減氮下運(yùn)籌養(yǎng)分吸收高峰期追施比例對春小麥的影響

李懷勝,艾洪玉,孟 玲,王賀亞,張 磊,艾海峰

(1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(畜牧科學(xué)研究所),新疆額敏 834300;2.塔城地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,新疆塔城 834300;3.塔里木大學(xué),新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】氮素是作物生長發(fā)育的重要營養(yǎng)元素[1]。若盲目增施氮肥,會(huì)造成土壤氮庫系統(tǒng)失衡[2]。適宜施氮水平和氮肥后移有利于籽粒產(chǎn)量的增加和氮肥利用率的提高,但對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響研究并不一致。干物質(zhì)積累量是小麥群體質(zhì)量指標(biāo)體系中較為關(guān)鍵的指標(biāo),是小麥獲得高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。適當(dāng)?shù)牡首肥┯欣谛←溔~面積指數(shù)的提高,增大群體光合面積和提高光合產(chǎn)物的積累,進(jìn)而促進(jìn)小麥高產(chǎn)。在一定范圍內(nèi)適宜的氮肥后移有利于各生育時(shí)期葉面積指數(shù)的增加,生產(chǎn)中需綜合考慮品種的需肥特性、土壤地力水平等選擇施肥量和追施比例。【前人研究進(jìn)展】對大豆[3]、玉米[4]、小麥[5]、番茄[6]等作物的試驗(yàn)結(jié)果表明,適宜的氮肥減量對作物產(chǎn)量沒有顯著影響,反而有利于提高氮肥利用率和增加經(jīng)濟(jì)效益。籽粒的氮素絕大部分是由開花前植株儲(chǔ)存氮素的再轉(zhuǎn)運(yùn)而來,小麥營養(yǎng)器官再轉(zhuǎn)運(yùn)的氮素對籽粒氮素的貢獻(xiàn)率約80%左右,只有少部分氮素是開花后吸收的,大約為20%左右[7]。【本研究切入點(diǎn)】有關(guān)新疆北疆不同氮肥減施條件下針對滴灌春小麥拔節(jié)至開花期氮肥優(yōu)化調(diào)控的相關(guān)報(bào)道較少。需研究新疆北疆滴灌春小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培中合理減氮養(yǎng)分運(yùn)籌。【擬解決的關(guān)鍵問題】在不同氮肥減量條件下,研究運(yùn)籌氮養(yǎng)分吸收高峰期(拔節(jié)-開花)氮肥追施比例對春小麥干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)、葉面積指數(shù)及產(chǎn)量的影響,分析區(qū)域合理氮肥減施量和與其對應(yīng)的拔節(jié)至開花的最佳氮肥運(yùn)籌模式,為區(qū)域化肥減量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2021年3～8月在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師團(tuán)結(jié)農(nóng)場4連進(jìn)行(E 83°29′,N 46°31′)。該試驗(yàn)區(qū)屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候,春季冷暖波動(dòng)大,夏季熱而短促,秋季降溫迅速,冬季寒冷漫長,干燥,年均氣溫5.6℃,年均降水271 mm。前茬作物為醬用番茄,供試土壤有機(jī)質(zhì)29.342 g/kg,堿解氮101.5 mg/kg,速效磷46.66 mg/kg,速效鉀371.97 mg/kg,pH值為8.10。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置3個(gè)減量處理:減量20%(純氮312 kg/hm2)、減量30%(純氮270 kg/hm2)和減量40%(純氮234 kg/hm2)以N1、N2、N3表示:拔節(jié)至開花共設(shè)置7∶3、6∶4、5∶5,3種運(yùn)籌方式,以R1、R2、R3表示,共9個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,共計(jì)27個(gè)小區(qū)。小區(qū)面積15 m2(2 m×7.5 m),小區(qū)間隔帶50 cm。播前耙地2遍,耙深9 cm左右,于3月28日播種,播種量360 kg/hm2。供試肥料為尿素(N 46.4%)、滴灌磷酸二銨(N 18%、P2O546%)、硫酸鉀(K2O 52%)。表1

表1 各處理滴灌春小麥不同時(shí)期氮肥追施比例

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 干物質(zhì)積累

于滴灌春小麥拔節(jié)期、開花期、灌漿期、成熟期收獲前,取各小區(qū)50株,按照莖稈、葉片、穗、籽粒分成4部分,105℃殺青30 min,80℃烘干至恒重并稱量,計(jì)算干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特征參數(shù)。

花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量=開花期全莖干重-成熟期單莖營養(yǎng)器官干重;

花后同化物積累量=成熟期籽粒干重-花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量;

花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)效率=花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期營養(yǎng)器官干重×100%;

花前同化物對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率=花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100%;

花后同化物對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率=花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100%。

1.2.2.2 葉面積指數(shù)

