種植方式與施氮量對冬小麥光合生理特性及光能利用率的影響

摘要：以濟麥22為供試材料，在相同密度條件下，通過不同的種植方式和三種施氮量組合，探討種植方式與施氮量對冬小麥光合生理特性及光能利用率的影響。結果表明：冬小麥“20cm+40cm”溝播(溝播)能夠顯著提高小麥旗葉光合速率(Pn)、熒光參數與葉綠素含量指數(CCI)，從而維持較好的葉片光合生理功能。溝播光能利用率平均值顯著高于平作大小行與等行距。施氮量增加顯著提高冬小麥Pn、熒光參數與CCI等生理指標，光能利用率也隨之提高。施氮量對冬小麥光合生理指標及光能利用率的影響超過種植方式。

關鍵詞：冬小麥；種植方式；施氮量；光能利用率

中圖分類號：S512.11

文獻標識號：A

文章編號：1001—4942(2010)11—0016—04

近年來，生產上冬小麥種植方式出現了多樣化。據統計，山東省冬小麥的種植方式有近300種…。溝播、壟作及非等行距種植方式在生產上已經有了廣泛應用。氮肥是小麥獲得穩產、高產所必需的營養元素，但若小麥生產中氮肥施用不合理，會導致化肥損失大、利用率低、地下水污染等。馬文奇等(1999)對山東省小麥氮肥施用狀況調查發現，小麥氮肥利用率僅為10％左右，70％以上的農戶超量施用氮肥，僅小麥每年超量施用的化肥氮就達40余萬噸。

關于種植方式、施氮量單因子對小麥光合特性及光能利用率的影響，前人已經做過大量的研究。將種植方式與施氮量結合起來，研究小麥產量形成生理機制還不夠深入。本研究將施氮量與種植方式相結合，研究其對冬小麥光合生理特性及光能利用率的影響，對制定小麥節肥高效栽培技術，提高小麥的光能利用效率，研究小麥的增產與穩產生理機制具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2008—2009年在山東農業大學農學實驗站(36°10′N，117°09′E)水分池進行，水分池面積為3m×3m。池內土壤類型為壤土，土壤耕層(0—20cm)有機質含量為16.3g/kg，堿解氮92.0mg／kg，速效磷34.8mg／kg，速效鉀95.5mg／kg。

供試品種為濟麥22，于2008年10月14日按1.80×10⁶株／hm²進行人工條播。小麥生育期內均灌三水，即拔節水、抽穗水、灌漿水，每次灌水量均為60mm。生育期內施P₂O₅120.0kg／hm²，K₂O105.0kg／hm²，均作基肥一次性施入。

試驗設25cm平作等行距(D)；“20cm+40cm”平作大小行(F)，即小行距20cm，大行距40cm、“20cm+40cm”溝播(G)，溝底寬20cm，壟寬40cm，壟高15cm，在溝底種植2行小麥，3種種植方式。每種種植方式設3個氮肥(純氮)梯度，即N₁、N₂、N₃分別為112.50、168.75、225.00kg／hm²。完全隨機區組設計，重復4次。氮肥分基肥和拔節追肥兩次平均施用，溝播在溝內集中施肥，平作普通施肥。管理方法同高產田。

1.2 測定項目與方法

葉片凈光合速率(Pn)采用u—6400便攜式光合作用測定系統，在冬小麥的抽穗、開花和灌漿期選擇晴朗的天氣于9：30—11：30進行測定。采用開放式氣路，CO₂濃度為380μmol／L左右；采用人工光源，設定光量子密度為900μmol／(m²·s)。每處理取生長一致且受光方向相近的5片旗葉測定。

葉綠素熒光采用英國Hansatech公司產便攜脈沖式FMS2調制式熒光儀與光合速率同期進行測定。

葉片葉綠素含量指數(CCI)用美國CCM—200葉綠素儀測定。

冬小麥生育期間的光能利用率計算公式為：

E(％)=hM／Q式中，h為作物產熱率，小麥籽粒為17.8 MJ／kg；M為作物生物學產量或籽粒產量(kg／hm²)；Q為冬小麥生育期間投入到單位面積上的總輻射量(MJ／hm²)，實驗站2008—2009年冬小麥生育期間總輻射量為2340×10⁴MJ／hm²。

