不同時期水氮處理對滴灌冬小麥旗葉光合特性、保護(hù)酶活性及產(chǎn)量的影響

趙金科，徐學(xué)欣，曲文凱，劉帥，徐宇凡，孟繁港，賈靖，趙長星

不同時期水氮處理對滴灌冬小麥旗葉光合特性、保護(hù)酶活性及產(chǎn)量的影響

趙金科，徐學(xué)欣，曲文凱，劉帥，徐宇凡，孟繁港，賈靖，趙長星*

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室，山東 青島 266109）

【目的】探究華北地區(qū)的高效水氮管理模式，明確按需滴灌條件下水氮耦合對冬小麥旗葉光合特性、衰老特性及產(chǎn)量的影響。【方法】以濟(jì)麥22為供試材料，在滴灌條件下設(shè)置了N1（180 kg/hm2）和N2（210 kg/hm2）2個施氮梯度，S2（拔節(jié)期和開花期）和S3（拔節(jié)期、開花期和灌漿期）2種按需滴灌時期的組合處理，以傳統(tǒng)灌溉施肥方式（施氮量240 kg/hm2，播前底施90 kg/hm2，拔節(jié)期追施150 kg/hm2后畦灌）為對照（CK），于2019—2021年冬小麥生長季開展大田試驗，研究了按需滴灌條件下不同時期水氮處理對冬小麥旗葉光合及衰老特性、產(chǎn)量形成及水氮利用的影響?！窘Y(jié)果】與CK相比，隨著灌水頻次的增加，冬小麥群體葉面積指數(shù)（）、旗葉的值、凈光合速率（n）、氣孔導(dǎo)度（s）和蒸騰速率（r）隨之增加；丙二醛（MDA）量隨灌水次數(shù)的增加而降低，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性隨之增強(qiáng)；籽粒灌漿速率隨灌溉頻次的增加顯著提升。施氮量由180 kg/hm2增加至210 kg/hm2，各生理指標(biāo)無顯著變化。在按需滴灌條件下，N1S3處理（施氮量180 kg/hm2，拔節(jié)、開花期和灌漿期3次灌溉）有效延緩了冬小麥開花中后期葉片衰老和光合性能的下降，提高了籽粒灌漿速率。與傳統(tǒng)灌溉施肥方式相比，N1S3處理的千粒質(zhì)量平均提高了5.3%，產(chǎn)量平均提高了6.2%，氮肥偏生產(chǎn)力（n）及灌溉水利用效率（）分別平均提高了42.1%和44.8%?！窘Y(jié)論】綜合考慮作物生長性狀、產(chǎn)量及水肥利用效率，N1S3處理是最佳的水肥管理模式，可作為華北平原東部地區(qū)滴灌節(jié)水節(jié)氮的高產(chǎn)灌溉施肥模式。

滴灌水肥一體化；冬小麥；光合特性；衰老特性；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】華北地區(qū)的冬小麥產(chǎn)量占全國70%以上[1]，但冬小麥生長季的降水量僅占需水量的25%～40%，因此冬小麥的可持續(xù)生產(chǎn)高度依賴于灌溉[2]。目前，不科學(xué)的水肥管理措施雖然短時期內(nèi)獲得了較高產(chǎn)量，但水肥利用效率低下，此外造成氮素流失污染地下水，威脅農(nóng)田生態(tài)環(huán)境及地下水安全[3]。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的畦灌、漫灌等灌溉方式相比，滴灌水肥一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)冬小麥節(jié)水節(jié)肥的目標(biāo)，適用于華北平原東部地區(qū)冬小麥的生產(chǎn)實(shí)踐[4]。因此，深入探究科學(xué)的水肥協(xié)調(diào)投入及冬小麥產(chǎn)量和資源利用效率，是保障冬小麥可持續(xù)生產(chǎn)及國家糧食安全的重大戰(zhàn)略課題[5]。