采用小樣干重法,于拔節(jié)期、開花期、灌漿期和成熟期在各小組連續(xù)取樣10株調(diào)查不同生育時(shí)期葉面積。

1.2.2.3 測產(chǎn)與考種

于春小麥成熟期利用小型收割機(jī)對每個(gè)小區(qū)實(shí)收測產(chǎn),從每小區(qū)量取1 m雙行樣段,調(diào)查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,運(yùn)用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥減量條件下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

研究表明,運(yùn)籌滴灌春小麥拔節(jié)至開花的追施比例能顯著影響籽粒產(chǎn)量(F=15.734,P<0.05),而減施氮肥用量對滴灌春小麥籽粒產(chǎn)量影響不顯著。氮肥減量及運(yùn)籌之間存在著顯著的互作效應(yīng)(F= 12.379,P<0.05),以N3R2處理的產(chǎn)量結(jié)果最高,為8 337.08 kg/hm2,在生產(chǎn)中氮肥減量條件下對拔節(jié)至開花階段適量后移能獲得較優(yōu)產(chǎn)量。

在不同氮肥減量條件下,隨著將拔節(jié)至開花期氮肥施用量后移滴灌春小麥產(chǎn)量表現(xiàn)出不同程度的增幅。在N1、N2條件下,各運(yùn)籌調(diào)控處理產(chǎn)量表現(xiàn)為R3>R2>R1,均以R3產(chǎn)量最高,分別較R1增產(chǎn)7.4%、9.5%,較R2增產(chǎn)3.7%、0.2%,且N2條件下R3、R2產(chǎn)量顯著高于R1;在N3條件下,各運(yùn)籌調(diào)控處理產(chǎn)量表現(xiàn)為R2>R1>R3,R2的產(chǎn)量顯著高于R1、R3,增產(chǎn)幅度分別為25.4%和32.0%,在拔節(jié)至開花階段,適量的氮肥后移對春小麥有一定的增產(chǎn)作用,但是過晚的氮肥施入同樣不利于氮素增產(chǎn)作用的發(fā)揮。氮肥減量及運(yùn)籌(拔節(jié)至開花)主要影響穗粒數(shù),對收獲穗數(shù)、千粒重影響不大。表2,表3

表2 春小麥產(chǎn)量的方差變化

表3 不同處理下小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素變化

2.2 氮肥減量條件下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例對干物質(zhì)積累量的影響

研究表明,在不同氮肥減量條件下,運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例對滴灌春小麥干物質(zhì)積累量的影響表現(xiàn)不一致。N1條件下,各生育時(shí)期R3運(yùn)籌比例處理的干物質(zhì)積累量高于R1、R2,較R1分別增加13.9%、17.5%、 26.2%、10.3%,較R2分別增加7.7%、3.6%、10.6%和2.6%。N2條件下,各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)出先增后減的趨勢,表現(xiàn)為R2>R1>R3,其中R2較R1在增加3.7%、9.1%、10.5%和8.0%,R3較R1減少13.5%、27.6%、15.1%和5.9%。N3條件下,隨氮肥后移各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量與N2條件下的表現(xiàn)一致,亦為R2>R1>R3,其中R2較R1增加4.8%、10.8%、8.5%和23.2%,R3較R1減少8.7%、4.2%、1.1%和9.3%。表4

表4 不同處理下小麥干物質(zhì)積累量變化

2.3 氮肥減量條件下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例對同化物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

研究表明,不同氮肥減量條件下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例對滴灌春小麥同化物轉(zhuǎn)運(yùn)影響不同。N1條件下,R1、R2和R3的花前、花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量差異不顯著;N2條件下,隨氮肥后移花前、花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量呈現(xiàn)“先增后降”的變化趨勢,且均在R2運(yùn)籌比例下達(dá)到最大,分別為2 614.35和6 284.79 kg/hm2;N3條件下,隨氮肥后移花前同化物呈現(xiàn)遞增趨勢,以R3最大,為2 242.32 kg/hm2,較R1、R2分別增加了50.6%和36.8%。花前對籽粒貢獻(xiàn)率中N2R1、N3R3和N2R2顯著高于其他處理,分別為37.77%、31.10%、29.39%,且三者之間差異不顯著;花后對籽粒貢獻(xiàn)率中除N2R1明顯低于其他處理外,各處理的花后籽粒貢獻(xiàn)率相差不大,在55.53%～77.48%。表5

表5 不同處理下小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)變化

2.4 氮肥減量條件下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例對葉面積指數(shù)的影響

研究表明,不同氮肥減量條件下在拔節(jié)至開花期隨著氮肥后移,滴灌春小麥葉面積指數(shù)整體表現(xiàn)出先增后降趨勢。在不同氮肥減量條件下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期氮肥追施比例的LAI存在一定差異。在N1條件下,運(yùn)籌調(diào)控處理表現(xiàn)為R3>R2>R1,隨著氮肥后移葉面積指數(shù)呈現(xiàn)遞增趨勢;在N2條件下,除成熟期外,其他運(yùn)籌調(diào)控處理在拔節(jié)期、開花期、灌漿期也表現(xiàn)為R3>R2>R1;在N3條件下,運(yùn)籌調(diào)控處理表現(xiàn)為R2>R1>R3,表現(xiàn)為隨著氮肥后移在各生育時(shí)期葉面積指數(shù)呈顯先增后減趨勢。圖1

