氮肥用量对N50222和LX987小麦产量的影响2014.05.19

氮肥用量对糯小麦植株生长发育和籽粒产量的影响郭俊良，张敏，刘希伟，徐东旭，吕蒙，蔡瑞国*，周印富*1（河北科技师范学院生命科技学院，河北昌黎066600)摘要：为明确氮肥用量对糯小麦植株生长发育的影响和产量的影响，同时比较普通小麦和糯质小麦对氮素水平响应的差异，本研究在大田条件下，以农大糯50222和轮选987为试验材料，设计3个氮肥处理（0、100、200gN/m2），研究了糯小麦植株生长发育和籽粒产量对氮素水平的响应。结果表明：2个品种（系）小麦单位面积穗数均随着施氮量的增加而不断增加。小麦整个生育时期内，N50222小麦茎蘖苗数均低于LX987在同处理条件下的小麦茎蘖苗数。在0-200gN/m2施氮范围内，与LX987小麦成穗率出现先增后降趋势不同，N50222小麦成穗率随氮肥用量的增加逐渐上升，并且成穗率和最终穗数明显小于LX987小麦。LX987小麦穗粒数在一定施氮范围内呈现出先增后降的趋势，N50222小麦穗粒数研究结果正好与其相反，同时N50222小麦的穗粒数明显大于LX987小麦的穗粒数。施用氮肥后，LX987小麦植株茎、叶和鞘部的干物质转移量、转移率和对籽粒的贡献率均不同程度下降，而N50222三个指标在0-200gN/m2范围内随着施氮量的增加而不断增加，尤其是HN处理条件下增幅显著。小麦籽粒灌浆过程均呈“S”型变化趋势，并且随着施氮量的增加，籽粒千粒也都重逐渐下降。在0-200gN/m2施氮范围内，与LX987小麦产量出现了先增后降的趋势不同，N50222小麦产量随着施氮量的增加出现一直增加的趋势。综上可见，氮肥用量对小麦植株生长发育和籽粒产量有重要影响。关键词：小麦籽粒；氮肥水平；产量；灌浆速率中图分类号：S512.01文献标志码：A文章编号：合理施用氮肥对小麦籽粒灌浆速率、籽粒干物质量积累以及小麦穗数、穗粒数、千粒重等都有着直接的影响[1]。因为小麦穗数、穗粒数和千粒重是组成小麦产量的三大要素，所以氮肥用量对小麦产量的影响也是显而易见的。前人有关氮肥用量对小麦产量影响的研究已经很多，但大部分都是有关施氮对强筋、弱劲等普通小麦植株营养器官干物质转移、籽粒灌浆和产量影响的研究[2-15]。随着近几年来糯质小麦在食品加工业、面粉制造业等行业生产中的重要性越来越大，应用领域也越来越广，所以糯小麦在农业生产中的地位愈加受到人们的重视[16-19]。本文通过选取糯质小麦50222为试验材料，以普通小麦轮选987为参照，研究了不同施氮处理对糯质小麦50222植株生长和籽粒产量的影响，旨在为糯质小麦合理施用氮肥，提高籽粒灌浆速率、单位穗数、穗粒数和最终产量提供理论依据和技术支持。基金项目：国家自然科学基金项目（31201157）；河北省教育厅优秀青年基金项目（Y2012032）；“十二五”农村领域国家科技计划项目（2011BAD16B08）；河北省科技支撑计划项目（12220202D-2）；唐山市科技支撑项目（12120202A）。*通讯作者。蔡瑞国，男，博士，副教授。主要研究方向：作物高产优质栽培及产量、品质形成的生理机制与调控。E-mail:[e-mail]。周印富，男，教授。主要研究方向：作物高产优质栽培。E-mail:[e-mail]。收稿日期：；修改稿收到日期：1.材料与方法1.1试验材料田间试验工作于2012年10至2013年6月在河北科技师范学院昌黎校区新农场进行。选用普通小麦轮选987（LX987）和农大糯50222（N50222）2个品种（系）为供试材料。种植密度设计为基本苗300株/m2，25cm行距。试验地供试土壤为壤土，0-20cm土层全氮、水解氮、速效磷和速效钾含量分别是5.05g/kg、111mg/kg、39mg/kg和75mg/kg。设置3个氮肥水平处理，分别为施0gN/m2（对照，CK）、100gN/m2（低氮，LN）、200gN/m2（高氮，HN），其中50%做底肥，50%拔节期追施。