栽培模式對冬小麥花后干物質和氮素累積及轉運的影響

李 帥，黃玉芳，安志超，葉優良

(河南農業大學資源與環境學院，河南鄭州 450002)

栽培模式對冬小麥花后干物質和氮素累積及轉運的影響

李 帥，黃玉芳，安志超，葉優良

(河南農業大學資源與環境學院，河南鄭州 450002)

為探尋小麥高產高效栽培管理模式，在河南省禹州市通過田間小區試驗，比較了農民習慣模式(T1)、優化模式(T2)、超高產栽培管理模式(T3)、高產高效模式(T4)對冬小麥花后干物質和氮素累積及轉運的影響。結果表明，與T1處理相比，T2、T3和T4處理的籽粒產量分別增加了15.9%、31.5%和25.4%，花后干物質轉運量分別增加了82.5%、109.5%和76.6%，氮素轉運量分別增加了50.9%、49.1%和41.2%。說明通過優化施肥等措施可以提高小麥花前干物質與氮素的累積，且能顯著提高花后干物質與氮素的轉運量和轉運效率，從而提高穗粒數和產量；在4種栽培管理模式中，T3處理產量最高，但T4處理更適宜當地推廣。

小麥；栽培管理模式；產量；干物質和氮素積累與轉運

小麥是我國主要糧食作物[1-2]，而河南省是我國小麥主要產區之一，其小麥種植面積、總產量對國家糧食生產的貢獻均居全國首位[3]。隨著循環農業和糧食安全的提出，現代農業的管理水平有了更高的要求[4-6]。由于缺乏科學、有效的技術指導，在農業生產中農藥和肥料盲目、過量施用的現象十分普遍，這既造成資源的浪費，又對土壤、生態環境構成威脅[3]。在作物生產中，合理施用氮磷鉀肥既能實現作物高產[7-9]，又可以促進作物對干物質和養分的累積[10-12]；采取水分優化管理及深松、旋耕等少免耕管理方式能有效改善作物根系土壤環境，提高作物養分吸收與轉運能力，從而增加養分的利用效率[13-16]。前人對施肥時期、施肥方式、施肥量、耕作等單一因素對小麥干物質、養分累積與轉運的影響展開了大量研究[10,16-18]。但在生產實踐中作物高產、優質和高效的結果是環境、栽培、耕作、管理等多因素綜合作用的結果，因此根據各地區生態條件，綜合優化不同耕作、栽培等因素，探討和篩選適宜的栽培管理模式，對作物高產、優質、高效、綠色生產具有現實意義。本試驗以河南省主要種植品種豫麥49-198為材料，分析了不同栽培管理模式對冬小麥花后干物質、氮素累積及產量的影響，探討適合該省小麥高產高效施肥的管理模式，以期為該區域小麥大面積高產、優質、高效、綠色生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2012-2013年在河南省禹州市順店鎮康城村進行(北緯34°27′，東經113°34′)，該區域屬于暖溫帶半濕潤季風氣候區。土壤類型為潮土，質地為粘壤，播前耕層土壤pH 8.2，全氮含量1.04 g·kg-1，有機質含量20.5 g·kg-1，速效鉀含量142.0 mg·kg-1，速效磷含量20.0 mg·kg-1，土壤Nmin58 kg·hm-2，土壤容重1.45 g·cm-3。

1.2 試驗設計

試驗共設4種栽培管理模式(表1)，分別為農民習慣模式(T1)、優化管理模式(T2)、超高產栽培管理模式(T3)、高產高效模式(T4)，小區面積為200 m2。供試品種為豫麥49-198，于2012年10月12日播種，2013年6月3日收獲，重復4次。前茬為玉米，秸稈全部還田。

表1 試驗處理及設計

1.3 樣品采集及測定方法

每個小區都設定取樣區和收獲區，取樣區在小麥開花時，在每個小區內選擇長勢均勻且同時開花的單莖100個，分別使用紅繩標記。從開花期到成熟期，每隔7 d取15個單莖。其中10個單莖分成葉片、莖稈、莖鞘、穎鞘、籽粒5個部位(前兩次取樣分成葉片、莖稈、莖鞘、穗4個部位)，剩余5個單莖在105 ℃下殺青，在80 ℃下烘干至恒重，稱干重[12]。

小麥收獲期每個小區收獲6 m2計產。收割1 m雙行全部，選擇具有代表性的15株按常規法進行室內單株考種分析，調查穗粒數，全部脫粒后，每個小區數三個1 000粒，稱干重(12%的含水量)，計算平均千粒重[27]。

1.4 數據處理

收獲指數=經濟產量/成熟期生物量[19]

營養器官貯存干物質(氮素)的花后轉運量=開花期營養器官干物質(氮素)累積量-成熟期營養器官干物質(氮素)累積量[21]

