氮素營養對旱地小麥群體生長特性的調控

楊君林　車宗賢　馮守疆　趙欣楠　張旭臨

摘要：以氮肥為變量，在旱作條件下研究了不同氮肥處理對小麥群體結構參數、產量及水分利用率的調控效應。結果表明，在一定范圍內，小麥群體結構、分蘗、水分利用率和產量均隨氮肥用量的增加而增加，但當氮肥用量增加到一定量時，反而不利于群體結構和功能的改善。因此，在旱作農業生產中，水肥之間具有明顯的耦合關系，肥料的增產作用不僅在于肥料本身，更重要的還在于與土壤水分的互作。

關鍵詞：小麥；群體結構；氮肥；水分利用

中圖分類號：S512.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-1463（2018）11-0065-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2018.11.018

Responsive Changes of Quinoa Plant Height under Exogenous

Plant Growth Regulators

JIN Qian， YANG Farong， WEI Yuming， HUANG Jie

（Animal Husbandry， Pasture and Green Agriculture Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：Using the different concentrations of exogenous hormones spraying quinoa plant in the early flowering stage， the results show that the ABA solution with mass concentration of 24 mg/L and 36 mg/L can effectively reduce the plant height of quinoa. The IAA and Ga solutions of different mass concentrations had no significant dwarfing effect on quinoa plants， but the spraying on the reproductive growth period had a certain inhibitory effect on the upward trend of the high growth of the plants before and during the grain filling， making the upward trend to a gentle increase， which could assist in promoting the distribution of the plant assimilation nutrition to the reproductive growth of the quinoa，so as to improve the seed quality of quinoa， and increase the production.

Key words：Chenopodium quinoa willd；ABA；IAA；GA；Plant height

農業生物產量是由作物本身的遺傳特性和生理機能的內在因素以及光、熱、水、肥等外界因素綜合作用的結果。作物在一定的生產環境條件下，養分和水分是常用的農業調控措施[1 ]。農業科研人員就旱地水分或養分對作物生長發育過程的調控效應做了大量的研究工作，并取得了不少進展[2 - 4 ]，但養分和水分供應間相互影響的生理作用機制并未得到闡明，尤其是對生長在干旱地區的雨養作物。山侖等[5 ]認為，在不同土壤水分條件下，肥料的有效性仍是旱作農業生產中一個重要問題。我們在大田控制條件下，通過對不同氮素水平的小麥群體生長特性和水分利用的研究，以期在旱地農業中指導如何在不同水分條件下做到合理施肥，既能充分發揮肥效以及節約水資源，又能獲得最大經濟效益，并使農作物達到優質高產。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試作物為冬小麥，指示品種為隴鑒127。

1.2 試驗地概況

試驗于2015 — 2016年在甘肅省慶陽市鎮原縣進行。屬典型的黃土高原溝壑區，土層深厚，海拔為1 456 m，屬暖溫帶半干旱內陸性氣候，年均溫10.3 ℃。年均降水量582.3 mm，57%集中在 7 — 9月。試驗地前茬作物為玉米，于9月底收獲后旋耕整地，施肥播種。供試土壤為土，播前土壤含水量為15.3%，試驗管理同大田，試驗田中的養分和水分與普通大田相似。

1.3 試驗方法

試驗于2015年9月29日整地播種。播前用3%呋喃丹顆粒劑60 kg/hm2進行土壤消毒。試驗小區面積為18 m2（6 m×3 m），試驗田四周種植有保護行。播種時施普通過磷酸鈣1 800 kg/hm2作底肥，每小區東西方向種植15行，所有氮肥作底肥一次性施入。試驗設置6個氮肥水平（表1）。

小麥播前土壤墑情較好，播種深度為6 cm，行距為20 cm，播種量為120 kg/hm2，各處理依次從南向北布局（N0，N1，N2，N3，N4，N5），每處理設置3次重復，小區間采用隨機排列。據觀測，小麥生長發育期間的降水量為146.7 mm。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤水分 播種前在各小區取土壤樣品混合，然后分析土壤肥力值，并隨機在6個小區打2 m土鉆，每20 cm取樣1次，分析播前土壤水分含量。小麥收獲后，再在每個處理中各打2 m土鉆，每10 cm取樣1次，分析收獲后土壤中水分含量。土壤含水量用烘干法測定。

1.4.2 分蘗動態調查方法 播種后7～10 d小麥出苗，小麥三葉期在每個小區的中間三行南北方向標記50 cm長度麥苗，并使基本苗數基本相同，分別在小麥冬前、返青期、拔節期等時期進行分蘗動態監測。

1.4.3 群體結構參數 采用LAI-2000型植物冠層分析儀（CAD公司，英國）測定小麥群體葉面積系數（LAI）和群體透光率（DIFN）以及冠層葉傾角，從小麥返青期后到灌漿期間進行動態監測，每次測定設置3次重復。

