水氮耦合對斜坡滴灌春小麥冠層結構及光合速率的影響

摘 要：【目的】研究水氮耦合效應及其對春小麥冠層結構和光合速率的影響，為斜坡種植模式的節(jié)本高效生產(chǎn)提供水氮管理策略和理論依據(jù)。

【方法】以新春44號為供試材料，設置TR6H和TR8H（一條滴灌帶位于坡頂，分別供應6行和8行小麥水分，斜坡坡面斜度為15度）2種模式；設置W3、W2和W1（4 500、4 050和3 600 m3/hm2）3個灌水額度和N3、N2、N1和N0（300、270、240和0 kg/（N·hm2））4個施氮量水平，其中W3N3為對照（常規(guī)水氮處理）。

【結果】TR6H開花期的株高、莖蘗數(shù)、葉面積指數(shù)、冠層光截獲輻射率和光合速率均高于TR8H。株高和冠層光輻射截獲的總體趨勢表現(xiàn)為（W3和W2）gt;W1，（N3和N2）gt;N1gt;N0的趨勢，而葉角則呈相反的趨勢，低水低氮處理葉角越大。葉面積指數(shù)和凈光合速率總體趨勢表現(xiàn)為W3gt;W2gt;W1、N2gt;N3gt;N1gt;N0。相較于常規(guī)水氮處理（W3N3），TR6H和TR8H 2種模式均顯著提高了冠層光截獲輻射率和光合速率，增幅分別為3.6%～4.9%和3.9%～10.2%。

【結論】斜坡模式下合理的水氮耦合會優(yōu)化冠層結構，通過保持較高的莖蘗數(shù)和葉面積指數(shù)，獲得較高的光合有效輻射截獲率，同時具有較高的株高和緊湊的株型保持了一定的漏光損失量。篩選出模式為TR6H，水氮處理為W3N2。

關鍵詞：春小麥；斜坡滴灌；水氮耦合；冠層結構；光合速率

中圖分類號：S512.1+2 ""文獻標志碼：A

文章編號：1001-4330（2025）01-0075-12

收稿日期（Received）：

2024-07-21

基金項目：

新疆生產(chǎn)建設兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)省部共建國家重點實驗室開放課題；綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)兵團重點實驗室開發(fā)課題發(fā)展基金；斜坡模式下小麥行間籽粒品質分布特征的生理生化機制（202301）；新疆維吾爾自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目（2021B02002；2021B02002-1）；石河子大學高層次人才啟動項目（RCZK202466）

