水肥耦合对小麦产量的影响研究

顾国俊，季仁达，吴传万

（江苏省淮安市洪泽县农业技术推广站，江苏洪泽 223100）

施用氮肥可以显著提高小麦产量和改善其品质[1-3]，水、肥互作对作物产量、土壤肥力以及生态环境的影响一直备受农学家和环境学家的重视[4-6]。不同的肥料管理措施能够影响作物对水分的吸收利用,而土壤水分状况不仅影响肥料效应的发挥,还对养分在土壤中的转化、迁移、积累起着至关重要的作用[7]。

目前，关于作物水肥耦合效应的研究已有很多[8-13]，但大多集中在作物的水肥耦合对最终产量及品质或单一种植模式的水肥耦合效应在生理生态指标上的研究[14-17]，而针对不同生育时期水肥耦合效应的研究则较少。因此，笔者结合小麦产量构成因素形成的不同时期，选取了拔节期和灌浆期灌水处理，并在高、中、低3个不同氮素水平下对小麦群体动态和个体生长进行研究，以揭示不同肥水条件对小麦产量构成因素的影响，从而优化肥水管理方案，为作物科学生产提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料和内容

供试品种为郑麦9023 ，为当地主导品种，种植比例占80%以上。研究内容包括群体动态，拔节期、孕穗期植株性状及产量构成因素。

1.2 试验地概况

试验地位于洪泽县农业科技综合展示基地（储备试验区），试验阶段光照时数较常年偏多，温度接近常年，降水偏少，尤其是播后出苗阶段，降水较常年偏少近90%。试验地土壤肥沃，有机质含量34.92 g/kg，全氮 0.131 8 g/kg，铵态氮 24.17 mg/kg，速效磷29.25 mg/kg，速效钾57.18 mg/kg。前茬作物为机插水稻，于2011年10月26日收获。

1.3 试验设计

试验以灌水时期为主区，设W1（拔节水）、W2（灌浆水）和W3（拔节水+灌浆水）3个水平；设施氮量为副区，分别为施用纯氮20 kg/667m2（N1）、16 kg/667m2（N2）和12 kg/667m2（N3）高、中、低3个氮肥运筹方式，氮肥按基肥和拔节孕穗肥分2次施用，基追比为 1∶1。P2O5施用量为 8 kg/667m2、K2O 施用量为 10 kg/667m2，磷钾肥作为底肥一次施入。共9个处理，重复3次，小区面积30 m2。播量10 kg/667m2，于2011年11月2日播种，处于当地适宜播种范围，基本苗为15万～18万/667m2。播种方式为浅旋机条播（秸秆不还田）。

2 结果与分析

2.1 小麦产量

试验结果表明，各处理小麦产量以拔节水高氮处理（N1W1）最高，其次为灌浆水高氮处理（N1W2）和拔节水中氮处理（N1W2），而拔节水高氮处理（N1W1）与灌浆水高氮处理（N1W2）间无显著差异，其他各处理组合均显著低于高氮处理。

表1 水分施氮量处理组合产量及三要素情况

2.2 因素主效应分析

施氮量因素主效应分析结果表明（表2），小麦产量依次为 N1＞N2＞N3，N1、N2极显著高于 N3，而 N1、N2间产量差异并不显著。灌水处理以W1产量最高，W2次之，最低为 W3。

表2 施氮量与水分处理（N×W）互作效应分析 kg/667m2

W1处理的小麦产量（Y）随施氮量（X）变化的回归方程为：Y=-2.874X2+110.89X-524.93（R2=0.995 9），当X=19.3 kg/667m2时产量最高；W2条件下Y=-2.719 8X2+105.17X-482.5（R2=0.992 3），当 X=19.3 kg/667m2可获得最高产；W3条件下Y=-4.105 2X2+150.37X-866.87（R2=0.991 4），当 X=18.3 kg/667m2时可获得最高产。这说明W3处理下施氮量较其他2种灌水处理可减少1 kg/667m2。3种灌溉方式下获得最高产所施氮肥量不同，3种水分处理方式和氮肥施用量间存在不同的耦合效应。

