不同水氮處理對冬小麥生長及產量的影響

薛志偉，楊春玲，郭海斌，李小艷，王志祥

(1.河南省安陽市農業科學院，河南安陽 455000；2.河南省駐馬店市農業科學院，河南駐馬店463000；3.河南省洛陽市農業科學院，河南洛陽 417000；4.山東登海先鋒種業有限公司，山東萊州 261400)

不同水氮處理對冬小麥生長及產量的影響

薛志偉1，楊春玲1，郭海斌2，李小艷3，王志祥4

(1.河南省安陽市農業科學院，河南安陽 455000；2.河南省駐馬店市農業科學院，河南駐馬店463000；3.河南省洛陽市農業科學院，河南洛陽 417000；4.山東登海先鋒種業有限公司，山東萊州 261400)

摘要[目的]研究不同的水氮處理對冬小麥生長和產量構成的影響。[方法]以“周麥18”為材料，采用裂區試驗設計，主因素為3種水分處理，副因素設置為3種氮肥水平，開展大田試驗。[結果] 拔節期作為冬小麥對水肥效應的關鍵期，適量追施氮肥可以提高冬小麥的株高、單株分蘗數和葉面積指數，并可顯著提高冬小麥地上部干物質量，從而改善冬小麥的群體結構。冬小麥在水氮互作下，其株高和地上部干物質量均隨著生育進程的推進逐漸增加；葉面積指數呈現先增加后減少的拋物線狀變化。以灌溉3水(返青水、拔節水和開花水)同時施用氮肥270 kg/hm2(拔節期追肥)的處理產量最高。[結論]該研究可為豫北地區冬小麥生產提供科學的理論指導。

關鍵詞冬小麥；水分；氮素；作物生長；產量

小麥作為我國的第二大作物，其種植面積和產量僅次于水稻，其生產水平的高低直接關系到國家的糧食安全[1]。在影響小麥產量與品質的諸多人為因素中，灌溉和施肥成為影響小麥產量的重要因子，而肥料中又以氮肥運籌效果最突出[2]。氮素作為植物體內蛋白質、核酸和一些激素類物質的重要組成部分，是影響植物生長和產量形成的首要因素[3]。有關氮肥運籌對小麥產量和品質的影響前人已進行過大量研究[4-5]。對冬小麥的研究發現，適量施用氮肥可以提高小麥生育后期的葉面光合性能，延緩葉片衰老，增加干物質積累量，增強植株對干旱環境的適應能力，起到“ 以肥調水” 的效用。但隨著施氮量的增加，氮素營養導致小麥對干旱脅迫的敏感性增強，會抑制冬小麥的生長發育，最終造成減產[6]。在農業生產過程中，人們為了追求高產，過量施肥和盲目灌溉常導致小麥單產下降及氮肥利用率降低。我國是全球化肥生產和消費量最高的國家，化肥產量和消費量分別占全世界的25.8%和30.7%[7]。小麥生產中過量施用氮肥的現象十分普遍，有的縣(市)的平均用量達424 kg/hm2[2]。過量的氮肥將會以硝態氮的形式殘留在土壤中，在降雨和地表水的作用下不斷下移，最終進入地下水，導致地下水硝酸鹽含量超標[8]。氮肥施用量的不斷增加以及施肥方式的不合理給人們的健康帶來了隱形的危害。農業生產用水量最大，對水資源極度敏感，并且受氣候條件的影響尤為嚴重。因此，水資源短缺是制約我國北方地區農業可持續發展的重要因素之一[9]。干旱少雨是冬小麥生長后期經常會面臨的一種困境，也是小麥生長高效增產的一個重要限制因子。單獨灌水或施用氮肥對小麥增產均具有明顯的效應，且二者之間存在著交互作用[10]。大量研究表明，土壤中氮肥的效益能否充分發揮與農田水分狀況關系十分密切，不同的土壤水分條件下，施肥量與產量的響應關系是不同的。固定肥料用量，在試驗供水范圍內水分和小麥產量呈近似直線關系；固定供水量，施肥量與小麥產量呈拋物線關系[11]。在實施節水灌溉的同時制定出合理的水肥高效管理制度已成為一項迫在眉睫的任務。鑒于此，筆者選用河南省的主推品種，設置不同的灌溉水量及氮肥施用量，通過大田試驗，探討水氮互作對冬小麥生長性狀和產量構成的影響，以期為河南省豫北地區冬小麥的施肥和灌溉提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料供試品種為“周18”。試驗于2014～2015年在河南省安陽縣柏莊鎮棉花原種場進行，地勢平坦，土質粘壤。整地前施復合肥750 kg/hm2，N∶P∶K=16∶18∶6，機耕深度30 cm，玉米秸稈粉碎還田，同時撒施春蕾牌復合肥和辛硫磷(防治地下害蟲)；旋耙3遍，地面平整，隨后統一規劃播種，田間墑情較好，苗齊，苗勻，苗壯。

