農田養分調控對冀中南冬小麥生育期群體動態和養分濃度的影響

孫彥銘，楊振立，杜曉東，韓寶文，賈良良

（1.河北省農林科學院農業資源環境研究所，河北　石家莊　050051；2.河北省農林科學院，河北　石家莊　050051；3.河北省農林科學院農業信息與經濟研究所，河北　石家莊　050051）

農田養分調控對冀中南冬小麥生育期群體動態和養分濃度的影響

孫彥銘1，楊振立2*，杜曉東3，韓寶文1，賈良良1

（1.河北省農林科學院農業資源環境研究所，河北石家莊050051；2.河北省農林科學院，河北石家莊050051；3.河北省農林科學院農業信息與經濟研究所，河北石家莊050051）

在冀中南中低產農田，采用對比試驗設計，以農民習慣養分管理為對照（CK），對農田養分管理模式進行了優化調控（OPT，氮素追施時間后移至拔節期），通過田間養分試驗，分析了小麥返青至拔節期的群體數量、籽粒產量以及植株氮磷鉀養分濃度的變化規律。結果表明：氮素適當后移至拔節期的養分優化管理模式，最終成穗率達到了生育期最高總莖數的33.0%，明顯高于農民習慣養分管理的成穗率（26.9%），從而促進了產量的提高。優化處理的植株氮濃度、氮素吸收量分別在拔節期和孕穗期顯著高于農民習慣處理；植株磷濃度在全生育期均低于農民習慣處理，但磷吸收量則從孕穗期開始高于農民習慣處理；植株鉀濃度在全生育期呈先上升后下降的變化趨勢，農民習慣處理的植株鉀濃度均顯著高于優化處理。總體來看，優化處理在拔節期植株氮素濃度顯著高于農民習慣處理，這可能是促進優化處理群體成穗數提高的關鍵；而磷鉀濃度則無明顯影響。

冬小麥；群體動態；植株氮含量；養分管理

合理的群體構建是冬小麥高產的基礎［1，2］，適宜群體有利于單位面積穗數、穗粒數和千粒重的協調發展［3］。品種［4］、播種密度（播量）［5，6］、播種日期［7］、灌溉［8，9］和氮素調控［2，6］等均對小麥群體構建具有顯著影響，并且很多時候是上述各個因素交互效應［5，6，8，9］綜合作用的結果。近年來，綜合性的農田調控措施包括養分調控、水分調控和耕作栽培調控技術措施被越來越多地應用到小麥高產群體的構建中來，但研究大多集中在施肥、管理措施等對小麥群體、單位面積穗數、穗粒數和千粒重的影響等方面［10］，而有關小麥體內養分濃度和吸收量變化對其群體數量的影響研究較少。Yue等［11］研究認為，小麥生育期體內養分濃度的變化可能對其群體的構建產生重要影響。為此，作者以農民習慣施肥為對照，對農田養分管理進行了調控優化，研究了養分優化管理模式對小麥群體養分濃度變化以及群體養分吸收和發育的影響，旨為實現小麥高產的養分資源高效調控提供理論依據。

1　材料與方法

試驗于2011年10月～2012年6月在中國農業大學曲周試驗站進行。試驗田為當地典型農田，常年種植模式為小麥-玉米輪作一年兩熟制；土壤類型為潮土，0～20cm耕層土壤基礎養分含量為有機質15.21 g/kg、全氮0.901 g/kg、速效磷28.3 mg/kg、速效鉀123.9 mg/kg。

采用對比試驗設計，農田養分管理模式設養分調控（OPT，優化處理）和農民習慣（CK）2個處理，其中，CK處理的N、P2O5、K2O施肥量分別為300、60和60 kg/hm2，氮肥按基追比1∶1分基肥和返青-返青期追肥2次施用，磷鉀肥作為基肥在播種前一次性施入；OPT處理的N、P2O5、K2O施肥量分別為210、90和90 kg/hm2，氮肥按基追比1∶2分基肥和返青期追肥2次施用，磷鉀肥作為基肥在播種前一次性施入。

