施肥量和種植密度對冬小麥葉面積及產(chǎn)量的調(diào)控

馬小黎　劉建華　鐘新榕

摘要：為明確冬小麥葉片對施肥量和種植密度的動態(tài)響應(yīng)，采用多因素隨機區(qū)組設(shè)計試驗方法， 對優(yōu)質(zhì)冬小麥隴鑒110、平?jīng)?3號和中優(yōu)335的葉面積系數(shù)進行了研究;應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對不同生育時期葉面積系數(shù)和產(chǎn)量進行了分析，并對產(chǎn)量進行了方程擬合。結(jié)果表明，在高肥（N：210 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下，隴鑒110和平?jīng)?3號產(chǎn)量最高，分別為4 188.093 kg/hm2和3 789.894 kg/hm2，與其他處理產(chǎn)量差異達顯著（p < 0.05）水平;中優(yōu)335在中肥（N：105 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下產(chǎn)量最高，為3 018.175 kg/hm2，與其他處理差異不顯著（p > 0.05）。模擬方程結(jié)果表明， 隴鑒110產(chǎn)量還有很大的潛力，平?jīng)?3號在高肥、高密度水平下產(chǎn)量還有潛力，而中優(yōu)335不適宜在該地區(qū)種植。從灰色關(guān)聯(lián)度分析可以看出，促進后期的葉面積是增加生物產(chǎn)量的有效手段，增加經(jīng)濟產(chǎn)量的關(guān)鍵是增大分蘗期葉面積。

關(guān)鍵詞：施肥量;種植密度;冬小麥;葉面積系數(shù)

中圖分類號：S512.1? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）07-0019-07

Abstract：Multi-factor Randomized Complete Block Design （RCBD） experiment was conducted to analyze the effect of fertilization dose and sowing density on the characteristics of leaf area in three high-quality winter wheat cultivars Longjian 110， Pingliang 43 and? Zhongyou 335. The grey correlation analyses were then conducted based on the fitting result of yield via equation for the leaf area coefficient of different growth period and yield indicators. The results indicated that the yield of Longjian 110 and Pingliang 43 is the highest in fertilizer （N：210 kg/hm2）， density（4.2 million/hm2） levels， were 4 188.093 kg/hm2， 3 789.894 kg/hm2， and the difference between other processing in yield was significant （p<0.05）. Zhongyou 335 has the highest yield at the level of fertilizer（N：105 kg/hm2） and density（4.2 million/hm2）， which is 3 018.175 kg/hm2， and is not significantly different between other treatments（p>0.05）. The result of the simulation equation showed that the output of Longjian 110 has great potential. Pingliang43 has the potential on yield at high levels of fertilization dose and sowing density. Zhongyou 335 is not suitable for planting in this area. The grey correlation analysis can be seen that promoting the leaf area in the growth later period is an effective means to increase the biological yield. To increase economic output， the key is to increase the area of tillering stage.

Key words：Fertilization dose;Sowing density;Winter wheat;Leaf area coefficient

肥料和種植密度是影響作物產(chǎn)量的兩個重要因素，也是作物高產(chǎn)管理的重要組成部分[1 ]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）估計，發(fā)展中國家糧食增產(chǎn)的作用有40%～60%來自化肥[2 ]，但由于農(nóng)民過于追求產(chǎn)量，加之栽培技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)落后等問題導(dǎo)致肥料利用率低、施肥效應(yīng)不高，這不僅使得生產(chǎn)成本提高，而且還造成資源浪費、環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品污染等問題[3 - 4 ]。因此，研究合理的施肥量和種植密度配比，不僅保證高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)，而且可降低土壤及作物中的化肥殘留，提高肥料利用效率，減輕其對于環(huán)境的污 染[5 - 8 ]。葉片是小麥進行光合作用的主要器官，也是形成同化產(chǎn)物的關(guān)鍵庫，葉面積大小直接影響生物學(xué)和籽粒產(chǎn)量的高低。然而葉面積大小和空間分布隨生育期推進而改變，因此研究葉面積的消長動態(tài)變化比研究一個適宜的葉面積系數(shù)更為重要[8 - 9 ]。我們通過不同肥料量與不同種植密度配比研究，探索冬小麥葉片對施肥量和種植密度的動態(tài)響應(yīng)，旨在為冬小麥選育、栽培研究提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗地概況

試驗在農(nóng)業(yè)部甘肅鎮(zhèn)原黃土旱塬生態(tài)環(huán)境重點野外科學(xué)觀測站（35° 30′ N，107° 29′E）進行。供試土壤為黑壚土，土壤基礎(chǔ)肥力為有機質(zhì)11.0 g/kg、全氮0.98 g/kg、堿解氮62.0 mg/kg、速效磷8.4 mg/kg、速效鉀248.0 mg/kg，pH 8.4。