1.4.4 作物產量的測定 小麥成熟后每個小區采收0.6 m2（1.0 m×0.6 m），自然曬干后進行人工脫粒，種子曬干后稱重并統計籽粒千粒重。

1.4.5 水分利用效率 采用水量平衡方程式計算，即土壤耗水量=播前土壤水分含量-收獲時土壤水分含量+小麥生育期的降水量。計算水分利用效率。

水分利用效率（WUE）=單位面積產量/土壤耗水量

1.5 數據分析方法

所有數據資料運用Excel統計分析軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 冠層光合生理特性

2.1.1 葉面積系數 在小麥各生長時期，不同氮肥條件下的群體葉面積指數變化趨勢基本一致，葉面積系數大體隨氮肥用量的增加而增加（圖1）。由于試驗期間各處理未進行人工補灌，加之當年氣候較為干旱，因此隨著小麥的生長發育，葉面積系數隨氮肥的變化趨勢趨于平緩。在小麥撥節期（4月16日左右）后，在施氮量超過200 kg/hm2時，葉面積指數略呈下降趨勢。在小麥開花灌漿期（6月5日），氮肥用量大于50 kg/hm2時，葉面積指數變化很小，已達到基本穩定。

2.1.2 冠層透光率 作物冠層光截獲率與群體光合生理特性及籽粒產量間存在明顯正相關[6 ]。在小麥不同生育期，群體透光率隨施氮量的增加變化趨勢基本一致，各時期曲線變化隨施氮量增加先增加然后降低、再出現上升趨勢。尤其施氮量在50 kg/hm2時，上升最高（圖2）。當施氮量大于100 kg/hm2時，施氮量對小麥群體透光率的調控作用不明顯。氮素營養對小麥群體透光率的調控作用在后期要明顯強于小麥生長發育前期。

2.2 群體分蘗動態

在小麥生長發育過程中，群體分蘗均隨氮肥用量的增加而明顯增加（圖3）。當氮素營養為200 kg/hm2時，小麥群體分蘗在冬前和返青期達到最高，當氮肥用量再增加時，分蘗能力就會降低。施用氮肥可明顯促進小麥分蘗成穗能力，但各氮肥處理間差異不明顯。因此，在干旱條件下，適量施用氮肥可提高小麥的成穗率，過量施用氮肥并不能促使小麥分蘗，反而會抑制分蘗。

2.3 產量

在試驗條件下，當施氮量小于200 kg/hm2時，小麥產量隨氮肥用量增加而增加，增產效果明顯；當施氮量超過200 kg/hm2時，產量隨氮肥用量增加反而降低（圖4）。當氮肥用量達到100 kg/hm2時，小麥產量達到最高，這時產量并不隨氮肥用量增加而增加。這表明，在干旱條件下，當施氮量超過一定量時，增施氮肥并不能促進使小麥產量增加，相反會使小麥產量降低。由于當年度干旱較嚴重，氮肥的適宜用量為50～100 kg/hm2，這時氮肥的增產作用較好。

2.4 水分利用效率

在試驗條件下，小麥水分利用效率隨氮肥用量的增加表現為拋物形的變化趨勢（圖5）。當氮肥用量小于150 kg/hm2時，增施氮肥可明顯改善小麥的水分利用效率，水分利用效率隨施氮量的增加顯著上升。但當施氮量達到150 kg/hm2時，水分利用效率反而下降。

3 小結與討論

在干旱條件下，作物對干旱的適應性是作物適應干旱環境的一種綜合生理生態機制，通過作物的形態、生長發育、生理和代謝等環節表現[7 ]。小麥分蘗是長期適應外界條件系統發育的結果，是環境和群體的“緩沖者”。試驗表明，施用氮肥可明顯的調節小麥個體的分蘗特性，但過量施用氮肥增加了小麥群體的無效分蘗，增加了土壤有限水肥資源的損耗，降低有效成穗率。適量施用氮肥可促使小麥有效分蘗增加，增加單株的有效莖數，有利于形成結構與功能良好的群體冠層，提高群體同化能力，但如施氮過高，會降低水肥資源的利用效率，并引起作物減產，尤其在水分條件較差的旱地。所以，氮肥對作物的調控作用是隨土壤水分狀況而異，因此，在旱地農業生產實踐中，水肥等要素的投入必須相互間保持一個適宜的比例，才能同時充分發揮每一投入要素的作用，農業生產的效益才會更大些。

參考文獻：

[1] 張歲歧，山 侖. 氮素營養對春小麥抗旱適應性及水分利用的影響[M] //汪德水. 旱地農田肥水關系原理與調控技術. 北京：中國農業科技出版社，1995.

[2] 上官周平. 氮素營養對旱作小麥光合特性的調控[J]. 植物營養與肥料學報，1997，3（2）：105-109.

[3] 汪德水，程憲國，張美榮，等. 肥水在農業生產中的相關效應研究[M] //汪德水. 旱地農田肥水關系原理與調控技術. 北京：中國農業科技出版社，1995.

[4] 李春儉. 土壤與植物營養研究進展[M]. 北京：中國農業大學出版社，2001.

[5] 山 侖，鄧西平，蘇 佩，等. 挖掘作物抗旱節水潛力[J]. 中國農業科技導報，2000，2（2）：66-70.

[6] 陳宏達. 作物群體生理研究[M]. 廣州：廣東科學技術出版社，1989.

[7] 戴萬紅，呂殿青. 婁土旱作區施肥對小麥產量和水分利用效率的影響[M]//汪德水. 旱地農田肥水關系原理與調控技術. 北京：中國農業科技出版社，1995.

（本文責編：陳 珩）