不同施氮量對春小麥灌漿速率和產量的影響

doi：10.6048/j.issn.1001-4330.2024.02.006

摘" 要：【目的】研究不同施氮量對小麥籽粒灌漿進程的調控效應，分析滴灌條件下春小麥產量的提升潛力，為確定不同品質類型小麥品種適宜施氮量提供理論依據。

【方法】以11個新疆審定的春小麥常規品種和1個現階段正在培育的品系為材料，設置4個施氮水平處理，研究施氮量對不同春小麥品種（系）籽粒灌漿特性和產量的影響。

【結果】不同施氮水平下小麥籽粒灌漿趨勢均呈現為“S”型，隨著施氮量的增加，小麥籽粒的干物質積累量達到最高籽粒千粒重后，積累的有效籽粒干物質重不增反降，但下降程度有所減緩。新春6號、新春37號、核春137表現為灌漿強勢品種，新春11號、新春21號、新春29號表現為灌漿弱勢品種。100 kg/hm2低氮水平下，新春17號和核春615產量達最高水平；200 kg/hm2中氮水平下，新春6號、新春11號、新春26號、新春29號、新春37號、新春39號、核春121和核春514共8個春小麥品種產量達最高水平；300 kg/hm2高氮水平下，核春137和新春21號產量達最高水平。

【結論】4個施氮水平下，最大灌漿速率Vmax與平均灌漿速率Vs均呈極顯著正相關，平均灌漿速率Vs與灌漿總天數T均呈負相關。公頃產量Y與千粒重A、最大灌漿速率Vmax、平均灌漿速率Vs、達到最大灌漿速率所用天數Tmax、灌漿總天數T均呈正相關。

關鍵詞：小麥；氮肥；灌漿速率；產量

中圖分類號：S512.1+2""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1001-4330（2024）02-0310-08

收稿日期（Received）：

2023-06-10

基金項目：

天山青年計劃-杰出青年科技人才培養項目（2020Q009）；新疆農業科學院青年科技骨干創新能力培養項目（xjnkq-2022004）；新疆維吾爾自治區小麥產業體系（XJARS-01）

作者簡介：

高新（1988-），女，新疆人，助理研究員，研究方向為小麥育種與栽培，（E-mail）gaoxin0564@163.com

通訊作者：

張躍強（1976-），男，新疆人，研究員，碩士生導師，研究方向為小麥遺傳育種，（E-mail）zhangyqyhm@163.com

樊哲儒（1964- ），男，新疆人，研究員，研究方向為小麥育種與栽培，（E-mail）fzr640814@qq.com

0" 引 言

【研究意義】小麥是新疆種植面積較大的糧食作物之一。氮肥對小麥植株的生長和籽粒干物質積累有較大影響，合理施用氮肥可以提高小麥有效小穗、有效穗數、千粒重和產量。合理施氮水平可以提高花前期干物質向籽粒轉運量。灌漿期對小麥產量影響較大，氮肥在一定程度上影響著小麥最終產量。因此，研究不同氮肥施用量對不同品質類型籽粒灌漿過程特征和產量的影響，對篩選不同品質類型小麥品種適宜施氮量有重要意義。【前人研究進展】張玉春［1］等研究認為，氮肥對花后期同化產物數量和籽粒數量有主導作用，籽粒70%的干物質來自于開花后期的運輸，氮肥的合理施用對小麥蛋白質含量的提升有顯著作用。姚釗等［2］研究認為，基因不是控制小麥灌漿特性的唯一因素，其中施氮量也是影響灌漿特性的重要因素。劉大同等［3］研究認為，適宜施氮可以增加小麥的灌漿時期，并提高小麥灌漿速率。通過施用氮肥量影響小麥的生長發育以及灌漿速度和灌漿時間，從而延長作物生長發育時間，增加小麥干物質積累的時間，影響小麥產量。氮肥使用對小麥干物質積累、灌漿速率、產量均增加顯著。湯小莎等［4］研究認為，小麥灌漿速率和其生長環境和使用有機肥關系密切。歐陽雪瑩等［5］研究認為合理的施用氮肥和有機肥有利于小麥籽粒灌漿，達到增產作用。王麗娜［6］、丁錦峰［7］研究認為灌漿速率是高產的一個重要因素，可以通過專業的水肥技術來提高產量。【本研究切入點】由于受到地區環境、土質和氣候的影響，在不施氮水平下產量和灌漿速率的研究尚沒有一個相對統一的定論，且目前鮮見此類相關的報道。若過多的施用氮肥，小麥不僅不會達到增產的效果，反而會降低小麥的產量，因此在新疆迫切需要開展相關研究。【擬解決的關鍵問題】選取12個新疆春小麥品種（系），分析不同施氮水平下小麥籽粒灌漿差異，篩選出適合當地種植的節氮優質小麥品種，為新疆麥區不同小麥品種適宜施氮量的確定提供理論依據。

