氮肥用量對(duì)豫南稻麥輪作區(qū)小麥灌漿特性及產(chǎn)量的影響

尹志剛 李剛 李宇峰 杜元中 陳振 朱保磊 藍(lán)黎明 周?chē)?guó)勤 石守設(shè)

摘要 為豫南稻麥輪作區(qū)品種選用和小麥高產(chǎn)栽培的施氮水平提供理論依據(jù)，在大田試驗(yàn)條件下，以小麥品種信麥9號(hào)（多穗型弱春性品種）和揚(yáng)麥15（大穗型春性品種）為材料，設(shè)置120 kg/hm2（N1）、225 kg/hm2（N2）和330 kg/hm2（N3）3個(gè)施氮水平，分析施氮量對(duì)2種基因型小麥群體動(dòng)態(tài)、灌漿特性和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。結(jié)果表明，施氮量增加，小麥越冬期至成熟期的群體總莖數(shù)隨之增加，具體表現(xiàn)為N3>N2>N1，但品種間差異明顯，信麥9號(hào)越冬期后的群體總莖數(shù)均顯著高于揚(yáng)麥15，顯示了信麥9號(hào)良好的分蘗成穗能力。不同施氮處理下，2種基因型小麥灌漿過(guò)程中穗粒干質(zhì)量變化均呈慢—快—慢的變化趨勢(shì)，隨著施氮量增加，成熟期的穗粒質(zhì)量呈降低趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為N1>N2>N3，其中，揚(yáng)麥15穗粒質(zhì)量較信麥9號(hào)下降更為明顯。各施氮處理中以N3 處理的產(chǎn)量最高，具體表現(xiàn)為N3>N2>N1 ，且N3處理與N2、N1處理差異顯著，品種間差異表現(xiàn)為信麥9號(hào)各施氮處理穗數(shù)均高于揚(yáng)麥15，但穗粒數(shù)和千粒重均顯著低于揚(yáng)麥15。

關(guān)鍵詞 稻麥輪作;施氮量;穗粒質(zhì)量;產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào) S 512.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）16-0168-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.045?? 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Nitrogen Application Rate on Grain Filling Characteristics and Yield of Wheat in Rice-wheat Rotation Area Southern Henan

YIN Zhi-gang，LI Gang，LI Yu-feng? et al （Xinyang Academy of Agricultural Sciences，Xinyang，Henan? 464000）

Abstract Effects of nitrogen rate on population dynamics，grain filling characteristics，yield and components of two wheat genotypes were studied in order to provide theoretical basis for variety adoption and high-yield cultivation of wheat in rice-wheat rotation area southern Henan. Wheat varieties Xinmai 9 （multi spike weak spring variety） and Yangmai 15 （large spike spring variety） were selected as the research object in three nitrogen levels of 120 kg/hm2 （N1），225 kg/hm2 （N2） and 330 kg/hm2 （N3）under field condition. The results showed that with the increase of nitrogen application rate，the total stem number of wheat increased from setting stage to mature stage，which was N3 > N2 > N1. However，there were significant differences among varieties. The total stem number of Xinmai 9 was significantly higher than that of Yangmai 15，indicating that Xinmai 9 had good tillering and panicle forming ability. Different nitrogen application treatments，two wheat genotypes showed slow to fast to solw change during the filling process and the ear and grain quality showed a downward trend，which was N1 > N2 > N3.The panicle and grain quality of wheat variety Yangmai 15 decreased more obviously than that of Xinmai 9 at mature stage. The yield of N3 treatment was the highest，and the difference was significant between N3 treatment and N2，N1 treatment.It displays as N3 > N2 > N1. The spike number of Xinmai 9 was higher than Yangmai 15，but the grain number per spike and 1 000-grain weight were significantly lower than Yangmai 15.