試驗小麥品種為石麥18，2011年10月12日播種，行距15 cm，播種量225 kg/hm2。在小麥出苗后（10月30日），測定基本苗數量；在越冬前（12月7日）和返青期（3月19日），測定分蘗數；在拔節期（4月8日）、孕穗期（4月26日）和收獲期（6月17日），測定總莖數。自返青期開始，每隔2周測定1次小麥地上部生物量以及氮、磷、鉀養分含量；收獲期測產。生物量測定面積為每小區1 m2，65℃下烘干至恒重；烘干的植株粉碎后測定氮、磷、鉀養分含量，其中，植株全氮含量測定采用半微量凱氏法，植株全磷含量測定采用鉬藍比色法，植株全鉀含量測定采用火焰光度法。

利用Microsoft Excel制圖；利用SPSS統計分析軟件的單因素方差分析ANOVA程序，對小麥產量、產量構成因素，以及不同生育期的氮、磷、鉀養分含量等進行差異性統計檢驗。

2　結果與分析

2.1農田養分調控對小麥群體數量、地上部生物量和收獲產量的影響

2.1.1對小麥群體數量的影響OPT處理的小麥群體變化動態與CK基本一致，均表現為自越冬期開始逐漸增多，到拔節期達到頂峰，而后迅速下降，直至收獲；但不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖1）。其中，在拔節期及其之前，CK的總莖數始終＞OPT處理，且二者差異隨著小麥生育進程而逐漸增大，其中，拔節期CK的總莖數（2 335萬個/hm2）較OPT處理（2 055萬個/hm2）多13.63%，差異達顯著水平；而后的2個生育期，則是OPT處理的總莖數＞CK，其中，孕穗期總莖數（1 236萬個/hm2）較CK（1 015萬個/hm2）多21.77%且差異達顯著水平，收獲穗數（690萬個/hm2）較CK（630萬個/hm2）多9.52%但差異不顯著。

與生育期最高莖數相比，OPT處理的最終成穗率為33.0%，較CK（最終成穗率26.9%）高18.48%，差異達到了顯著水平。

圖1　不同養分管理模式對冬小麥春季群體變化的影響Fig.1　Effects of different nutrient management modes on population changes of winter wheat in spring

2.1.2對小麥地上部生物量的影響OPT處理的小麥春季生物量變化動態與CK基本一致，均表現為隨著小麥生育進程而逐漸增多；但不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖2）。其中，在返青-起身期（3月19日）和拔節期初期（4月8～17日），OPT處理的地上部生物量＜CK；而后的其他生育期，則是OPT處理的地上部生物量＞CK，其中，孕穗期（4月28日）差異達到了顯著水平，但收獲期二者差異并不顯著。

圖2　不同養分管理模式對冬小麥春季生物量的影響Fig.2　Effects of different nutrient management modes on biomass of winter wheat in spring

2.1.3對小麥產量性狀和產量的影響OPT處理的小麥單位面積穗數、穗粒數和千粒重均＞CK，其中單位面積穗數差異達到了顯著水平，最終，收獲指數＞CK，籽粒產量明顯提高，增產率為3.86%（表2）。表明農田養分調控處理有利于小麥產量構成三因素的同步發展，明顯提高籽粒產量，其中單位面積穗數的明顯增多是促進小麥顯著增產的最關鍵因素。

2.2農田養分調控對小麥生育期植株氮、磷、鉀養分濃度的影響

OPT處理的小麥植株氮濃度變化動態與CK基本一致，均表現為隨著小麥生育進程而逐漸降低；但不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖3）。OPT處理的植株氮含量除返青期＜CK但差異不顯著外，其他生育期均＞CK，其中，拔節期（4月8～16日）差異達到了顯著水平，而孕穗期至灌漿后期二者差異并不顯著。

