不同施氮量对高产小麦茎蘖消长、花后干物质积累和产量的影响

不同施氮量对高产小麦茎蘖消长、花后干物质积累和产量的影
响
王小明;王振峰;张新刚;朱云集;郭天财;王晨阳
【摘要】以豫麦49-198和平安8号为供试材料,在河南温县赵堡大田条件下,设置N0、N120、N180、N240、N360kg·hm-2 5个施N处理,研究不同施氮量对小
麦茎蘖消长、产量和小麦花后干物质的影响.结果表明,2品种均从分蘖期开始群体
数量不断增加,到拔节期达到最大,之后开始下降.不同处理间豫麦49-198在越冬期、返青期、拔节期、抽穗期群体数量差异均不显著,成熟期不同处理群体数量差异显著;而平安8号在越冬期、返青期、拔节期不同处理群体数量差异均不显著,拔节期以后不同处理间群体数量差异显著.随氮肥用量增加,不同处理干物质积累量和籽粒
产量提高,干物质积累量豫麦49-198表现为N360＞N240＞N180＞N120＞N0,
而平安8号表现为N240＞N360＞N180＞N120＞N0.豫麦49 198和平安8号
花后干物质积累量和花后积累贡献率分别在N180、N240达到最大,分别为7 448.28 kg·hm-2、83.99％和8 177.55 kg·hm-2、94.49％,花前积累贡献率则为17.68％、5.51％.籽粒产量豫麦49-198在N180和N240处理最高,分别为8 544.00、8 753.33kg·hm-2;平安8号以N240产量最高,籽粒产量达到8 232,00 kg·hm-2.在本试验土壤肥力条件下,建议施氮量为180～240 kg·hm-2.
【期刊名称】《西北农业学报》
【年(卷),期】2013(022)005
【总页数】8页(P1-8)
【关键词】高产小麦;施氮量;群体动态;干物质积累;籽粒产量
【作者】王小明;王振峰;张新刚;朱云集;郭天财;王晨阳
【作者单位】河南农业大学农学院,国家小麦工程技术研究中心,郑州 450002;河南农业大学农学院,国家小麦工程技术研究中心,郑州 450002;焦作市气象局,河南焦作454150;河南农业大学农学院,国家小麦工程技术研究中心,郑州 450002;河南农业
大学农学院,国家小麦工程技术研究中心,郑州 450002;河南农业大学农学院,国家小麦工程技术研究中心,郑州 450002
【正文语种】中文
【中图分类】S512.1+1
小麦是世界主要的粮食作物之一，全世界有1/3以上的人以小麦为主粮。

小麦在
中国的种植面积和总产仅次于水稻，是中国最重要的粮食作物之一，其产量高低对中国经济发展、社会稳定和满足人民基本生活需求起着至关重要的作用。

小麦群体发展和干物质积累动态是小麦高产攻关所关注的问题，良好的群体质量和适宜干物质积累是小麦籽粒产量形成的重要基础［1］。

研究表明，提高开花期至成熟期干物质积累量和成熟期生物产量，在适宜范围内提高成穗率，是实现小麦高产的关键，也是反映小麦高产群体质量的关键指标［2－3］。

由于不同类型小麦的产量形成
有所差异，相应的群体质量调控指标可能也不尽相同［4－7］。

小麦籽粒产量是
光合物质生产、同化物运输分配和籽粒发育对同化物利用等综合作用的结果。

小麦开花后营养器官同化物的积累及花前营养器官中积累的同化物向籽粒中转运，对粒质量和产量极为重要［8］。

因此研究其花后干物质的转运，能更好地揭示产量形成规律。

氮素在作物生长发育中是必需的营养元素，在粮食增产中的贡献率高达45%左右
［9］。

合理施氮是改善小麦群体质量和干物质积累的主要途径［10－12］。

近年来，随着小麦高产品种的选育和栽培技术的改进，在中国各地相继出现产量达9 000 kg·hm－2以上的田块，但在高产栽培中普遍存在氮肥用量大、利用率低、损失严重等问题［13－14］，因此，在小麦高产条件下基于小麦产量与氮肥利用效率协同提高的适宜施氮量确定十分重要。

本试验选用河南省小麦高产栽培中应用最多的多穗型品种［15］，以豫北高产灌区的温县为试验地点，在不同氮水平下系统研究不同施氮水平对茎蘖动态、干物质积累等主要群体指标及籽粒产量的影响，旨在探明不同施氮量对冬小麦群体动态、花后干物质转运及产量的影响，以期为小麦高产、高效适宜施氮量的确定提供依据。