1" 材料與方法

1.1" 材 料

試驗于2021年在新疆生產建設兵團第六師軍戶農場八連進行（E 87°07′，N 44°01′），該地為溫帶大陸性干旱氣候，全年無霜期約為150 d，土質以壤土為主，pH值約8.1，耕層有機質含量16.4 g/kg，全鹽含量1.2 g/kg，全氮含量0.9 g/kg，全磷含量1.0 g/kg，全鉀含量16.9 g/kg，速效氮63.5 mg/kg，速效磷39.16 mg/kg，速效鉀239 mg/kg，無機態氮積累量112.5 kg/hm2。選取1993～2022年新疆審定的11個春小麥常規品種和1個品系核春615為材料。表1

1.2" 方 法

1.2.1" 試驗設計

采用裂區設計，設置4個不同水平的施氮處理，純氮施用量分別為0 kg/hm2 N0（不施肥）、100 kg/hm2 LN（低氮）、200 kg/hm2 MN（中氮）和300 HN（高氮） kg/hm2。每小區機播6行，行距20 cm，行長4 m，小區面積4.8 m2，每個小區間隔70 cm，小麥播種量為300 kg/hm2。小區隨機區組排列，按照拔節期、孕穗期和灌漿初期為6∶2∶2的比例施肥，不同施氮處理之間設有隔離帶以防止水肥相竄，每處理設3個重復。其他田間種植措施均與當地的常規種植措施相同。表1

1.2.2" 測定指標

于春小麥揚花期選取每個小區第2行同天開花、長勢一致的麥穗100 個，以紅色膠布做好標記。春小麥進入揚花期后的第1 d開始采樣，取標記麥穗10個，105°C殺青30 min，80°C烘至恒重，搓出籽粒，計數并稱重，之后每7 d取1次樣直至小麥成熟，重復以上步驟處理。成熟后每小區單獨收獲計產。

利用Logistic方程對不同小麥品種的灌漿參數進行擬合，方程求導計算方法參照文獻［8］，計算出灌漿速率最大值Vmax（d）和灌漿速率達到頂峰的時間Tmax（d）以及Vs平均灌漿速率。

Logistic方程：y=k/（1+ae-bs）.

式中，k是籽粒理論最大質量，s是開花后天數，a和b是品種系數，e是自然對數。

Logistic方程求導：

y′=kabe-bs/（1+ae-bs）2.

1.3" 數據處理

采用Excel 10和SPSS Statistics 25.0軟件進行相關數據分析。

2" 結果與分析

2.1" 不同施氮量對春小麥灌漿期千粒重的影響

研究表明，不同施氮水平下小麥籽粒灌漿趨勢均呈現為“S”型，包含漸增期、快增期和緩增期共3個階段。隨著施氮量的增加，小麥籽粒的干物質積累量均有一定幅度的增加，達到最高籽粒千粒重后，積累的有效籽粒干物質重不增反降，但下降程度有所減緩，各品種（系）間受氮肥影響有一定差異。4個施氮水平下，新春6號、新春37號、核春137表現為灌漿強勢品種，灌漿速率均較快，最大灌漿速率均在第19 d左右，達到最大千粒重均在第35 d左右，千粒重增長快；新春11號、新春21號、新春29號表現為灌漿弱勢品種，灌漿速率均較慢。在開花后23 d之前，12個品種（系）均隨施氮量的減少籽粒干物質積累增加，N0處理干物質重增長最慢，但最早成熟，籽粒千粒重最小；LN、MN和HN處理干物質重增長較快，HN處理最晚成熟。MN處理與HN處理灌漿速率基本相同。圖1

不同施氮水平下小麥灌漿速率存在一定差異，4個施氮水平下，平均灌漿速率Vs 0.845～1.362 mg/d，其中均表現較快的是新春6號、新春17號、新春37號、核春137、核春615；最大灌漿速率Vmax為1.481～2.471 mg/d，其中均表現較快的是新春6號、新春17號、新春37號；達到最大灌漿速率所用天數Tmax為14～22 d，其中均較短的是新春6號、新春26號、新春29號、核春615；灌漿總天數T為29～41 d，其中均較短的是新春6號、新春26號、新春29號、核春121、核春137、核春615。新春6號、新春17號、新春26號、新春29號、新春37號、核春137、核春615灌漿速率較快，屬于灌漿相對強勢品種。表2

