旱地小麥深施磷肥對群體動態(tài)及產(chǎn)量形成的影響

陳夢楠，高志強，孫敏，郝興宇，楊珍平

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

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旱地小麥深施磷肥對群體動態(tài)及產(chǎn)量形成的影響

陳夢楠，高志強*，孫敏，郝興宇，楊珍平

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

摘要：為探索旱地小麥磷肥施用技術(shù)，采用大田試驗研究不同施磷量條件下不同施磷深度對旱地小麥群體動態(tài)及產(chǎn)量形成的影響。結(jié)果表明：增加施磷量，各生育時期群體分蘗數(shù)增加，成熟期穗數(shù)顯著提高，花后0～10 d、15～25 d籽粒灌漿速率增加，千粒重提高，且40 cm深度施磷較20 cm深度的對冬前分蘗有較大的調(diào)節(jié)效應(yīng)，提高了灌漿前期(花后10～15 d)籽粒千粒重積累速率，顯著提高了穗數(shù)和穗粒數(shù)。增加施磷量，各生育時期植株干物質(zhì)量增加，產(chǎn)量和水分利用效率顯著提高，且40 cm深度施高磷明顯促進生育后期干物質(zhì)積累，顯著提高了產(chǎn)量和水分利用效率。總之，旱地小麥40 cm深度配施150 kg·hm-2磷肥有利于構(gòu)建合理群體，且主要通過穗數(shù)和穗粒數(shù)的提高實現(xiàn)增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：旱地小麥； 深施磷肥； 群體動態(tài)； 干物質(zhì)量； 產(chǎn)量形成

干旱是造成黃土高原旱地小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)的主要原因，因此如何高效利用水分是實現(xiàn)該區(qū)旱地小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要途徑。磷可以調(diào)節(jié)小麥根系生長，增強其對深層土壤水分的吸收利用，減少葉面水分蒸騰，進而促進地上部生長，提高小麥的抗旱性、水分利用效率及產(chǎn)量[1]。有研究表明[2,3]，增施磷肥能促進分蘗發(fā)生，提高單位面積分蘗成穗率，顯著增加單位面積穗數(shù)，這是施磷能夠增產(chǎn)的關(guān)鍵所在。因此，磷肥在旱地小麥生產(chǎn)上具有不可忽視的作用。梁銀麗等[4]模擬試驗研究表明，嚴(yán)重干旱情況下(不灌水)，施磷110 kg·hm-2為促進根系生長和增加分蘗的最佳組合。王榮輝[5]等有關(guān)黃土高原旱地小麥的研究表明，施磷100 kg·hm-2時小麥干物質(zhì)量與產(chǎn)量顯著提高?？梢?，有關(guān)磷肥增產(chǎn)的研究具有現(xiàn)實意義，但由于磷的不可移動性，表層施磷無法實現(xiàn)水分與養(yǎng)分的空間耦合，而前人的研究大多局限于表層。為此，本試驗結(jié)合深松施肥一體機將磷肥施入不同土層，研究施磷量和施磷深度對旱地小麥群體構(gòu)建和產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響，從而為旱地小麥磷肥深施技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗地簡介

試驗于2012-2013年在山西省運城市聞喜縣旱農(nóng)邱家?guī)X村試驗基地進行。該地區(qū)年均降水量490 mm，60%左右集中在7～9三個月，且無灌溉條件。試驗期間總降水量為343 mm，較年均降水量減少30%，其中播種-越冬期19.8 mm，越冬-拔節(jié)期26.3 mm，拔節(jié)-開花期20.8 mm，開花-成熟期104.9 mm。于6月15日測定試驗田0～20 cm土壤養(yǎng)分：全氮0.79 g·kg-1，堿解氮35.21 mg·kg-1，速效磷18.37 mg·kg-1，有機質(zhì)8.76 g·kg-1。