【研究進(jìn)展】水、氮可通過調(diào)控冬小麥旗葉的光合作用影響籽粒產(chǎn)量[6]。充分灌溉下，冬小麥旗葉光合速率隨灌溉量的增加而提高，超過一定灌溉量則降低；而輕度虧缺灌溉下，冬小麥旗葉光合速率變化不顯著[7-8]。相同施氮量下，較畦灌減少30%灌水量條件下，滴灌處理的凈光合速率仍顯著高于畦灌[9]。除灌水量外，灌水頻次同樣對冬小麥生長影響顯著，增加灌水頻次可顯著提升旗葉超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低丙二醛（MDA）量，延緩冬小麥膜脂的過氧化作用，延長旗葉功能期；越冬水可促進(jìn)冬小麥生育前期的形態(tài)構(gòu)成，拔節(jié)期不宜虧缺灌溉，孕穗水有利于提高千粒質(zhì)量[10-11]。另外，氮肥只有在水的協(xié)同作用下才能發(fā)揮其效應(yīng)，水分供應(yīng)不足時，不同施氮量下的作物產(chǎn)量差異并不顯著[12]。研究表明，滴灌水肥一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水肥協(xié)同管理；與畦灌相比，滴灌水肥一體化處理在減少40%灌水量的情況下增產(chǎn)了3.7%，同時減少了7.7%的N2O排放量[13]，其產(chǎn)量及灌溉水利用效率較畦灌分別提高了14.3%～19.0%和1.9%～2.8%[14]。

【切入點(diǎn)】前人研究已證實(shí)，在冬小麥開花后分批次測墑補(bǔ)灌和追肥可在提高灌水效率及氮肥偏生產(chǎn)力的同時獲得高產(chǎn)[15]。但以往研究大多是在噴灌條件下進(jìn)行，灌水量較多，蒸散量較大，且研究地區(qū)及灌溉制度均有較大差異。【擬解決的關(guān)鍵問題】鑒于此，本研究擬在華北平原東部地區(qū)，在滴灌條件下開展分批次的測墑滴灌追肥試驗，研究測墑滴灌條件下不同水氮處理對冬小麥旗葉光合特性、衰老特性及產(chǎn)量的影響，以期為冬小麥節(jié)水減氮的高產(chǎn)栽培管理模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2019—2021年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園內(nèi)開展，該地區(qū)屬于半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，土壤類型為砂姜黑土。播種前0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮量及土壤pH值見表1。2019—2020年和2020—2021年冬小麥生育期內(nèi)的有效降水量分別為269.03 mm和226.7 mm。

表1 試驗田播前0～20 cm土層基本理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

供試冬小麥品種為“濟(jì)麥22”，滴灌條件下設(shè)置180 kg/hm2（N1）、210kg/hm2（N2）2種施氮梯度；2種灌溉施肥時期方案：拔節(jié)期、開花期（S2），拔節(jié)期、開花期和灌漿期（S3）。共4個處理：N1S3、N1S2、N2S3、N2S2處理，以拔節(jié)期撒施氮肥后畦灌、開花期畦灌的傳統(tǒng)灌溉施肥方式為對照（CK），每個處理設(shè)置3個重復(fù)。畦灌方法參照文獻(xiàn)[16]，具體的試驗設(shè)計見表2。滴灌的灌水量根據(jù)以往文獻(xiàn)中的方法將0～20 cm土層（體積質(zhì)量為1.35 g/cm3）的平均相對含水率補(bǔ)灌至100%[17]。以水表計量灌水量，各時期灌水量見表3。播前試驗田采用復(fù)合肥（N∶P∶K＝15∶15∶15）底施純氮、K2O和P2O5各90 kg/hm2，其余氮肥采用尿素（含純氮46%）隨水等量分次追施。試驗地畦寬2.4 m，行距20 cm。滴灌帶按照“1管3行（60 cm間距）”方式鋪設(shè)以保證灌水均勻性。冬小麥播種日期分別為2019年10月14日和2020年10月10日，播種量為150kg/hm2，基本苗控制在200株/m2，收獲日期分別為2020年6月16日和2021年6月19日。

表2 試驗設(shè)計

表3 各生育期補(bǔ)灌水量

注為目標(biāo)相對含水率；為計劃補(bǔ)灌水量；為實(shí)際補(bǔ)灌水量。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 群體葉面積指數(shù)（）及

自冬小麥開花后的0、7、14、21、28 d隨機(jī)選取30株單莖，采用LI-3000C臺式葉面積儀測量全綠葉面積，同時采用SPAD-502測定旗葉。

1.3.2 旗葉光合特性

自冬小麥開花后0、7、14、21、28 d于每日09:00—11:00使用便攜式光合測定儀（LI-COR 6400）測定旗葉凈光合速率（n）、蒸騰速率（r）、氣孔導(dǎo)度（s）。

