崔紅艷,方子森

(甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,蘭州 730070)

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水氮互作對(duì)胡麻干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量的影響

崔紅艷,方子森*

(甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,蘭州 730070)

摘要:以‘隴亞雜1號(hào)’胡麻為試驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)田間水(主區(qū))、氮(副區(qū))兩因子裂區(qū)試驗(yàn),水分設(shè)置分莖水(60 mm,W1)、分莖水+開(kāi)花水(W2,60 mm+40 mm)、分莖水+現(xiàn)蕾水+開(kāi)花水(W3,60 mm+40 mm+40 mm)3個(gè)處理,施純氮量設(shè)置0(N1)、75.0(N2)、112.5(N3)、150.0(N4) kg·hm-2共4個(gè)水平,考察水氮互作對(duì)胡麻干物質(zhì)積累與分配以及籽粒產(chǎn)量的影響,探討不同水氮配合下胡麻的增產(chǎn)機(jī)制。結(jié)果顯示:(1)灌溉量和施氮量對(duì)胡麻主要生育時(shí)期的干物質(zhì)積累與分配有顯著影響,胡麻籽粒產(chǎn)量的水氮互作效應(yīng)達(dá)到極顯著水平,其中水分效應(yīng)大于氮肥效應(yīng)。(2)同一施氮量水平下,W2處理明顯增加了胡麻成熟期籽粒的干物質(zhì)分配量和花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率,且籽粒產(chǎn)量顯著高于其他處理10.51%～27.99%。(3)灌水量相同條件下,開(kāi)花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以N3水平的最高,顯著高于其他施氮水平7.90%～42.43%;在W2、W3處理下,施氮水平為N3時(shí)胡麻籽粒產(chǎn)量最高,但施氮量過(guò)多,籽粒產(chǎn)量反而顯著下降7.96%～9.62%。研究表明,水氮協(xié)調(diào)在胡麻干物質(zhì)積累和分配中起著關(guān)鍵的作用,而干物質(zhì)的積累和分配又與籽粒產(chǎn)量密切相關(guān);在本試驗(yàn)條件下,施純氮量為112.5 kg·hm-2、全生育期在分莖期和開(kāi)花期灌2次水(60 mm+40 mm)處理為胡麻節(jié)水減氮較為適宜的水氮組合。

關(guān)鍵詞:胡麻;灌水模式;施氮量;干物質(zhì)積累;干物質(zhì)分配;籽粒產(chǎn)量

胡麻(LinumusitatissimumLinn.)又稱油用亞麻,具有較強(qiáng)的耐旱、耐寒、耐瘠薄和適應(yīng)性廣等特性,是中國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)的重要油料作物和經(jīng)濟(jì)作物[1]。中國(guó)胡麻種植面積近70萬(wàn)hm2,主要分布于甘肅、河北、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等省份,西藏、云南、貴州、廣西、山東等地也有零星種植[2]。中國(guó)胡麻主產(chǎn)區(qū)水資源隨年份和季節(jié)變化較大,7～9月的降雨量占全年總降雨量的55%,降雨對(duì)水分的供應(yīng)與作物對(duì)水分的需求不協(xié)調(diào),春旱和伏旱時(shí)常發(fā)生,致使胡麻籽粒產(chǎn)量低而不穩(wěn)[3-4]。同時(shí),胡麻是需氮肥較多而不耐高氮的作物,合理的施用氮、磷、鉀肥是胡麻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵[5-6]。但近年來(lái)在胡麻種植方面仍存在施肥不科學(xué)問(wèn)題,普遍存在偏施氮肥的現(xiàn)象,而且當(dāng)?shù)厮Y源嚴(yán)重短缺,不合理灌溉制度(主要指灌溉量和灌溉方法)使作物水分利用效率較低,造成水肥資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此,如何緩解不合理灌溉和過(guò)量施肥與資源短缺的矛盾,協(xié)調(diào)胡麻生長(zhǎng)與產(chǎn)量之間的均衡發(fā)展,對(duì)于實(shí)現(xiàn)胡麻高產(chǎn)高效種植具有重要意義。

