灌溉條件下氮肥用量對小麥干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響

宋海亮

（易縣職業(yè)技術(shù)教育中心 河北 易縣 074200）

我國小麥常年播種面積和總產(chǎn)量占糧食播種面積和總產(chǎn)量的1/4 左右[1]。一般把單產(chǎn)高于6 000 kg/hm2的品種稱為高產(chǎn)小麥，單產(chǎn)大于9 000 kg/hm2的品種稱為超高產(chǎn)小麥[2]。近年來，隨著高產(chǎn)品種的選育和栽培技術(shù)的改進(jìn)，小麥單產(chǎn)不斷提高，高產(chǎn)和超高產(chǎn)小麥栽培面積也迅速擴(kuò)大。

不同肥料配比試驗(yàn)結(jié)果表明，合理施肥可以明顯提高旱地小麥肥料利用率，提高小麥單產(chǎn)水平。研究表明，增施氮肥能夠顯著提高小麥單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)，而以高產(chǎn)為目的適宜施氮量為180～240 kg/hm2[7]。王婷等[8～11]研究表明，提高氮素營養(yǎng)水平可以增加營養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)的量和氮素向籽粒中的運(yùn)轉(zhuǎn)量，從而提高對籽粒的貢獻(xiàn)率，但是，隨著施氮水平的提高，氮素累積量顯著增加，而氮素收獲指數(shù)及氮素利用效率卻呈下降趨勢，使其對籽粒的貢獻(xiàn)率減少。王長年等[12]認(rèn)為，隨著施氮量的增加，小麥生育進(jìn)程加快，分蘗力增強(qiáng)，總莖蘗增加，葉面積指數(shù)也隨之提高，且施氮量與高峰苗、孕穗期葉指均呈極顯著線性正相關(guān)，干物質(zhì)積累花前隨著施氮量的增加而提高。隨著施氮量的增加，小麥蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間顯著增加。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況。本試驗(yàn)于2018～2019年在河北省易縣職業(yè)技術(shù)教育中心實(shí)習(xí)基地進(jìn)行。土壤質(zhì)地為中壤，中等肥力水平，播種前造墑并按過磷酸鈣1 157.64 kg/hm2、硫酸鉀694.44 kg/hm2施用基肥。

1.2 試驗(yàn)品種。試驗(yàn)選用冬小麥品種京冬8 號(JD8)和寶麥38 號(BM38)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)中氮肥施用方式為1/2 基肥+1/2拔節(jié)追肥。處理分4 個(gè)水平，分別為處理1：施N 量0 kg/hm2(CK)；處理2：施N 量120 kg/hm2(N120)；處理3：施N 量240 kg/hm2(N240)；處理4：施N 量360 kg/hm2(N360)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為3 m×3 m，設(shè)4 次重復(fù)。于2018年10 月2 日播種，基本苗為390 株/m2，行距20 cm。其他管理同一般高產(chǎn)田。于2019年6 月18 日收獲。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.4.1 小麥全生育期單株干物質(zhì)積累。選取生長良好并具代表性的小麥，在小區(qū)中定點(diǎn)，于三葉期(播后32 d)、越冬期(播后64 d)、返青期(播后163 d)、起身期(播后177 d)、拔節(jié)期(播后198 d)、挑旗期(播后209 d)、開花期(播后222 d)、灌漿前期(播后231 d)、灌漿中期(播后239 d)、灌漿后期(播后246 d)、灌漿末期(播后252 d)、完熟期(播后259 d)，分別取有代表性的小麥植株10 株，在80 ℃條件下烘干至恒重后稱重。

1.4.2 小麥花后單莖各部分干物質(zhì)積累。于小麥開花期取有代表性的小麥單莖20 根，以后每5 d 取1 次小麥單莖樣品，小麥單莖分為葉部、莖部、鞘部、穗部4 部分，分別在80 ℃下烘干至恒重后稱重。

1.4.3 小麥群體大小。選取生長良好并具代表性的小麥，在小區(qū)中定點(diǎn)，于三葉期、越冬期、返青期、起身期、拔節(jié)期、挑旗期計(jì)數(shù)小麥每平米分蘗數(shù)，并在開花期計(jì)數(shù)穗數(shù)，計(jì)算成穗率。

