周曉虎　賀明榮　代興龍等

摘 要：在大田條件下，以大穗型品種泰農(nóng)18和中穗型品種山農(nóng)15為試材，分別設(shè)置三個(gè)種植密度、兩個(gè)播期研究播期和播量對(duì)不同類型小麥品種產(chǎn)量構(gòu)成因素及其氮素利用效率的影響。結(jié)果表明：兩個(gè)品種花前營(yíng)養(yǎng)器官中貯存的氮素向籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率均隨種植密度的增大而增大，隨播期的延遲而降低。隨種植密度增大，穗粒數(shù)、千粒重相應(yīng)降低，單位面積穗數(shù)升高；隨播期延遲穗粒數(shù)、千粒重則相應(yīng)升高，單位面積穗數(shù)降低。在延遲播期和增加密度的最終影響下籽粒產(chǎn)量顯著提高。兩個(gè)品種的籽粒含氮量隨播期的延遲和種植密度的增加而降低，地上部氮素積累量隨播期的延遲和種植密度的增加而增加，結(jié)果氮素吸收效率和氮素利用效率同步提高。因此，通過適當(dāng)延遲播期和增加種植密度可以實(shí)現(xiàn)籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率的協(xié)同提高。本試驗(yàn)條件下，泰農(nóng)18和山農(nóng)15兼顧高產(chǎn)和氮素利用效率的最適宜播期為10月14日，種植密度（基本苗）分別為405.0、517.5萬株/hm2。

關(guān)鍵詞：冬小麥；播期延遲；種植密度；產(chǎn)量；氮素利用效率

中圖分類號(hào)：S512.104.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）09-0065-05

小麥?zhǔn)俏覈?guó)北方重要的糧食作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。通過不斷改進(jìn)栽培措施提高單產(chǎn)、增加總產(chǎn)是保證糧食安全的重要手段[1]。小麥產(chǎn)量不但受品種、土壤條件、氣候影響，播期和播量與其也有密切聯(lián)系[2，3]。施用氮肥可以增加小麥產(chǎn)量，但不合理施用也帶來一系列負(fù)面影響，如土壤酸化、環(huán)境污染、氮素利用效率降低等[4～6]。近年經(jīng)常出現(xiàn)暖冬，按以前的適宜播期播種小麥冬前旺長(zhǎng)，受凍減產(chǎn)。應(yīng)對(duì)氣候變化，相應(yīng)調(diào)整播期、播量成為當(dāng)前北方冬小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)的必要措施[7]。播期和播量對(duì)單位面積穗數(shù)具有調(diào)節(jié)作用，對(duì)穗粒數(shù)和千粒重也有一定影響，從而影響最終產(chǎn)量[8]。小麥生產(chǎn)上，采取比傳統(tǒng)播期延后5 d左右播種，再結(jié)合相應(yīng)播量，可以避免群體過大、個(gè)體發(fā)育不良，從而保證產(chǎn)量[7]。以往該方面研究多集中于播期和播量對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響[9～12]，鮮有其對(duì)氮素利用效率影響的報(bào)道。因此，本試驗(yàn)在大田條件下設(shè)置不同播期和播量處理，研究其對(duì)小麥產(chǎn)量及氮素利用效率的影響，旨在尋求適宜的播期與播量以達(dá)到產(chǎn)量和氮素利用效率的協(xié)同提高。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2011～2012年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)（東經(jīng)117°9′，北緯36°9′）進(jìn)行，前茬作物為玉米。該地區(qū)年均氣溫13℃，≥10℃年均積溫4 213℃，年日照時(shí)數(shù)為2 627 h，年無霜期195 d；本年度小麥整個(gè)生育期降水量為197.9 mm。供試土壤為棕壤土，播種前0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)12.42 g/kg，全氮1.23 g/kg，堿解氮114.82 mg/kg，速效磷33.92 mg/kg，速效鉀86.67 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采取裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)兩個(gè)品種為大穗型泰農(nóng)18（T18）和中穗型山農(nóng)15（S15），裂區(qū)為兩個(gè)播期2011年10月9日（D1）、2011年10月14日（D2）。裂區(qū)內(nèi)根據(jù)主莖成穗占適宜成穗數(shù)的1/4、2/4、3/4設(shè)置三個(gè)密度，T18基本苗：135.0（T1）、270.0（T2）、405.0（T3）萬株/hm2；S15 基本苗：172.5（S1）、345.0（S2）、517.5（S3）萬株/hm2。小區(qū)面積45 m2（30 m×1.5 m），重復(fù)3次。