圖1 不同處理對小麥葉面積指數(shù)變化

3 討 論

3.1李升東等[8]研究表明,在施氮量0～276 kg/hm2,隨著氮肥的增加小麥的收獲穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均不斷提高,過量的氮肥投入下收獲穗數(shù)增加但穗粒數(shù)和千粒重顯著下降,籽粒產(chǎn)量降低。朱明哲等[9]研究指出,隨著施氮量的增加,穗數(shù)呈現(xiàn)出先增后降的趨勢,穗粒數(shù)與施氮量呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系,而千粒重隨氮肥用量的增加而降低。祁靜玉等[10]通過設(shè)置5個(gè)減肥梯度研究氮肥減量對新春31號、新春6號的影響表明,恰當(dāng)?shù)臏p量施氮,可以優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)獲得高產(chǎn),但對于不同品種類型,應(yīng)當(dāng)選擇適宜當(dāng)?shù)卦耘鄺l件的施氮量。孫婷等[11]研究發(fā)現(xiàn),施氮量及施氮時(shí)期對滴灌春小麥的產(chǎn)量構(gòu)成及氮素利用效率具有顯著的互作效應(yīng),氮肥后移可以提高小麥的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和穗數(shù),但施氮量過多并不能提高小麥產(chǎn)量。吳曉麗等[12]研究表明,施氮量增加氮素吸收、生產(chǎn)利用效率均顯著下降,氮肥后移氮素吸收、生產(chǎn)效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮素表觀回收率均顯著提高。研究發(fā)現(xiàn),拔節(jié)至開花階段適量的氮肥后移對春小麥有一定的增產(chǎn)作用,但是過晚的氮肥施入同樣不利于氮素增產(chǎn)作用的發(fā)揮,與上述前人研究基本一致。從各處理的籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素來看,氮肥減量及運(yùn)籌(拔節(jié)至開花)主要影響穗粒數(shù),對收獲穗數(shù)、千粒重影響不大。

3.2適宜的施氮量有利于小麥干物質(zhì)積累量的增加,且促進(jìn)花前貯存的干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn),過量的施氮量不僅會(huì)造成干物質(zhì)積累量降低,也會(huì)抑制干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移[13-15]。石元強(qiáng)等[16]研究表明氮肥后移,提高孕穗期的施氮比例,明顯影響小麥的中后期生長,促進(jìn)干物質(zhì)積累。研究中,N1條件下,各生育時(shí)期R3運(yùn)籌比例處理的干物質(zhì)積累量高于R1、R2,均為遞增趨勢,而N2、N3條件下,各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)出先增后減的趨勢,表現(xiàn)為R2>R1>R3,在不同施氮水平下運(yùn)籌調(diào)控拔節(jié)至開花期時(shí)適宜的氮肥后移有利于春小麥各生育時(shí)期干物質(zhì)的積累,與上述石元強(qiáng)等[16]研究結(jié)果基本一致。

3.3葉面積指數(shù)(LAI)是驗(yàn)證小麥高產(chǎn)群體的基礎(chǔ)指標(biāo)之一[17]。隨著生育期的推移,小麥葉面積指數(shù)呈現(xiàn)先升后降的趨勢[18-20],研究中不同處理下的葉面積指數(shù)變化趨勢與前人研究一致。同時(shí),在N1條件下,各生育期LAI表現(xiàn)為R3>R2>R1,表現(xiàn)出隨著氮肥后移葉面積指數(shù)呈現(xiàn)遞增趨勢;在N2條件下,除成熟期外,拔節(jié)期、開花期、灌漿期也表現(xiàn)為R3>R2>R1,但是在N3條件下,且表現(xiàn)為R2>R1>R3,呈現(xiàn)隨著氮肥后移在各生育時(shí)期葉面積指數(shù)為先增后減趨勢。

4 結(jié) 論

氮肥減量后移對滴灌春小麥群體質(zhì)量和產(chǎn)量影響不同。其中,氮肥減量20%(即施氮水平312 kg/hm2)條件下,拔節(jié)至開花期氮肥運(yùn)籌比例以5∶5綜合表現(xiàn)最好;氮肥減量30%(施氮水平270 kg/hm2)和氮肥減量40%(即施氮水平234 kg/hm2)條件下,拔節(jié)至開花期氮肥運(yùn)籌比例均以6∶4綜合表現(xiàn)最好。純氮234 kg/hm2,拔節(jié)至開花期氮肥運(yùn)籌比例6∶4更加適應(yīng)春小麥生產(chǎn)。