作者簡介：

王子?。?999-），男，安徽巢湖人，碩士研究生，研究方向為作物栽培，（E-mail）1281459828@qq.com

通信作者：

姜東（1970-），男，江蘇南京人，教授，博士，碩士生導師，研究方向為作物栽培與生理，（E-mail）jiangd@njau.edu.cn

萬文亮（1993-），男，副教授，博士，研究方向為小麥高產(chǎn)生理生態(tài)，（E-mail）Wanwl@shzu.edu.cn

0 引 言

【研究意義】小麥是新疆的主要糧食作物之一［1］，水資源短缺制約著新疆農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［2］，生產(chǎn)中若過量施用氮肥會造成資源浪費［3］，因此通過“以肥調水、以水促肥”的理論促使水氮互作，可提升小麥水氮利用效率［4］。此外，提高其葉片光合能力和優(yōu)化冠層結構是提高產(chǎn)量的重要措施［5-6］。通過分析小麥葉片的光合能力和冠層結構尋找具有高產(chǎn)潛力的水氮策略，對新疆小麥節(jié)本高效生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】滴灌作為一種先進的節(jié)水灌溉技術，與漫灌相比不僅可以保證更高的作物產(chǎn)量，還可以節(jié)約灌溉用水，提高水肥利用效率［7］，是新疆滴灌小麥生產(chǎn)的方向［8］。目前新疆在小麥生產(chǎn)上主推的1管4（TR4）滴灌模式毛管用量大，成本偏高。有研究表明，滴灌毛管投入成本占到整個物化成本的30%以上［9］。前期，呂釗彥［10］提出通過擴大管行比減少滴灌帶投入量，以此節(jié)約生產(chǎn)成本。通過將TR4擴大到1管6行（TR6）和1管8行（TR8），TR6和TR8顯著節(jié)約了滴灌帶投入成本，但由于水分橫向運移距離受限，遠行小麥難以獲得充足的水肥供應，最終導致TR6和TR8籽粒產(chǎn)量顯著降低［11］。此外，株高、葉角、葉面積是影響冠層光合特性的重要因素［12］，適宜的水肥用量促進了冠層光合特性的提升［5， 13］，對產(chǎn)量形成有重要作用?！颈狙芯壳腥朦c】斜坡滴灌種植模式具有潛在的節(jié)水節(jié)肥作用，其最佳水氮處理需進一步研究。在滴灌條件下，肥料是隨水施入的，因此斜坡大管行比模式在促進水分橫向運移的同時，也有利于肥料向遠行的供應，也為進一步節(jié)水節(jié)減氮提供可能。然而，由于斜坡大管行比滴灌模式是近幾年才構建的新型滴灌模式，其最適宜的水分供應量和氮素供應量尚不明確，現(xiàn)階段仍無法為該種植模式的節(jié)本高效生產(chǎn)提高進一步的理論指導。因此，迫切需要通過研究水氮耦合對春小麥冠層結構和光合速率的影響尋找斜坡模式的最佳水氮策略?！緮M解決的關鍵問題】試驗在2種斜坡模式的基礎上設置3個灌水處理，4個氮素處理，測定株高、葉角、分蘗數(shù)和葉面積等冠層結構特征及開花期旗葉的凈光合速率特性，系統(tǒng)研究斜坡種植模式下滴灌小麥在開花期的冠層結構和光合速率，尋找具有高產(chǎn)潛力的水氮策略，為斜坡模式的最佳水氮策略提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間試驗于2021～2023年在石河子大學教學試驗農(nóng)場（85°48′E，44°44′N）進行。供試品種為新春44號（行間籽粒產(chǎn)量和WUE異質性小，適用于大管行比種植模式）［14］，分別于2021年4月21日、2022年4月17日和2023年4月5日播種。在2021～2023年小麥生育期間降雨量分別為111.4、79.2、95.8 mm。試驗田土壤類型為壤土，總孔隙度為45.5%，容重為1.23 g/cm3。土壤播前含有機質、速效氮、速效磷和速效鉀的含量分別為11.4 g/kg、42.1 mg/kg、13.8mg/kg和295 mg/kg［15］。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用以種植模式為主裂區(qū)，氮為次裂區(qū)，水為副區(qū)的裂-裂區(qū)試驗設計。設置2種種植模式：TR6H（1根滴灌毛管在坡頂，供應6行小麥，15°坡，行距為10 cm，邊行間距25 cm）和TR8H（1根滴灌毛管供應8行小麥，15°坡，行距為10 cm，邊行間距25 cm）。設置W3（4 500 m3/hm2，為常規(guī)灌溉量）、W2（4 050 m3/hm2）、W1（3 600 m3/hm2）3個灌水額度；N3（300 kg N/hm2，為常規(guī)施氮量）、N2（270 kg N/hm2）、N1（240 kg N/hm2）、N0（0 kg N/hm2）4個施氮量水平，按文獻灌溉和施氮策略［3］，對照處理為W3N3。采用含氮量為46%的尿素（CH4N2O）作為氮源。采用機械起壟播種，斜坡為使用特殊的播種機造成，于平地直接播種，起壟、播種和埋滴灌毛管同時完成，種植密度為600×104 hm2。 每個處理均設置3個重復小區(qū)，共72個小區(qū)（2021年未設置N0處理，為54個小區(qū)），每個小區(qū)面積為25 m2。播種前在土壤中基施105 kg/hm2 P2O5和105 kg/hm2 K2O，其他管理同一般大田管理。表1，圖1

