氮硫配施对冬小麦氮硫积累及产量的影响

本科生毕业论文（设计）题目学院专业班级学生姓名指导教师撰写日期：2012年5月12日氮硫配施对冬小麦氮、硫积累及产量的影响资源与环境学院农业资源与环境专业1氮硫配施对冬小麦氮、硫积累及产量的影响摘要：为了研究氮硫配施对冬小麦氮、硫积累及产量的影响，采用柱栽试验，以中筋小麦豫农949为供试材料，设置不同的供氮和施硫水平，研究不同供氮条件下施硫对冬小麦氮、硫积累和产量的影响。结果表明，在中氮水平下（N1S1）施硫提高了干物质积累量和籽粒干重，显著增加了小麦千粒重和籽粒的硫含量，降低了籽粒中的氮含量和N/S比，进而对小麦的品质构成影响。关键字：冬小麦；氮；硫；物质积累；产量EffectofSulphurandNitrogenFertilizerCombinedapplicationonAccumulationofNitrogenandSulphurandGrainYieldofWinterWheatZhaoWen-binAbstract：Inordertoresearchtheeffectofsulphurandnitrogenfertilizercombinedapplicationonaccumulationofnitrogenandsulphurandgrainyieldofwinterwheat.asthematerialtowheatglutentheYunong949,potplantedtestssetfordifferentlevelsofnitrogenandsulfur,researchingtheeffectsofapplyingsulfuronnitrogenandsulfuraccumulationandyieldinthedifferentnitrogenconditions.Theresultsshowedthatinthemoderatenitrogenlevels(N1S1)sulfurincreaseddrymatteraccumulationandgraindryweight,significantlyincreasinginthousandseedweightandgrainofwheatsulfurcontentandreducingthegrainnitrogencontentandN/Sratio,andthusimpactonthequalityofwheat.Keywords：Winterwheat;Nitrogen;Sulphur;Accumulationofdrymatter;Grainyield小麦是我国主要的粮食作物之一，在国家粮食安全和社会经济发展中都占有举足轻重的地位。随着人民生活水平的不断提高和经济全球化对优质小麦需求量的不断增加，我国小麦生产面临着提高产量、改善品质的双重挑战，迫切需要解决“作物—产量—品质—环境”矛盾，提高光、热、水、肥等资源的利用效率，实现小麦产量、品质的新突破[1]。近年来，随着高浓度化肥的使用，尤其是氮肥使用量越来越多，导致土壤营养的不平衡，成为水体和大气污染的重要来源，不仅影响生态环境，也影响到其他营养元素在植物体内的吸收和代谢，造成营养元素间的拮抗和协同作用，对作物产量的进一步提高和品质的改善产生很大影响[2,3]。硫是继氮、磷、钾之后作物生长发育所需要的第四大主要营养元素。作为植物生长和品质形成的重要营养元素，过去主要以肥料的副产物或空气沉降物补充给土壤，但随着当前肥料种类的改变和作物产量的提高，尤其是在过量施氮的情况下，土壤缺硫面积在逐渐扩大。由于氮素和硫素在植物体内的生理活动中有着密切联系，土壤中硫、氮等营养元素的多少、比例以及同化情况对作物生长和产量、品质影响极大[4]。有研究表明，没有足够的硫营养，作2物的产量和品质都会受到影响[5,6]。为此，农业生产中硫的研究已经愈来愈受到营养学家的广泛关注。