李國坤 張建芳 王冀川林 熬 李同蕊 高 振 烏日娜

（塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300）

小麥是新疆重要的糧食作物之一，在農業(yè)經濟發(fā)展和糧食安全戰(zhàn)略方面占有重要地位。目前新疆小麥種植正面臨從傳統(tǒng)技術向現代高效技術轉變的階段，改革種植方式，采用滴灌水肥一體化技術、綜合精準調控技術等，創(chuàng)造合理的群體結構，充分發(fā)揮區(qū)域光熱資源，挖掘品種生產潛力，是當前小麥現代化種植技術的基本方向。其中，采用不同播種方式以創(chuàng)造合理的群個體布局、開展精確施肥以實現養(yǎng)分科學利用等方面的研究是其技術制定的基本依據。不同的播種方式下小麥對氮素資源利用的能力存在一定的差異，優(yōu)化種植方式是提高氮素利用效率的有效手段［1］。董石峰等［2］研究表明，與常規(guī)條播相比，溝播、全膜覆土穴播、膜側條播、寬幅條播在各生育期的氮素利用效率提高了1.6%～9.7%，產量提高了7.3%～20.5%。趙奇等［3］研究認為穴播增產效果最為明顯，與條播相比，地膜穴播增產達10.1%。張睿等［4］的研究表明，地膜穴播增產幅度達27.5%～35.2%。以上研究均是在濕潤地區(qū)開展的，針對南疆極端干旱地區(qū)滴灌冬小麥的相關研究較少。本文主要研究不同播種方式與施氮量對滴灌冬小麥氮素積累特征及其利用效率的影響，為生產中進行種植改革、實現增產高效的氮素科學運籌提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2018—2019年在塔里木大學農學試驗站網室中進行，以邯鄲5316為供試品種，采用兩因素裂區(qū)試驗方法，主區(qū)為播種方式，分別為條播（B1）、穴播（B2）和勻播（B3），副區(qū)為不同滴施氮肥水平，分別為不施氮肥（N0）、138 kg/hm2（N1）、207 kg/hm2（N2）和276 kg/hm2（N3）。10月2日播種，條播按照15 cm等行距進行，穴播按照行距15 cm×10 cm穴距播種，撒播為均勻撒種后人工蓋土3 cm，進行人工鎮(zhèn)壓以保證種子與土壤緊密接觸。小區(qū)面積為2.4 m×3.4 m=8.16 m2，采用隨機區(qū)組排列。播后及時安裝滴灌設施，按照60 cm間距排布（1管4行模式）滴灌帶。全期滴灌 7 水，每次滴水 504～672 m3/hm2，共 4 200 m3/hm2。按照設計的施氮量換算成尿素隨水滴施4次，具體水氮運籌見表1。

試驗地播前統(tǒng)一撒施過磷酸鈣375 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2為基肥，出苗—拔節(jié)期人工除草2次，越冬前（11月14日）統(tǒng)一進行冬灌一次，灌量為1 200 m3/hm2。

1.2 測試項目與方法

每個處理小區(qū)選取長勢均勻、具有代表性的三個樣點進行觀測，定點樣點條播與穴播為1.1 m×1行，撒播為0.5 m×0.5 m。

1.2.1 全氮含量的測定

每點取連續(xù)5株（拔節(jié)前10株），分器官放入烘箱中，先105℃殺青15 min后在85℃下烘干至恒重；各器官樣品進行粉碎過0.05 cm篩，以H2SO4-H2O2消煮-蒸餾定氮法測定各器官全氮含量。

1.2.2 氮平衡指數

用Dualex 4植物氮平衡指數測量儀在各時期測量長勢具有代表性的5株小麥旗葉。

1.2.3 旗葉葉綠素密度

應用SPAD-502儀測定。

1.2.4 產量指標

蠟熟期每小區(qū)選擇3點，每點數?。? m×1 m）內的小麥植株，調查穗數、并脫粒測產。每區(qū)選取30株調查穗粒數。在測產樣品中，分3次各數取1 000粒，測定千粒質量。

表1 各時期灌水量（m3/區(qū)）及尿素施用量（g/區(qū)）分配表

1.3 數據處理方法及計算公式

用Excel 2003對數據進行處理、制圖，用DPS（7.05）統(tǒng)計軟件Duncan新復極差法進行統(tǒng)計分析。氮素積累與轉運、氮素生產效率等的計算公式如下［5-6］：