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 株 高

使用卷尺，在開花期時各水氮處理分行各選取10株長勢一致的單株測量植株高度，測定后各行平均（TR6H為3行的平均，TR8H為4行的平均）記為1次重復，每個處理重復3次。

1.2.2.2 旗葉角

使用量角尺，在開花期時各水氮處理分行各選取10株長勢一致的旗葉測量葉基角，測定后各行平均記為1次重復，每個處理重復3次。

1.2.2.3 莖蘗數(shù)

各水氮處理在開花期選取長勢一致的區(qū)域，選取1 m長分行數(shù)莖蘗數(shù)，各處理莖蘗數(shù)為各行莖蘗數(shù)的總和，換算成單位面積，每個處理3次重復。

1.2.2.4 葉面積

使用美國 Li-COR 公司 LI-3000C 葉面積儀測定葉面積，并計算葉面積指數(shù)。在開花期時各水氮處理分行各選取10株長勢一致的單株，測定后各行平均記為1次重復，每個處理重復3次。

1.2.2.5 光合有效輻射截獲率

光合有效輻射（photosynthetically active radiation， PAR）由植物冠層分析儀 SUNSCAN（Delta-T Devices， Cambridge， UK）測得。于開花期12：00對不同的水氮處理進行冠層內的PAR的測定。數(shù)據(jù)采集時，將1.0 m長的探測器斜跨TR6H的3行與TR8H的4行，與地面平行測定冠層頂部和貼近地面2個高度的PAR（μ mol/（m2· s）），分別記為上層PAR和下層PAR，每個高度重復測3次重復，計算整個群體的光合有效輻射截獲率［16］：

光合有效輻射截獲率（%）=（上層PAR-下層PAR）×100% /上層PAR。

1.2.2.6 光合速率

使用LI-6400 光合儀（美國 LI-COR公司生產(chǎn)）測定凈光合速率，在開花期時各水氮處理分行選取長勢一致的旗葉，測定后各行平均記為1次重復，每個處理重復3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析，SPSS 25.0 進行SSR-Test（Shortest Significant Ranges），鄧肯氏新復極差檢驗法（Duncan）方差分析（P＜0.05），用 Origin 2021 作圖和擬合。

2 結果與分析

2.1 水氮耦合對斜坡滴灌小麥株高的影響

研究表明，2021～2023年TR6H模式在小麥開花期的平均株高較TR8H模式高出11.9%、17.7%和8.4%，TR6H模式小麥生長發(fā)育優(yōu)于TR8H模式。

水氮處理下小麥株高的總體趨勢表現(xiàn)為（W3與W2）gt;W1，（N3與N2）gt;N1gt;N0，不同的水與氮處理均顯著影響開花期株高，且TR6H和2023年的TR8H還存在水氮互作效應。TR6H模式的W2N3、W3N2處理、TR8H模式的W3N2處理和TR6H模式2022、2023年的W2N2處理，其開花期株高與常規(guī)水氮（W3N3）相比均無顯著差異。

全生育期小麥株高持續(xù)增長，TR6H株高的增長速度高于TR8H，其中苗期到開花期小麥的株高增長較快，開花期到成熟期之間小麥株高增長較慢甚至停止增長。在相同施氮條件下，W1處理開花期到成熟期的株高基本停止增長，W2處理開花期到成熟期的株高增長較大，W3最大。在相同灌水條件下，N3與N2處理全生育期株高均無顯著差異，且顯著高于N1處理與N0處理，僅拔節(jié)期的W3處理是例外，TR6H拔節(jié)期的W3N3顯著低于W3N2，TR8H的W3N3與W3N1無顯著差異。在2種模式下增加灌水會延長小麥營養(yǎng)生長時間，減少施氮10%（N2處理）對小麥的生長速度均無顯著影響，減少施氮20%以上不利于小麥的生長。表2，圖2