本试验主要针对目前小麦生产中施氮量逐年增多，以及我国农业生产中过量施氮造成的生理性缺硫对小麦产量和品质的影响，采用先进的化学元素分析设备，探讨了硫素营养与氮配施对小麦氮、硫积累及产量的调控，以期为实施氮、硫合理配施的调控技术措施，实现小麦高产、优质以及高效提供参考依据。1材料与方法1.1试验材料与试验设计试验于2009-2010年在河南农业大学科教示范园区进行，供试品种为国审中筋多穗型小麦品种豫农949。采用柱栽试验，柱高1.3m，直径15cm，每柱装土43kg，供试土壤为砂壤土，基础养分为有机质8.3g/kg、全氮0.87g/kg、速效磷24.44mg/kg，速效钾124.32mg/kg，有效硫含量为18.4mg/kg，含水量18.82%，pH8.62。根据小麦生产中氮肥施用状况，设2个水平180kg/ha，360kg/ha，根据每柱土重换算施纯氮1.74、3.46g/柱，以N1、N2表示；2个硫素供应水平为分别为0、0.58g/柱，以S0，S1表示共计4个处理，5次重复。按照大田施肥量换算每柱施入P2O50.10g、K2O0.80g，氮、磷、钾肥和硫肥分别为尿素（N含量46.3%）、磷酸二铵（N含量18%；P2O5含量46%）、氯化钾（K2O含量60%）和硫磺粉。磷肥和钾肥以及50%的硫肥和氮肥基施，另外50%的硫肥和氮肥于拔节期追施。2009年10月14日播种，3叶期定苗，每柱留苗10株，其它管理措施同高产麦田。1.2测定指标与测定方法1.2.1群体质量指标和田间农艺性状调查成熟期取样，将植株分离为叶、茎、穗轴+颖壳和籽粒，在105℃下杀青20min,然后在80℃下烘干至恒重，称其干重，计算干物质重量，然后用实验磨磨粉用于养分分析。1.2.3成熟期干物质中氮、硫（N、S）元素积累的测定本试验采用半常量元素分析仪（VarioMAXCNS），该分析仪采用独特的吸附－解吸的原理，不存在色谱分离时所要求的色谱柱的长时间的稳定要求，只需45分钟的升温要求，待温度达到预先设定后即可开始测试，实验过程采用动态燃烧法，稳定时间短，根据样品性质和质量，可在5-15分钟内完成分析测试。1.2.2产量及产量构成因素分析成熟时实收计产，计算每柱籽粒产量。同时进行室内单茎考种分析。1.3试验数据分析方法试验数据采用MicrosoftExcel2003和SPSS15.0软件分析，采用最小显著差数法（LSD0.05）进行平均数显著测验。2结果分析2.1不同处理对干物质及籽粒重的影响由图1可以看出中，在不同的氮硫水平下，小麦干物质积累与籽粒干重动态变化基本一致。小麦干物质积累量和籽粒重随着施氮量的增加而减少；在N1处理水平下，小麦干物质积累量和籽粒重随着施硫量的增加而增加，而在N2处理水平下，小麦干物质积累和籽粒重随着施硫量的增加而减少。综上分析可以看出，氮硫配合施用对小麦干物质积累量和籽粒重有影响，并在N1S1配施3水平下获得最大干物质积累量和籽粒重，而在过量氮肥下施用硫肥，不仅干物质积累量和籽粒重没有提高，而且浪费肥料，导致经济效益下降。图1施用氮肥和硫肥对干物质积累及籽粒重的影响Fig1.Effectofnitrogencombinedsulphuronaccumulationofdrymatterandgrainweight2.2施用氮肥和硫肥对产量及产量构成因素的影响从表1可以看出，籽粒重和千粒重在N1S1下达到最大值，穗粒数的最大值为N1S0，而穗数各处理间差异不显著。随施氮量的增加，千粒重、籽粒重和穗粒数逐渐减低，但提高了成穗数。在N1下，施硫对千粒重和籽粒重有显著的提高；穗粒数和穗数有降低趋势，而穗数差异不显著。在N2下，施硫对千粒重和穗粒数有所提高，籽粒重和穗数逐渐减低，但处理间差异不显著。综上所述，在N1下，产量表现为S60S0，差异显著；而N2下表现出相反的趋势，差异不显著。由表中还可以看出，N1S1水平下籽粒重和千粒重同其他水平相比差异显著，而N1S0水平下穗粒数显著高于其他处理，各处理间穗数差异均不显著。