較高的莖蘗數。該研究結果表明適量增施氮肥可增加小麥各生育期的群體總莖數，使最終成穗數增加，有利于小麥產量的提升。在相同氮肥水平下，不同小麥品種群體莖蘗動態差異較大，具體表現為在基本苗一致的情況下，多穗型品種起身期到成熟期群體總莖數均高于大穗型品種。

灌漿是小麥生育進程中的重要生理過程，灌漿速率和持續時間決定小麥籽粒大小或質量，同一品種的灌漿速率相對比較穩定，灌漿持續時間則受溫度、水分等因素的影響[10-11]。關于施氮量對小麥灌漿特性的影響，普遍認為籽粒灌漿經歷了漸增期—快增期—緩增期，在一定范圍內，穗粒數隨施氮量增加呈不斷上升趨勢，其變化趨勢因品種不同而異，千粒重隨著施氮量的增加下降趨勢明顯，而且施氮量的增加還使得倒伏風險增大。李科江等[12]認為，隨著氮肥用量的增加，小麥的千粒質量降低，與施氮增加穗粒數有關，劉克禮等[13]對旱作春小麥的研究結果表明，隨著施氮量的增加，籽粒干質量和灌漿速率有增大的趨勢，而過量施氮呈下降趨勢。該研究是以穗粒干質量的積累量來展示小麥灌漿進程，因包含穗粒數的因素，區別于單子粒的灌漿過程。從整穗穗粒干質量的增加進程可以看出，在120～330 kg/hm2，隨著施氮量的增加，不同小麥在灌漿過程中的穗粒質量均呈下降趨勢。

小麥產量受基因型和栽培條件的雙重影響，而且環境對小麥產量的影響往往大于基因型[14-15]。李巧云等[16]對河南省不同生態條件下多個小麥品種的籽粒產量進行分析，結果表明半冬性品種的籽粒產量普遍高于弱春性品種。該試驗信麥9號屬于多穗型弱春性品種，分蘗力強，耐濕性好;揚麥15屬大穗型春性品種，分蘗力一般，赤霉病抗性較好。研究結果表明，信麥9號各施氮處理穗數顯著高于揚麥15，但穗粒數和千粒重均低于揚麥15，可能是由于當年小麥赤霉病發生較重，對信麥9號穗粒數和千粒重造成損失。不同區域的施氮水平也存在顯著差異，黃淮地區高產麥田施氮量一般240～270 kg/hm2[17-18]，長江中下游地區高產麥田施氮量也達260～315 kg/hm2[19-20]，四川盆地高產麥田施氮量一般為135～180 kg/hm2[21]。該研究表明豫南稻茬麥區隨著施氮量的增加，2個小麥品種的籽粒產量隨之提升，在330 kg/hm2時產量最高，且與225? kg/hm2處理和120? kg/hm2處理存在顯著差異，均未達到最高產量水平，可能與試驗田土壤肥力較低、開溝排水造成較多氮素流失有關。

綜合考慮品種因素和施氮量，在豫南稻麥輪作的栽培條件條件下實現小麥高產，應選用分蘗成穗能力強的品種，同時應保證充足的氮素供應以增加小麥起身—成熟期群體總莖數，協調增加灌漿過程中的穗粒質量。

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