表2　不同養分管理模式對冬小麥產量及產量構成因素的影響Table 2　Effects of different nutrient management modes on yield and yield components of winter wheat

圖3　不同養分管理模式對冬小麥返青～孕穗期植株氮含量的影響Fig.3　Effects of different nutrient management modes on plant nitrogen content of winter wheat from regreen stage to booting stage

圖4　不同養分管理模式對冬小麥返青～孕穗期植株磷含量的影響Fig.4　Effects of different nutrient management modes on plant phosphorus content of winter wheat from regreen stage to booting stage

OPT處理的小麥植株磷濃度變化動態與CK基本一致，均表現為隨著小麥生育進程而逐漸降低；但不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖4）。OPT處理的植株磷含量除灌漿期＞CK但差異不顯著外，其他生育期均＜CK，其中，拔節期（4月8～16日）和孕穗期（4月28日）差異達到了顯著水平。

圖4　不同養分管理模式對冬小麥返青～孕穗期植株磷含量的影響Fig.4　Effects of different nutrient management modes on plant phosphorus content of winter wheat from regreen stage to booting stage

OPT處理的小麥植株鉀濃度變化動態（圖5）與CK略有不同，其中，OPT處理呈先增加后降低趨勢，而CK呈“M”型變化。在返青～孕穗期，OPT處理的植株鉀素濃度均＜CK，且除返青期外，其他生育期二者差異均達到了顯著水平。

2.3農田養分調控對小麥生育期植株氮、磷、鉀養分吸收量的影響

OPT處理的小麥生育期植株氮吸收量變化動態與CK基本一致，均表現為隨著小麥生育進程而逐漸增加；但不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖6）。其中，在孕穗期前（4月26日），OPT處理的植株氮吸收量＜CK；但從孕穗期開始，則是OPT處理的植株氮吸收量＞CK，并在灌漿期（5月12日）幾乎達到頂峰，并一直持續到收獲期，其中，收獲期OPT處理的氮素吸收量略＞CK，但差異并不顯著。

圖6　不同養分管理模式對冬小麥生育期氮吸收量的影響Fig.6　Effects of different nutrient management modes on nitrogen uptake in growth period of winter wheat

OPT處理的小麥生育期植株磷吸收量變化動態與CK基本一致，均表現為隨著小麥生育進程而逐漸增加；但不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖7）。OPT處理的植株磷吸收量，在拔節期以前＜CK，但從孕穗期（4月26日）開始則＞CK，并一直維持到收獲期，然而整個小麥生育期，二者差異均不顯著。

圖7　不同養分管理模式對冬小麥生育期磷吸收量的影響Fig.7　Effects of different nutrient management modes on phosphorus uptake in growth period of winter wheat

小麥生育期，不同養分管理模式的植株鉀吸收量變化動態與氮和磷不同，但是二者植株鉀吸收量的變化動態基本一致，均表現為隨著小麥生育進程呈先增加后降低趨勢；然而不同生育期，二者的指標值存在一定差別（圖8）。其中，在返青期（3月19日），二者的指標值差異不顯著；但從拔節期開始到收獲前，OPT處理的植株鉀吸收量一直顯著＜CK；在小麥灌漿后期～收獲期，小麥植株體內鉀素快速流失，收獲期OPT處理的鉀素吸收量＞CK。

圖8　不同養分管理模式對冬小麥生育期鉀吸收量的影響Fig.8　Effects of different nutrient management modes on potassium uptake in growth period of winter wheat

