水氮耦合對河套灌區(qū)春小麥干物質積累與運轉的影響

楊旸 王鑫 王海偉 劉雙祿 王海燕

摘 要：以永良4號為試驗材料，研究不同灌水施氮量下春小麥干物質積累與運轉特點，探討適合河套灌區(qū)春小麥種植的水肥管理模式。結果表明，小麥的干物質積累以成熟期的W2N2最高，達到27540.8kg/hm2。W1水平下所有處理的干物質積累率較慢，W2水平下N2干物質積累率明顯高于其他處理?；ㄇ巴a(chǎn)物轉運量、轉運效率、貢獻率及花后同化物貢獻率均以W2N2最高，分別達到0.69g·stem-1、26.97%、35.93%、77.89%，而花后同化物積累量在不同處理間差異并不明顯;說明W2N2是適合當?shù)匦←溕a(chǎn)的灌水施肥模式。

關鍵詞：河套灌區(qū);水氮耦合;春小麥;干物質積累;干物質轉運

中圖分類號 S512.1+2文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）01-0037-03

Effect of Water-nitrogen Coupling on Dry Matter Accumulation and Translocation of Spring Wheat in Hetao Irrigation District

YANG Yang et al.

（Agriculture Department， Hetao College，Bayannur， Bayannaoer 015000， China）

Abstract： In order to provide a basis for reasonable water and fertilizer management in spring wheat planting inHetao Irrigation District， the characteristics of dry matter accumulation and translocation of spring wheat under different irrigation and nitrogen rates are studied using Yongliang No. 4 as the test material. The results showed that the dry matter accumulation of wheat is highest in the mature stage of W2N2， reaching 27540.8 kg/hm2. The dry matter accumulation rates of all treatments are slower at W1 level， and the N2 dry matter accumulation rate at W2 level is significantly higher than those of other treatments. The pre-anthesis translocation capacity， translocation efficiency， contribution rate and post-anthesis assimilation contribution rate are the highest in W2N2， reaching 0.69 g.stem-1， 26.97%， 35.93% and 77.89% respectively， while there is no significant difference in post-anthesis assimilate accumulationbetween different treatments. Therefore， W2N2 is recommended as an irrigation and fertilizer model suitable for local wheat production.

Key words： Hetao irrigation area; Water-nitrogen coupling; Spring wheat; Dry matter accumulation;Drymatter transloration

內蒙古河套灌區(qū)屬于干旱地區(qū)，降雨量少，蒸發(fā)強烈，黃河水灌溉補給是維持農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。春小麥是該區(qū)域主要的糧食作物之一，產(chǎn)量約占全自治區(qū)小麥總產(chǎn)量的25%[1]。水分和氮肥是影響小麥生長的2個重要因子，水分不足會限制氮肥肥效的正常發(fā)揮，水分過多則可導致氮肥淋溶損失，氮肥過量或不足則會影響作物的水分利用率[2，3]。由于河套灌區(qū)長期形成了大水漫灌的習慣，加上近幾年氮肥的過量施用，造成NO3-N淋失，導致大量氮肥損失，引起環(huán)境污染等問題[4，5]。因此，如何使農業(yè)灌溉與施肥更合理是河套灌區(qū)農業(yè)生產(chǎn)中面臨的主要問題之一。為此，本試驗以河套灌區(qū)春小麥為研究對象，探究水氮耦合對小麥不同生育期物質積累分配與運轉規(guī)律的影響，旨在為發(fā)揮水肥協(xié)同作用、確定能提高利用效率的水氮耦合模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況 試驗于2019年在內蒙古巴彥淖爾市氣象局試驗基地進行，地處東經(jīng)107°6′～107°44′、北緯40°34′～41°17′，海拔1209～1045m。屬中溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫6.8℃，多年平均降水量138.8mm，平均無霜期130d。試驗地土壤為淤灌土，0～20cm耕作層土壤有機質含量10.50g/kg，全氮0.68g/kg，堿解氮45.02mg/kg，有效磷14.03mg/kg，速效鉀122.72mg/kg，pH值7.9。

1.2 試驗設計 試驗采用二因素裂區(qū)試驗設計，主處理為灌水量（W），共設3個水平，分別為少水（W1，1500m3/hm2）、中水（W2，2250m3/hm2）、高水（W3，3375m3/hm2）;副處理為氮肥因素，共設3個水平，分別為少氮（N1，90kg/hm2）、中氮（N2，180kg/hm2）、高氮（N3，270kg/hm2），共9個處理，3次重復。小區(qū)面積為30m2（5m×6m），不同灌水量小區(qū)間用1m深膜隔開。通過定時測量土壤墑情進行灌水補墑，用水表控制所需灌水量。氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為重過磷酸鈣（含P2O5 44%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 52%），基肥按P2O5180kg/hm2、K2O 60kg/hm2以及50%的氮肥于耕前施入，剩余50%的氮肥按5∶4∶1的比例分別于分蘗期、抽穗期、灌漿期施入土壤。供試春小麥品種為永良4號。

1.3 測定項目及方法 分別在小麥分蘗期、拔節(jié)期、開花期、灌漿期、成熟期采集長勢均勻的10～20株小麥，其中成熟期在開花期統(tǒng)一掛牌標記的單莖中再取20個，按葉片、 莖稈、 穗部分開，105℃殺青30min，然后80℃烘干至恒重后稱重，分別計算各部分的干物質重。