1.2試驗方法采用裂區試驗設計，小區面積3.2 m×8.0 m，設3次重復。其中，水分處理為主因素，氮肥處理為副因素。水分處理分別為：拔節水(W1)、拔節水+開花水(W2)、返青水+拔節水+開花水(W3)。氮肥處理分別為：N∶P∶K=12∶8∶5(N1)、N∶P∶K=15∶8∶5(N2)、N∶P∶K=18∶8∶5(N3)。N1處理具體施肥量為氮肥180 kg/hm2，磷肥120 kg/hm2，鉀肥75 kg/hm2；N2處理具體施肥量為氮肥225 kg/hm2，磷肥120 kg/hm2，鉀肥75 kg/hm2；N3處理具體施肥量為氮肥270 kg/hm2，磷肥120 kg/hm2，鉀肥75 kg/hm2。其中氮肥為底施加追施(拔節期追肥)，磷、鉀肥為一次底施。每次灌溉量50 m3。田間栽培管理同大田。

于2014年10月11日進行播種，播前墑情好，10月30日澆水，促進出苗。于2015年3月13日澆返青水；拔節期適逢降雨，未另行澆水；于2015年 5月22日澆開花水，促進灌漿。3月20日噴灑除草劑，防治田間雜草。4月29日噴灑農藥防治蚜蟲，在整個生育期間，田間無雜草和病蟲危害。2015年6月10日收獲。

1.3測定項目及方法

1.3.1株高和分蘗的測定。于小麥越冬期、拔節期和灌漿期，在每個小區取長勢和生長進程一致的單株10株，測定株高和分蘗數。

1.3.2葉面積指數和地上部干物重的測定。于小麥越冬期、拔節期和灌漿期，在每個小區取長勢和生長進程一致的單株10株，測定葉面積指數和地上部干物重。

1.3.3產量性狀的調查與測定。成熟期測定穗長、總小穗數、不孕小穗數、穗粒數及容重。小麥收獲后，脫粒自然風干，測定籽粒產量和生物產量，計算經濟系數。

1.4數據分析試驗數據采用Excel處理，采用SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2結果與分析

2.1不同處理對不同生育時期小麥株高的影響從表1可以看出，各處理灌漿期小麥株高無顯著性差異，越冬期和拔節期處理之間小麥株高存在顯著性差異。總體來看，W3處理的小麥株高高于W1和W2處理的小麥株高，且在拔節期和灌漿期表現明顯；3種追肥處理在各生育時期表現不一，其中N3處理小麥株高表現平穩。綜合來看，W3N2和W3N3處理在各時期小麥株高表現良好，且W3N3處理在拔節期和灌漿期小麥株高優于其他處理。

表1不同處理對不同生育時期小麥株高的影響

Table 1Effects of different treatments on wheat plant height in various growth periods

cm

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant difference(P<0.05).

2.2不同處理對不同生育時期小麥單株分蘗數的影響從表2可以看出，各處理灌漿期小麥單株分蘗數存在顯著性差異，越冬期和拔節期處理之間小麥單株分蘗數無顯著性差異。總體來看，越冬期小麥單株分蘗數表現為W1處理>W3處理>W2處理，拔節期和灌漿期則表現為W3處理>W2處理>W1處理；3種追肥處理在各生育時期表現不一，越冬期和拔節期小麥單株分蘗數表現為N3處理>N2處理>N1處理，灌漿期則表現為N3處理>N1處理>N2處理。綜合來看，W3N3處理小麥單株分蘗數要高于其他處理。

表2不同處理對不同生育時期小麥單株分蘗數的影響

Table 2Effects of different treatments on tillering number per plant of wheat in various growth periods

個

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant difference(P<0.05).

2.3不同處理對不同生育時期小麥葉面積指數的影響從表3可以看出，各處理各時期小麥葉面積指數存在顯著性差異。總體來看，越冬期、拔節期和灌漿期小麥葉面積指數表現為W3處理>W2處理>W1處理；3種追肥處理在各生育時期表現不一，越冬期小麥葉面積指數表現為N3處理>N1處理>N2處理，拔節期和灌漿期則表現為N3處理>N2處理>N1處理。綜合來看，W3N3處理小麥葉面積指數要高于其他處理。

表3不同處理對不同生育時期小麥葉面積指數的影響

Table 3Effects of different treatments on leaf area index of wheat in various growth periods

處理Treatment越冬期Over-winteringperiod拔節期Shootingperiod灌漿期FillingperiodW1N13.50bc6.39d3.93dW1N21.86d7.75bc6.20bW1N32.20d6.30d4.49cdW2N11.96d5.44d6.79abW2N23.28c8.86ab5.66bcW2N34.19ab6.65cd5.88bcW3N13.85abc9.01a5.83bcW3N23.59bc6.50d6.82aW3N34.51a10.06a7.92a

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant difference(P<0.05).