Key words Rice-wheat rotation;Nitrogen rate;Grain mass per spike;Yield

豫南稻麥輪作區(qū)是河南稻茬小麥主要分布區(qū)域，占全省稻茬麥面積的75%以上[1]。該區(qū)相對(duì)于河南中北部旱作麥區(qū)，小麥籽粒灌漿時(shí)間短，其間氣候變化較大，易遭受高溫逼熟等氣象條件，同一品種的千粒質(zhì)量年際間變化較大，不同品種年際間產(chǎn)量差距較大，適合種植耐濕、抗病及穩(wěn)產(chǎn)的弱春性品，主導(dǎo)品種有揚(yáng)麥15、揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥20、鄭麥113等，信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院自育品種有信麥9號(hào)、豫信11、信麥69等品種[2-3]。由于該區(qū)水稻土對(duì)氮素的吸附、保持能力較差，氮素利用率低，小麥氮肥施用量一般在225～300? kg/hm2[4-5]，大量施用增加成本，造成環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。因此，選用適宜該區(qū)域的小麥品種，研究其合理的施氮量，對(duì)充分發(fā)揮品種的產(chǎn)量潛力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試小麥品種揚(yáng)麥15、信麥9號(hào)，10 月29 日播種，播量150 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)在信陽(yáng)市羅山縣示范園區(qū)進(jìn)行，上茬作物為秈稻，品種為Y兩優(yōu)77，土質(zhì)為水稻土，0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量14.7 g/kg，全氮0.25 g/kg，有效磷15.6 mg/kg，速效鉀71.4 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 按裂區(qū)試驗(yàn)進(jìn)行，以小麥品種為主區(qū)，施氮處理（純氮）為副區(qū)，設(shè)120 kg/hm2（N1）、225 kg/hm2（N2）和330 kg/hm2（N3）3個(gè)供氮水平，基追比為5∶5，拔節(jié)末期進(jìn)行追肥。小區(qū)面積2 m×10 m，3次重復(fù)，隨機(jī)排列。播種前底施磷肥P 2O 5 100 kg/hm2， K 2O 100 kg/hm2，生育期間做好開(kāi)溝排水，正?；瘜W(xué)除草，不防治病蟲(chóng)害，適時(shí)收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 莖蘗動(dòng)態(tài)。

在小麥主要生育時(shí)期三葉期、越冬期、起身期、成熟期，根據(jù)小麥出苗后各處理選取的1 m 雙行定苗樣點(diǎn)調(diào)查小麥群體莖蘗動(dòng)態(tài)變化情況。根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算成穗率，成穗率=成熟期總莖數(shù)/最高總莖數(shù)（起身期總莖數(shù)） ×100%。

1.4.2 灌漿特性。初花期每個(gè)小區(qū)標(biāo)記長(zhǎng)勢(shì)一致且同一天開(kāi)花的80個(gè)穗，在開(kāi)花5 d 后每隔5 d 取10 穗，將每穗粒剝出，統(tǒng)計(jì)數(shù)目后烘干至恒質(zhì)量測(cè)定穗粒質(zhì)量。

1.4.3 籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。

成熟期調(diào)查各小區(qū)穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量，小區(qū)實(shí)收實(shí)打并折算出單位面積籽粒產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用Office 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)稻茬田小麥群體動(dòng)態(tài)的影響

由表1可知，隨著施氮量的增加，小麥越冬期以后的群體莖蘗數(shù)隨之增加，具體表現(xiàn)為N3>N2>N1，分蘗成穗率則隨著施氮量的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為N1>N2>N3。各施氮處理的群體莖蘗數(shù)在起身期達(dá)到最高，隨后兩極分化，成熟期群體莖蘗數(shù)基本穩(wěn)定。不同品種各氮肥處理間莖蘗數(shù)存在明顯差異，從越冬期到成熟期信麥9號(hào)的莖蘗數(shù)顯著高于揚(yáng)麥15，顯示信麥9號(hào)良好的分蘗成穗能力。揚(yáng)麥15越冬期、起身期和成熟期的莖蘗數(shù)N1、N2處理差異不顯著，N1、N2處理與N3處理存在顯著差異。信麥9號(hào)越冬期莖蘗數(shù)N1、N2、N3 3個(gè)處理間差異不顯著，而起身期和成熟期莖蘗數(shù)N1、N2處理間差異不顯著，與N3處理間存在顯著差異。說(shuō)明施氮能顯著提高稻茬小麥越冬期—成熟期的群體總莖數(shù)，增加了單位面積有效穗數(shù)，而且施氮量對(duì)小麥群體動(dòng)態(tài)的影響品種間存在顯著差異。