干物質(zhì)生產(chǎn)是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ),胡麻籽粒產(chǎn)量形成的過(guò)程實(shí)際上就是干物質(zhì)生產(chǎn)與分配的過(guò)程。各種農(nóng)藝措施對(duì)作物產(chǎn)量的影響大多與干物質(zhì)積累特點(diǎn)及其轉(zhuǎn)化效率有關(guān),干物質(zhì)積累與合理分配是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵[7]。水分和氮素是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和作物生長(zhǎng)的兩個(gè)重要因素,合理灌溉與施氮是作物增產(chǎn)的主要手段[8]。研究表明,水與氮存在明顯互作效應(yīng),土壤的水分狀況會(huì)影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用,適當(dāng)增施氮肥可以在一定程度上減小土壤水分不足對(duì)產(chǎn)量造成的負(fù)效應(yīng),達(dá)到“以肥補(bǔ)水、以水調(diào)肥”的效果[9-11]。王李芳等[12]研究認(rèn)為,只有在適當(dāng)灌水、施氮條件下,烤煙干物質(zhì)積累最快,而且能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)。Mhammod等[13]研究發(fā)現(xiàn),水肥配合施用有利于提高馬鈴薯的水肥利用率,從而提高馬鈴薯的產(chǎn)量。土壤水分與氮肥對(duì)作物的干物質(zhì)積累、運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)量形成等具有協(xié)同作用,是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培中的主要農(nóng)藝措施[14]。迄今為止,有關(guān)水分和氮素對(duì)作物干物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量的影響已有大量報(bào)道[15-17],但水氮互作對(duì)胡麻干物質(zhì)積累、分配以及籽粒產(chǎn)量影響的研究報(bào)道較少。本試驗(yàn)研究了水氮互作條件下胡麻干物質(zhì)積累分配規(guī)律的變化及其籽粒產(chǎn)量響應(yīng)效應(yīng),進(jìn)一步分析了胡麻干物質(zhì)生產(chǎn)與籽粒產(chǎn)量的關(guān)系,為優(yōu)化當(dāng)?shù)睾樯a(chǎn)的灌溉和施肥技術(shù)提供科學(xué)參考。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2014年3～8月在甘肅省蘭州市榆中縣三角城鄉(xiāng)(92°13′～108°46′E,32°11′～42°57′N)良種繁育場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地處黃土高原丘陵溝壑區(qū),海拔1 875 m,年平均氣溫7 ℃,年日照時(shí)數(shù)2 563 h,無(wú)霜期146 d,年降雨量382 mm,年蒸發(fā)量1 341 mm。試驗(yàn)地為平地,前茬為小麥,常年精耕細(xì)作,土質(zhì)較好,肥力中等。試驗(yàn)地土壤屬沙壤土,胡麻播種前試驗(yàn)田0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量為:有機(jī)質(zhì)16.50 g·kg-1,全氮1.12 g·kg-1,全磷0.80 g·kg-1,全鉀20.11 g·kg-1,堿解氮59.26 mg·kg-1,速效磷13.11 mg·kg-1,速效鉀125.34 mg·kg-1,pH 7.69。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全裂區(qū)設(shè)計(jì),主區(qū)為灌溉量,設(shè)分莖期、現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期3個(gè)灌水時(shí)期,分莖期灌水60 mm,現(xiàn)蕾期和開(kāi)花期均灌水40 mm,由此構(gòu)成3個(gè)灌溉量水平:60 mm(W1,分莖水)、100 mm(W2,分莖水+開(kāi)花水)和140 mm(W3,分莖水+現(xiàn)蕾水+開(kāi)花水),用水表計(jì)算灌水量。副區(qū)為施氮量,設(shè)4個(gè)水平,純氮施用量分別為:0(N1)、75(N2)、112.5