2.4不同處理對不同生育時期小麥地上部干物重的影響從表4可以看出，各處理各時期小麥地上部干物重存在顯著性差異。總體來看，越冬期小麥地上部干物重表現為W3處理>W2處理>W1處理，拔節期小麥地上部干物重表現為W3處理>W1處理>W2處理，灌漿期小麥地上部干物重表現為W2處理>W3處理>W1處理；3種追肥處理在各生育時期表現不一，越冬期小麥地上部干物重表現為N1處理>N3處理>N2處理，拔節期小麥地上部干物重表現為N3處理>N2處理>N1處理，灌漿期則表現為N2處理>N3處理>N1處理。綜合來看，W3N3處理小麥地上部干物重要高于其他處理。

表4不同處理對不同生育時期小麥地上部干物重的影響

Table 4Effects of different treatments on dry matter weight of wheat in the above ground parts in various growth periods

g/株

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant difference(P<0.05).

2.5不同處理對小麥產量要素的影響從表5可以看出，各處理穗長、總小穗數、不孕小穗數、穗粒數、容重無顯著性差異，產量和經濟系數存在顯著性差異。總體來看，穗長表現為W2處理>W3處理>W1處理，總小穗數、不孕小穗數表現為W3處理>W2處理>W1處理、穗粒數，容重表現為W1處理>W3處理>W2處理。氮肥處理，穗長表現為N1處理>N3處理>N2處理，不孕穗數表現為N2處理>N3處理>N1處理，總小穗數、穗粒數、容重表現為N1處理>N2處理>N3處理，產量和經濟系數表現為W3優于W1和W2處理，N3處理優于N1和N2處理。綜合來看，W3N3處理的產量和經濟系數優于其他處理。這說明在灌水處理上面，返青水和開花水均對產量和經濟系數有一定的促進作用，追施氮肥可提高小麥產量，但經濟系數并不隨著氮肥施用量的增大而呈線性增加。

表5　不同處理下小麥產量要素、產量及經濟系數

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant difference(P<0.05).

3結論與討論

(1)冬小麥在水氮互作下，其株高和地上部干物質量均隨著生育進程的推進逐漸增加；葉面積指數呈現先增加后減少的拋物線狀變化。在灌漿期，N2處理的株高、葉面積指數和地上部干物重略高于N3處理，N1處理最低，W2處理的株高和地上部干物重最高，W3的分蘗數和葉面積指數最高。在生育期，冬小麥的株高、分蘗數、葉面積指數和地上部干物重均隨灌水量和施氮量的增加而增加。

(2)不同水分情況下施氮對冬小麥產量的影響不同。在所有的處理中，穗長、總小穗數和穗粒數有差異，但沒有達到顯著性，其中W3N3處理的產量最高，植株生長表現優于其他處理。施氮和灌溉配合下，二者存在著交互作用，可提高冬小麥產量和經濟系數。綜合來看，在不同水氮處理中，以灌溉3水(返青水、拔節水和開花水)同時施用氮肥270 kg/hm2(拔節期追肥)的情況下產量最高。

(3)拔節期作為冬小麥對水肥效應的關鍵期，適量追施氮肥可以提高冬小麥的株高、單株分蘗數和葉面積指數，并顯著提高冬小麥地上部干物質量，從而改善冬小麥的群體結構。

(4)氮、磷、鉀為作物生長的三要素，該研究將磷、鉀肥施用量固定，僅著重于討論灌溉與氮肥施用互作對小麥生長的影響。因此，在后續試驗中磷、鉀肥同樣需要通過試驗尋求最佳的施肥量。同時，該研究僅為1年大田試驗的結果，可增加試驗年限進行驗證。

參考文獻

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Effects of Different Water and Nitrogen Treatments on Growth and Yield of Winter Wheat

XUE Zhi-wei1, YANG Chun-ling1, GUO Hai-bin2et al

(1. Anyang Academy of Agricultural Sciences, Anyang, Henan 455000; 2. Zhumadian Academy of Agricultural Sciences, Zhumadian, Henan 463000)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of different irrigation times and nitrogen fertilizer on the growth and yield of winter wheat. [Method] With Zhoumai 18 as material, plants were subjected to a split plot design, with three irrigation times being in the main plot, three nitrogen levels being in the split-plot. [Result] The jointing stage was the key of winter wheat response to water and nitrogen coordination, topdressing nitrogen reasonable could improve winter wheat plant height, tillering number per plant and leaf area index, and improve dry matter in the above ground parts of winter wheat significantly, thereby improving population structure of winter wheat. Under the interactions of water management and nitrogen fertilizer, plant height and dry matter in the above ground parts of winter wheat increased gradually with the growing procession. The leaf area index increased first and then decreased. Under irrigation water (revival water, irrigation at jointing stage and flowering water) and nitrogen fertilizer 270 kg/hm2 (topdressing at jointing stage), yield of winter wheat was the highest. [Conclusion] The study can provide scientific guidance for winter wheat production in northern Henan Province.

Key wordsWinter wheat; Moisture; Nitrogen fertilizer; Crop growth; Yield

基金項目農業部國家現代農業產業技術體系資金資助項目(CARS-3)。

作者簡介薛志偉(1987-)，女，河南浚縣人，研究實習員，碩士，從事小麥遺傳育種及栽培方面研究。

收稿日期2016-03-23

中圖分類號S 512.1+1

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)11-031-03