2.2 水氮耦合對斜坡滴灌小麥旗葉角的影響

研究表明，TR6H模式在開花期的旗葉角與TR8H模式相近。水氮處理下旗葉角的總體趨勢表現(xiàn)為（W3與W2）lt;W1，（N3與N2）lt;N1lt;N0，不同的水與氮處理均顯著影響了開花期旗葉角，存在水氮互作效應，且減少施氮對旗葉角的影響大于減少灌水對葉角的影響。TR6H的W2N3、W3N2、W2N2處理下的開花期旗葉角與常規(guī)水氮（W3N3）相比均無顯著差異。TR8H模式2022～2023年的W3N2，2023年的W2N2開花期旗葉角顯著低于W3N3；2022年的W2N2、W2N1、W3N1，2023年的W2N3、W1N3與常規(guī)水氮（W3N3）相比無顯著差異。2種模式的W3N2、W2N2與TR6H模式W2N3處理開花期旗葉角保持在較小的狀態(tài)，葉片相對直立。表3

2.3 水氮耦合對斜坡滴灌小麥開花期莖蘗數(shù)的影響

研究表明，2021～2023年TR6H模式在開花期的平均莖蘗數(shù)比TR8H模式高出13.2%、17%和11.9%，TR6H模式開花期的群體數(shù)量優(yōu)于TR8H模式。不同的水與氮處理均顯著影響開花期莖蘗數(shù)，為隨著水氮的減少莖蘗數(shù)在減少，3年間水氮互作效應均顯著，TR6H的W2N2、W2N3與W3N2和TR8H的W2N3并不符合此趨勢。與W3N3相比，TR6H模式的W2N2處理無顯著差異；W2N3處理在3年間高0.9%～4.7%，并在2021年與2023年有顯著差異；W3N2處理在年際間上下波動，總體趨勢無顯著差異。TR8H模式的W2N3處理在2021與2023年顯著高出W3N3處理3.1%和4.8%，與2022年相比無顯著差異。此外TR8H在雨水最多的2023年W2N3與W2N2處理均顯著高于W3N3。TR6H在2年的R2均大于0.8，TR8H在2年的R2均大于0.7，開花期的旗葉角與莖蘗數(shù)存在一定的線性關系，表現(xiàn)為隨著開花期莖蘗數(shù)的增多旗葉角會變小，二者呈負相關關系。TR8H在2年間的斜率基本保持一致，TR8H的旗葉角受年際間影響較小。TR6H在最干旱的2022年的斜率大于TR8H，在雨水最充沛的2022年的斜率小于TR8H，TR6H的旗葉角在干旱時對于水分更為敏感，波動幅度大，在水分充足時旗葉角變化幅度較小。表4，圖3

2.4 水氮耦合對斜坡滴灌小麥葉面積指數(shù)的影響

研究表明，TR6H各處理的葉面積指數(shù)3年度均高于TR8H，增幅為32.3%。在相同灌水條件下，兩種模式的葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為N2顯著高于N3，或無顯著差異（TR6H在2021年的W1、W2與2022年的W3灌水下的N2與N3間無顯著差異），總體表現(xiàn)出N2gt;N3gt;N1gt;N0的趨勢。在相同氮素水平下，表現(xiàn)為W3gt;W2gt;W1的趨勢（僅W3N3小于W2N3不符合趨勢）。此外，與W3N3相比，TR6H的W2N3與W3N2在2021與2023年均顯著高于W3N3，在2022年與W3N3相比無顯著差異。TR8H則僅有2023年的W2N2顯著高于W3N3；W2N3和W3N3間無顯著差異；其余處理均顯著低于W3N3。圖4