器官氮素累積量（kg/hm2）=器官氮素含量×器官干物質質量

器官氮素轉運量（kg/hm2）=開花期某營養(yǎng)器官氮素積累量－成熟期該營養(yǎng)器官氮素積累量

器官氮素轉運效率（%）=器官氮素轉運量/開花期該器官氮素積累量×100

器官轉移氮素對籽粒氮素的貢獻率（%）=器官氮素轉運量/成熟期籽粒氮素積累量×100

氮籽粒生產效率（kg/kg）=籽粒產量/植株氮素總積累量

氮素收獲指數=成熟期籽粒氮素積累量/植株氮素積累量

氮肥農學利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產量－同一水分處理下的無氮區(qū)籽粒產量）/施氮量

氮肥偏生產力（kg/kg）=施氮區(qū)籽粒產量/施氮量

氮肥利用效率（%）=（施氮區(qū)氮素積累量－同一水分處理下的無氮區(qū)氮素積累量）/施氮量×100

2 結果與分析

2.1 不同播種方式與施氮量對滴灌冬小麥氮素利用效率的影響

2.1.1 對滴灌冬小麥各時期氮素積累量的影響

各處理冬小麥不同時期氮素積累量變化見表2，氮素積累量隨生育進程推進逐漸增加，成熟期達最大值。其中，拔節(jié)—揚花期是冬小麥氮素積累的高峰期，此期氮素積累量占總氮素積累量的61.45%～70.38%。各處理氮素積累量因播種方式與施氮量的不同而存在差異，總體表現為隨施氮量增加呈先增后減的趨勢，以N2處理最高。與N0相比，施氮處理各時期氮素積累量顯著提高，其中，處理B2N2的氮素積累量最大，達218.16 kg/hm2，其次是B2N3和 B1N2，分別為 215.45 kg/hm2和 201.19 kg/hm2，這說明穴播和條播處理在中、高氮條件下對氮素的吸收、積累效果最好，且B2N3和B2N2這兩個處理對應的籽粒含氮量也達到最大值，分別為：177.81 kg/hm2和174.50 kg/hm2。

不同播種方式間氮素積累量大小為B2＞B1＞B3，B2在拔節(jié)期、揚花期、蠟熟期氮素積累比B1和B3分別提高了11.09%和16.45%、9.24%和10.89%、7.46%和11.34%。不同施氮量間氮素積累量大小為：N2＞N3＞N1＞N0，其中 N1、N2和 N3在成熟期氮素積累量比 N0分別提高了14.42%、40.79%和35.12%，由此說明，施氮能顯著提高小麥各器官氮素積累量，但并不是施氮越多越好，適宜的施氮量才能最大限度地被作物吸收，施氮量過高，群體變大導致后期倒伏，莖葉功能衰退，麥株生長勢檢索，導致氮素浪費。

表2 不同播種方式與施氮量對滴灌冬小麥各時期氮素積累量（kg/hm2）的影響

續(xù)表2

2.1.2 對滴灌冬小麥各時期營養(yǎng)器官平均氮素積累量的影響

不同播種方式和施氮對冬小麥各時期營養(yǎng)器官平均氮素積累量的影響如表3所示。

表3 不同時期各器官平均氮素積累量及所占比例

拔節(jié)前小麥主要以葉片生長為主，至拔節(jié)期葉片平均氮素積累量占總積累量的66.40%；拔節(jié)后，小麥進入快速生長期，至揚花期莖稈氮素積累量達最大值，平均占比43.41%。小麥在揚花期前主要進行營養(yǎng)器官的氮素積累，各器官氮素積累量的百分占比為：莖稈＞葉片＞穎殼+穗軸。揚花后小麥穗部及籽?？焖侔l(fā)育，穎殼和穗軸含氮量從孕穗期開始逐漸增加，至灌漿期達最大值19.42 kg/hm2，灌漿—成熟期，營養(yǎng)器官的氮素大量向籽粒轉運，至成熟期小麥葉片、莖鞘和穎軸含氮量下降至5.49%、9.70%和4.08%，而籽粒中的氮素積累量達80.74%，即各器官至成熟期的氮素積累百分比為：籽粒＞莖鞘＞葉片＞穎殼+穗軸。

2.1.3 對滴灌冬小麥各營養(yǎng)器官氮素轉運的影響

不同處理各營養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉運量見表4。同一播種方式下隨施氮量增加，各器官花前氮素向籽粒中的運轉量隨之增加，相比于N0，各施氮處理葉片、莖鞘和穎軸的氮素轉移量分別提高了14.69%～50.36%、19.03%～50.18%和31.20%～61.26%，這說明施氮能顯著提高各器官花前氮素向籽粒中的運轉量。不同播種方式下各器官氮素運轉量存在差異，整體來看穴播各器官氮素轉移量最大，葉片、莖鞘、穎殼+穗軸花前向籽粒的平均氮素運轉量分別為39.27 kg/hm2、31.95 kg/hm2和7.71 kg/hm2，說明花前各器官對籽粒的氮素轉運量表現為：葉片＞莖鞘＞穎殼+穗軸。