1 材料与方法
1.1 试验点概况
试验于2010－2011年在河南省温县赵堡镇高产田进行。

该区位于（N 34.92°，E 112.99°），属暖温带半湿润季风气候，年均降水650mm，日照时数2 500h，年均气温13℃，无霜期210d左右，≥0℃积温5 000℃以上，十分利于实行小麦玉米一年两熟的种植制度。

2010－2011年小麦全生育期降水104.4mm，≥0 ℃积温2 931.5℃，日照时数1 592.4h，日均气温14.82℃。

相对常年，该年降水少、气温高，干旱缺水，对小麦生长发育不利。

土壤类型为潮土，质地为粘土，前茬为玉米，0～20cm土层养分含量为有机质15.9g·kg－1，全氮0.96g·kg－1，碱解氮73.3mg·kg－1，速效磷65.4mg·kg－1，速效钾97.2mg·kg－1。

供试品种为多穗型品种平安8号和豫麦49－198。

1.2 试验设计
采用随机区组设计，设 0，120，180，240，360 kg·hm－2 5个施氮处理，分别用 N0、N120、N180、N240和N360表示，其中1/2氮肥播前基施，1/2拔节期追施。

氮肥为尿素［w（N）＝46%］，磷肥［重过磷酸钙，w（P2O5）＝
22.8%］90kg·hm－2，钾肥［硫酸钾w（K2O）＝50%］90kg·hm－2，所有处
理磷钾肥全部基施。

每试验小区面积30m2，重复3次。

2010－10－15机播，播量300kg·hm－2，行距19.6cm，10月22日出苗，2011－06－04收获。

田间管理同一般高产田。

1.3 测定项目与方法
1.3.1 群体调查每小区选长势均匀的1m双行样段，分别在小麦三叶、越冬、返青、拔节、抽穗、成熟6个时期定点调查群体数量。

1.3.2 项目开花期选择同一天开花、发育正常、大小均匀的穗子200个挂牌标记，于开花当日（0d）及花后5，10，15，20，25，30，35d分别取样，按穗（成熟期分离出籽粒）、旗叶、倒二叶、倒三叶、叶段、鞘、茎、余叶等分样，于105℃烘箱中杀青30min，80℃烘至恒量称干质量。

1.3.3 产量和产量构成因素的测定成熟期各小区收获5m2，脱粒风干后称量，计
算籽粒产量。

随后，用各样点风干的籽粒测定千粒质量。

1.3.4 数据处理花后干物质的积累量＝成熟期植株干质量－开花期植株干质量；花后积累贡献率＝花后干物质积累量/成熟期籽粒干质量；花前物质输出量＝成熟期
籽粒干质量－花后干物质积累量；花前物质输出率＝花前干物质输出量/开花期植
株总质量；花前积累贡献率＝花前干物质输出量/成熟期籽粒干质量［16］；最佳经济施肥量＝边际利润为零时边际产量/（肥料价格×产品价格）。

用EXCEL和SPSS 17.0统计分析软件处理数据。

2 结果与分析
2.1 不同施氮量对小麦茎蘖消长的影响
由表1可见，豫麦49－198和平安8号均从三叶期后群体数量不断增加，到拔节期达到最大，之后开始下降。

豫麦49－198在三叶期、抽穗期各处理间群体差异
不显著，返青期、拔节期群体数量在N120～N360时各处理差异不显著，但与
N0差异显著，成熟期各处理差异达显著水平；而平安8号在三叶期、越冬期、返青期和拔节期各施氮水平差异均不显著，拔节期以后不同氮水平间群体数量差异显著。

2品种最终成穗数各处理差异显著，平安8号表现为N240＞N360＞N180＞N120＞N0，豫麦49－198表现为 N240＞N120＞N360＞N180＞N0。