试验采用裂区设计，氮肥为主区，品种为副区，小区面积为9m2（3m×3m），3次重复，完全随机排列。田间管理按照当地高产栽培技术流程进行，小麦当年田间长势良好，于2013年6月23日收获，籽粒晒干，保存。1.2测定项目与方法1.2.1小麦植株样品采集及干物质测定在小麦开花期选取同一天开花的代表性麦穗进行标记，于开花期和完熟期每小区取20株小麦，植株分为穗部、籽粒、茎、叶和鞘等部分，分别放入纸袋，然后将其放入105℃烘箱中杀青30min，再将温度调至80℃烘干，直至样品质量恒定后称重。样品计算方法：植株总干物质量=穗部+籽粒+茎+叶+鞘；营养器官干物质转移量=开花期营养器官干物质量-完熟期营养器官干物质量；营养器官干物质转移率=（营养器官干物质转移量/开花期营养器官干物质量）×100%；营养器官干物质转移对籽粒贡献率=（营养器官干物质转移量/完熟期籽粒重量）×100%；经济系数=完熟期籽粒重量/植株总干物质量。1.2.2籽粒样品采集及灌浆特性的测定花后每隔5天取一次标记麦穗，直到小麦成熟。剥其籽粒，测定花后不同时期干样籽粒千粒重，得出单粒干物质量。用后一时期单粒干物质量减去前一时期单粒干物质量，再除以两个时期间隔天数得到籽粒灌浆速率。1.2.3小麦产量的测定每个处理取3个面积为1m×1m的区域测产，数其穗数、穗粒数，对植株脱粒，晒干，测千粒重和实际产量。1.2.4数据分析与作图采用DPS（7.05）进行数据分析，采用Excell（2003）办公室软件进行数据处理和作图。2.结果与分析2.1施氮量对小麦干物质积累分配与转运的影响2.1.1施氮量对小麦干物质积累、分配及小麦经济系数的影响由表1和表2可以看出，N50222和LX987两个品种小麦植株各部分干物质积累因基因型差异和氮肥用量的不同表现出各自的特点。开花期时，不论植株整体总干物质量，还是植株各部分营养器官干物质量，N50222小麦在不同氮肥处理条件下植株及其各部分营养器官的干重都明显低于LX987小麦相应氮肥处理条件下植株和营养器官的干重。N50222小麦开花期植株的总干重以及穗部、茎、叶、鞘的干重都是随着施氮量的增加呈不断递增趋势。LX987小麦开花期植株的总干重以及穗部、茎、叶、鞘的干重都是随着施氮量的增加出现先降后增的趋势，呈现出HN＞CK＞LN。进入小麦完熟期后，LX987小麦植株总干物质重量和各部分营养器官干物质重量均随着氮肥用量的增加而不断增加。N50222小麦植株总干物质量和小麦的叶部、鞘部干物质量随着氮肥用量的增加出现先增后降趋势，穗部和茎干物质重量则是随着施氮量的增加一直下降。说明增施氮肥有利于N50222小麦开花期的植株总干重以及各部分营养器官干物质重量的增加，并且可以降低成熟期小麦茎部干物质量。LN处理可以提高N50222小麦完熟期植株总干重和叶、鞘部干物质重量。N50222小麦的经济系数在不同施氮处理条件下都明显高于LX987小麦相应处理条件下的经济系数，并且N50222小麦经济系数均在0.5以上。随着施氮量的增加，LX987小麦的经济系数不断上升，而N50222小麦经济系数则出现先增后降趋势，呈现出LN＞CK＞HN。说明N50222小麦经济系数普遍较高，合理增施氮肥有利于N50222小麦经济系数的提高，但过量施肥则会导致经济系数降低；而在0-200gN/m2施氮范围内，LX987经济系数则随着氮肥用量的提高而不断提高。