1.3.3 旗葉衰老特性

參照文獻(xiàn)[18]的方法測定丙二醛（MDA）量，參照文獻(xiàn)[19]的方法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶（CAT）活性，采用Sigma法測定過氧化物酶（POD）活性。

1.3.4 補(bǔ)灌水量測定

采用烘干法測定開花期、成熟期0～20 cm土層相對含水率，計算補(bǔ)灌量，并以水表計量。試驗地0～20 cm土壤體積質(zhì)量為1.35 g/cm3。計算式為：

土壤相對含水率（%）=土壤質(zhì)量含水率/

田間持水率×100%， （1）

土壤貯水量（mm）=0.1×土壤體積質(zhì)量（g/cm3）×

土層厚度（cm）×土壤質(zhì)量含水率（%）。 （2）

參照郭增江等[17]的方法計算農(nóng)田耗水量：

=＋＋Δ， （3）

式中：為某階段農(nóng)田耗水量（mm）；為降水量（mm）；為補(bǔ)灌水量（mm）；Δ為初期與末期土壤貯水消耗量。因田間無地表徑流，且地下水位均在10 m以下，故未考慮水分滲漏。

1.3.5 籽粒灌漿特性測定

于開花后每隔7 d選取20株麥穗，直至小麥成熟。于75 ℃條件下烘干至恒定質(zhì)量后進(jìn)行人工脫粒，測定千粒質(zhì)量，按下式計算灌漿速率：

=（2-1）/， （4）

式中：為籽粒灌漿速率；2為后一時期單粒干物質(zhì)量；1為前一時期單粒干物質(zhì)量；為2個時期的間隔天數(shù)。

1.3.6 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

在冬小麥成熟期，于每個小區(qū)隨機(jī)選定1 m 3行區(qū)域測定有效穗數(shù)，隨機(jī)選取50穗測定穗粒數(shù)；收取10 m 6行測產(chǎn)，同時測定千粒質(zhì)量。

1.3.7 灌溉水利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力計算

灌溉水利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力計算的計算式為：

灌溉水利用效率（kg/（hm2·mm））=籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/全生育期灌水量（mm）， （5）

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/施氮量（kg/hm2）。 （6）

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計算及分析；采用SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理冬小麥群體葉面積指數(shù)（LAI）及旗葉SPAD的變化

圖1與圖2反映了2019—2021年冬小麥滴灌不同水氮處理下的群體葉面積指數(shù)（）及旗葉的動態(tài)變化。各處理及旗葉在0 d時最高，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈下降趨勢。開花后0～7 d，表現(xiàn)為：CK＞3水處理（N1S3、N2S3處理）＞2水處理（N1S2、N2S2處理），且相同灌水頻次的滴灌處理間無顯著差異。開花后14 d，CK的急劇下降，各處理大小依次為：3水處理＞2水處理、CK。開花后14～28 d的大小依次為：N2S3處理＞N1S3處理＞N2S2處理＞N1S2處理＞CK，說明滴灌較傳統(tǒng)畦灌更有利于維持灌漿中后期的與，有利于花后光合同化物的累積，且滴灌條件下灌水頻次越多越有利于與的維持。

注 圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著，下同（P＜0.05）。

圖2 不同處理下的冬小麥旗葉SPAD

2.2 不同處理對冬小麥旗葉光合特性的影響

圖3反映了2019—2021年滴灌不同處理下冬小麥花后旗葉光合特性的動態(tài)變化。各處理旗葉凈光合速率（n）、蒸騰速率（r）和氣孔導(dǎo)度（s）均呈先升高后降低的趨勢，n與s均在花后7 d達(dá)到最高值，r則在花后14 d達(dá)到最高?；ê?4 d，各處理n與s急劇下降；各處理n、s大小依次為：N2S3處理＞N1S3處理＞N2S2處理＞N1S2處理＞CK，可見，測墑滴灌能有效提高花后n、s，且滴灌頻次越高越有利于n、s的提升。N2S3處理下的r最高，可見滴灌施氮量越高、灌水頻次越多，旗葉r越大。拔節(jié)期、開花期、孕穗期測墑滴灌可提高冬小麥旗葉n、r、s，有利于光合產(chǎn)物的積累。