2.2 施氮量對(duì)稻茬田小麥灌漿特性的影響 由圖1可知，不同施氮量下小麥在灌漿過(guò)程中穗粒質(zhì)量變化均呈慢—快—慢的變化趨勢(shì)，2個(gè)小麥品種成熟期的穗粒質(zhì)量均表現(xiàn)為N1>N2>N3，但不同小麥品種間存在差異。小麥品種揚(yáng)麥15，N1、N2、N3處理的穗粒質(zhì)量均高于信麥9號(hào)， N1處理和N2處理的穗粒質(zhì)量在整個(gè)灌漿過(guò)程中均高于N3處理。小麥品種信麥9號(hào)則表現(xiàn)為N1處理的穗粒質(zhì)量高于N2處理和N3處理。從整穗來(lái)看，隨著施氮量的增加，小麥品種在灌漿過(guò)程中的穗粒質(zhì)量呈下降趨勢(shì)，施氮對(duì)灌漿持續(xù)時(shí)間的影響相對(duì)較小，但有降低穗粒質(zhì)量的趨勢(shì)。說(shuō)明隨著施氮量的增加，2個(gè)小麥品種的穗粒質(zhì)量均呈降低趨勢(shì)，特別是揚(yáng)麥15穗粒質(zhì)量下降較為明顯。

2.3 施氮量對(duì)稻茬田小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 由表2可知，施氮量增加，小麥品種揚(yáng)麥15 和信麥9號(hào)籽粒產(chǎn)量均提升，具體表現(xiàn)為N3>N2>N1，各氮肥處理均表現(xiàn)為揚(yáng)麥15籽量產(chǎn)量顯著高于信麥9號(hào)。通過(guò)對(duì)產(chǎn)量結(jié)果的方差分析表明，氮素水平和品種間都存在顯著差異。各施氮處理中以N3 處理的產(chǎn)量最高，與N2、N1處理差異顯著。通過(guò)對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素分析發(fā)現(xiàn)，2個(gè)品種都表現(xiàn)為施氮量增加，單位面積穗數(shù)提高，對(duì)千粒重和穗粒數(shù)的影響相對(duì)較小，說(shuō)明增施氮肥對(duì)小麥產(chǎn)量的提升主要是通過(guò)增加單位面積穗數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，不同品種間也存在差異，信麥9號(hào)各施氮處理穗數(shù)均顯著高于揚(yáng)麥15，但穗粒數(shù)和千粒重均顯著低于揚(yáng)麥15，導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量明顯低于揚(yáng)麥15。

3 結(jié)論與討論

關(guān)于施氮對(duì)小麥群體莖蘗動(dòng)態(tài)的影響，前人做了諸多研究。一般認(rèn)為，在一定施氮量范圍內(nèi)增施氮肥有利于促進(jìn)分蘗發(fā)生，增加穗數(shù)，促進(jìn)產(chǎn)量形成，增加產(chǎn)量，但在相同的施氮量下，不同小麥品種存在顯著的基因型差異。在小麥高產(chǎn)栽培中，為滿(mǎn)足小麥生長(zhǎng)對(duì)氮素的需求，主要通過(guò)增加氮肥用量提升籽粒產(chǎn)量水平。適量增加氮肥施用量能夠有效提高籽粒產(chǎn)量，但超過(guò)一定范圍后繼續(xù)增施氮肥，產(chǎn)量增加率會(huì)逐漸下降，甚至減產(chǎn)[6]。丁錦峰等[7]研究表明長(zhǎng)江中下游稻茬麥區(qū)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)關(guān)鍵是在保證較高????????? 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)???????????????????????? 2021年