前茬玉米秸稈粉碎后于播種前翻壓還田。氮肥為尿素（含N 46%），施N量240 kg/hm2，分別于播前和拔節(jié)期按1∶1施用；磷肥用過磷酸鈣（含P2O5 12%），P2O5用量120 kg/hm2；鉀肥用氯化鉀（含K2O 60%），K2O用量120 kg/hm2；磷鉀肥做基肥一次施入?；┠蛩赜诓シN前均勻撒施于各小區(qū)后耕翻，拔節(jié)期開溝施肥，其余管理措施同高產(chǎn)田。早晚播期分別于2012年6月6日、2012年6月8日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 籽粒產(chǎn)量的測(cè)定 每小區(qū)收獲3 m2，重復(fù)3次，曬干后計(jì)產(chǎn)并進(jìn)行室內(nèi)考種。

1.3.2 植株氮含量的測(cè)定 開花期各處理選開花時(shí)間、穗型、莖高相近的50個(gè)單莖掛牌標(biāo)記。成熟后每處理收取30個(gè)單莖，按葉、莖鞘、穗軸（含穎殼）、籽粒分樣，105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱取干重，后用微型植株粉粹機(jī)（FZ102型）粉碎，測(cè)定各器官的全氮含量。用濃硫酸和催化劑（CuSO4·5H2O∶K2SO4=1∶5）消煮，半微量凱氏定氮法測(cè)定氮含量（KJeltecTM 8200）。

1.4 計(jì)算方法

地上部氮素積累量（AGN）=∑4k=0成熟期單株組分干重×組分含氮量×密度

氮素收獲指數(shù)（NHI）= 籽粒氮素積累量/植株地上部氮素積累量×100%

氮素利用效率（NUE）= 籽粒產(chǎn)量/（土壤當(dāng)季可供氮量+施肥量）×100%

氮素吸收效率（UPE）= 植株地上部氮素積累量/（土壤當(dāng)季可供氮量+施肥量）×100%

氮素轉(zhuǎn)化效率（UTE）= 籽粒產(chǎn)量/植株地上部氮素積累量×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

如表1所示，泰農(nóng)18和山農(nóng)15的產(chǎn)量構(gòu)成因素中，同一播期內(nèi)，單位面積穗數(shù)為T1T2>T3，S1>S2>S3；籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為T1T2>T3，S1>S2>S3。這表明籽粒產(chǎn)量的增加，是由穗數(shù)的增加而實(shí)現(xiàn)的。種植密度增加后，穗數(shù)顯著增多，且彌補(bǔ)了穗粒數(shù)和千粒重降低的影響，保證了籽粒產(chǎn)量。

不同播期同一密度的產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)表現(xiàn)為D1>D2，穗粒數(shù)和千粒重均為D1D2。這表明延遲播期后產(chǎn)量的增加是由穗粒數(shù)和千粒重共同引起的。通過播期和播量的共同作用產(chǎn)量以D2T3、D2S3最高。

2.2 不同處理對(duì)小麥氮素利用率的影響

如表2所示，同一播期內(nèi)，泰農(nóng)18的氮素收獲指數(shù)T1>T2>T3， D1播期中T1與T3差異顯著，但T2與T1、T3差異均不顯著； D2播期中差異均不顯著。山農(nóng)15的氮素收獲指數(shù)D1播期中S1> S3> S2，S2、S3差異不顯著，但均與S1差異顯著；D2播期中S1>S3>S2、S2、S3差異不顯著，但均與S1差異顯著。泰農(nóng)18和山農(nóng)15的地上部氮素積累量、氮素利用效率、氮素吸收效率均為T1

不同播期同一密度中氮素收獲指數(shù)泰農(nóng)18差異不顯著，山農(nóng)15則D1S2

2.3 不同處理對(duì)小麥植株氮素運(yùn)轉(zhuǎn)分配的影響

如表3所示，同一播期內(nèi)籽粒氮素積累量泰農(nóng)18和山農(nóng)15均為T1T2>T3，S1>S2>S3，以上各生理指標(biāo)均差異顯著?；ê笪盏亓亢拓暙I(xiàn)率均表現(xiàn)為T1>T2>T3，S1>S2>S3，且差異顯著。以上數(shù)據(jù)表明，增大種植密度后有利于群體在花前形成足夠多的干物質(zhì)量和氮素積累量，從而可以保證吸收的氮素能夠更多地向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)。

同一密度不同播期條件下，籽粒氮素積累量表現(xiàn)為D1D2，差異顯著?；ê笪盏氐霓D(zhuǎn)運(yùn)量和對(duì)籽粒氮的貢獻(xiàn)率為D1