各處理花前營養(yǎng)器官氮素向籽粒運轉效率有所不同，同一播種方式下不同氮素水平的葉片、莖鞘和穎軸花前對籽粒的運轉效率大小分別為N0＞N1＞N2＞N3、N0＞N1＞N2＞N3和N0＞N1＞N3＞N2；同一施氮處理下，不同播種方式葉片、莖鞘和穎軸花前對籽粒的運轉效率分別為 B2＞B3＞B1、B3＞B2＞B1和 B1＞B3＞B2?？梢姡←湼鳡I養(yǎng)器官花前氮素轉運效率在隨施氮量的增加而減小，穴播和撒播能促進葉片、莖稈的花前氮素轉運效率，而條播對穎軸的花前氮素運轉效率促進作用更為明顯。葉片、莖鞘、穎殼+穗軸花前向籽粒的平均氮素運轉效率分別為79.77%、64.10%和50.65%，說明花前各器官對籽粒的氮素轉運效率表現為：葉片＞莖鞘＞穎殼+穗軸。

表4 各營養(yǎng)器官氮素的運轉量和貢獻率

從各營養(yǎng)器官花前氮素轉運對籽粒的貢獻率上看，葉片、莖稈和穎軸分別為：27.62%、22.48%和5.77%，具體表現為：葉片＞莖鞘＞穎殼+穗軸。同一播種方式下，施氮處理葉片、莖稈和穎軸的花前氮素運轉對籽粒的貢獻率較N0分別提高了0.22%～11.52%、0.02%～9.76%和14.55%～18.25%，并以N2處理最高；同一施氮處理下，B2和B3葉片、莖稈的花前氮素運轉對籽粒的貢獻率較高，B1穎軸的花前氮素運轉對籽粒的貢獻率較高。

各處理對冬小麥營養(yǎng)器官氮素運轉量的影響效應（F值）均達顯著以上水平，其中播種方式對冬小麥葉片、莖鞘和穎殼+穗軸的氮素轉運貢獻率的變異系數分別為2.36%、2.17%和15.35%，施氮對冬小麥葉片、莖鞘和穎殼+穗軸的氮素轉運貢獻率的變異系數分別5.18%、4.66%和7.44%，說明對葉片和莖鞘氮素轉運的貢獻率來說，供氮效應大于播種方式，而穎殼+穗軸氮素轉運的貢獻率則是播種方式的影響大于供氮效應。B2N2的葉片和莖鞘的氮素運轉量最大、B3N0的莖鞘和穎軸的氮素運轉效率最大、B3N2的葉片和莖鞘的貢獻率最大，說明播種方式與施氮對各營養(yǎng)器官氮素運轉的側重點不同，只有適宜的氮素與播種方式組合才能保證各營養(yǎng)器官氮素貢獻率互相協(xié)調提高。

2.1.4 對滴灌冬小麥營養(yǎng)器官花后氮素轉運與利用效率的影響

由表5可知，各處理營養(yǎng)器官氮素花后轉運量和對籽粒的氮素貢獻率均表現為隨施氮量的增加而先增后降的趨勢。同一播種方式下，N0、N1、N2和 N3的平均氮素轉運量分別為62.73 kg/hm2、73.98 kg/hm2、94.89 kg/hm2和 84.15 kg/hm2，即與 N0相比，N1、N2和 N3分別提高了17.94%、51.27%和34.16%；與N0相比，N1、N2和N3處理對籽粒氮素平均貢獻率分別提高了5.39%、10.68%和0.13%。同一施氮處理下，B1、B2和B3處理的平均氮素轉運量分別為76.78 kg/hm2、82.82 kg/hm2和 77.20 kg/hm2，即表現為：B2＞B1＞B3；B1、B2和B3處理的氮素轉運對籽粒氮素平均貢獻率分別為：54.92%、54.84%和56.85%。說明施氮對營養(yǎng)器官氮素轉運量和營養(yǎng)器官氮素轉運對籽粒的氮素貢獻率均有顯著促進作用，穴播對營養(yǎng)器官氮素轉運量有顯著促進作用，而在營養(yǎng)器官氮素轉運對籽粒的氮素貢獻率上，三種播種方式差異均不顯著。