的穗數(shù)基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)增加每穗粒數(shù)與千粒重。孫傳范等[8]研究認(rèn)為，在相同氮肥水平下，不同小麥品種的氮吸收效率受環(huán)境影響相對(duì)較小，不同品種間差異較大。選用氮高效小麥品種，采取適宜的氮肥管理措施是提高小麥氮素利用率的有效措施。李淑文等[9]研究證明氮肥利用效率高的品種各生育時(shí)期均具有較高的莖蘗數(shù)。該研究結(jié)果表明適量增施氮肥可增加小麥各生育期的群體總莖數(shù)，使最終成穗數(shù)增加，有利于小麥產(chǎn)量的提升。在相同氮肥水平下，不同小麥品種群體莖蘗動(dòng)態(tài)差異較大，具體表現(xiàn)為在基本苗一致的情況下，多穗型品種起身期到成熟期群體總莖數(shù)均高于大穗型品種。

灌漿是小麥生育進(jìn)程中的重要生理過(guò)程，灌漿速率和持續(xù)時(shí)間決定小麥籽粒大小或質(zhì)量，同一品種的灌漿速率相對(duì)比較穩(wěn)定，灌漿持續(xù)時(shí)間則受溫度、水分等因素的影響[10-11]。關(guān)于施氮量對(duì)小麥灌漿特性的影響，普遍認(rèn)為籽粒灌漿經(jīng)歷了漸增期—快增期—緩增期，在一定范圍內(nèi)，穗粒數(shù)隨施氮量增加呈不斷上升趨勢(shì)，其變化趨勢(shì)因品種不同而異，千粒重隨著施氮量的增加下降趨勢(shì)明顯，而且施氮量的增加還使得倒伏風(fēng)險(xiǎn)增大。李科江等[12]認(rèn)為，隨著氮肥用量的增加，小麥的千粒質(zhì)量降低，與施氮增加穗粒數(shù)有關(guān)，劉克禮等[13]對(duì)旱作春小麥的研究結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，籽粒干質(zhì)量和灌漿速率有增大的趨勢(shì)，而過(guò)量施氮呈下降趨勢(shì)。該研究是以穗粒干質(zhì)量的積累量來(lái)展示小麥灌漿進(jìn)程，因包含穗粒數(shù)的因素，區(qū)別于單子粒的灌漿過(guò)程。從整穗穗粒干質(zhì)量的增加進(jìn)程可以看出，在120～330 kg/hm2，隨著施氮量的增加，不同小麥在灌漿過(guò)程中的穗粒質(zhì)量均呈下降趨勢(shì)。

小麥產(chǎn)量受基因型和栽培條件的雙重影響，而且環(huán)境對(duì)小麥產(chǎn)量的影響往往大于基因型[14-15]。李巧云等[16]對(duì)河南省不同生態(tài)條件下多個(gè)小麥品種的籽粒產(chǎn)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明半冬性品種的籽粒產(chǎn)量普遍高于弱春性品種。該試驗(yàn)信麥9號(hào)屬于多穗型弱春性品種，分蘗力強(qiáng)，耐濕性好;揚(yáng)麥15屬大穗型春性品種，分蘗力一般，赤霉病抗性較好。研究結(jié)果表明，信麥9號(hào)各施氮處理穗數(shù)顯著高于揚(yáng)麥15，但穗粒數(shù)和千粒重均低于揚(yáng)麥15，可能是由于當(dāng)年小麥赤霉病發(fā)生較重，對(duì)信麥9號(hào)穗粒數(shù)和千粒重造成損失。不同區(qū)域的施氮水平也存在顯著差異，黃淮地區(qū)高產(chǎn)麥田施氮量一般240～270 kg/hm2[17-18]，長(zhǎng)江中下游地區(qū)高產(chǎn)麥田施氮量也達(dá)260～315 kg/hm2[19-20]，四川盆地高產(chǎn)麥田施氮量一般為135～180 kg/hm2[21]。該研究表明豫南稻茬麥區(qū)隨著施氮量的增加，2個(gè)小麥品種的籽粒產(chǎn)量隨之提升，在330 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，且與225? kg/hm2處理和120? kg/hm2處理存在顯著差異，均未達(dá)到最高產(chǎn)量水平，可能與試驗(yàn)田土壤肥力較低、開(kāi)溝排水造成較多氮素流失有關(guān)。

綜合考慮品種因素和施氮量，在豫南稻麥輪作的栽培條件條件下實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)，應(yīng)選用分蘗成穗能力強(qiáng)的品種，同時(shí)應(yīng)保證充足的氮素供應(yīng)以增加小麥起身—成熟期群體總莖數(shù)，協(xié)調(diào)增加灌漿過(guò)程中的穗粒質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 高興祥，李美，房鋒，等.黃淮海地區(qū)稻茬小麥田雜草組成及群落特征[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2019，46（2）：472-478.