2.2" 不同春小麥品種（系）產量顯著性

研究表明，大多數小麥產量隨著氮肥使用量的增加而增加。不同小麥品種在不同處理間產量有所不同，過多地使用氮肥對有些品種產量有抑制作用，不會使小麥增產，反而會減產。100 kg/hm2低氮水平下，新春17號和核春615的產量達到相對最大值，分別為9 156.88和8 596.25 kg/hm2，隨著氮肥的增加小麥產量分別減產1.7%和5.5%；200 kg/hm2中氮水平下，新春6號、新春11號、新春26號、新春29號、新春37號、新春39號、核春121、核春514的產量達到相對最大值，分別為9 092.99、7 647.50、9 480.10、8 679.31、9 757.42、9 607.29、8 177.25和9 521.04 kg/hm2，隨著氮肥的繼續增加各小麥產量分別減產0.5%～9.4%；在300 kg/hm2高氮水平下，只有新春21號和核春137的產量達到最大值，分別為8 211.34和5 834.65 kg/hm2。新春17號和核春615適宜在低氮含量土壤中種植，新春6號、新春11號、新春26號、新春29號、新春37號、新春39號、核春121、核春514適宜在中氮含量土壤中種植，新春21號和核春137適宜在高氮含量土壤中種植。

新春6號在MN和HN處理下表現為無顯著性差異，與N0有極顯著差異。新春11號在MN和HN處理下與LN表現為有顯著差異，與N0有極顯著差異。新春17號在MN、HN和LN處理下表現為無顯著差異，與N0有極顯著差異。新春21號在MN和HN處理下與LN表現為有顯著差異，與N0有極顯著差異。新春26號在MN和HN處理下與LN表現為顯著差異，與N0有極顯著差異。新春29號MN和HN處理下與LN表現為顯著差異，與LN有極顯著差異。新春37號在MN處理下與HN表現為無顯著差異，與LN有顯著差異，與N0有極顯著差異。新春39號在MN處理下與HN、LN和N0均表現為顯著性差異。核春121號在MN處理下與HN和LN表現為顯著差異，與N0有極顯著差異。核春137號在LN和HN處理下與MN和N0表現為顯著性差異。核春514號在MN、HN和LN處理下與N0表現為極顯著性差異。核春615號在LN處理下與MN表現為無顯著差異，與HN和N0有顯著性差異。圖2

2.3" 不同小麥品種（系）灌漿參數和產量相關性

研究表明，4種施氮水平下，最大灌漿速率Vmax與平均灌漿速率Vs均呈極顯著正相關，平均灌漿速率Vs與灌漿總天數T均呈負相關。公頃產量Y與千粒重A、最大灌漿速率Vmax、平均灌漿速率Vs、達到最大灌漿速率所用天數Tmax、灌漿總天數T均呈正相關。其他參數各處理間有所不同。

N0處理水平下，Vmax與Tmax，以及Vs與Tmax，均呈極顯著正相關。A與Vmax、Vs、Y均呈顯著正相關，其他均呈不顯著正相關。在LN處理水平下，Y與A，以及Tmax與T，均呈極顯著正相關，Y與Vmax、Vs，以及A與Vmax、Vs，以及Vmax與T，均呈顯著正相關，其他均呈不顯著正相關。在MN處理水平下，Y與A、Vmax，以及A與Vs，以及Tmax與T，均呈極顯著正相關。Y與Vs，以及A與Vmax、Tmax，均呈顯著正相關。其他均呈不顯著正相關。在HN處理水平下，Y與Vmax、Vs，以及Tmax與T，均呈極顯著正相關。Y與A，以及A與Vmax、Vs、T，均呈顯著正相關。Vmax與Tmax呈不顯著負相關，其他均呈不顯著正相關。表3

3" 討 論

3.1

試驗結果表明，不同施氮水平小麥灌漿趨勢均呈“S”型，在灌漿后期各小麥品種（系）千粒重均有所下降，因此適時收獲可獲得較好產量，與姜麗娜［8］、苗永杰［9］研究基本一致。新疆地區小麥容易受到高溫、干旱、干熱風、寒潮、水資源不足等方面影響［10］，會使小麥的灌漿速率、飽滿度、有效穗數、籽粒數下降，最終導致小麥產量和品質下降。灌漿前期速率較快的小麥品種（系）適合高氮含量的優質土地，可以作為創高產品種，而灌漿速率較慢的屬于穩產型品種［11-13］。楊麗麗［14］、王賀正［15］、劉紅杰［16］等研究認為灌漿快速增長期是增加小麥產量的重要因素，延長快增期可以快速有效的增加籽粒千粒重，從而達到產量增加。丁位華［17］研究認為，在小麥種植過程中，要格外關注灌漿中后期，中期為灌漿期的快速增長期，后期雖然灌漿速率變緩，但也對產量的增長有重要影響，所以在選育品種時灌漿速率是一項重要參考指標。