表1开花期小麦干物质积累（g/株）处理穗部茎叶鞘总干重轮选987N00.5290.9360.4210.4082.294N1000.3960.6970.3640.3251.782N2000.5850.9450.4990.4362.464农大糯50222N00.3470.4600.1640.2461.217N1000.3580.5070.2410.2941.401N2000.5450.6440.3740.4001.963表2成熟期小麦干物质积累（g/株）及经济系数品种处理穗部茎叶鞘穗粒重总干重经济系数轮选987N00.3360.5790.2000.2321.2102.5580.473N1000.3330.5600.2010.2341.2972.6260.494N2000.4790.8400.2860.3172.0673.9890.518农大糯50222N00.5140.4440.1590.2271.5402.8830.534N1000.4870.4160.2230.2391.6312.9950.544N2000.4760.3160.2260.2361.3142.5680.5122.1.2氮肥用量对小麦干物质转移的影响由表3可以看出，随着氮肥用量的不断增加，LX987小麦植株茎部干物质转移量逐渐下降，而叶部、鞘部干物质转移量出现先降后增趋势，CK处理条件下叶部、鞘部干物质转移量最高；各部分营养器官干物质转移率则随着施氮量的增加而不断下降，呈负相关，CK处理条件下植株茎部、叶部和鞘部干物质转移率明显高于施氮处理条件下的三部分干物质转移率。N50222小麦植株茎部、叶部和鞘部干物质转移量和转移率均随着施氮量的增加而增加，其中HN处理条件下营养器官茎部、叶部和鞘部干物质转移量和转移率增幅最大，明显高于其它两个处理。由此可以看出：LX987小麦在施氮后，植株的茎、叶和鞘部干物质转移量和转移率都小于CK处理，而N50222小麦则与之相反，增施氮肥后，其茎、叶和鞘三部分干物质转移量和转移率均大于CK处理,且在HN处理条件下达到最大。2.1.3氮肥处理条件下小麦干物质转移对籽粒的贡献率由表3可以看出，LX987小麦植株茎部干物质转移对籽粒的贡献率随着施氮量的增加而不断下降，而叶部和鞘部干物质转移对籽粒贡献率随着施氮量的增加出现先降后增的趋势，贡献率最低出现在LN处理条件下。N50222小麦植株茎部、叶部和鞘部干物质转移对籽粒贡献率均随着施氮量的增加而不断增大，其中HN处理条件下各部分营养器官干物质转移对籽粒贡献率最大，明显高于其它处理条件下各部分营养器官干物质转移对籽粒贡献率。由此我们可以看出，在0-200gN/m2施氮范围内，LX987小麦在施氮条件下植株的茎、叶和鞘三部分干物质转移对籽粒的贡献率明显低于CK处理（叶部HN处理条件下除外），而N50222小麦植株茎、叶和鞘三部分干物质转移对籽粒的贡献率则随施氮量的增加而逐渐增加，并且明显高于CK处理。2.2氮肥用量对小麦籽粒灌浆的影响2.2.1氮肥用量对小麦籽粒干物质量积累变化的影响由图1可以看出，两个品种小麦开花后籽粒的干物质量积累在花后30d之前都表现出逐渐上升的趋势，花后35d以后直到完熟期籽粒干物质量积累逐渐减少，其中籽粒灌浆前期（开花后-10d），籽粒干物质积累平缓增加，灌浆中期（花后10d-20d）籽粒干物表3氮肥用量对小麦营养器官中干物质向籽粒转移量和贡献率的影响品种处理干物质转移量（g/株）干物质转移率%贡献率%茎叶鞘茎叶鞘茎叶鞘轮选987N00.3570.2210.17538.12952.44442.97225.59115.82412.557N1000.1370.1640.09119.65744.90827.9969.42611.2426.257N2000.1050.2120.11911.08042.56127.2038.26516.7629.361农大糯50222N00.0160.0050.0203.4493.2957.9760.9490.3231.176N1000.0920.0180.05518.0677.43218.8666.1311.1993.710N2000.3270.1480.16450.84539.67240.97220.8569.45610.449质积累量迅速增加，灌浆后期（花后20d-30d）籽粒干物质积累渐趋减缓，灌浆末期（花后30d-完熟期），籽粒干物质积累在各个处理条件下都快速下降，整个籽粒灌浆过程均呈现出“S”型变化趋势。具体到不同品种小麦，氮素水平对籽粒干物质积累的影响又有各自的特点