[2] 陳金平.豫南稻茬麥區(qū)小麥生態(tài)條件研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（21）：156-160.

[3] 毛丹，馮艷萍，常萍.2019—2020 年度河南省小麥品種利用意見(jiàn)[J]. 種業(yè)導(dǎo)刊，2019（10）：3-5.

[4] 謝迎新，謝旭東，白雪瑩，等.氮肥施用對(duì)豫南稻茬小麥群體質(zhì)量指標(biāo)及產(chǎn)量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2017，32（1）：165-170.

[5] 李宇峰，尹志剛，周?chē)?guó)勤，等.氮肥用量對(duì)不同品質(zhì)類(lèi)型小麥群體動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（8）：12-15.

[6] 王瑞霞，張秀英，伍玲，等.不同生態(tài)環(huán)境條件下小麥籽粒灌漿速率及千粒重QTL分析[J].作物學(xué)報(bào)，2008，34（10）：1750-1756.

[7] 丁錦峰，黃正金，袁毅，等.稻–麥輪作下9 000 kg/hm2 產(chǎn)量水平揚(yáng)麥20 的群體質(zhì)量及花后光合特征[J].作物學(xué)報(bào)，2015，41（7）：1086-1097.

[8] 孫傳范，戴廷波，荊奇，等.小麥品種氮利用效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其氮營(yíng)養(yǎng)特性研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15（6）：983-987.

[9] 李淑文，文宏達(dá)，周彥珍，等.不同氮效率小麥品種氮素吸收和物質(zhì)生產(chǎn)特性[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（10）：1992-2000.

[10] 王瑞霞，張秀英，伍 玲，等.不同生態(tài)環(huán)境條件下小麥籽粒灌漿速率及千粒重QTL 分析[J].作物學(xué)報(bào)，2008，34（10）：1750-1756.

[11] 張偉楊，顧道健，王志琴.小麥籽粒灌漿的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（8）：2217-2220，2285.

[12] 李科江，張西科，劉文菊，等.不同栽培措施下冬小麥灌漿模擬研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2001，16（ 2）：70-74.

[13] 劉克禮，高聚林，張永平，等.旱作春小麥籽粒形成與灌漿特性[J].麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2003，23（4）：71-74.

[14] GALLOWAY J N，SCHLESINGER W H，LEVY H ⅠⅠ，et al.Nitrogen fixation：Anthropogenic enhancement-environmental response[J].Global biogeochemical cycles，1995，9（2）：235-252.

[15] 郭世華，王洪剛.基因型和環(huán)境及其互作對(duì)我國(guó)冬小麥部分品質(zhì)性狀的影響[J].麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2006，26（1）：45-51.

[16] 李巧云，李 磊，劉萬(wàn)代，等.河南省小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素變化規(guī)律分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（4）：38-40.

[17] 于振文，潘慶民，姜東，等.9000 kg/公頃小麥?zhǔn)┑颗c生理特性分析[J].作物學(xué)報(bào)，2003，29（1）：37-43.

[18]

張法全，王小燕，于振文，等.公頃產(chǎn)10000 kg 小麥氮素和干物質(zhì)積累與分配特性[J].作物學(xué)報(bào)，2009，35（6）：1086-1096.

[19] 杜世州，曹承富，張耀蘭，等.氮素運(yùn)籌對(duì)淮北地區(qū)超高產(chǎn)小麥養(yǎng)分吸收利用的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2011，17（1）：9-15.

[20] 張文靜，江東國(guó)，黃正來(lái)，等.氮肥施用對(duì)稻茬小麥冠層結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響[J].麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2018，38（2）：164-174.

[21] 李朝蘇，湯永祿，吳春，等.施氮量對(duì)四川盆地小麥生長(zhǎng)及灌漿的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（4）：873-883.