3　結論與討論

本研究結果顯示，不同養分管理模式對小麥群體發育進程有明顯影響，優化養分管理措施通過在小麥關鍵生育期——拔節期的養分調控，有效地提高了有效群體數量，最終促進了產量的明顯提高。養分管理模式對小麥群體的影響，可能是通過對植株養分濃度的影響造成的。從全生育期小麥植株的氮磷鉀養分濃度變化趨勢上可以發現，植株全氮和全磷濃度在整個生育期均呈逐漸下降趨勢，且隨著生物量的增大也呈下降趨勢，表現出明顯的稀釋效應；而植株全鉀含量在返青～拔節初期隨著生物量的增大而增加，但在拔節中后期開始則隨著生物量的迅速增加呈逐漸下降趨勢，變化趨勢與植株全氮和全磷濃度的變化趨勢明顯不同。植株鉀濃度的變化趨勢與黨紅凱等［12］的研究類似，產生該現象的原因可能與小麥對鉀的階段吸收高峰在拔節～孕穗期有關。

從小麥不同生育期的植株養分濃度來看，優化管理模式的植株氮濃度在拔節期開始顯著＞農民習慣處理，從而保證了有更多的養分用于有效分蘗，提高了成穗數［13］。而植株磷濃度在孕穗期＞農民習慣處理，可能有利于促進小麥后期的灌漿和千粒重的增加。但在本研究條件下，植株磷濃度的變化并未對小麥千粒重和穗粒數造成明顯影響，對產量起決定作用的是最終的成穗數。因此，在農田養分管理中，適當推遲春季氮肥追施時間可以有效提高拔節期小麥植株的氮濃度，從而提高分蘗質量，增加成穗數。這從另一方面證明了在小麥群體構建中，氮肥后移的優化養分管理模式對于小麥高產群體的重要性。

本研究條件下，農民管理模式的冬小麥群體數量和生物量在拔節期前均明顯＞優化施肥處理；但從拔節中后期開始，農民管理模式的小麥在拔節前產生的眾多無效分蘗大量退化，優化管理模式的群體數量和生物量均明顯＞農民管理模式。養分管理模式對不同時期小麥群體數量的變化發揮了重要作用，但是，本研究只討論了養分管理措施對小麥群體的影響，而實際生產中水分管理對小麥群體的構建也發揮了巨大作用，表現在水肥的協同作用對小麥發育進程［14］、產量與品質的影響方面［15，16］。

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Effects of Nutrient Management on Population Dynamics and Nutrient Concentration of Winter Wheat Growing Period in Central and South Hebei Province

SUN Yan-ming1，YANG Zhen-li2*，DU Xiao-dong3，HAN Bao-wen1，JIA Liang-liang1
（1.Institute of Agricultural Resources and Environment，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；2.Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；3.Institute of Agricultural Information and Economy，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China）

In order to understand the effects of nutrient management on winter wheat colony and nutrients contents dynamics，a field experiment was conducted in the middle-south Hebei Province.The results showed the optimized（OPT） treatment significantly increased the spikes number than the conventional（CK）treatment by putting off the topdressing N to shooting stage.The percentage of ear tiller significantly increased from 26.9%of CK to 33.0%of OPT.The plant N content and N uptake for OPT treatment were significantly higher than CK treatment at shooting stage and booting stage，respectively.The plant P content for OPT was lower than that of CK in the whole wheat growth period，while the P uptake was higher from booting stage to harvest.The plant K content increased from regreen stage to booting stage and then drop down from booting to harvest stage.The plant N concentration for OPT treatment was significantly higher than that of CON at shooting stage，which may suggest the plant N concentration at shooting stage was the key factor which influencing the tiller percentage.

Winterwheat； Colonydynamic；Plant N content；Nutrient management

S512.1+1

A

1008-1631（2016）03-0044-05

2016-01-10

河北省“渤海糧倉”科技示范工程專項“農田改土培肥與高效施肥關鍵技術研究與應用”；河北省財政專項“河北省主要農田土壤培肥關鍵技術研究與應用”

孫彥銘（1974-），女，河北武強人，助理研究員，主要從事農田養分管理研究。E-mail：sunym74@hotmail.com。

楊振立（1972-），男，河北藁城人，高級經濟師，主要從事農田養分管理研究。E-mail：hbnly008@163.com。