氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)旱地小麥群體生長(zhǎng)特性的調(diào)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(duì)小麥群體結(jié)構(gòu)參數(shù)、產(chǎn)量及水分利用率的調(diào)控效應(yīng)。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，小麥群體結(jié)構(gòu)、分蘗、水分利用率和產(chǎn)量均隨氮肥用量的增加而增加，但當(dāng)?shù)视昧吭黾拥揭欢繒r(shí)，反而不利于群體結(jié)構(gòu)和功能的改善。因此，在旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水肥之間具有明顯的耦合關(guān)系，肥料的增產(chǎn)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(guān)鍵詞：小麥；群體結(jié)構(gòu)；氮肥；水分利用

中圖分類號(hào)：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(nóng)業(yè)生物產(chǎn)量是由作物本身的遺傳特性和生理機(jī)能的內(nèi)在因素以及光、熱、水、肥等外界因素綜合作用的結(jié)果。作物在一定的生產(chǎn)環(huán)境條件下，養(yǎng)分和水分是常用的農(nóng)業(yè)調(diào)控措施[1 ]。農(nóng)業(yè)科研人員就旱地水分或養(yǎng)分對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的調(diào)控效應(yīng)做了大量的研究工作，并取得了不少進(jìn)展[2 - 4 ]，但養(yǎng)分和水分供應(yīng)間相互影響的生理作用機(jī)制并未得到闡明，尤其是對(duì)生長(zhǎng)在干旱地區(qū)的雨養(yǎng)作物。山侖等[5 ]認(rèn)為，在不同土壤水分條件下，肥料的有效性仍是旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)重要問題。我們?cè)诖筇锟刂茥l件下，通過(guò)對(duì)不同氮素水平的小麥群體生長(zhǎng)特性和水分利用的研究，以期在旱地農(nóng)業(yè)中指導(dǎo)如何在不同水分條件下做到合理施肥，既能充分發(fā)揮肥效以及節(jié)約水資源，又能獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，并使農(nóng)作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

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(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015 — 2016年在甘肅省慶陽(yáng)市鎮(zhèn)原縣進(jìn)行。屬典型的黃土高原溝壑區(qū)，土層深厚，海拔為1 456 m，屬暖溫帶半干旱內(nèi)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(yàn)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(yàn)管理同大田，試驗(yàn)田中的養(yǎng)分和水分與普通大田相似。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)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(jìn)行土壤消毒。試驗(yàn)小區(qū)面積為18 m2（6 m×3 m），試驗(yàn)田四周種植有保護(hù)行。播種時(shí)施普通過(guò)磷酸鈣1 800 kg/hm2作底肥，每小區(qū)東西方向種植15行，所有氮肥作底肥一次性施入。試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)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(shè)置3次重復(fù)，小區(qū)間采用隨機(jī)排列。據(jù)觀測(cè)，小麥生長(zhǎng)發(fā)育期間的降水量為146.7 mm。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 土壤水分 播種前在各小區(qū)取土壤樣品混合，然后分析土壤肥力值，并隨機(jī)在6個(gè)小區(qū)打2 m土鉆，每20 cm取樣1次，分析播前土壤水分含量。小麥?zhǔn)斋@后，再在每個(gè)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(cè)定。

1.4.2 分蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查方法 播種后7～10 d小麥出苗，小麥三葉期在每個(gè)小區(qū)的中間三行南北方向標(biāo)記50 cm長(zhǎng)度麥苗，并使基本苗數(shù)基本相同，分別在小麥冬前、返青期、拔節(jié)期等時(shí)期進(jìn)行分蘗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

1.4.3 群體結(jié)構(gòu)參數(shù) 采用LAI-2000型植物冠層分析儀（CAD公司，英國(guó)）測(cè)定小麥群體葉面積系數(shù)（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(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，每次測(cè)定設(shè)置3次重復(fù)。

1.4.4 作物產(chǎn)量的測(cè)定 小麥成熟后每個(gè)小區(qū)采收0.6 m2（1.0 m×0.6 m），自然曬干后進(jìn)行人工脫粒，種子曬干后稱重并統(tǒng)計(jì)籽粒千粒重。

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

水分利用效率（WUE）=單位面積產(chǎn)量/土壤耗水量

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

所有數(shù)據(jù)資料運(yùn)用Excel統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冠層光合生理特性