综上所述，在中氮水平下（N1S1）施硫显著增加了千粒重和籽粒重。表1施用氮肥和硫肥对产量及产量构成因素的影响Table1.Effectofnitrogencombinedsulphuronthegrainyieldtraitsandatmaturityingrains处理Treatment穗数/株Earnumber/pot穗粒数Kemelsperspike千粒重1000-kemelWeight籽粒重/柱Yield/potN1S02.73a29.55a51.66b46.67bN1S12.61a27.25b54.37a52.04aN2S02.89a24.45b49.31b39.95cN2S12.68a28.45b52.06b36.35c注：不同小写字母表示同一品种处理间差异达5%显著水平，下同。Note:Differentlettersamongtreatmentswiththesamecultivarmeansignificantat5%level,thesameasbelow.2.3对成熟期各器官的氮、硫含量及氮/硫比的影响Hesse等研究结果表明[7-9]，氮素能够诱导硫吸收同化有关基因的表达，提高植株对硫的吸收同化能力。由表2可以看出，成熟期各器官氮含量以籽粒最高，叶片居中，茎、穗轴+颖壳020406080100N1N2施氮量/柱[Ng/pot]干物质重/盆Strawdryweight[g/pot]S0S1020406080100N1N2施氮量/柱[Ng/pot]籽粒干重/盆Graindryweight[g/pot]S0S14含量最低；各器官硫含量以叶片最高，籽粒次之，茎、穗轴和颖壳含量最低；N/S比以籽粒最高，茎、穗轴和颖壳次之，叶片最低。在N1水平下施硫，茎、穗轴+颖壳和籽粒中的氮含量逐渐降低，而叶中的氮含量有升高趋势，各处理间差异不显著。硫含量在叶、穗轴+颖壳中逐渐降低，差异不显著；茎和籽粒有升高趋势，其中籽粒差异显著。茎和籽粒中N/S比降低，而叶中略有升高。在N2水平下施硫，氮含量在茎、穗轴+颖壳和叶中含量均有升高趋势，而籽粒中含量有所降低；各器官中的硫含量增加，籽粒中差异显著，而N/S比均有所降低。综上所述，在中氮水平下施用硫肥（N1S1），降低了籽粒中的氮含量，显著增加了含硫量，降低了N/S比，进而对小麦的品质构成影响。表2成熟期各器官的氮、硫含量及氮/硫比的影响（LSD0.05）Table2.EffectonthecontentofnitrogenandsulphurandN/Sinmaturetime(LSD0.05）处理Treatment茎Stem叶Leaf穗轴+颖壳Spikeaxis+glume籽粒GrainN%S%N/SN%S%N/SN%S%N/SN%S%N/SN1S00.65b0.05a11.961.46a0.46a3.150.85a0.11a7.612.70a0.12a21.71N1S10.64b0.07a9.151.69a0.36a4.700.79a0.10ab7.612.64a0.17b15.42N2S00.80a0.09a8.671.59a0.30a5.350.80a0.09b9.242.87a0.11b25.96N2S10.87a0.17a5.101.66a0.45a3.700.87a0.12a7.462.75a0.12b22.752.3施用氮肥和硫肥对籽粒中氮、硫含量及氮硫比的影响由表3看出，籽粒氮含量和N/S比随着施氮量的增加而增加，而硫含量降低。施硫使籽粒中的硫含量逐渐增加，而氮含量和N/S比降低。表3还可以看出，不同的氮硫配施水平下，氮含量表现为N2S0N2S1N1S0N1S1，差异性均不显著；硫含量N1S1N1S0N2S1N2S0，其中N1S1达到显著水平。据报道[10]，籽粒的N/S比保持在14.22-15.27范围内，其面团形成时间和稳定时间较长，适合于籽粒品质的形成。在N1和N2两个水平下施硫，降低了成熟期籽粒的N/S比，使籽粒N/S比保持在15.42-