1.2試驗設(shè)計

采用二因素裂區(qū)設(shè)計，以施磷量為主區(qū)，設(shè)P2O575 kg·hm-2(LP)、112.5 kg·hm-2(MP)、150 kg·hm-2(HP)3個水平；以施磷深度為副區(qū)，設(shè)20 cm(D1)、40 cm(D2)2個水平。重復(fù)3次，小區(qū)面積112 m2(28 m×4 m)。前茬小麥?zhǔn)斋@時留高茬(茬高20～30 cm)，7月1日采用深松施肥一體機進行深松(深度30～40 cm)，通過調(diào)節(jié)一體機肥料輸送管的下扎深度同步將磷肥施入不同土層。8月25日粑耱收墑，播前基施純氮和K2O 各150 kg·hm-2。冬小麥播種時間為2012年10月1日，供試材料為運旱20410，播種量為97.5 kg·hm-2，機械條播，行距20 cm。

1.3取樣及測定方法

土壤含水量的測定：分別于播前和成熟期采取土樣，從上垂直至下每20 cm為一土層，取五層，采用烘干法測定1 m內(nèi)土壤含水量。

群體數(shù)量的測定：小麥播種出苗后(三葉期)，每個小區(qū)選取具有代表性的1 m三行樣段，分別于越冬、拔節(jié)、孕穗、開花、成熟期采用人工定點計數(shù)法調(diào)查群體數(shù)量。

灌漿速率的測定：小麥開花始期，每個小區(qū)選取長勢基本一致、無病蟲害且同日開花的莖稈進行掛牌標(biāo)記，之后每隔5 d取樣1次，直至花后35 d，每個小區(qū)每次取樣20穗，人工分離籽粒，計數(shù)后置于105 ℃烘箱殺青30 min后，80 ℃烘至恒重，稱重，計算千粒重及灌漿速率。

干物質(zhì)量的測定：分別于越冬、拔節(jié)、孕穗、開花、成熟期在每個小區(qū)取20株長勢一致的植株，置于105 ℃烘箱殺青30 min后，80 ℃烘至恒重，稱重。

產(chǎn)量的測定：小麥生育期間，每個小區(qū)選取具有代表性的1 m三行樣段，成熟期調(diào)查樣段的平均穗數(shù)，計算出單位面積穗數(shù)，從每個小區(qū)選取20株進行室內(nèi)考種，考察每穗平均粒數(shù)及千粒重，收割16 m2計籽粒產(chǎn)量。

1.4計算方法及統(tǒng)計分析

水分利用效率：WUE=Y/(P+W1-W2)，式中：WUE為水分利用效率/kg·hm-2·mm-1，Y為小麥籽粒產(chǎn)量/kg·hm-2，P為生育期降水量/mm，W1為播前1 m內(nèi)土壤蓄水量/mm，W2為成熟期1 m內(nèi)土壤蓄水量/mm。

所有試驗數(shù)據(jù)用Excel 2003和SAS 9.0軟件處理和分析，并用LSD法進行顯著性檢驗(P<0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1深施磷肥對群體分蘗數(shù)動態(tài)的影響

增加施磷量，各生育時期群體分蘗數(shù)增加，且40 cm深度施磷條件下差異均顯著，20 cm深度施磷條件下拔節(jié)-開花期差異顯著，越冬和成熟期高磷與低磷差異也顯著(表1)。40 cm深度施磷較20 cm深度，各生育時期群體分蘗數(shù)增加，且低磷條件下拔節(jié)和孕穗期，中磷條件下拔節(jié)至成熟期，高磷條件下各生育時期差異達顯著?？梢?，深層施高磷有利于穗數(shù)的形成，且深層施磷增加了施磷量對冬前分蘗的調(diào)節(jié)效應(yīng)，有利于旱地小麥冬前構(gòu)建合理群體。