表1　胡麻水氮互作試驗(yàn)方案

(N3)和150(N4) kg·hm-2。試驗(yàn)共組成12個(gè)水肥處理組合(表1),每處理重復(fù)3次。小區(qū)面積 20 m2(4 m×5 m),播種密度為750萬(wàn)株·hm-2,人工條播,播深3 cm,行距20 cm。為消除小區(qū)間的水分和氮素移動(dòng),主區(qū)之間設(shè)2 m人行道,副區(qū)之間設(shè)1 m人行道。氮肥的2/3作為基施(播種前施用),1/3于現(xiàn)蕾前追施;其他基肥用量為P2O575 kg·hm-2,K2O 53 kg·hm-2。所施肥料為尿素(含N 46.4%)、磷酸二銨(含P2O546%,N 18%)、硫酸鉀(含K2O 52%)。供試胡麻品種為‘隴亞雜1號(hào)’,3月22日播種,8月7日收獲。田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。2014年胡麻生育期間總降雨量為274.6 mm。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1地上部干物質(zhì)積累量于胡麻幼苗期(4月19日)、分莖期(5月13日)、現(xiàn)蕾期(5月30日)、開(kāi)花期(6月15日)和成熟期(8月7日),分別在每個(gè)小區(qū)選取具有代表性且長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株20株(地上部)帶回實(shí)驗(yàn)室。前3個(gè)生育時(shí)期留取整株樣品,開(kāi)花期和成熟期將植株分為籽粒、葉片、主莖+分枝+果殼3部分,于105 ℃恒溫箱中殺青30 min,而后將溫度降至80 ℃烘干6～8 h至恒重,測(cè)定干物重(干物質(zhì)積累量,D)[18]。并依據(jù)如下公式計(jì)算相關(guān)指標(biāo):

各生育階段干物質(zhì)積累量=階段末干物質(zhì)積累量-階段初干物質(zhì)積累量[19]

各器官的干物質(zhì)分配比例(%)=各器官的干物質(zhì)積累量/植株地上部干物質(zhì)積累量×100[20]

營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量=開(kāi)花期干重-成熟期干重[21]

營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)率(%)=(開(kāi)花期干重-成熟期干重)/開(kāi)花期干重×100[21]

開(kāi)花后同化物輸入籽粒量=成熟期籽粒干重-營(yíng)養(yǎng)器官花前貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量[21]

開(kāi)花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(%)=開(kāi)花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100[21]

開(kāi)花后干物質(zhì)積累量對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(%)=開(kāi)花后同化物輸入籽粒量/成熟期籽粒干重×100[21]

1.3.2籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子測(cè)定收獲時(shí)在每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)取樣30株,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種。分別測(cè)定單株有效果數(shù)、果粒數(shù)、千粒重和單株產(chǎn)量。收獲時(shí)按小區(qū)單打單收,曬干后稱取胡麻籽粒重量,測(cè)得小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1水氮處理對(duì)胡麻各生育階段干物質(zhì)積累量的影響

胡麻地上部干物質(zhì)總重隨發(fā)育進(jìn)程不斷增加,且前期增長(zhǎng)比較緩慢,現(xiàn)蕾期以后增加迅速,在成熟期達(dá)到最大值(表2)。分莖期以前,胡麻干物質(zhì)積累量受施氮水平的影響較大,隨氮肥施用量的增加干物質(zhì)積累量逐漸增加。分莖期至現(xiàn)蕾期,不同水分條件下,W3處理的干物質(zhì)積累量最大,比W1、W2處理分別顯著增加6.78%和4.96%;從不同施氮水平來(lái)看,除W1處理外胡麻的干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為N4>N3>N2>N1,但處理之間差異不顯著?，F(xiàn)蕾期以后,隨著植株生長(zhǎng)進(jìn)程加快,干物質(zhì)積累量迅速增大,且水分管理和氮肥運(yùn)籌對(duì)干物質(zhì)積累存在極顯著的交互效應(yīng)(P<0.01)。就開(kāi)花期至成熟期的干物質(zhì)積累量而言,隨施氮量增加而增大,至N3水平時(shí)達(dá)到最高,隨之下降,N3的干物質(zhì)積累量分別比N1、N2、N4高出27.32%、13.71%、9.03%;在相同氮肥水平下不同灌水處理間比較,W2處理的干物質(zhì)積累量最高,顯著高于W1、W3處理15.61%、6.23%,這表明水氮能協(xié)同促進(jìn)胡麻植株干物質(zhì)的積累,且W2處理與N3氮肥運(yùn)籌措施配合較好,明顯提高了現(xiàn)蕾期后的胡麻植株的干物質(zhì)積累量。