说明，
适宜的施氮量能够获得较高的群体，从而为干物质的积累奠定基础。

2.2 不同施氮水平小麦干物质积累动态
2.2.1 不同生育期小麦干物质积累动态干物质积累是籽粒产量形成的基础，其累积和分配与产量有密切关系［17］。

由图1可见，随生育期推进，各处理变化趋势
基本一致，都呈“S”型曲线，前期累积的干物质量较少，拔节期以后干物质量迅速增加并持续至成熟期。

由表2可见，豫麦49－198成熟期干物质积累量随施氮量增加而增加，平安8号则先增加后略降低。

豫麦49－198成熟期各处理干物质积累总量显著高于其他处理，在其他生育期各处理间差异不显著，表现为N360＞N240＞N180＞N120＞
N0。

拔节期以前，平安8号各处理间差异均不显著；从拔节期开始，冬小麦干物
质开始迅速累积，不同氮肥用量处理间的差异也逐渐达到显著水平，N240显著高于其他处理，表现为N240＞N360＞N180＞N120＞N0。

纵观整个生育期，冬小麦干物质累积量基本随氮肥用量的增加而增大，但过高则影响干物质的积累，表明，适宜施氮量对冬小麦干物质累积作用显著，同时适宜的群体能获得较大的干物质积累。

表1 不同施氮量下小麦茎蘖的消长Table 1 Impact of different nitrogen levels on wheat population dynamics 万·hm－2注：同列小写字母表示5%显著水平。

下同。

Note：Values followed by different normal letters indicate significant at 5%level.The same as bellow.品种Cultivar处理Treatment三叶
期Three－leaf stage越冬期Wintering返青期Revival拔节期Jointing抽穗期
Heading成熟期Maturit y豫麦49－198 N0 268.65a 785.70b 1 060.35b 1 001.40b 592.20a 596.97c Yumai 49－198 N120 269.55a 952.35ab 1 285.65a 1 127.55a 617.40a 629.40ab N180 262.80a 997.50a 1 295.10a 1 156.95a 658.95a 613.28bc N240 260.25a 1 000.80a 1 269.60a 1 189.65a 646.65a 652.13a N360 278.85a 828.30ab 1 294.35a 1 109.25a 631.05a 628.55ab平安8号N0 272.10a 926.85a 1 302.75a 1 288.65a 480.45b 475.20d Ping’an 8 N120 267.00a 984.75a 1 479.6a 1 396.20a 543.30ab 509.40cd N180 262.80a 847.80a 1 343.55a 1 445.70a 601.80a 548.70bc N240 270.45a 905.55a 1 341.00a 1 339.35a 527.55ab 594.90a N360 261.00a 1 071.45a 1 551.9a 1 456.65a 585.45a 584.55ab
图1 不同施氮水平下豫麦49－198和平安8号小麦干物质积累动态Fig.1 Dynamics of dry matter accumulation under different nitrogen levels for Yumai 49－198and Ping’an 8
表2 不同施氮量对小麦干物质积累的影响Table 2 Impact of different nitrogen levels on the dynamics of wheat dry matter accumulation kg·hm－2品种Cultivar处理Treatment越冬期Wintering返青期Revival拔节期Jointing孕穗期Booting开花期Anthesis成熟期Maturit y豫麦49－198 N0 1 736.40a 2 575.05a 4 398.00a 11 880.74a 12 427.79a 17 611.25b Yumai49－198 N120 1 545.45a 2 076.6ab 4 514.55a 11 313.69a 13 844.49a19 487.78ab N180 1 693.50a 2 376.45a 4 550.25a 11 606.98a 12 476.09a19 924.37ab N240 1 483.80a 1 634.85b 4 766.10a 12 611.47a 13 237.82a19 961.61ab N360 1 606.50a 2 550.45a 3 595.95a 11 832.45a 13 202.40a 20 587.67a平安8号
N0 1 532.40a 1 880.70a 3 664.95a 9 563.28a 9 724.97c 15 276.03d Ping’an 8 N120 1 607.55a 1 744.95a 3 797.40a 9 816.02a 9 870.35bc 16
249.99cd N180 1 483.20a 1 756.50a 3 609.90a 10 046.99a10 295.36abc 17 475.63bc N240 1 249.05a 1 556.85a 3 743.10a 10 650.90a 11 680.86a 19 858.41a N360 1 429.80a 1 687.80a 4 017.60a 11 165.43a11 421.98ab 18 819.67ab
2.2.2 花后干物质积累动态由图2可见，豫麦49－198和平安8号2品种小麦花后总干物质积累量变化趋势大致相似，均有渐增阶段、缓增阶段和快增阶段，这与郝启飞等［16］的结果相似，花后0～10d为渐增阶段；11～20d为缓增阶段；21～30d为快增阶段。