2.5 水氮耦合對斜坡滴灌小麥光合有效輻射截獲率的影響

研究表明，TR6H各處理的光合有效輻射截獲率2022年與2023年分別平均為73.3%和76.2%， TR8H為64.9%和68.7%，相比TR8H增幅12.9%和10.9%。對比常規(guī)灌溉W3N3，TR6H的W3N2、W2N3和TR8H的W3N2、W2N2 2年平均分別高出3.6%、3.2%和4.9%和0.3%。在相同灌水條件下，整體表現(xiàn)出（N3和N2）gt;N1gt;N0的趨勢。其中TR6H的N2在2022年的W3灌水條件下顯著高于N3，在W2灌水條件下顯著低于N3，在W1灌水和其余年份下的N2與N3無顯著差異。TR8H的N2在各灌水條件下均顯著高于N3，或與N3相比無顯著差異。在相同施氮水平下，整體表現(xiàn)出（W3和W2）gt;W1的趨勢。其中TR6H的W2在2022年的N3施氮水平下顯著高于W3，在N2和N1施氮水平下顯著低于W3，在2023年W2與W3無顯著差異。TR8H的W2在2023年的N3和N2施氮水平下與W3無顯著差異。圖5

2.6 水氮耦合對斜坡滴灌小麥凈光合速率的影響

研究表明，TR8H模式下的凈光合速率（Pn）表現(xiàn)為W3gt;W2gt;W1、N2gt;N3gt;N1gt;N0的趨勢。兩年間W3水分條件下N2的Pn顯著高出N3處理10.2%和3.4%，W2水分條件下N2的Pn在2022顯著高于N3處理，在2023年相比無顯著差異，W1處理下N2和N3的Pn無顯著差異。在同一氮素水平下，隨著灌水量的減少，N3、N2與N1處理的Pn均顯著降低。TR6H模式下的凈光合速率趨勢同樣表現(xiàn)為W3gt;W2gt;W1、N2gt;N3gt;N1gt;N0。其中W3和W2灌水條件下N2處理的Pn顯著高出N3處理3.9%和10.9%，而在W2和W1灌水條件下N2與N3的Pn相比無顯著差異。此外在同一氮素水平下，隨著灌水量的減少，N3、N2與N1處理的Pn均顯著降低。因此，2種模式下的Pn均表現(xiàn)為W3與W2灌溉水平下N2的Pn要高于N3處理，W1灌溉水平下N2與N3的Pn基本無顯著差異。圖6

3 討 論3.1

滴灌條件下合理的冠層結構和高效的光合速率是作物獲得高產(chǎn)的重要前提［12， 17］。其中，株高可反映小麥的生長狀況，增加株高有利于小麥冠層下部受光，減少蔭蔽，避免早衰，利于高產(chǎn)［18］。試驗研究中TR6H的株高大于TR8H，同一模式下株高會隨著水氮的減少先保持后降低，而相比常規(guī)灌溉（W3N3），TR6H模式的W2N3、W3N2、W2N2與TR8H模式的W3N2處理其開花期株高并無降低，因此TR6H模式和適當?shù)乃詈嫌欣谛←溁ㄇ吧L。但過量的水氮投入會使作物生育期營養(yǎng)生長過旺，出現(xiàn)延長作物營養(yǎng)生長期，可能會導致貪青晚熟，出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象［19］。研究中施氮量為300和270 kg/hm2時小麥的株高生長無顯著差異，繼續(xù)減少施氮則不利于小麥的生長，此外增加灌水會增加株高，但也會延長小麥營養(yǎng)生長時間，可能不利于生殖生長，與楊旸等［19］研究結果一致。3.2

旗葉角是小麥株形的重要組成部分，對冠層內的光分布和產(chǎn)量有很大影響［20］。前人研究結果顯示，不同處理下葉角和產(chǎn)量基本呈反比趨勢，葉角小的處理其株型更為緊湊，結合密度處理，有利于改善小麥的群體結構［12］。試驗研究發(fā)現(xiàn)，同一模式下旗葉角會隨著水氮的減少先保持后增大，其中2種模式的W3N2、W2N2與TR6H模式W2N3處理開花期旗葉相對直立，株型更為緊湊。研究中開花期莖蘗數(shù)與葉角呈反比狀態(tài)，隨著群體數(shù)量的增多縮小葉角，進而優(yōu)化群體冠層結構。旗葉角的動態(tài)變化可增強群體的光合作用，從而提高小麥產(chǎn)量［21］。TR6H的旗葉角在干旱年間波動幅度較TR8H大，更具高產(chǎn)和抗旱潛力。3.3