2.2水氮處理對(duì)胡麻成熟期干物質(zhì)在各器官中分配的影響

由表3可以看出,不同水氮處理下胡麻成熟期干物質(zhì)在各器官中的分配量及比例均表現(xiàn)為:籽粒>主莖+分枝+果殼>葉片,這表明籽粒在干物質(zhì)的分配上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。各灌水處理間比較,成熟期的單株干重以W2處理最高,分別顯著高于W1、W3處理9.10%和2.16%。成熟期籽粒的干物質(zhì)分配比例以W2處理最大,W1處理次之,兩者分別比W3處理顯著增加了9.71%和5.62%;葉片的干物質(zhì)分配比例隨灌水量的增加而增大,而主莖+分枝+果殼的干物質(zhì)分配比例則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)(W1>W2>W3),且差異顯著,這表明W2處理降低了干物質(zhì)在主莖+分枝+果殼的分配比例,從而增加了籽粒的干物質(zhì)分配量和分配比例,有利于籽粒產(chǎn)量的提高。同一灌溉水平下不同施氮量處理間比較,成熟期單株干重表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1;籽粒和葉片的分配量和分配比例的變化趨勢(shì)完全一致,均隨施氮量增加而先增大后減小,并在N3水平時(shí)達(dá)到最大;而主莖+分枝+果殼的分配量則隨氮肥施用量的增加而持續(xù)增大,說(shuō)明N3水平施氮量對(duì)成熟期干物質(zhì)在籽粒和葉片中的分配有明顯的調(diào)控效應(yīng)。方差分析表明,灌水處理和施氮水平對(duì)成熟期單株干重以及干物質(zhì)在各器官中的分配均存在極顯著的交互效應(yīng)(P<0.01)。可見(jiàn),合理的水氮處理可減少干物質(zhì)在莖葉等器官中的滯留,促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒中的分配。

表2　不同水氮處理下胡麻不同生育階段干物質(zhì)積累量

注:WiNj 表示水氮處理組合,W1～W3和N1～N4分別表示各水平水分處理和氮肥處理的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間有顯著差異(P<0.05)。下同。

Note:WiNj indicates the treatment combination of water and nitrogen,and introduction of treatments W1to W3and N1to N4are the average of different levels of water and nitrogen,respectively.Different letters within same column indicate significant difference among treatments(P<0.05).The same as below.

表3　不同水氮處理下胡麻成熟期干物質(zhì)在不同器官中的分配

2.3水氮處理對(duì)胡麻開(kāi)花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表4可知,不同水氮處理下,W2N3處理開(kāi)花后干物質(zhì)積累量和同化物對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均達(dá)到最高。隨著灌水量的增加,營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量逐漸減少,而營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)率和開(kāi)花前貯藏同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率的變化趨勢(shì)一致,呈現(xiàn)出先降后升的趨勢(shì),開(kāi)花后干物質(zhì)積累量和同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均以W2處理的最高,分別比W1處理增加22.76%、22.46%,比W3處理增加5.98%、6.43%,且差異達(dá)到顯著水平。同一灌溉水平下不同施氮量處理間比較,營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率隨施氮量的增加呈先降后升的變化趨勢(shì);在W1處理下,開(kāi)花前貯藏同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率以N2處理的最高,而在W2、W3處理下,N1處理的顯著高于其他施氮水平17.61%～63.39%;開(kāi)花后干物質(zhì)積累量和同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均以N3處理的最高,在W1、W3處理下顯著高于其他施氮水平6.32%～47.83%和8.39%～42.43%,在W2處理下,N3的開(kāi)花后干物質(zhì)積累量與N4處理之間無(wú)顯著差異,但開(kāi)花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率較N4處理顯著增加7.90%。不同灌水處理和施氮水平對(duì)胡麻開(kāi)花后營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)再分配量和開(kāi)花后積累量影響的差異均達(dá)到極顯著水平,且表現(xiàn)出極顯著的交互效應(yīng)(P<0.01)。這說(shuō)明W2N3處理能顯著提高胡麻開(kāi)花后干物質(zhì)的積累能力,促進(jìn)花后同化物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn),為胡麻高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2.4水氮處理對(duì)胡麻籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