1.4.4 小麥完熟期測產(chǎn)及產(chǎn)量性狀。于小麥完熟期取3 個(gè)生長良好具有代表性的1m2的區(qū)域，脫粒、考種、計(jì)數(shù)穗數(shù)、測量穗粒數(shù)、千粒重。晾干后稱重，取平均值得出每個(gè)處理的產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量對冬小麥植株干物質(zhì)積累的影響。由圖1 可看出，隨著小麥生長天數(shù)的增長，小麥干物質(zhì)先增長，在越冬期至小麥返青期時(shí)有所下降，到達(dá)起身期后干物質(zhì)積累急劇增加。從圖1中可以看出小麥JD8 和BM38 干物質(zhì)積累變化趨勢基本一致。所不同的是，JD8 的CK 水平植株干物質(zhì)積累量明顯低于其他3 個(gè)水平，干物質(zhì)積累量在灌漿中期時(shí)達(dá)到最高，以后有所下 降；N120、N240、N360這3 個(gè)氮肥水平的干物質(zhì)積累量差異不顯著，N120在灌漿末期達(dá)到最高峰之后有所下降，N240干物質(zhì)穩(wěn)步上升，在完熟期達(dá)到最高，N360在灌漿中期達(dá)到最高之后開始下降。BM38 的CK 水平在灌漿前期之后干物質(zhì)積累量明顯低于其他3 個(gè)水平，在完熟期達(dá)到最大；N120、N240、N360氮肥水平的干物質(zhì)積累量差異不明顯，N120在灌漿末期達(dá)到最高，N240在灌漿末期后7 d 達(dá)到最大，N360在灌漿后期達(dá)到最大。

圖1 灌溉地冬小麥品種JD8 BM38 植株全生育期干物質(zhì)積累變化

2.2 氮肥用量對冬小麥單莖各部分花后干物質(zhì)積累動態(tài)變化的影響

2.2.1 冬小麥JD8 和BM38 單莖(葉部)干物質(zhì)動態(tài)變化。由圖2 可以看出，小麥葉部干物質(zhì)在開花期后開始下降，JD8 和BM38 葉部干物質(zhì)動態(tài)變化趨勢基本一致，但是JD8 冬小麥CK 水平的葉部干物質(zhì)在花后先上升，在花后5 d 達(dá)到最大值之后開始下降，并且CK 水平葉部干物質(zhì)積累量明顯低于其他3 個(gè)水平；而BM38 冬小麥CK 水平的小麥葉部干物質(zhì)積累量與其他3 個(gè)水平差距不大。

圖2 灌溉地冬小麥品種JD8 BM38 單莖(葉部)花后干物質(zhì)積累變化

2.2.2 冬小麥JD8 和BM38 單莖(莖部)干物質(zhì)動態(tài)變化。由圖3 可以看出，冬小麥莖部的干物質(zhì)積累與葉部不同，開花期后還在繼續(xù)增長，JD8 各N 素水平都在花后10 d 時(shí)達(dá)到最大；BM38 的CK、N120在花后15 d 達(dá)到最高，N240在花后20 d 達(dá)到最高，N360在花后10 d 達(dá)到最高。

圖3 灌溉地冬小麥品種JD8 BM38 單莖(莖部)花后干物質(zhì)積累變化

2.2.3 冬小麥JD8 和BM38 單莖(鞘部)干物質(zhì)動態(tài)變化。由圖4 可以看出，冬小麥鞘部的干物質(zhì)積累相對于其他部分變化不明顯，折線較平滑，但總體趨勢是在開花后干物質(zhì)開始下降的。對于JD8 小麥品種來說，其CK 水平低于其他3 個(gè)水平，而且有一個(gè)上升的過程，即在花后5 d 達(dá)到最高。而BM38 的4 個(gè)N素水平相差不明顯，只是N360在開花期時(shí)的干物質(zhì)量較大，但相對于其他3 個(gè)水平干物質(zhì)衰減較快，CK和N120單莖(鞘部)干物質(zhì)都有增長過程，分別在花后10 d 和15 d 達(dá)到最大。

圖4 灌溉地冬小麥品種JD8 BM38 單莖(鞘部)花后干物質(zhì)積累變化

2.2.4 冬小麥JD8 和BM38 單莖(穗部)干物質(zhì)動態(tài)變化。由圖5 可以看出，冬小麥穗部的干物質(zhì)積累總體呈上升趨勢，冬小麥JD8 的CK 穗部干物質(zhì)在花后35 d時(shí)達(dá)到最大，之后緩慢下降；而N120、N240、N360均在花后37 d 時(shí)達(dá)到最大。BM38 在完熟期時(shí)穗部干物質(zhì)積累差異明顯，CK、N240在花后30 d 達(dá)到最大，而N120、N360在花后37 d 時(shí)達(dá)到最大。