開花期莖蘗數(shù)隨著水氮供應的增加而增加，因為莖蘗數(shù)的增加主要源于小麥苗期能產(chǎn)生更多的有效分蘗，而有效分蘗形成往往與充足的水氮供應呈正相關［22］。但也有研究認為因品種原因，中度施氮水平下的小麥莖蘗數(shù)優(yōu)于高氮和低氮處理［23］。研究中TR6H開花期的莖蘗數(shù)高于TR8H，整體趨勢表現(xiàn)為隨著水氮的減少莖蘗數(shù)在減少，但TR6H的W2N2、W2N3與W3N2和TR8H的W2N3相比常規(guī)灌溉（W3N3）仍保持了較高的莖蘗數(shù)，可能是這些處理為合理的水氮運籌，前期產(chǎn)生的無效分蘗少，進而保證了開花期的莖蘗數(shù)［24］。

葉面積指數(shù)是影響植物冠層光合截獲和利用的最大因素。Zhao等［25］研究表明，隨著LAI增大，光能截獲率增大。研究中TR6H的LAI高于TR8H，隨著灌水量的減少，LAI呈現(xiàn)降低的趨勢；隨著施氮量的減少，LAI呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在施氮量為270 kg/hm2時出現(xiàn)峰值。當灌水量或施氮量超過一定范圍后LAI反而減?。?6］，可能是不合理的水氮造成前期死亡的分蘗較多。3.4

較高的葉面積會導致較高的光合有效輻射截獲率，然而并非越高越好，維持一定的漏光損失量有利于小麥的高產(chǎn)［27］。Salvagiotti等［28］研究發(fā)現(xiàn)，施氮量在一定范圍內增加，小麥植株冠層光合有效輻射截獲率呈線性增加趨勢，最高為90%。試驗研究中冠層光合有效輻射最高的處理僅為86.2%，對比常規(guī)灌溉（W3N3），TR6H的W3N2、W2N2、W2N3和TR8H的W3N2、W2N2維持了較高的冠層光合有效輻射截獲率，可能是以上處理具有較高的莖蘗數(shù)，進而維持較高的葉面積指數(shù)，獲得較高的光合有效輻射截獲率，但同時株高較高促進下層受光、葉角小葉片緊湊利于透光，保持了一定的漏光損失量。

小麥旗葉凈光合速率與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關［29］。試驗研究中隨著灌水量的減少，Pn呈降低的趨勢；隨著施氮量的減少，Pn呈先升高后降低的趨勢，在施氮量為270 kg/hm2時出現(xiàn)峰值。減少灌水量會降低小麥光合特性，高施氮量會降低葉片Pn值［30］。水氮耦合下2個模式的W3N2處理的Pn與光合有效輻射截獲率均顯著高于W3N3，TR6H均顯著高于TR8H模式，其自身光合速率與群體冠層結構均表現(xiàn)最佳，TR6H模式和W3N2處理具有高產(chǎn)潛力。試驗研究發(fā)現(xiàn)，斜坡模式下TR6H的產(chǎn)量高于TR8H，且TR6H在適當?shù)墓?jié)水減氮后，TR8H在適當?shù)臏p氮后產(chǎn)量還可以保持。

4 "結 論

4.1

2種斜坡模式中TR6H模式表現(xiàn)最好，水氮處理中，灌水量為4 050 m3/hm2，施氮量為270 kg/hm2表現(xiàn)最佳。W3N2處理是適用于斜坡滴灌小麥種植模式的水氮策略。

4.2 斜坡模式下合理的水氮耦合會優(yōu)化冠層結構，保持較高的冠層光合有效輻射截獲率，通過保持較高的莖蘗數(shù)，進而維持較高的葉面積指數(shù)，獲得了較高的光合有效輻射截獲率，同時具有較高的株高促進下層受光、株型緊湊利于透光，保持了一定的漏光損失量。