不同水氮處理對(duì)胡麻籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因子有較大的影響,其中W2N3處理的影響最為明顯(表5)。不同灌水處理間比較,胡麻的單株有效果數(shù)、果粒數(shù)和千粒重以及單株產(chǎn)量均表現(xiàn)為W2>W3>W1,且達(dá)到顯著差異水平。同一灌溉水平下不同施氮量處理間比較,胡麻的單株有效果數(shù)和果粒數(shù)表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1;胡麻的千粒重在W1處理下隨施氮量的增加而逐漸增加但處理間差異不顯著,而在W2、W3處理下以N3水平的最大,施用過(guò)多氮肥時(shí)會(huì)使千粒重不同程度的下降,降幅達(dá)2.29%～11.83%,尤其是在W3處理下達(dá)到顯著水平(P<0.05);單株產(chǎn)量隨氮肥施用量的增大而先增后降,并以N3水平的最大,且N4在W3處理下比N3顯著降低39.17%。

表4　不同水氮處理下胡麻開(kāi)花后營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)再分配量和開(kāi)花后積累量

注:DMTAA.營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量;DMTRA.營(yíng)養(yǎng)器官開(kāi)花前貯藏同化物轉(zhuǎn)運(yùn)率;CDMTAATG.開(kāi)花前貯藏同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率;DMAAA.開(kāi)花后干物質(zhì)積累量;CDMAAATG.開(kāi)花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率。

Note:DMTAA.Dry matter translocation amount after anthesis;DMTRA.Dry matter translocation ratio after anthesis;CDMTAATG.Contribution of dry matter translocation amount to grains after anthesis;DMAAA.Dry matter accumulation amount after anthesis;CDMAAATG.Contribution of dry matter assimilation amount to grains after anthesis.

表5　不同水氮處理下胡麻籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因子

另外,胡麻籽粒產(chǎn)量以W2N3處理最高,為最佳的水氮耦合方式,顯著促進(jìn)高產(chǎn)形成。各灌水處理的籽粒產(chǎn)量以W2最高,分別顯著高于W1、W3處理27.99%、10.51%。同一灌溉水平下不同施氮量處理間而言,籽粒產(chǎn)量在W1處理下表現(xiàn)為N4>N3>N2>N1,但N3與N4處理間差異不顯著;在W2、W3處理下,籽粒產(chǎn)量隨氮肥施用量的增大而呈先升后降的變化趨勢(shì),并在N3水平達(dá)到最高,N4水平比N3水平顯著降低7.96%～9.62%。方差分析表明,胡麻的籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的水氮互作效應(yīng)均達(dá)到極顯著水平,即水氮的協(xié)同配合與胡麻籽粒產(chǎn)量的增加有著緊密的聯(lián)系。