營養(yǎng)器官氮素轉運效率、氮籽粒生產效率及氮素收獲指數在同一播種方式下均隨施氮量的增加而減小，N0、N1、N2、N3的營養(yǎng)器官平均氮素轉運效率分別為70.54%、69.47%、68.52%和67.75%，表現為N0＞N1＞N2＞N3；其平均氮籽粒生產效率分別為 29.71%、35.00%、33.71% 和 32.11%，表現為 N1＞N2＞N3＞N0；其平均氮素收獲指數分別為82.03%、81.57%、79.60%和 79.90%，表現為 N0＞N1＞N3＞N2。同一施氮處理下，B1、B2、B3的營養(yǎng)器官平均氮素轉運效率分別為68.48%、68.51%和70.21%，表現為B3＞B2＞B1；其平均氮籽粒生產效率分別為32.85%、33.77%和31.28%，表現為 B2＞B1＞B3；其平均氮素收獲指數分別為：80.45%、80.76%和81.11%，表現為B3＞B2＞B1。可見，適量施氮或少量施氮處理下冬小麥營養(yǎng)器官氮素轉運效率、氮籽粒生產效率及氮素收獲指數較高，而穴播處理的冬小麥營養(yǎng)器官氮素轉運效率、氮籽粒生產效率及氮素收獲指數較為平穩(wěn)。

除施氮量對營養(yǎng)器官氮素運轉效率及播種方式對氮素收獲指數的影響不顯著外，不同播種方式與施氮量對冬小麥營養(yǎng)器官花后氮素轉運與利用效率的影響效應（F值）均達顯著以上水平。播種方式對冬小麥營養(yǎng)器官氮素轉運量、運轉效率、對籽粒的氮素貢獻率、氮籽粒生產效率和氮素收獲指數的變異系數分別為：4.27%、1.43%、2.05%、3.87%和0.41%；施氮處理對其影響的變異系數則分別為：17.45%、1.74%、4.89%、6.98%和1.49%。由此說明，對各處理營養(yǎng)器官花后氮素轉運與利用效率的供氮效應均大于播種方式效應。

2.1.5 對滴灌冬小麥氮素利用效率的影響

氮肥農學利用率、氮肥偏生產力與氮肥利用效率均是表示氮肥利用率的常用定量指標，這些指標從不同方面描述了作物對氮肥的利用效率［7］。從表6可以看出，播種方式與施氮對冬小麥的氮肥農學利用效率與氮肥偏生產力的影響均達到極顯著水平，施氮及與播種方式的互作效應對冬小麥氮肥利用效率達極顯著水平。隨著施氮量的增加，氮肥農學利用率與氮肥利用效率均呈先增后減的趨勢，在N2處取得最大值，而氮肥偏生產力隨施氮量的增加而減小。

同一播種方式下，N1、N2和N3處理的氮肥平均農學利用率表現為：N2＞N1＞N3；氮肥平均偏生產力則表現為：N1＞N2＞N3；氮肥平均利用效率則表現為：N2＞N3＞N1。同一施氮處理下，B1、B2和B3處理氮肥平均農學利用率和氮肥平均偏生產力表現為：B2＞B1＞B3；氮肥平均利用效率則表現為：B2＞B3＞B1。由此說明過量施氮會降低氮肥的利用效率，播種方式對氮肥利用效率影響表現較好的是穴播。

2.2 對滴灌冬小麥氮平衡指數（NBI）的影響

氮平衡指數是指葉綠素和類黃酮的比值，當作物未發(fā)生氮肥脅迫時，植物生長健康，合成葉綠素較多，產生的多酚（類黃酮）較少；當發(fā)生氮肥脅迫時，植物營養(yǎng)不平衡，產生的多酚（類黃酮）較多，生成葉綠素較少。

不同播種方式與施氮量對冬小麥NBI的影響各不相同，如圖1所示，同一播種方式下，隨施氮量增加NBI值增加，且施氮處理遠大于不施氮處理，在生育中后期這種差異更為明顯，其中，B1、B2和B3在灌漿初期至乳熟期NBI平均下降率分別為47.56%、20.62%和53.03%。B2下降幅度最小，這可能是由于B2小麥群體較為緊湊，后期群體結構較好，個體葉片生長環(huán)境好所致，其葉片功能期延長，有利于提高光能利用率。