1.2? ?供試材料

指示冬小麥品種為隴鑒110、平?jīng)?3號、中優(yōu)335， 均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所提供。

1.3? ?試驗方法

以品種、密度和施肥為3 試驗因素。冬小麥品種為隴鑒110（W1）、平?jīng)?3號（W2）和 中優(yōu)335（W3）;播種密度設(shè)210 萬粒/ hm2 （D1）和 420 萬粒/hm2 （D2） 2 個水平;施肥設(shè)施氮肥（以純N 計算）0 （P1）、105 kg/hm2 （P2）和210 kg/hm2 （P3）3 個水平，其中60%作基肥，40%作追肥;磷肥用量按N∶P2O5=1∶0.7 配施，一次性基施。按3因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計方法組配，共18 個處理，3 次重復(fù)，小區(qū)面積15 m2。9 月20 日播種，條播，行距20 cm。其他管理措施同大田。

葉面積測定使用葉面積掃描法。苗期開始每2 d從不同處理小區(qū)隨機選取長勢相同的麥苗15株，齊地面剪下帶回實驗室測定葉面積，各生育時期葉面積指數(shù)為生育時期內(nèi)葉面積的平均值計算所得。

經(jīng)濟性狀測定：成熟后按各個處理小區(qū)實測生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?肥密水平對冬小麥葉面積系數(shù)的影響

不同處理冬小麥各生育時期葉面積系數(shù)總體變化趨勢可分為2個階段，苗期最低，逐漸增大，返青期又降低，然后再增大，到抽穗期增到最大，再降低（圖1）。3品種生育前期葉面積系數(shù)差異不明顯，從返青期開始品種間的差異逐漸加大。隴鑒110葉面積系數(shù)增加趨勢明顯，到抽穗期增加到最大，然后開始降低;平?jīng)?3號與隴鑒110相比，葉面積系數(shù)增加趨勢較緩，但持續(xù)增加時間長，到開花期達到最大，然后開始降低;中優(yōu)335與上述2品種相比，葉面積系數(shù)增加程度最小，到抽穗期達最大，然后開始降低。可以看出，隴鑒110和平?jīng)?3號 具有較高的葉面積系數(shù)，比較適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。而中優(yōu)335葉面積系數(shù)增加緩慢，且葉面積系數(shù)較小。

在2個密度水平下，生育前期高密度水平的葉面積系數(shù)大，從返青期開始低密度水平的葉面積系數(shù)快速增加，拔節(jié)期開始葉面積系數(shù)超過高密度水平并保持到收獲期。說明在試驗范圍內(nèi)，密度的增加降低了冬小麥生育后期的葉面積系數(shù)，可能是冬小麥生育后期植株間對光、肥等資源競爭較大，導(dǎo)致葉面積降低或底層葉片死亡所致。

在3個施肥水平下，生育前期葉面積系數(shù)基本沒有差異，從返青期開始出現(xiàn)差異，但較品種、密度對葉面積系數(shù)的影響差異較小。在高、中肥水平，增加的趨勢基本一致，其中高肥水平的葉面積系數(shù)略大于中肥水平;低肥水平下葉面積系數(shù)在整個生育期內(nèi)均比高、中肥水平的低。說明在試驗范圍內(nèi)，施肥量的增加可以促進葉面積系數(shù)的增加，這是因為施肥緩解了冬小麥植株在生育中、后期對肥料的競爭，從而促進了葉面積的增加。

從肥密互作效應(yīng)來看，在低密、高肥水平，高密、低、中肥水平下，后期葉面積系數(shù)下降較快。由此可以看出，肥密互作效應(yīng)明顯，要提高冬小麥生育后期的葉面積，獲得較理想的葉面積系數(shù)，就必須從肥料、密度兩個因素考慮。

2.2? ?肥密水平對冬小麥經(jīng)濟性狀的影響

2.2.1? ? 對冬小麥成熟產(chǎn)品含水率的影響? ? 不同處理下的冬小麥成熟產(chǎn)品含水率如表1所示。18個處理下冬小麥產(chǎn)品含水率的變幅為12.2%～14.4%，平均含水率為13.1%，標準差為0.006。說明品種、肥料、密度對含水率的影響不大。

在3個品種中，隴鑒110的產(chǎn)品含水率最高，平均為13.48%;平?jīng)?3號次之，為13.08%;中優(yōu)335最小，為12.83%。說明基因型不同對產(chǎn)品的含水率有一定的影響，而品種對水分利用能力的大小是造成差異的主要原因，即隴鑒110對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境比較適應(yīng)，中優(yōu)335對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)適應(yīng)相對較差。