3討論

農(nóng)作物干物質(zhì)的積累、分配、運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)產(chǎn)量形成的影響已受到人們廣泛重視[22-23]。干物質(zhì)和養(yǎng)分積累是作物器官分化、產(chǎn)量形成的前提,養(yǎng)分吸收是干物質(zhì)形成和累積的基礎(chǔ),干物質(zhì)積累越多,籽粒產(chǎn)量也就越高[24]。因此,提高干物質(zhì)的生產(chǎn)能力是增加胡麻籽粒產(chǎn)量的根本途徑。本試驗(yàn)結(jié)果表明,不同施氮水平對(duì)胡麻生育前期干物質(zhì)積累的影響較小,這可能由于不灌水使胡麻生育前期受水分脅迫的影響限制了氮肥效應(yīng)的發(fā)揮,而在分莖后,隨著植株生長(zhǎng)進(jìn)程加快,增加灌水對(duì)各施氮處理胡麻干物質(zhì)積累有明顯的促進(jìn)作用,且水分管理和氮肥運(yùn)籌對(duì)干物質(zhì)積累存在極顯著的交互效應(yīng),這表明水肥結(jié)合能滿足胡麻生長(zhǎng)發(fā)育需求,從而提高了胡麻植株的干物質(zhì)積累量,這與謝志良等[25]在棉花上的研究結(jié)果一致。張均華等[26]研究認(rèn)為,作物開(kāi)花前合成的同化物約3%～30%轉(zhuǎn)運(yùn)到籽粒,但不同作物類型、不同生長(zhǎng)環(huán)境條件下同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量有很大差異。何軍等[27]指出,節(jié)灌模式下施肥量的增加可以起到以肥補(bǔ)水的作用,促進(jìn)了水稻根、莖部分干物質(zhì)向籽粒的分配。本研究中,在相同施氮水平下,W2處理較大地提高了胡麻成熟期籽粒干物質(zhì)的分配量和分配比例以及花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率;同一灌溉水平下不同施氮量處理間比較,籽粒干物質(zhì)的分配量和分配比例均隨施氮量增加而增大,至N3水平時(shí)達(dá)到最大,隨后下降,而開(kāi)花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以N3水平的最高,顯著高于其他施氮水平7.90%～42.43%。可見(jiàn),合理的水氮處理可減少干物質(zhì)在莖葉等器官中的滯留,促進(jìn)花后同化物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn),為胡麻高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

有研究報(bào)道,水氮互作在對(duì)農(nóng)作物籽粒產(chǎn)量的調(diào)控中存在互補(bǔ)效應(yīng),增加施氮量可補(bǔ)償因灌水不足導(dǎo)致的籽粒產(chǎn)量降低[28-29]。但Shaaban[30]指出,水分效應(yīng)在灌水與氮肥對(duì)籽粒的影響中起主導(dǎo)作用,而氮肥對(duì)灌水的補(bǔ)償效應(yīng)甚微。本研究結(jié)果表明不同灌水模式下施氮量對(duì)胡麻籽粒產(chǎn)量的影響比較明顯,施氮量和灌水量對(duì)胡麻籽粒產(chǎn)量產(chǎn)生調(diào)控與互補(bǔ)效應(yīng),且水分效應(yīng)大于氮肥效應(yīng),施氮量對(duì)灌溉量有補(bǔ)償效應(yīng)。在W1處理下,施氮量的增加可極顯著提高胡麻籽粒產(chǎn)量,但施氮量過(guò)高時(shí)增產(chǎn)效果不明顯;在W2、W3處理下,施氮水平為N3時(shí)胡麻籽粒產(chǎn)量達(dá)到最大,繼續(xù)增加施氮量,籽粒產(chǎn)量卻不升反降,降幅達(dá)7.96%～9.62%。隨著施氮水平的提高,灌溉量引起的胡麻籽粒產(chǎn)量差異并不一致,以W2處理的最高,顯著高于其他處理10.51%～27.99%。本試驗(yàn)條件下水氮配比為W2N3的處理籽粒產(chǎn)量最高,較其他處理顯著增產(chǎn)7.96%～83.35%。可見(jiàn),在胡麻生產(chǎn)管理中,盲目增加灌水量或者增施氮肥,并不能得到理想的籽粒產(chǎn)量,而合理的水氮搭配促進(jìn)了胡麻植株對(duì)土壤水氮的有效利用,不僅能保證胡麻籽粒產(chǎn)量增加,還可減少資源浪費(fèi)。