(a) 凈光合速率2019—2020年 (b) 凈光合速率2020—2021年

2.3 不同處理對冬小麥旗葉衰老特性的影響

圖4反映了2019—2021年滴灌不同處理下冬小麥花后旗葉衰老特性的動態(tài)變化。各處理旗葉SOD、POD和CAT活性均呈先升高后降低的變化規(guī)律，MDA量均呈逐步增長趨勢。各處理的SOD活性及CK和2水處理的POD和CAT活性在開花后7 d時達(dá)到最大，14 d后開始呈下降趨勢；而3水處理的POD和CAT活性在開花后14 d達(dá)到最大，但與花后7 d時的差異不大，在花后21 d時開始呈下降趨勢。各處理在花后21 d的SOD、POD活性和CAT值表現(xiàn)為：3水處理＞2水處理、CK。各處理的MDA量在花后0～7 d無顯著差異，之后呈上升趨勢，自開花后14 d開始，各處理MDA量表現(xiàn)為：CK、2水處理＞3水處理?？傮w而言，3次測墑滴灌顯著提高了花后旗葉的保護(hù)酶活性，降低了MDA量，延緩了旗葉的衰老，維持了花后旗葉較長的功能期。

圖4 不同處理下的旗葉衰老特性

2.4 不同處理小麥籽粒灌漿特性的變化

圖5反映了2019—2021年滴灌不同處理下冬小麥籽粒灌漿特性的動態(tài)變化。開花后7～14 d各處理單粒質(zhì)量無顯著差異，花后21 d，各處理單粒質(zhì)量快速增加，至35 d達(dá)到最大值，其大小表現(xiàn)為：3水處理＞2水處理、CK，花后35 d，3水處理的單粒質(zhì)量較2水處理提高了3.5%～3.7%，較CK提高了6.3%～6.4%。各處理的籽粒灌漿速率整體呈“慢-快-慢”的變化趨勢，花后21 d各處理灌漿速率達(dá)到最大，表現(xiàn)為：3水處理＞2水處理、CK，說明最大籽粒灌漿速率的大小顯著影響了最終的單粒質(zhì)量。其中，3次測墑滴灌水肥的處理顯著提高了開花中后期的籽粒的灌漿速率。

圖5 不同處理對籽粒灌漿特性

2.5 不同處理冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、灌溉水利用效率（IUE）和氮肥偏生產(chǎn)力（PFPn）

表4反映了2019—2021年滴灌不同處理下冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和水肥利用效率。各處理穗數(shù)和穗粒數(shù)均無顯著差異，3水處理的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均顯著高于其他處理。其中，3水處理的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量較CK分別提高了3.9%～6.6%和5.2%～10.3%，相同滴灌頻次下的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量無顯著差異。其中，N1S3處理的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的2 a均值較CK分別提高了5.3%和6.2%。各處理灌溉水利用效率（）及氮肥偏生產(chǎn)力（n）均顯著高于CK，3水處理與2水處理的分別較CK提高了27.9%～33.7%和44.2%～79.3%，3水處理與2水處理的n較CK分別提高了24.7%～45.8%和16.6%～36.4%。其中，N1S3處理和n的2 a均值較CK分別提高了42.1%和44.8%，相同滴灌頻次下的及相同施氮梯度下的n差異不顯著?？傊?次測墑滴灌通過增加千粒質(zhì)量顯著提高了產(chǎn)量，并進(jìn)一步提高了水肥利用效率。