在2個密度水平下，隴鑒110和中優(yōu)335的產(chǎn)品含水率在高密度水平下較大;平?jīng)?3號與上述2品種相比剛好相反，產(chǎn)品含水率在低密度水平下較大。由此可得，密度對成熟產(chǎn)品含水率的影響隨品種而異。

在3個施肥水平下，隴鑒110和中優(yōu)335的產(chǎn)品含水率隨施肥量的增加先增加后降低;平?jīng)?3號與上述2品種相比剛好相反，產(chǎn)品含水率隨施肥量的增加先降低后增加。說明肥料對成熟產(chǎn)品含水率的影響也隨品種不同而異。

2.2.2? ? 對冬小麥經(jīng)濟系數(shù)的影響? ? 不同處理下冬小麥經(jīng)濟指標如表1所示。在3個品種中，隴鑒110的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量最高，分別為8 325.94 kg/hm2，3 239.80 kg/hm2和0.403;經(jīng)濟系數(shù)也最大，平?jīng)?3號次之，均值分別為7 684.94 kg/hm2，3 019.88 kg/hm2和0.384;中優(yōu)335最小，均值分別為? ? ? ? ? 7 674.72 kg/hm2，2 632.42 kg/hm2和0.329。

在2個密度水平下，隴鑒110和平?jīng)?3號的生物產(chǎn)量均為低密度水平高于高密度水平，分別高出26.4%、8.7%;經(jīng)濟產(chǎn)量則是高密度水平高于低密度水平，分別高出16.8%、12.0%。中優(yōu)335的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量均在高密度水平下較高，分別比低密度水平高出5.1%，11.7%。就經(jīng)濟系數(shù)而言，3個品種均在高密度水平下較大，分別比低密度水平大0.194、0.082、0.023。

在3個施肥水平下，隴鑒110、平?jīng)?3號和中優(yōu)335的生物產(chǎn)量在試驗范圍內(nèi)均隨施肥量的增加而提高，高肥水平分別比中、低肥水平高出24.9%、7.7%，37.8%、11.9%和18.7%、10.6%。 隴鑒110和平?jīng)?3 號的經(jīng)濟產(chǎn)量在試驗范圍內(nèi)也表現(xiàn)出隨施肥量的增加而提高，高肥水平分別比中、低肥水平高出30.5%、13.2%和25.7%、8.1%;中優(yōu)335 的經(jīng)濟產(chǎn)量在試驗范圍內(nèi)則變現(xiàn)為隨施肥量的增加先升高后降低，中肥水平最高，平均為2 783.05 kg/hm2，分別比低、高肥水平高出16.1%和0.04%。肥料水平對經(jīng)濟系數(shù)的影響因品種而異，隴鑒110的經(jīng)濟系數(shù)在試驗范圍內(nèi)隨施肥量的增加增大;平?jīng)?3號則與隴鑒110相反，與施肥量呈負相關(guān)關(guān)系;而中優(yōu)335則在試驗范圍內(nèi)經(jīng)濟系數(shù)隨施肥量的增加先增大后減小。

2.3? ?肥密水平對冬小麥產(chǎn)量的影響

不同施肥量、密度下的冬小麥產(chǎn)量結(jié)果見表2。在試驗范圍內(nèi)隨著施肥量的增加，產(chǎn)量的變化趨勢不盡相同，它的變化趨勢是品種、肥料和密度共同作用的結(jié)果。隴鑒110的產(chǎn)量在2個密度水平下隨施肥量的增加均呈線性增加關(guān)系，高密度水平下趨勢變化幅度較大;平?jīng)?3號的產(chǎn)量在高密度水平下隨施肥量的增加呈線性增加關(guān)系，而在低密度水平下產(chǎn)量隨施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢;中優(yōu)335的產(chǎn)量在2個密度水平下隨施肥量的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，高密度水平下趨勢變化幅度較大，產(chǎn)量整體均高于低密度水平。對 3 品種不同密度水平下產(chǎn)量隨施肥量的變化趨勢進行模擬，模擬方程及擬合度如表2所示，可以看出，模擬方程的擬合度均值0.99以上，說明產(chǎn)量隨施肥量變化的過程均符合模擬方程。