營養器官貯存干物質(氮素)轉運效率=干物質(氮素)轉運量/開花期干物質(氮素)累積量×100%[21]

營養器官貯存干物質(氮素)對籽粒產量(氮素)貢獻率=干物質(氮素)轉運量/籽粒產量(氮素)×100%[21]

氮肥偏生產力=籽粒產量/施氮量

試驗數據采用Excel、DPS 7.0和Origin 2016進行計算、繪圖與統計分析，用新復極差法進行處理間差異顯著性分析，顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 栽培管理模式對小麥籽粒產量及其構成的影響

由表2可見，與T1處理相比，T2、T3和T4處理的產量分別增加了15.9%、31.5%和25.4%，且四個處理間差異均達到顯著水平。從產量構成來看，與T1相比，T2、T3、T4處理增產的原因不同。T2和T3處理的穗粒數顯著增加是其增產的主要原因，T4處理增產主要歸因于穗數、穗粒數和千粒重均顯著增加。這說明在農民栽培習慣的基礎上，優化施肥等因素可改善小麥產量構成，進而實現高產。T3和T4處理產量都達到9 t·hm-2以上的超高產水平，而T3處理增加了養分的投入，但收獲指數顯著低于T4處理。

表2 栽培管理模式對小麥產量及其構成的影響

表中同列數值后不同字母表示處理間差異達0.05顯著水平。下表同。

Difference letters after the values in the same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same in other tables.

2.2 栽培管理模式對小麥花后干物質累積的影響

從開花到花后28 d，整株、穗部、莖葉的干物質累積量先增后減，到花后35 d時又有所增加(表3)。花前莖葉的干物質累積量表現為T3>T2>T4>T1，T1處理與其他處理的差異均顯著；從花后7 d開始，莖葉的干物質累積量表現為T3>T2>T4>T1，T2與T4之間無顯著性差異。不同處理間花前穗部干物質累積量差異顯著，且表現為T2>T3>T1>T4；從花后7 d開始，除花后14 d的穗部干物質累積量表現為T2>T3>T4>T1，其余時間均表現為T3>T2>T4>T1。可見花后穗和莖葉的干物質累積趨勢基本相同，表明通過優化施肥等措施可促進花前、花后營養器官干物質積累。

2.3 栽培管理模式對小麥花前貯存干物質花后轉運量和貢獻率的影響

從表4可見，與T1處理相比，T2、T3和T4處理莖葉貯存干物質的花后轉運量均顯著增加，以T2處理增幅最大，為69.77%；T2、T3和T4處理的植株營養器官貯存干物質在花后轉運量與T1處理相比分別增加了82.5%、109.5%、76.6%，與T1處理的差異均達到顯著水平。營養器官花前貯存干物質的轉運效率表現為T4>T3>T2>T1，轉運干物質對籽粒產量的貢獻率表現為T3>T2>T4>T1。說明優化施肥等措施能顯著促進花前營養器官貯存的干物質在花后向籽粒的轉運。

表3 栽培管理模式對小麥花后干物質累積的影響

表4 栽培管理模式對小麥花前貯存干物質的花后轉運量及其貢獻率的影響

2.4 栽培管理模式對小麥花后氮素累積的影響

由表5可見，小麥花前莖葉的氮素累積量在不同處理間差異顯著，表現為T3>T4>T2>T1；花后莖葉的氮素累積量呈下降趨勢，不同處理間依然表現為T3>T4>T2>T1，花后0～21 d內T2～T4處理與T1處理間差異較大，其中，花后7 d差異最大。花前不同處理間穗部的氮素累積量表現為T1>T2>T3>T4，T1與T2、T3處理之間差異不顯著；不同處理花后穗部氮素累積量呈增加趨勢，均在花后35 d達到最大，且表現為T3>T4>T2>T1，不同處理間差異顯著。小麥在花后莖葉和穗的氮素累積規律呈相反趨勢，說明小麥花后氮素逐漸從營養器官向穗部轉運。

2.5 栽培管理模式對小麥花后氮素轉運和貢獻率的影響

由表6可知，與T1處理相比，T2、T3、T4處理的氮素轉運量分別增加了50.9%、49.1%、41.2%；轉運效率也分別提高了6.23%、4.01%、5.21%。說明優化施肥等措施促進了花前營養器官中貯存的氮素在花后向籽粒的轉運。小麥轉運氮素對籽粒氮素的貢獻率為59.22%～65.35%，但不同處理之間差異不顯著。與T1處理相比，T2處理的氮肥偏生產力顯著提高，增幅20.76%；T4和T3處理的氮肥偏生產力不同程度下降。