2.2深施磷肥對籽粒千粒重和灌漿速率的影響

增加施磷量，千粒重增加，且花后10 d、20～35 d差異顯著(圖1)。40 cm深度施磷較20 cm深度，花后5～20 d千粒重增加，且15～20 d差異顯著。不同深度施磷影響了籽粒灌漿速率的變化趨勢，隨灌漿階段的推移，40 cm深度施磷表現(xiàn)為單峰曲線變化，花后15～20 d出現(xiàn)峰值；20 cm深度施磷在灌漿后期略有回升，花后20～25 d出現(xiàn)峰值。增加施磷量，花后0～10 d、15～25 d籽粒灌漿速率提高，且5～10 d、15～20 d差異顯著。40 cm深度施磷較20 cm深度，花后0～20 d籽粒灌漿速率提高，且10～20 d差異顯著?？梢?，深層施高磷主要提高灌漿前期(花后10～15 d)籽粒千粒重積累速率，從而提高千粒重。

注：LP為低磷(P2O575 kg·hm-2)，MP為中磷(P2O5112.5 kg·hm-2)，HP為高磷(P2O5150 kg·hm-2)；D1為施磷深度20 cm，D2為施磷深度40 cm；PS為越冬期，JS為拔節(jié)期，BS為孕穗期，AS為開花期，MS為成熟期。每列數(shù)字后的不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同

Note: LP: P2O5of 75 kg·hm-2, MP: P2O5of 112.5 kg·hm-2, HP: P2O5of 150 kg·hm-2; D1: 20 cm depth phosphorus, D2: 40 cm depth phosphorus; PS: Pre-wintering stage, JS: Jointing stage, BS: Booting stage, AS: Anthesis, MS: Maturity. Values followed by different letters in the same column are significantly different atP<0.05. The same as below.

2.3深施磷肥對各生育時期植株干物質(zhì)量的影響

增加施磷量，各生育時期植株干物質(zhì)量增加，且40 cm深度施磷條件下差異均顯著，20 cm深度施磷條件下孕穗-成熟期差異顯著(表2)。40 cm深度施磷較20 cm深度，各生育時期干物質(zhì)量增加，且中、高磷條件下拔節(jié)-成熟期，低磷條件下越冬、拔節(jié)和開花期差異達顯著。可見，增施磷肥促進植株干物質(zhì)積累，深層施高磷尤其促進生育后期干物質(zhì)積累。

2.4深施磷肥對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

增加施磷量，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重提高，產(chǎn)量提高26.2%～33.7%，水分利用效率提高26.2%～28.6%，且穗數(shù)、產(chǎn)量和水分利用效率差異顯著，深層施磷條件下穗粒數(shù)差異也顯著(表3)。40 cm深度施磷較20 cm深度，穗數(shù)、產(chǎn)量和水分利用效率均顯著提高，中、高磷條件下穗粒數(shù)也提高。可見，增施磷肥主要通過提高穗數(shù)來達到較高的產(chǎn)量和水分利用效率，深層施磷效果更佳，且對穗粒數(shù)影響也較大。

3討論

3.1施磷量對產(chǎn)量及其構(gòu)成和水分利用效率的影響

李慧成等[6]研究表明，施磷主要是通過增加小麥成穗數(shù)來提高產(chǎn)量，對穗粒數(shù)、千粒重?zé)o明顯影響。本試驗研究表明，增加施磷量可使群體分蘗數(shù)增加，有利于穗數(shù)的形成，可提高花后0～10 d、15～25 d籽粒灌漿速率，千粒重增加但效果不明顯。王同朝等[7]在干旱半干旱地區(qū)的研究表明，施磷比不施磷產(chǎn)量和水分利用效率分別提高29.79%、4.77%。張少民等[8]在黃土高原旱地小麥區(qū)的研究表明，施磷量45～135 kg·hm-2時，增加施磷量顯著提高抽穗期后干物質(zhì)累積量，實現(xiàn)增產(chǎn)。李廷亮等[9]在晉南旱作小麥研究表明，施磷量0～120 kg·hm-2范圍內(nèi)，增加施磷量顯著提高產(chǎn)量，當(dāng)施磷量達到180 kg·hm-2時，出現(xiàn)輕度減產(chǎn)。本研究表明，施磷量150 kg·hm-2可顯著提高植株干物質(zhì)量積累，從而顯著提高產(chǎn)量、水分利用效率。本研究最適施磷量高于前人的研究結(jié)果，可能是由于本研究施用磷肥結(jié)合休閑期深松蓄水技術(shù)，王旭紅等[10]研究表明，在底墑水充足的情況下，適當(dāng)增加施磷量有利于產(chǎn)量的提高，因此，施磷量的確定應(yīng)根據(jù)土壤水分的高低。