3 結(jié)論與討論

楊春玲等（2009）[13]、李愛國(guó)等（2012）[14]研究表明，延遲播期后適當(dāng)增加密度仍可形成高產(chǎn)群體，保證產(chǎn)量不降低或稍微降低。小麥的播期和產(chǎn)量回歸分析符合二次曲線關(guān)系，即隨播期推遲小麥產(chǎn)量呈先升高趨勢(shì)，當(dāng)達(dá)到臨界值后開始下降[8]。劉萬代等（2009）[15]研究顯示，成穗率隨播期推遲而增加，不同播期內(nèi)的成穗數(shù)隨著密度的增大而增加，產(chǎn)量隨著播期延遲和密度增加而增加，適當(dāng)延遲播期配以合適密度可以發(fā)揮小麥的高產(chǎn)潛力。播期推遲與密度增加對(duì)產(chǎn)量要素的影響前人研究結(jié)果有所不同。代維清（2012）[16]認(rèn)為，播期推遲千粒重降低、穗粒數(shù)增加。早播以分蘗形成群體，晚播主要以主莖形成群體。郝有明等（2011）[7]研究表明，穗粒數(shù)隨播量增加而減少，隨播期推遲而減少。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，同一播期內(nèi)隨密度增加穗粒數(shù)、千粒重均降低，并與最低密度均呈顯著性差異；隨播期延遲穗粒數(shù)、千粒重均升高，并且差異顯著。在播期和密度的共同影響下泰農(nóng)18和山農(nóng)15的產(chǎn)量均為晚播、最大密度最高。因此，延遲播期后增加密度可以彌補(bǔ)群體偏小的問題，同時(shí)晚播后穗粒數(shù)和千粒重均增大，最終保證小麥的產(chǎn)量。

Barraclough等（2010）[17]曾指出，四個(gè)決定小麥氮素利用效率的關(guān)鍵因素是籽粒產(chǎn)量、籽粒含氮量、地上部總氮素積累量和氮素收獲指數(shù)，但這四個(gè)因素之間卻最終受到質(zhì)量守恒定律的制約。曹倩等（2011）[18]研究顯示，適當(dāng)增加密度有利于產(chǎn)量提高，并可顯著提高氮素利用效率，再繼續(xù)增加密度產(chǎn)量會(huì)降低。在本試驗(yàn)條件下，同一播期內(nèi)隨種植密度的增加，泰農(nóng)18和山農(nóng)15的籽粒含氮量降低，氮素利用效率、氮素吸收效率、地上部氮素積累量、籽粒產(chǎn)量都升高。據(jù)分析，氮素利用效率升高主要與種植密度增大和播期延遲后籽粒含氮量下降、地上部群體干物質(zhì)總量和根系量的增加有關(guān)。增加種植密度，根系顯著增加，特別是深層次的根長(zhǎng)密度增加比例顯著升高。深層次的氮素吸收明顯增加，滿足了地上部群體增大后的氮素需求；延遲播期后小麥群體減少了無效分蘗，主莖成穗率升高，并且灌漿后期的持續(xù)灌漿能力強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。因此，在延遲播期增加密度的前提下保證了籽粒產(chǎn)量升高的同時(shí)氮素利用效率也顯著升高。

晚播可以保持花后高速的灌漿速率，增加粒重，并且晚播還會(huì)提高穗粒數(shù)，從而可以增加產(chǎn)量[20]。籽粒灌漿期間，如果根吸收的氮素?zé)o法滿足需要時(shí)，此時(shí)花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏的氮素就成為重要補(bǔ)給[19]?；ㄇ盃I(yíng)養(yǎng)器官貯藏的氮素對(duì)籽粒氮素積累量貢獻(xiàn)較大，并且主要依靠花前積累[21，22]。與正常播期相比，晚播提高了小麥各器官開花期和成熟期干物質(zhì)和氮素積累量，并促進(jìn)了花后營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素向籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)[21]。關(guān)于花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率與密度的研究不盡一致，有的研究表明隨著種植密度的增大貢獻(xiàn)率降低[22]；有人研究表明隨著種植密度的增大貢獻(xiàn)率升高[24]。本試驗(yàn)條件下，隨種植密度增大，花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率均增大；播期延遲后花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn)率均降低，但花后吸收轉(zhuǎn)運(yùn)量增大，從而最終保證了籽粒中的氮素積累和產(chǎn)量。

綜上，在當(dāng)前氣候變暖、冬前積溫偏高條件下，可以通過合理延遲播期、增加種植密度來提高主莖成穗率，保有合理群體，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和氮素利用效率的協(xié)同提高。

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