表4 不同處理小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素及水肥利用效率

注為灌溉水利用效率；n為氮肥偏生產(chǎn)力，同列數(shù)字后不同字母表示處理間差異顯著（＜0.05）。

3 討論

旗葉的高葉綠素量和是保證光合過程高效運(yùn)行的基礎(chǔ)[10]，而葉面積大小制約著籽粒灌漿速率[20]?；莺I等[21]研究表明，施氮量300 kg/hm2，越冬期、起身期和拔節(jié)期各畦灌60 mm水量可顯著延緩及的下降。本研究結(jié)果表明，與CK相比，水肥一體化條件下在拔節(jié)期、開花期、灌漿期測墑滴灌顯著提高了冬小麥花后和，這可能是由于CK在冬小麥生育前期的水氮施用量較大，導(dǎo)致無效分蘗徒長，冠層結(jié)構(gòu)光能利用率較低，養(yǎng)分消耗較大，而花后有效分蘗養(yǎng)分供應(yīng)不足，葉肉細(xì)胞活性降低，導(dǎo)致了和的降低。旗葉的氣孔限制及葉肉細(xì)胞的光合活性是影響n的主要原因[21]。本研究中，與CK相比，滴灌條件下不同時期測墑滴灌有利于提高冬小麥花后的旗葉n、s和r，有利于光合同化物的累積，這與郭增江等[17]研究結(jié)果一致。CK的冬小麥旗葉n和s最低，可能是因為畦灌方式受水分蒸散和地表徑流的影響導(dǎo)致灌溉水快速流失，致使冬小麥生育后期發(fā)生水分脅迫，葉片水分散失且水勢下降，氣孔開放程度減小、阻力增加，導(dǎo)致光合速率下降。

水分脅迫下冬小麥旗葉細(xì)胞內(nèi)自由基代謝平衡被破壞，過剩自由基加劇了膜脂過氧化作用，造成旗葉細(xì)胞衰老或死亡[10]。定額灌溉下通過增加灌水頻次可有效提高冬小麥花后旗葉細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶（SOD、POD、CAT）活性，減少丙二醛（MDA）的生成[11]。研究表明，施氮量一定時，滴灌水肥一體化在較畦灌減少50%灌水量的情況下旗葉保護(hù)酶活性并無顯著變化[21]。本研究證實(shí)，與CK相比，施氮量在180 kg/hm2條件下，拔節(jié)、開花、灌漿期3次測墑滴灌在與CK相近灌溉量條件下提高了花后旗葉SOD、POD、CAT活性，降低了MDA量，而繼續(xù)增加施氮量至210 kg/hm2變化不顯著。CK的保護(hù)酶活性降低與過多灌水導(dǎo)致冬小麥群體過大，冠層透光性差，大量無效分蘗消耗水分，加快了葉片衰老。而通過水肥一體化測墑滴灌可在冬小麥生育敏感時期補(bǔ)充水氮，延緩葉片衰老，從而有效延長了花后冬小麥旗葉的功能期，為光合產(chǎn)物的積累奠定了基礎(chǔ)。

灌水時期和次數(shù)對冬小麥產(chǎn)量影響顯著，0～300 mm范圍內(nèi)越冬水、拔節(jié)水和灌漿水可顯著提高冬小麥籽粒產(chǎn)量[21]。本試驗表明，與CK相比，拔節(jié)期、開花期、灌漿期測墑滴灌顯著提高了冬小麥千粒質(zhì)量，進(jìn)而提高了籽粒產(chǎn)量，這可能是因為冬小麥生育前期水分充足而后期水分缺失，影響了籽粒灌漿速率。籽粒灌漿速率由庫強(qiáng)決定，庫強(qiáng)取決于庫容量和庫活性，其中庫活性包括碳代謝相關(guān)酶的活性及其他生理指標(biāo)[18]。因此，本試驗中CK的灌漿速率降低可能是因為灌漿期缺水限制了籽粒中淀粉合成酶等相關(guān)酶活性，影響了籽粒灌漿速率及籽粒產(chǎn)量的形成，這與費(fèi)立偉等[20]研究結(jié)論一致。傳統(tǒng)施肥灌溉方式下，施氮量90～180 kg/hm2范圍內(nèi)冬小麥產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，施氮量225～300 kg/hm2范圍內(nèi)，增施氮量對產(chǎn)量無顯著提高[22]。而滴灌水肥一體化條件下減少25%施氮量及52%灌水量，籽粒產(chǎn)量和氮肥利用效率較傳統(tǒng)灌溉施肥方式（施氮量300 kg/hm2，畦灌）分別提高了9.4%和46.6%[2]。李小利等[23]研究指出，與常規(guī)灌溉施肥相比，滴灌水肥一體化處理水分利用效率提高了17.2%，節(jié)氮40%以上。本試驗表明，與CK相比，拔節(jié)、開花、灌漿期3次測墑滴灌處理的冬小麥籽粒產(chǎn)量提高了5.2%～10.3%，灌溉水利用效率（）提高了28.0%～55.8%，氮肥偏生產(chǎn)力（n）提高了24.7%～45.8%，N1與N2氮肥梯度下差異不顯著。說明不同時期測墑滴灌水肥一體化的灌溉施肥方式可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效、節(jié)水、節(jié)氮的目的。