圖5 灌溉地冬小麥品種JD8 BM38 單莖(穗部) 花后干物質(zhì)積累變化

2.3 氮肥用量對冬小麥群體大小的影響。由圖6 可以看出，隨著小麥的生長天數(shù)增加，小麥分蘗先增加后下降，JD8 的CK、N240、N360在起身期群體密度達(dá)到最大，之后開始下降，其中N360在越冬期到返青期時(shí)群體密度有所下降，N120在返青期最大。BM38 的CK、N120群體密度在返青期最大，N240、N360群體密度在起身期最大，其中N360在越冬期到返青期時(shí)群體密度有所下降。相同N 水平中JD8 的群體數(shù)大于BM38，但是最終穗數(shù)卻恰恰相反。通過計(jì)算，JD8的成穗率分別為31%(CK)、29%(N120)、31%(N240)、37%(N360)；BM38 的成穗率為37%(CK)、41%(N120)、38%(N240)、39%(N360)。可以看出，相同N 水平下BM38 的成穗率大于JD8。

圖6 灌溉地冬小麥品種JD8 BM38 群體變化

2.4 氮肥用量對冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀的影響。從表1 可以看出，同一品種中，N240水平時(shí)JD8 小麥的千粒重、穗數(shù)、穗粒數(shù)最大；而對于BM38 來說，CK 千粒重最大，N120穗數(shù)最大，N360穗粒數(shù)最大。相同N 素水平下，BM38 的CK、N120、N240穗數(shù)和穗粒數(shù)均高于JD8；4 個(gè)水平中JD8 千粒重均明顯大于BM38。從表1 中可以看出，BM38 的CK、N120產(chǎn)量高于相同水平下的JD8，JD8 的N240、N360的產(chǎn)量高于相同水平下的BM38。JD8 最高產(chǎn)量在N240水平出現(xiàn)，其后依次為N120、N360、CK；BM38 的最高產(chǎn)量出現(xiàn)在N120水平，其后依次為N240、N360、CK。通過比較可以看出，2 個(gè)小麥品種中的最高產(chǎn)量出現(xiàn)在BM38 品種N120水平。

表1 氮肥用量對2 個(gè)小麥品種產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 氮肥用量對冬小麥花后干物質(zhì)積累的影響。①在灌溉條件適宜并施足有機(jī)肥和磷鉀肥的前提下，不施用N 肥會造成冬小麥開花后葉部干物質(zhì)積累明顯低于施N 的小麥，導(dǎo)致開花后小麥生長較弱，生育期縮短，穗數(shù)明顯降低，最終導(dǎo)致小麥籽粒產(chǎn)量下降。②施氮量為360 kg/hm2時(shí)，拔節(jié)期以前麥苗生長緩慢，麥苗的越冬性和群體大小下降，雖然開花后地上部各部分干物質(zhì)積累都處于較高水平，但因?yàn)樾←溍科矫姿霐?shù)的下降，導(dǎo)致最終小麥籽粒產(chǎn)量降低。③冬小麥?zhǔn)┑?20 kg/hm2、240 kg/hm2，可明顯增加小麥群體數(shù)量，提高小麥每平米穗數(shù)，增加開花后葉部干物質(zhì)積累量，有利于開花后小麥地上部的干物質(zhì)積累，從而延長了小麥的生育期，使籽粒干物質(zhì)積累時(shí)間延長，進(jìn)而增加了最終籽粒產(chǎn)量。

3.2 氮肥用量對冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀的影響。本試驗(yàn)表明，JD8 品種合理施用氮肥(N120、N240)可有效增加小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，而氮肥過多(N360)和過少(CK)都會對小麥生長和籽粒產(chǎn)量帶來不利影響，最明顯的影響是使小麥群體減小，從而減少小麥穗數(shù)。雖然在BM38 中穗粒數(shù)和千粒重并未因此減小，但卻不能彌補(bǔ)因小麥穗數(shù)的減少而造成的產(chǎn)量降低。

綜合干物質(zhì)積累特性和產(chǎn)量構(gòu)成因素看來，BM38 主要通過穗數(shù)的增加而提高產(chǎn)量，BM38 比JD8 更耐瘠薄土地。灌溉地中，JD8 的最適N 肥用量為240 kg/hm2；BM38 的最適N 肥用量為120 kg/hm2。通過比較2 個(gè)冬小麥品種生長及產(chǎn)量特性，BM38 在施N 較少(120 kg/hm2)的情況下得到了最高產(chǎn)量(7282.9 kg/hm2)。所以，在本地區(qū)建議推廣BM38 冬小麥品種。