2.1.1 葉面積系數(shù) 在小麥各生長(zhǎng)時(shí)期，不同氮肥條件下的群體葉面積指數(shù)變化趨勢(shì)基本一致，葉面積系數(shù)大體隨氮肥用量的增加而增加（圖1）。由于試驗(yàn)期間各處理未進(jìn)行人工補(bǔ)灌，加之當(dāng)年氣候較為干旱，因此隨著小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，葉面積系數(shù)隨氮肥的變化趨勢(shì)趨于平緩。在小麥撥節(jié)期（4月16日左右）后，在施氮量超過(guò)200 kg/hm2時(shí)，葉面積指數(shù)略呈下降趨勢(shì)。在小麥開花灌漿期（6月5日），氮肥用量大于50 kg/hm2時(shí)，葉面積指數(shù)變化很小，已達(dá)到基本穩(wěn)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(chǎn)量間存在明顯正相關(guān)[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(shì)基本一致，各時(shí)期曲線變化隨施氮量增加先增加然后降低、再出現(xiàn)上升趨勢(shì)。尤其施氮量在50 kg/hm2時(shí)，上升最高（圖2）。當(dāng)施氮量大于100 kg/hm2時(shí)，施氮量對(duì)小麥群體透光率的調(diào)控作用不明顯。氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)小麥群體透光率的調(diào)控作用在后期要明顯強(qiáng)于小麥生長(zhǎng)發(fā)育前期。

2.2 群體分蘗動(dòng)態(tài)

在小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，群體分蘗均隨氮肥用量的增加而明顯增加（圖3）。當(dāng)?shù)貭I(yíng)養(yǎng)為200 kg/hm2時(shí)，小麥群體分蘗在冬前和返青期達(dá)到最高，當(dāng)?shù)视昧吭僭黾訒r(shí)，分蘗能力就會(huì)降低。施用氮肥可明顯促進(jìn)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(guò)量施用氮肥并不能促使小麥分蘗，反而會(huì)抑制分蘗。

2.3 產(chǎn)量

在試驗(yàn)條件下，當(dāng)施氮量小于200 kg/hm2時(shí)，小麥產(chǎn)量隨氮肥用量增加而增加，增產(chǎn)效果明顯；當(dāng)施氮量超過(guò)200 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量隨氮肥用量增加反而降低（圖4）。當(dāng)?shù)视昧窟_(dá)到100 kg/hm2時(shí)，小麥產(chǎn)量達(dá)到最高，這時(shí)產(chǎn)量并不隨氮肥用量增加而增加。這表明，在干旱條件下，當(dāng)施氮量超過(guò)一定量時(shí)，增施氮肥并不能促進(jìn)使小麥產(chǎn)量增加，相反會(huì)使小麥產(chǎn)量降低。由于當(dāng)年度干旱較嚴(yán)重，氮肥的適宜用量為50～100 kg/hm2，這時(shí)氮肥的增產(chǎn)作用較好。

2.4 水分利用效率

在試驗(yàn)條件下，小麥水分利用效率隨氮肥用量的增加表現(xiàn)為拋物形的變化趨勢(shì)（圖5）。當(dāng)?shù)视昧啃∮?50 kg/hm2時(shí)，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(dāng)施氮量達(dá)到150 kg/hm2時(shí)，水分利用效率反而下降。

3 小結(jié)與討論

在干旱條件下，作物對(duì)干旱的適應(yīng)性是作物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種綜合生理生態(tài)機(jī)制，通過(guò)作物的形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育、生理和代謝等環(huán)節(jié)表現(xiàn)[7 ]。小麥分蘗是長(zhǎng)期適應(yīng)外界條件系統(tǒng)發(fā)育的結(jié)果，是環(huán)境和群體的“緩沖者”。試驗(yàn)表明，施用氮肥可明顯的調(diào)節(jié)小麥個(gè)體的分蘗特性，但過(guò)量施用氮肥增加了小麥群體的無(wú)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(shù)，有利于形成結(jié)構(gòu)與功能良好的群體冠層，提高群體同化能力，但如施氮過(guò)高，會(huì)降低水肥資源的利用效率，并引起作物減產(chǎn)，尤其在水分條件較差的旱地。所以，氮肥對(duì)作物的調(diào)控作用是隨土壤水分狀況而異，因此，在旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，水肥等要素的投入必須相互間保持一個(gè)適宜的比例，才能同時(shí)充分發(fā)揮每一投入要素的作用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益才會(huì)更大些。

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（本文責(zé)編：陳 珩）