4 結(jié)論

在水肥一體化按需滴灌條件下，3水處理（N1S3和N2S3）維持了冬小麥開花中后期較高的和，在提升保護(hù)酶（SOD、POD、CAT）活性的同時降低了MDA量，延緩了旗葉衰老，保障了旗葉光合性能，提高了花后籽粒灌漿速率。N1S3處理的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量較CK平均提高了5.3%和6.2%，氮肥偏生產(chǎn)力（）、灌溉水利用效率（n）較CK平均提高了42.1%和44.8%。N1S3處理（總施氮量180 kg/hm2，拔節(jié)期、開花期和灌漿期測墑滴灌水肥）可作為華北東部地區(qū)滴灌水肥一體化節(jié)水、節(jié)氮和高產(chǎn)的灌溉施肥方式。

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The Effects of Different Irrigation and Nitrogen Fertilization on Photosynthesis, Protective Enzyme Activity of Flag Leaf and Yield of Drip-irrigated Winter Wheat

ZHAO Jinke, XU Xuexin, QU Wenkai, LIU Shuai, XU Yufan, MENG Fangang, JIA Jing, ZHAO Changxing*

(Qingdao Agricultural University, College of Agriculture/Shandong Provincial Key Laboratory of Dryland Farming Agricultural Technology, Qingdao266109, China)

【Objective】Crop growth and its ultimate yield depend not only on irrigation and fertilization amounts but also on the timing of their application. Taking winter wheat as an example, this paper investigates how irrigating and nitrogen-fertilizing time affects photosynthesis, protective enzyme activity of flag leaf and grain yield.【Method】The field experiment was conducted in the 2019—2020 season with Jimai 22 used as the model plant. We compared two nitrogen fertilizations: 180 kg/hm2(N1) and 210 kg/hm2(N2), with each applied at jointing and anthesis stages (S2), or at jointing, anthesis and filling stages (S3). Crops in both N treatments were drip-irrigated with the irrigation amount determined by crop demand for water. The control (CK) was traditional border irrigation coupled with 240 kg/hm2of N fertilization, with 90 kg/hm2of the N used as basal fertilizer and the remaining top-dressed at jointing and anthesis stages, respectively. In each treatment, we measured the photosynthesis, senescence of flag leaf, yield formation and water-nitrogen use efficiency.【Result】Increasing irrigation frequency led to an increase in,of the flag leaf, net photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate, as well as the content of SOD, POD, CAT, and grain filling rate. In contrast, the content of MDA decreased as the irrigation frequency increased. When nitrogen application was increased from 180 kg/hm2to 210 kg/hm2, there was no significant change in the physiological indices. Maintaining water content in the top 0～20 cm of soil at 100% of the relative water content delayed the commencement of the decrease in photosynthesis and senescence of flag leaf, while increasing the grain weight and grain filling rate significantly during the middle-late anthesis. Compared with CK, N1+S3 increased grain quality by 5.3%, yield by 6.2%, nitrogen fertilizer partial productivity (n) and irrigation water use efficiency () by 42.1% and 44.8%, respectively. Considering crop growth traits, yield,andn, N1+S3 is optimal for water and fertilizer use efficiency, and can be used as an improved water-nitrogen practice for drip-irrigating winter wheat in the Eastern North China Plain.

drip irrigation integration of water and fertilizer; winter wheat; photosynthetic characteristics; senescence characteristics; yield

1672 - 3317（2022）09 - 0043 - 09

S512.1

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022092

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ZHAO Jinke, XU Xuexin, QU Wenkai, et al. The Effects of Different Irrigation and Nitrogen Fertilization on Photosynthesis, Protective Enzyme Activity of Flag Leaf and Yield of Drip-irrigated Winter Wheat[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(9): 43-51.

2022-02-23

山東省重大科技創(chuàng)新工程項目（2019JZZY010716）；山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大產(chǎn)業(yè)公關(guān)項目（2021-54）；青島市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系小麥創(chuàng)新推廣團(tuán)隊項目（6622316104）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2018YFD0300604）

趙金科（1995-），男。碩士研究生，主要從事小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培生理研究。E-mail: 2732324768@qq.com

趙長星（1976-），男。教授，博士，主要從事小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培生理生態(tài)研究。E-mail: zhaochangxing@126.com

責(zé)任編輯：韓 洋