花后20d，豫麦49－198干总物质积累量表现为N360＞N240＞N180＞N120＞N0，N0显著低于其他处理；而平安8号表现为N240＞N360＞N180＞N120＞N0，N240处理花后干总物质积累达到最大，各处理间差异显著。

表明，适宜的施氮量有助于提高花后干物质积累量，为粒质量的形成奠定坚实的基础。

2.2.3 花后干物质转运干物质积累是小麦产量形成的物质基础，尤其是开花后干物质积累量对增加产量更为重要，在一定范围内产量与花后干物质积累量呈显著正相关［18－19］。

粒质量的形成取决于花后光合同化物的供给量和花前储藏物质的转运量，开花前合成的同化物约3%～30%重新转运到籽粒［20－21］。

由表3可见，豫麦49－198和平安8号的花后积累量均随施氮量的增加先升高后降低，说明并不是施入氮量越大，花后积累就越高，而是在一定范围内，提高施氮量可以增加花后干物质的积累。

花前同化物的积累对籽粒的贡献率为5.51%～36.66%，豫麦49－198和平安8号各处理中，N0和N120花前输出量和花前积累贡献率显著高于其他处理，达到21.86%、22.11%、22.05%和36.66%、36.54%、28.13%；豫麦49－198花后干物质积累量和花后积累贡献率N180显著高于其他处理，平安8号则为N240处理显著高于其他处理，2品种花后干物质积累量和花后积累贡献率分别为7 448.28kg·hm－2、8
3.99%和8 177.55kg·hm－2、
94.49%。

由此表明，2品种在一定适宜施氮范围内，增加施氮量能提高小麦花后
干物质的积累和对籽粒的贡献率。

2.3 不同施氮量对小麦产量及产量构成因素的影响
由表4可见，随施氮量增加，小麦产量呈现增加的趋势，但当增加到一定量时有
所下降。

不同施氮水平下，豫麦49－198、平安8号产量差异显著，豫麦49－198在N180与N240处理下产量差异不显著，籽粒产量分别为8 753.33、8 544.00 kg·hm－2；平安8号在N240处理下，产量达到最高，籽粒产量为8 232.00kg·hm－2。

对小麦产量构成分析表明（表4），随着氮肥用量的增加，豫麦49－198穗数和
穗粒数均随施氮量增加先增加再降低，穗数在N240时达到最大，穗粒数则在
N180时达到最大。

平安8号在N0～N240处理间穗数和穗粒数均随施氮量增加
而增加，而千粒质量除N0外均随施氮量先增加后降低；豫麦49－198千粒质量
除N0外随施氮量增加而增大，虽然N180与N240处理千粒质量相对N360较低，但穗粒数较高，其籽粒产量仍然达到最大。

由于产量构成因素的相互作用，穗数和穗粒数增加弥补了千粒质量降低的影响，因此籽粒产量随施氮量的增加而提高。

由此可以看出，虽然2种冬小麦有较大的差异，但施氮量对小麦产量构成的影响
规律相同，小麦产量主要决定于穗数和穗粒数，穗数和穗粒数的增加导致了产量的提高。

图2 不同施氮水平下豫麦49－198小麦花后总干物质积累动态Fig.2 Dynamics
of post－anthesis dry matter accumulation under different nitrogen levels for Yumai 49－198and Ping’an 8
表3 不同施氮量对小麦干物质转运的影响Table 3 Wheat dry matter transport
at different nitrogen levels品种Cultivar处理Treatment花后积累量/（kg·hm －2）Accumulation after flowering花后积累贡献率/%Accumulation
contribution rate after flowering花前物质输出量/（kg·hm－2）Before flowering material output花前物质输出率/%Spent before the material output rate花前积累贡献率/%Spend accumulated before the contribution rate豫麦49－198 N05 183.46c 63.45c 2 955.50a 21.86a 36.55a Yumai 49－198 N120 5 643.31c 63.46c 3 199.47a 22.11a 36.54a N180 7 448.28a 83.99a 1 540.70b 10.89c 17.68c N240 6 723.79b 75.63b 2 146.75b 16.52b 24.37b N360 6 274.20b 77.48b 1 550.31b 11.32c 17.66c平安8号 N0 5 551.06c 71.87b 2 146.63a 22.05a 28.13a Ping’an 8 N120 6 379.64bc 79.70ab 1 599.73ab 16.41a 20.30ab N180 7 180.27ab 84.54ab 1 342.11ab 12.74ab 15.46ab N240 8 177.55a 94.49a 505.30b 4.02b 5.51b N3607 397.68ab 85.16ab 1 279.61ab 11.23ab 14.84ab
对施氮量（x）与豫麦49－198产量（y）进行回归分析，结果表明，二者符合一元二次方程，豫麦49－198可用 y＝－0.014 1x2 ＋6.239 8x＋7 884.6（R2＝0.820 9）来拟合，算得最高产量施氮量为221kg·hm－2，最佳经济效益施氮量为125kg·hm－2；平安8号可用y＝－0.00 79x2＋3.267 7x＋7 797.4（R2＝0.631 1）来拟合，计算得到的最高产量施氮量为207kg·hm－2，最佳经济效益施氮量为117kg·hm－2。