表5 不同栽培管理模式對小麥花后氮素累積的影響

表6 不同栽培管理模式對小麥花前貯存氮素的花后轉運量及對其貢獻率的影響

3 討 論

適量施肥、肥料基追分施、耕作方式、適時灌溉等均可促進小麥花后干物質的積累和轉運[11-18]。本研究中，豫麥49-198花后7 d的穗部干物質累積量高于花后14 d，莖葉干物質累積量的表現相反，這與馬迎輝等[20-21]研究結果一致。莖葉作為小麥的重要營養器官，其花前干物質累積及花后轉運對籽粒產量的形成非常重要[22]。本試驗中，T4、T3、T2處理莖葉花前干物質累積量和花后轉運量均高于農民習慣(T1)，說明通過平衡施肥、分次施肥等措施，能有效促進莖葉花前干物質累積和花后向籽粒轉運。小麥營養器官干物質花后轉運量的增加有利于產量的提高[10，12]。與T1處理相比，T2、T3、T4處理的產量分別增加了15.9%、31.5%、25.4%，且四個處理間差異均達到顯著水平。說明在本試驗條件下，優化水肥等因素能夠通過促進營養器官花前干物質積累和花后轉運實現高產。

小麥的氮素累積量、利用效率與施肥等管理有密切關系[23]。小麥籽粒氮素累積量主要取決于營養器官花前氮素累積及花后的轉運，因此在保證花后植株有較強的氮素吸收利用能力外，促進花前植株氮素累積和花后轉運非常重要[24]。莖葉是花前氮素主要貯存器官。本試驗中，小麥莖葉的花后氮素累積量逐漸下降，而穗呈相反變化趨勢，說明花后氮素逐漸從營養器官向穗部轉運；優化水肥等因素增加了小麥花前莖葉等營養器官中氮素的累積量，同時顯著提高了氮素轉運量和轉運效率，說明優化管理能夠促進營養器官花前的氮素積累和花后轉運，這有利于籽粒品質的改善，這與前人的研究結果有所不同[25-26]。而比較氮肥偏生產力發現，T2與T1相比氮肥偏生產力提高了20.76%；T4氮肥偏生產力與T3相比提高了49.00%。說明優化管理可以促進花后氮素積累和營養器官向穗部轉移的需要，為高產奠定基礎；而投入過量的氮素雖然能達到超高產的要求，卻降低了肥料的利用效率[12]。

小麥產量構成三要素之間關系的合理協調才能使其獲得高產[23]。本試驗中，與農民習慣相比，優化管理模式減少了氮、磷肥的投入，并采用基追分次的施肥方式，顯著提高了穗粒數，進而實現增產。高產高效模式在優化管理模式的基礎上增加養分投入，適當調整了追肥次數和比例，從而保證灌漿后期小麥對養分的需求，進一步提高了穗數、穗粒數、千粒重和產量。與高產高效技術模式相比，超高產栽培管理模式產量提高的關鍵是適當降低了穗數，保持千粒重，提高了穗粒數。高產高效技術模式的養分投入減少三分一以上，產量雖然有所降低，但仍能達到9 t·hm-2以上的超高產水平，且高產高效技術模式的收獲指數能相對增加8%，肥料利用效率也大大提高，因而該模式很好地協調了產量和效率之間的關系，在實現產量綠色增長的目的時，減少養分投入，實現資源高效利用，可以作為當地小麥大面積綠色增產的推廣模式。

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Effect of Different Cultivation Modes on Accumulation and Translocation of Dry Matter and Nitrogen after Anthesis of Winter Wheat

LI Shuai,HUANG Yufang,AN Zhichao,YE Youliang

(Resources and Environmental Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, Henan 450002, China)

In order to obtain high yield and high efficiency, four different cultivation and management modes [conventional management (T1), optimizing management (T2), super-high-yield management (T3), high yield and high efficiency mode(T4)] were conducted through field experiment at Yuzhou city of Henan province, and the effect of different fertilization and management modes on accumulation and translocation of dry matter and nitrogen after anthesis of winter wheat were investigated. The results showed that: compared with T1treatment, the yield of T2, T3and T4treatments was increased by 15.9%, 31.5% and 25.4%, respectively; after anthesis, the amount of dry matter translocation was increased by 82.5%, 109.5% and 76.6%, respectively; and nitrogen transport capacity was increased by 50.9%, 49.1% and 41.2%, respectively. The results showed that the pre-anthesis nitrogen and dry matter accumulation could be improved through the optimization of fertilization management measure accompanied with increasing the post anthesis dry matter and nitrogen translocation amount and rate significantly, so as to improve the grain number and yield.Of the four modes,T3had the highest yield,but T4was most suitable for local promotion.

Wheat; Cultivation mode; Yield; Accumulation and translocation of dry matter and nitrogen

時間：2017-05-12

2016-10-30

2016-12-01

國家自然科學基金項目(31471935)；河南省高等學校重點科研項目(15A210036)

E-mail：654257466@qq.com

葉優良(E-mail：ylye2004@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)05-0687-07

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170512.2001.032.html