3.2深層施磷對產(chǎn)量及其構(gòu)成和水分利用效率的影響

石巖等[11]研究表明，旱地麥田復(fù)合肥適當(dāng)深施(20～40 cm)可延遲小麥旗葉衰老，增加千粒重，穩(wěn)定穗數(shù)和穗粒數(shù)，從而提高產(chǎn)量，施肥過淺(0～20 cm)或過深(60～80 cm)產(chǎn)量較低。Singh等[12]研究表明，在水分脅迫條件下，側(cè)深施磷(10～15 cm)比表層施磷(5～7 cm)顯著增產(chǎn)30%～43%?？道实萚13]研究表明，深施磷肥顯著提高旱地小麥產(chǎn)量和水分利用效率。本試驗表明，40 cm深度施磷有利于冬前構(gòu)建合理群體，增加各生育時期群體分蘗數(shù)，從而提高了穗數(shù)，顯著增加了穗粒數(shù)，有利于花后10～15 d灌漿?？梢?，深層施磷的促產(chǎn)因子還有穗粒數(shù)。本試驗表明，40 cm 深度施磷能顯著增加產(chǎn)量。這可能由于深層施磷調(diào)動深層土壤水分至淺層，不僅利于對土壤水分的吸收，而且利于構(gòu)建合理群體，最終提高產(chǎn)量。

4結(jié)論

增加施磷量(75～150 kg·hm-2)有利于旱地小麥構(gòu)建合理群體，促進各生育時期植株干物質(zhì)量的積累；增加穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，尤其是穗數(shù)，來提高產(chǎn)量和水分利用效率，且40 cm深度施磷效果更好，而且對穗粒數(shù)也有較大影響。

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(編輯：武英耀)

Effect of deep application of phosphorus fertilizer on population dynamics and yield components of dryland wheat

Chen Mengnan, Gao Zhiqiang*, Sun Min, Hao Xingyu, Yang Zhenping

(CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Key words:Dryland wheat; Deep application of phosphorus fertilizer; Population dynamic; Dry matter; Yield components

Abstract:In order to explore the technology on application phosphorus fertilizer of dryland wheat, field test was carried out to study the effect of different application depth under different phosphorus application on population dynamics and yield components of dryland wheat. The results indicated that: Increasing the amount of phosphorus, the groups tiller number at different growth stages increased and spike number improved significantly at maturity stage. The grain filling rate of 0-10 days and 15-25 days after anthesis and 1000-grain weight also increased. Compared to 20 cm depth phosphorus, the 40 cm depth phosphorus prompted the tiller number before winter much more. It also improved the grain 1000-grain weight accumulation rate in early filling stage (10-15 days after anthesis), spike number and grain number per spike improved significantly. Increasing the amount of phosphorus, dry matter at different growth stages increased; yield and water use efficiency increased significantly. 40 cm depth application of high phosphorus promoted dry matter accumulation in later growth period obviously. It also improved yield and water use efficiency notably. In conclusion, 40 cm depth application of 150 kg·hm-2phosphorus fertilizer was beneficial to build a reasonable community and improved the yield by increasing spike number and grain number per spike.

收稿日期：2016-03-01 修回日期：2016-03-20

作者簡介：陳夢楠(1992-)，女(漢)，浙江寧波人，在讀碩士，研究方向：旱作栽培及生理 *通訊作者：高志強，博士后，教授，博士生導(dǎo)師。Tel：0354-6287187；E-mail：gaozhiqiang1964@126.com

基金項目：公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費(201303104)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項經(jīng)費(CARS-03-01-24)；山西省科技攻關(guān)項目(20140311008-3)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(201503120)；國家科技支撐計劃項目(2015BAD23B04)

中圖分類號：S512.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)06-0395-05