4.3 旗葉角與莖蘗數(shù)呈反比，小麥旗葉會根據(jù)群體數(shù)量，調整葉角進行冠層結構優(yōu)化，TR6H模式在干旱年間的調整能力更強，更具抗旱潛力。

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Effects of water and nitrogen coupling on canopy structure and

photosynthetic rate of slope drip irrigated spring wheat

WANG Zijian1， LI Liulong2，" ZHAO Yanhui1， XU Linfeng1， QIU Zhizhong1，

LI Zhaofeng1， LEI Junjie3，WANG Xiao2， WAN Wenliang1，JIANG Dong1， 2

（1. Key Laboratory of Oasis Eco-Agriculture，Xinjiang Production and Construction Crops，Shihezi University，Shihezi Xinjiang 832003，China；2. College of Agronomy， Nanjing Agricultural University/Wheat Regional Technology Innovation Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing， Jiangsu 210000， China；3. Research Institute of Grain Crops，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology，Ecology and Cultivation，MOARA，Urumqi 830091，China）

Abstract：【Objective】 Study the coupling effect of water and nitrogen and its effects on the canopy structure and photosynthetic rate of spring wheat on the basis of the slope drip irrigation wheat planting model， so as to provide a water and nitrogen management strategy and theoretical basis for the cost-saving and efficient production of slope planting mode.

【Methods】" Xinchun 44 was used as the test material， and two modes were set up： TR6H and TR8H （a drip irrigation belt was located at the top of the slope， which was supplied 6 rows and 8 rows of wheat moisture， respectively， and the slope was 15 degrees）. W3， W2， W1 （4，500， 4，050， 3，600 m3/hm2） irrigation rates and N3， N2， N1， N0 （300， 270， 240， 0 kg/（N·hm2）） nitrogen application levels were set， and W3N3 was the control （conventional water and nitrogen treatment）.

【Results】 The plant height， stem tiller number， leaf area index， canopy light interception emissivity and photosynthetic rate of TR6H were higher than those of TR8H at the flowering stage. The general trend of plant height and canopy light radiation interception was （W3 and W2） gt;W1， （N3 and N2） gt; the trend of N1 gt; N0， while the leaf angle showed the opposite trend， namely the leaf angle of the low-water and low-nitrogen treatment was larger. The overall trend of leaf area index and net photosynthetic rate was W3gt; W2gt; W1， N2gt; N3gt; N1gt; N0. Compared with the conventional water and nitrogen treatment （W3N3）， the two modes of TR6H and TR8H significantly increased the canopy light interception emissivity and photosynthetic rate， with an increase of 3.6%-4.9% and 3.9%-10.2%， respectively.

【Conclusion】" The reasonable coupling of water and nitrogen under the slope mode can optimize the canopy structure and obtain a higher photosynthetically active radiation interception rate by maintaining a high stem tiller number and leaf area index， while keeping a certain amount of light leakage loss with a high plant height and compact plant type. TR6H is recommended for comprehensive consideration mode， and W3N2 is recommended for water and nitrogen treatment.

Key words：spring wheat; slope drip irrigation; water and nitrogen coupling; canopy structure; photosynthetic rate

Fund projects：Open project of the National Key Laboratory of Oasis Ecological Agriculture Co-built by Xinjiang Production and Construction Corps and the Ministry;Oasis Ecological Agriculture Corps Key Laboratory Development Project Development Fund; Physiological and Biochemical Mechanism of Grain Quality Distribution Characteristics of Wheat Between Rows in Slope Mode（202301）; Key Ramp;D Program of the Autonomous Region （2021B02002; 2021B02002-1）; High-Level Talent Start-up Project by Shihezi University（RCZK202466）

Correspondence author： JIANG Dong （1970 -）， male， from Nanjing， Jiangsu， professor， Ph.D.， master's supervisor，research direction：crop cultivation and physiology， （E-mail）jiangd@njau.edu.cn

WAN Wenliang （1993 -）， male， doctor， associate professor， research direction：Physiology and Ecology of Wheat Production， （E-mail）Wanwl@shzu.edu.cn