1.4 數(shù)據(jù)計算及分析 計算公式如下：

干物質增加量（kg/hm2）=當前時期干物質累積量-前一個時期干物質累積量;

干物質增加率（%）=（干物質增加量/前一個時期干物質累積量）×100;

花前同化物轉運量=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-花前同化物轉運量;

花前同化物轉運效率（%）=花前同化物轉運量/開花期營養(yǎng)器官干重×100;

花前同化物對籽粒產(chǎn)量的貢獻率（%）=花前同化物轉運量/成熟期籽粒干重×100;

花后同化物對籽粒產(chǎn)量的貢獻率（%）=花后同化物轉運量/成熟期籽粒干重×100。

2 結果與分析

2.1 不同水氮處理對春小麥總干物質積累量的影響 從圖1可以看出，W1灌溉水平下，在小麥的整個生育期內干物質積累量均表現(xiàn)為N3>N2>N1。W2灌溉水平下，除分蘗期外的其他生育期均以N2最高，其次為N3，均顯著高于N1。W3灌溉水平下，分蘗期不同氮肥處理間無顯著差異，拔節(jié)期和抽穗期的N3、N2之間無顯著差異但均顯著高于N1處理，到灌漿期和成熟期以N3最高，其次為N2，N1最低。另外，所有處理中以成熟期的W2N2干物質積累量最高，達到27540.8kg/hm2。

2.2 不同水氮處理對春小麥干物質增加率的影響 從表1可以看出，小麥的干物質增加率在分蘗至拔節(jié)、拔節(jié)至抽穗時期明顯高于抽穗至灌漿、灌漿至成熟時期，說明小麥生育前期的干物質積累速度明顯高于生育后期。3個灌溉水平中，以W1的干物質增加率較低，在分蘗至拔節(jié)期、拔節(jié)至抽穗期及抽穗至灌漿期明顯低于W2和W3。在所有水氮處理中，以W2N2的干物質增加率最高，分蘗至拔節(jié)期顯著高于其他處理，拔節(jié)至抽穗期、抽穗至灌漿期與W2N1和W2N3無顯著差別，但顯著高于W1和W3水平下的所有氮肥處理。灌漿至成熟時期，各水氮處理間的干物質增加率并不明顯。

2.3 不同水氮處理對春小麥花前干物質轉運和花后干物質積累的影響 施氮量和水分對小麥花前同化物和花后同化物的轉運有明顯的調節(jié)作用。由表2可知，W1水平下，不同氮肥處理對小麥同化物轉運無明顯影響。W2水平下，N2花前同化產(chǎn)物轉運量、 轉運效率和貢獻率較高，顯著高于N1，與N3無明顯差異，花后同化物積累量在不同氮肥之間差異不明顯，但花后同化物貢獻率以N2最高，達到77.89%。W3灌溉水平下，花前同化物轉運量、 轉運效率和貢獻率在N2和N3之間無顯著差異，但均明顯高于N1，花后同化物積累量在不同氮肥處理間無明顯差異，花后同化物貢獻率則以N3較高，為58.36%。

3 討論

本研究中，小麥地上部分干物質在生育前期積累速度較快，生育后期干物質積累明顯降低。不同灌溉水平，W1小麥干物質積累速率及干物質積累量最低，說明水分虧缺是限制小麥生長的主要原因之一。所有水氮處理中，W2N2的干物質增加率最高，成熟期干物質積累量明顯高于其他處理，說明適量的水分和氮素更有利于提高干物質積累速率，利于產(chǎn)量形成，而過高的氮素施用量并不會加快干物質積累速率[6]，過高的灌溉量可能會引起部分肥料隨水淋失，從而降低肥料的利用率。姜東等[7]研究表明，不同土壤含水量下，冬小麥花前貯藏同化物運轉率表現(xiàn)為土壤相對含水量75%>干旱>漬水，而花后同化物轉運變化趨勢為土壤相對含水量為75%>漬水>干旱。本研究發(fā)現(xiàn)，小麥花前花后的同化物轉運趨勢為W2>W1>W3，說明W2灌溉量更有利于提高小麥花前和花后同化物的轉運率。Zhang等[8]研究表明，氮肥虧缺可能會增加營養(yǎng)器官中的光合產(chǎn)物向籽粒中的轉移。錢宏兵等[9]研究表明，在一定范圍內適量增施氮肥，提高了花后干物質積累量及其向籽粒中的運轉率。本研究發(fā)現(xiàn)，在W1灌溉水平下，不同施氮量之間小麥的同化物轉運量并不明顯，這可能是由于土壤含水量較低，從而制約了氮肥肥效。W2灌溉水平下，N2顯著提高了花前同化物的轉運以及花后同化物貢獻率，表明過量施氮或減氮均不利于小麥同化物轉運。W3灌溉水平下，N2和N3之間的差異不明顯，但明顯高于N1，這可能與過高的灌溉量導致肥料利用率低有關。

4 結論

水和氮素與春小麥干物質積累、分配與運轉關系密切。本研究中，小麥干物質增加率及積累隨著灌水施氮量的增加而增加，但超過一定灌水施氮量（W2N2）時明顯下降。同時，W2N2明顯地促進了小麥花前同化物的轉運，提高了花后同化物貢獻率。由此可見，W2N2是適合當?shù)匦←溕a(chǎn)的灌水施肥模式。

參考文獻

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（責編：張宏民）