圖1 不同播種方式與施氮量對滴灌冬小麥氮平衡指數的影響

3 討論

3.1 對滴灌冬小麥氮平衡指數（NBI）的影響

氮平衡指數作為評估作物氮肥營養(yǎng)狀況的指標，在精準制定合理高效施肥措施方面廣泛應用。研究表明，增施有機土壤調理劑處理的甘蔗葉片的NBI值及其產量均高于常規(guī)推薦施肥，且適宜的施氮量能顯著提高作物的NBI值［8］。本研究表明，隨著施氮量的增加滴灌冬小麥NBI值越大，且施氮處理遠大于不施氮處理，在生育中后期這種差異更為明顯，這可能與生育中后期施氮量逐漸累加造成的作物氮素利用率增加有關。各播種方式中，生育前期NBI值沒有明顯差異，在生育后期B2的NBI值較為穩(wěn)定，這對冬小麥產量提高具有顯著作用。

3.2 不同播種方式與施氮量對滴灌冬小麥氮素利用效率的影響

有研究表明，播種方式對冬小麥花前、花后干物質的積累與轉運具有顯著影響［9］。滴灌條件下，施氮處理的小麥干物質和氮素積累量與產量較不施氮處理均有顯著提高，但當施氮量超過300 kg/hm2時，小麥干物質、氮素積累量和產量則呈下降趨勢，說明過量施氮并不利于冬小麥產量的提高［10］。本研究表明冬小麥的氮素積累隨著生育進程的推進不斷增加，至成熟期達到最大值，拔節(jié)期至揚花期是冬小麥氮素積累高峰期，這段時期冬小麥氮素積累占總氮素積累量的61.45%～70.38%，這與前人研究的結果76.79%大致相同［11］。籽粒中的氮含量主要來自花前營養(yǎng)器官中儲存的氮素［12］。各營養(yǎng)器官葉片、莖鞘和穎軸對籽粒的貢獻率分別為：25.62%～30.40%、20.90%～24.51%和4.13%～6.70%，這與馬耕［6］研究的各營養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率葉片25.3%～40%、莖鞘為23.4%左右、穎軸為11.3%左右的結果有一定的差異，這可能是由于氣候、試驗品種或者栽培措施的不同引起的。本研究還發(fā)現各營養(yǎng)器官氮素轉運量表現為：葉片＞莖鞘＞穎軸，這與前人研究結果一致［13］。

不同的施氮量對冬小麥氮素的利用影響較大，各研究者持有不同觀點，劉芳［14］指出氮肥利用率隨施氮量的增加而增加，劉敏超［15］則認為氮肥利用率隨施氮量的增加而遞減，還有研究表明，施氮量與氮素利用效率呈二次曲線關系［16］。本試驗研究表明，隨施氮量的增加，各處理營養(yǎng)器官氮素轉運量和對籽粒的氮素貢獻率均隨施氮量的增加而先增加后減小，營養(yǎng)器官氮素轉運效率、氮籽粒生產效率及氮素收獲指數則不斷減小。不同播種方式對滴灌冬小麥氮素利用率影響不同，穴播比條播和撒播的氮肥生產效率、氮肥利用效率分別提高了為2.80%～7.96%和 2.63%～6.15%，這與董石峰等［2］7.3%～20.5% 和1.6%～9.7%研究結果存在一定的差異，這可能與小麥品種、土地肥力水平及田間施肥管理措施的不同有關。處理B1N2的農學利用效率與B2N2氮肥利用效率最大，說明條播或穴播的冬小麥，當施氮量為207 kg/hm2時才能顯著提高氮素利用率，只有當播種方式與高效的氮肥運籌措施相結合才是提高冬小麥產量的關鍵所在。

4 結論

（1）拔節(jié)期至揚花期是滴灌冬小麥氮素積累的高峰期，此期氮素積累占總氮素積累量的61.45%～70.38%。各營養(yǎng)器官氮素轉運量表現為：葉片＞莖鞘＞穎殼+穗軸，葉片、莖鞘和穎軸氮素運轉對籽粒的貢獻率分別為：25.62%～30.40%、20.90%～24.51% 和4.13%～6.70%，氮肥農學利用率為：9.66%～21.71%，氮肥偏生產力為：24.28%～52.60%，氮肥利用效率為：9.34%～26.86%。當施氮量為207 kg/hm2時，條播或穴播的冬小麥，能顯著提高氮素利用效率，只有適宜播種方式與高效的氮肥運籌措施相結合才是提高冬小麥產量的關鍵。

（2）NBI值隨生育進程呈單峰變化趨勢，前期緩慢增加，至揚花期達高峰，灌漿期以后快速下降，條播、穴播和撒播下降速率不同，至乳熟期平均其下降率分別為47.56%、20.62%和53.03%，說明B2處理生育后期群體質量較好，葉片氮功能強。隨施氮量增加NBI值有所增加，與N0相比，N1、N2和N3的NBI值分別增長了32.04%、33.43%和38.67%，組合處理B2N2取得最大值47.34。