對產(chǎn)量進行方差分析（表3）表明，不同處理冬小麥產(chǎn)量差異顯著。隴鑒110與中優(yōu)335之間產(chǎn)量差異達極顯著水平（P < 0.01），平?jīng)?3號與中優(yōu)335之間產(chǎn)量差異達顯著水平（P < 0.05），隴鑒110與平?jīng)?3號之間產(chǎn)量差異不顯著（P > 0.05）。在2個密度水平下，高密度與低密度處理之間產(chǎn)量差異達極顯著水平（P < 0.01）。在3個施肥水平下，高肥、中肥與低肥處理之間產(chǎn)量差異達極顯著水平（P < 0.01），高肥與中肥處理之間差異達顯著水平（P < 0.05）。隴鑒110在高肥、高密度水平下產(chǎn)量最高，為4 188.093 kg/hm2，與其它處理產(chǎn)量差異達顯著水平（P < 0.05）;平?jīng)?3號在高肥、高密度水平下產(chǎn)量最高，為3 789.89 kg/hm2，與其它處理產(chǎn)量差異達顯著水平（P < 0.05）;中優(yōu)335在中肥、高密度水平下產(chǎn)量最高，為3 018.18 kg/hm2，與其它處理產(chǎn)量差異不顯著（P > 0.05）。品種、肥料和密度互作，在高肥、高密度水平時隴鑒110產(chǎn)量最高，為4 188.09 kg/hm2，并且與其它處理的產(chǎn)量差異達顯著水平（P? < 0.05）。

2.4? ?灰色關(guān)聯(lián)分析

冬小麥各生育時期葉面積系數(shù)與生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量之間的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果見表4所示。與生物產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較大的葉面積生育時期集中在冬小麥返青以后（生長中后期），其中抽穗期葉面積系數(shù)與生物產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最大，收獲期次之，其它生育時期葉面積系數(shù)與生物產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度由大到小依次為拔節(jié)期、起身期、灌漿期、開花期、越冬期、三葉期、分蘗期、返青期、苗期。與經(jīng)濟產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較大的葉面積生育時期集中在生長的早中期，其中分蘗期葉面積系數(shù)與經(jīng)濟產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最大，返青期次之，其它生育時期葉面積系數(shù)與經(jīng)濟產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度由大到小依次為越冬期、拔節(jié)期、起身期、三葉期、苗期、抽穗期、收獲期、開花期、灌漿期。

3? ?小結(jié)與討論

栽培措施對不同冬小麥生育時期葉面積系數(shù)產(chǎn)生一定的影響。研究結(jié)果表明：生育期內(nèi)葉面積系數(shù)的變化規(guī)律基本一致，返青前高密度、高肥可明顯提高葉面積系數(shù)，在試驗范圍內(nèi)肥密水平與葉面積系數(shù)成正比。返青后葉面積系數(shù)變化規(guī)律基本穩(wěn)定，總體規(guī)律上不在隨肥密水平的變化而整體上出現(xiàn)明顯差異。這個結(jié)果與前人的研究基本一致[4，9 ]。肥密水平對冬小麥經(jīng)濟性狀的調(diào)控主要體現(xiàn)在生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量上，對含水率、經(jīng)濟系數(shù)的調(diào)控不明顯。在試驗范圍內(nèi)，同一密度下生物產(chǎn)量隨施肥量的增加而增加。同一施肥水平下，生物產(chǎn)量并不是隨著密度的增加而增加，變化規(guī)律又因品種而異。可見，施肥量是生物產(chǎn)量的制約因素。在試驗范圍內(nèi)，經(jīng)濟產(chǎn)量隨著密度和施肥量的增加而增加，但中優(yōu)335與其它品種有所差異，表現(xiàn)為在高密度水平下經(jīng)濟產(chǎn)量隨施肥量的增加變化趨勢為先增加而后降低，從各生育時期葉面積系數(shù)變化情況來看，高肥、高密度使該品種后期貪青晚熟，導(dǎo)致產(chǎn)量受損。

不同處理下各冬小麥產(chǎn)量差異較大。在高肥（N：210 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下隴鑒110產(chǎn)量最高，為4 188.09 kg/hm2，且與其他處理差異達顯著水平（P? < 0.05）。平?jīng)?3號在高肥（N：210 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下產(chǎn)量最高，為3 789.89 kg/hm2，與其他處理差異達顯著水平（P? < 0.05）;中優(yōu)335在中肥（N：105 kg/hm2）、高密度（420萬粒/hm2）水平下產(chǎn)量最高，為? ? ? ? 3 018.18 kg/hm2，與其他處理差異不顯著（P? > 0.05）。模擬方程表明，肥、密水平和隴鑒110產(chǎn)量為線性關(guān)系，說明隴鑒110產(chǎn)量還有很大的潛力。平?jīng)?3號在低密度下，模擬方程為二次方程，而在高密度下，為線性方程，表明該品種在高肥、高密度水平下產(chǎn)量還有潛力。中優(yōu)335模擬方程均為二次方程，表明該品種在該生態(tài)環(huán)境下已達到最大生產(chǎn)潛力。對各生育時期的葉面積系數(shù)與生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量進行灰色關(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果表明，促進后期的葉面積是增加生物產(chǎn)量的有效手段，但要增加經(jīng)濟產(chǎn)量，增大分蘗期葉面積是關(guān)鍵，增大返青期葉面積是必要條件。

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（本文責(zé)編：陳? ? 珩）