3.2

灌漿是小麥產量形成關鍵過程，不同施氮量和品種均對籽粒的灌漿特性有不同的影響。研究結果表明，最大灌漿速率與平均灌漿速率呈極顯著正相關，千粒重與最大灌漿速率呈顯著正相關，與李劍峰［18］研究基本一致。在對試驗小區收獲后進行稱量，不同氮處理間有顯著差異，印證了相同小麥品種在不同處理間的產量也有所不同［19］。程紅玉［20］、陳昱利［21］、李強［22］研究認為，常規的施氮水平下，適量減少氮肥千粒重不會有減少，適宜的氮肥提高了小麥的灌漿速率，達到增產效果，同時選育出使用少量氮肥仍能達到高產效果的品種。

4" 結 論

大多數小麥產量隨著氮肥使用量的增加而增加，不同小麥品種在不同處理間產量也有所不同，過多的使用氮肥對有些品種產量有抑制作用，不會使小麥增產，反而會減產。在4個施氮水平下，最大灌漿速率Vmax與平均灌漿速率Vs均呈極顯著正相關，平均灌漿速率Vs與灌漿總天數T均呈負相關。新春6號、新春37號、核春137，在4個處理間表現為灌漿強勢品種，新春11號、新春21號、新春29號表現為灌漿弱勢品種。新春17號和核春615適宜在低氮含量土壤中種植，新春6號、新春11號、新春26號、新春29號、新春37號、新春39號、核春121、核春514適宜在中氮含量土壤中種植，新春21號和核春137適宜在高氮含量土壤中種植。

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Influence of different nitrogen application levels on the grain filling rate and yields of spring wheat

GAO Xin1，WANG Yelin2，ZHU Taiwu2， LI Jianfeng1，WANG Zhong1，SHI Jia1，WANG Chunsheng1，ZHANG Hongzhi1，WANG Lihong1， FAN Zheru1，ZHANG Yueqiang1

（1." Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology，Ecology and Tillage， MOARA/Research Institute of Nuclear and Biological Technologies， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Xinjiang Key Laboratory of Crop Biotechnology/Xinjiang Crop Chemical Regulation Engineering Technology Researching Center， Urumqi 830091， China; 2. College of Life Sciences， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830091， China）

Abstract：【Objective】 The present study aims to clarify the regulatory effect of nitrogen fertilizer on wheat grain filling process and exploit the potentialities in enhancing the yields of spring wheat under drip irrigation，aiming to provide a theoretical basis for the determination of suitable nitrogen application of different quality cultivars.

【Methods】 In this study， 11 conventional varieties approved by Xinjiang and one strain under cultivation were used as test materials， and four kinds of nitrogen level treatment were set to study the effect of nitrogen application on grain filling characteristics and yield of different spring wheat varieties （lines）.

【Results】 The results showed that the trend of grain filling rate of spring wheat under different nitrogen application levels showed an \"S\" shape.When the accumulated dry matter weight of grain reached grain thousand seed weight， accumulated dry matter weight of productive grain was decreased with the increasing level of nitrogen application.However， the decreasing rate was slower.The results demonstrated that Xinchun 6， Xinchun 37 and Hechun 137 were strong grouting varieties， while Xinchun 11， Xinchun 21 and Xinchun 29 were weak grouting varieties.Under the low nitrogen level of 100 kg/hm2， the yield of Xinchun 17 and Hechun 615 reached the highest level.Under the medium nitrogen level of 200 kg/hm2， the yield of 8 wheat varieties， namely， Xinchun 6， Xinchun 11， Xinchun 26， Xinchun 29， Xinchun 37， Xinchun 39， Hechun 121 and Hechun 514， reached the highest level.Under the high nitrogen level of 300 kg/hm2， the yield of Hechun 137 and Xinchun 21 reached the highest level.

【Conclusion】 Under 4 different nitrogen application levels， the maximum grain filling rate was positively correlated with the average grain filling rate， and average grain filling rate was negatively correlated with total days of grain filling rate.Grain yields in per hectare was positively correlated with thousand seed weight， maximum grain filling rate， average grain filling rate， days to reach the maximum grain filling rate， and total days of grain filling rate.

Key words：wheat; nitrogenous fertilizer; grouting rate; yield

Fund projects：Tian Shan youth programme-outstanding young talents in science and technology（2020Q009）；Innovation Ability Training Program for young scientific and technological backbone of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences（xjnkq-2022004）；Wheat industrial system of Xinjiang Autonomous Region（XJARS-01）

Correspondence author：ZHANG Yueqiang（1976-）， male， from Xinjiang， researcher， research direction：wheat genetics and breeding，（E-mail）zhangyqyhm@ 163. com

FAN Zheru（1964-），male，from Xinjiang，researcher，research direction：wheat breeding and cultivation，（E-mail）fzr640814@qq.com