表4 不同施氮量对小麦产量及产量构成因素的影响Table 4 Wheat yield and yield factors at different nitrogen levels品种Cultivar处理Treatment穗数/（万·hm－2）Spike number穗粒数Grain number千粒质量/g 1 000grain mass籽粒产量/（kg·hm－2 Grain yeild豫麦49－198 N0）596.97c 31.28bc 43.43ab 7 942.67c Yumai 49－198 N120 629.40ab 30.22c 42.33c 8 260.00b N180 613.28bc 35.09a 42.51bc 8 544.00a N240 652.13a 32.46b 43.57ab 8 753.33a N360 628.55ab 31.08bc 43.94a 8 250.67b平安8号 N0 475.21d
35.81ab 43.13ab 7 846.67d Ping’an 8 N120 509.40cd 36.67a 42.52b 7 906.00c N180 548.72bc 36.22ab 43.39a 8 190.67b N240 594.87a 36.96a 43.01ab 8 232.00a N360584.62ab 35.35ab 40.43c 7 913.33c
3 结论与讨论
以前研究结果表明，氮肥施用不足，则导致群体数量不够，影响小麦分蘖和产量，而氮肥用量过多则导致小麦生长过旺、无效分蘖增加，贪青晚熟、容易倒伏。

小麦生育后期干物质积累量与籽粒产量关系密切，适宜施氮量对小麦生育后期物质积累有重要作用，小麦从开花期到成熟期对氮素仍有一定的需求量，占到整个生育期的20%左右［22－23］。

本试验表明，合理的群体结构是提高小麦生物量的重要措施。

豫麦49－198和平
安8号均在施氮量为240kg·hm－2时获得较高的群体。

过高或过低的群体都影响产量而使产量降低，群体过低，虽然穗粒数和千粒质量高，但是公顷穗数过低而影响了产量；群体过高，虽然穗数较高，但是穗粒数和千粒质量低而使产量降低。

在协调的群体结构下，2品种干物质积累呈“S”型曲线，且随氮肥用量增加干物
质累积量增大，这与大多研究结果一致［24］；适量增施氮肥能够提高小麦花后
干物质的生产能力和花后同化物对籽粒的贡献率，增大总干物质量；促进开花后干物质向籽粒转运，从而提高籽粒产量［25］。

在小麦高产攻关研究中，适宜施氮量的确定是重要的技术问题［26］。

为了产量
指标的实现，研究者或生产者往往会不惜成本，氮投入量较高，所以在黄淮麦区小麦超高产典型的报道中，施氮量一般超过270kg·hm－2［27］。

张洪程等［28］、郝代成等［29］也曾提出超高产小麦施氮量要因品种、地域、地力而定。

在本试
验条件下，2个冬小麦品种在施氮量180～240kg·hm－2时均实现了高产，低于
各地所要求的氮肥施用量指标，说明在小麦超高产攻关中施氮量并非越多越好。

在对产量构成因素的影响中，适宜施氮量对穗粒数、穗数和千粒质量的影响达显著水
平，也表明了随产量水平提高，产量主攻目标也应随之改变，确定适宜施氮量且生育过程前后并重施用，对在稳定足够穗数的基础上，增加穗粒数，促进花后干物质积累，提高千粒质量，最终实现超高产具有十分重要的意义。

在较高的土壤肥力条件下，施氮量在180～240kg·hm－2时，对多穗型小麦品种（豫麦49－198和平安8号）的群体构建、产量构成的协调发展及获得较高的产
量有较大的作用。

但对于该条件下多穗型小麦品种对氮素的吸收、利用，以及中低土壤肥力条件下施氮量对小麦茎蘖动态、花后干物质的转运和产量的影响还有待进一步研究。

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