綜上所述,灌溉量和施氮量對(duì)胡麻主要生育期的干物質(zhì)積累與分配及籽粒產(chǎn)量有顯著影響,胡麻籽粒產(chǎn)量的水氮互作效應(yīng)達(dá)到極顯著水平,其中水分效應(yīng)大于氮肥效應(yīng)。在相同施氮水平下,適宜灌水處理(W2)明顯提高了胡麻成熟期籽粒干物質(zhì)的分配量和分配比例以及花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率,且籽粒產(chǎn)量顯著高于其他處理10.51%～27.99%。同一灌溉水平下不同施氮量處理間比較,開(kāi)花后干物質(zhì)同化量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以N3水平的最高,顯著高于其他施氮水平7.90%～42.43%,在灌水量較適宜和較高條件下(W2、W3),施氮水平為N3時(shí)胡麻籽粒產(chǎn)量達(dá)到最高,繼續(xù)增加施氮量,籽粒產(chǎn)量反而顯著下降,降幅達(dá)7.96%～9.62%。水氮協(xié)調(diào)在胡麻干物質(zhì)積累和分配中起著關(guān)鍵的作物,而干物質(zhì)的積累和分配又與籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子密切相關(guān)。從產(chǎn)量效應(yīng)、資源利用和環(huán)境等綜合效應(yīng)方面考慮,在當(dāng)?shù)氐赜驓夂驐l件下,施氮量為112.5 kg·hm-2、全生育期在分莖期和開(kāi)花期灌兩次水為胡麻節(jié)水減氮較為適宜的水氮組合。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

Effect of Nitrogen and Irrigation Interaction on Dry Matter Production and Grain Yield of Oil Flax under Different Irrigation Modes

CUI Hongyan,FANG Zisen*

(Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science,College of Agronomy,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Abstract:In order to investigate the production mechanism of oil flax under different coordination with water-nitrogenous fertilizer,we used ‘Longyaza 1’ to as material to elucidate the effects of nitrogen and irrigation interaction on dry matter accumulation,distribution and grain yield of oil flax.The split plot design was employed with main plot of water(W1,irrigation amount was 60 mm at stem stage;W2,irrigated at stem and flowering stage,and irrigation amount was 60 mm and 40 mm;W3,irrigated at stem,squaring and flowering stage,and irrigation amount was 60 mm,40 mm and 40 mm),sub-plot of nitrogen fertilizer(N1,0 kg·hm-2;N2,75.0 kg·hm-2;N3,112.5 kg·hm-2;N4,150.0 kg·hm-2).The results showed that:(1)the irrigation amount and N application rate has a significant effect on dry matter accumulation and distribution,and there was extremely significant interactive effect between irrigation and nitrogen rate on grain yield,moreover,irrigation rate played a more important role than nitrogen rate.(2)Compared with other treatments,dry matter distribution in grains at maturity stage and contribution of dry matter accumulation amount after anthesis to grains under the same N application levels were markedly raised and grain yield was significantly increased by 10.51%-27.99% in W2.(3)The contribution of dry matter accumulation amount after anthesis to grains at N3levels under the same irrigation conditionswas significantly increased by 7.90%-42.43%;at the W2and W3irrigation level,the grain yield of N3treatment was the largest,but over-fertilization of nitrogen caused significantly reduction of yield with a drop of 7.96%-9.62%.Therefore,water and nitrogen coordination played a key role in dry matter accumulation and distribution,which was closely related to the grain yield;the nitrogen rate of 112.5 kg·hm-2,irrigation amount of 60 mm and 40 mm at stem and flowering stage in the whole growth period was optimal combination of irrigation and nitrogen for the higher grain yield of oil flax under the conditions of this experiment.

Key words:oil flax;irrigation amount;nitrogen fertilizer rate;dry matter accumulation;dry matter distribution;grain yield

中圖分類號(hào):Q945.79

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

作者簡(jiǎn)介:崔紅艷(1989-),女,在讀碩士研究生,主要從事作物作物栽培學(xué)與耕作學(xué)研究。E-mail:cuihongyan1989@163.com*通信作者:方子森(1958-),男,教授,主要從事大田作物和中草藥栽培研究。E-mail:fangzs@gsau.edu.cn

基金項(xiàng)目:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(CARS-17-GW-9)

收稿日期:2015-10-16;修改稿收到日期:2015-12-27

文章編號(hào):1000-4025(2016)01-0156-09

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.01.0156