2 結果與分析

2.1 種植方式與施氮量對冬小麥光合速率的影響

如圖1所示，在測定時期內，旗葉的凈光合速率(Pn)呈先上升后下降的趨勢，在開花期達到最大值；種植方式能明顯影響旗葉的凈光合速率，在整個生育期，溝播處理Pn始終最高；等行距、大小行和溝播處理的Pn平均值分別為17.70、18.39、19.54μmol／(m²·s)，溝播處理比大小行和等行距處理分別高6.25％和10.40％，溝播、等行距處理間差異顯著。

從圖1可以看出，施氮量對旗葉Pn有明顯影響。N₁、N₂和N₃處理的旗葉Pn平均值分別為17.07、18.98、19.58μmol／(m²·s)，N₃處理比N₂和N₁處理分別高3.16％和14.70％，N₃和N₁處理問差異顯著(P<0.05)。種植方式間冬小麥旗葉Pn最大差值為1.84μmoL／(m²·s)，施氮量間最大差值為2.51μmoL／(m²·s)，說明施氮量對冬小麥旗葉Pn影響程度大于種植方式。

2.2 種植方式與施氮量對熒光參數Fv／Fm的影響

葉綠素熒光作為光合作用研究的探針，幾乎所有光合作用過程的變化均可通過葉綠素熒光反映出來。研究表明，相同施氮水平下，不同種植方式處理的Fv／Fm表現為溝播>大小行>等行距，溝播處理均值比大小行和等行距分別高1.33％和1.51％，說明種植方式對提高旗葉的Fv／Fm有一定影響，溝播能有效提高冬小麥旗葉熒光參數Fv／Fm。N₁、N₂和N₃處理的Fv／Fm均值分別為0.7885、0.8005和0.8089，N₃處理比N₂和N₁處理高1.05％和2.85％，差異顯著，說明施氮能明顯影響旗葉的Fv／Fm(表1)。

2.3 種植方式與施氮量對旗葉葉綠素含量指數的影響

葉綠素是作物進行光合作用的重要物質基礎，葉綠素含量的高低是反映其光合能力的重要指標之一。由表2可以看出，同等施氮條件下，不同種植方式CCI值表現為溝播>大小行>等行距，溝播處理顯著高于等行距和大小行處理。N₁、N₂、N₃處理CCI均值分別為36.6、40.4、42.5cci，N₃比N₂、N₁分別高5.2％和16.1％，差異顯著，表明施氮量能顯著影響CCI值，隨著施氮量的提高，CCI值提高。種植方式問CCI平均最大差值為3.2cci，施氮量之間CCI平均最大差值為5.9cci，說明CCI受施氮量影響程度大。

2.4 種植方式與施氮量對冬小麥光能利用率的影響

由表3可以看出，在冬小麥生育期間，等行距、大小行和溝播處理光能利用率平均值為0.5267％、0.5178％和0.5841％，溝播處理比大小行和等行距處理高12.80％和10.90％，達顯著差異(P<0.05)，大小行和等行距處理間差異不顯著。N₁、N₂和N₃處理光能利用率平均值為0.4884％、0.5520％和0.5881％，N₃處理比N₂和N₁處理高5.82％和20.41％。不同種植方式之間，隨著施氮量的增加光能利用率提高。種植方式間與施氮量間光能利用率平均最大差值分別0.0663和0.0997個百分點，說明施氮量對冬小麥籽粒光能利用率影響程度大。

3 討論與結論

“20cm+40cm”小麥種植方式具有間套通用性強、適應性廣、夏秋雙高產的特點，對于實現小麥間套種植方式的規范化和機械化，具有重要意義。本研究表明“20cm+40cm”溝播能夠顯著提高旗葉光合速率、葉綠素含量指數(CCI)與熒光參數，從而維持較好的葉片光合生理功能，具有較高的光能利用率。

施氮一般能促進植物葉片葉綠素的合成，適量增施氮肥可提高小麥葉綠素含量，改善光合特性，增加光合產物積累，提高小麥產量。本研究表明，施氮量在112.5—225.0kg／hm²范圍內，隨施氮量增加，冬小麥旗葉光合、CCI與熒光參數等生理指標顯著提高。本試驗是以濟麥22作為供試品種在相同播量條件下進行的，不同類型品種、不同播量的配置等還有待進一步研究。