2.3 不同处理组合对产量构成因素的影响

施氮量对穗数（F=111.462**）、粒数（F=211.226**）及千粒重（F=94.492**）的影响均达极显著水平。其中N1条件下穗数最多，N1处理的穗粒数显著高于N2，N2显著高于N3；N2处理的千粒重最高，N1显著高于N3，N1、N2差异不显著。这说明穗数与拔节前施氮量有关，拔节期水肥耦合效应影响个体生长量从而决定穗粒数及千粒重的大小；灌浆水主要对千粒重构成一定影响。

2.3.1 不同处理组合对群体动态影响。N1、N2、N3间基本苗差异不大（表3），N1处理下越冬期群体数最高，为35.1万/667m2，其次是N2和 N3，群体数分别为32.2万和27.7万/667m2。拔节期以N2水平下最高，且显著高于N1、N3处理，而到成熟期以N1水平最高。冬前达穗率以N2处理最高，达99.2%，其次是N1和 N3，分别是 85.7%、67.8%。

表3 不同处理的群体效应

2.3.2 不同处理组合对植株个体性状的影响。植株个体干重的差异经历了拔节期、孕穗期和成熟期3个时期的增加。由表4可知，拔节期植株干重在不同氮素水平下差异达极显著水平（F=33.152**），其中N1处理的干重最高，显著高于N2、N3处理；孕穗期以N1处理单株干重最高，且显著高于N2与N3处理，N2与N3间差异显著，这表明,成熟期3种氮素水平下的单穗重量也表现出极显著差异。总之，不论是在拔节期孕穗期和成熟期，单株干重均以N1水平下最高，均显著高于N2与N3水平。

综上所述，3种氮素水平间的产量差异主要来源于抽穗前的干物质积累量，即穗数和穗粒数的差异，千粒重的大小决定于灌浆期的水肥条件及植株自身的营养生长量的积累。

表4 不同生育时期植株干重情况 g

3 结论

试验结果表明，产量以N1水平下最高，且在一般情况下，达到高产的最大施氮量为18.93 kg/667m2。施氮量应视灌水时期不同而异,拔节期灌水处理(W2)、拔节期和灌浆期2次灌水（W1）均以施纯氮19.3 kg/667m2的产量最高，而单灌浆期灌水，施氮量可酌情减至18.3 kg/667m2。高、中、低3种氮素水平的水肥耦合效应均显著，其中尤以拔节期灌水处理中高氮素水平耦合效应最显著。

各处理组合产量以N1W1及N1W2最高,在20 kg/667m2施氮量条件下，拔节期灌水或灌浆期再灌水2个组合产量均超过530 kg/667m2，其他各处理组合均显著低于N1W1和N1W2。各处理组合对群体的影响时期主要是在拔节期之前，施氮量对群体最终成穗数影响较大，其中以高氮处理N1最终成穗数最高；拔节期的水肥耦合效应以高氮水平下拔节期灌水（W2）或拔节期与灌浆期2次灌水处理（W1）对穗粒数的影响最大；对千粒重的影响以高氮水平下灌浆期（W3）与2次灌水处理（W1）最大。对个体的影响分析结果显示，高氮水平在拔节期或2个时期同时灌水，植株积累的干物质量最高，最终产量亦为最高。

[1]武际,郭熙盛,王允青,等.不同土壤养分状况下氮钾配施对弱筋小麦产量和品质的影响[J].麦类作物学报,2007,27(5):841-846.

[2]葛鑫,戴其根,张洪程,等.施氮方式对强筋小麦氮素代谢、产量和品质的影响[J].麦类作物学报,2003,23(40):104-108.

[3]武际,郭熙盛,王允青,等.氮钾配施对弱筋小麦济南17产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2007,13(6):1054-1061.

[4]李生秀,李世清.不同水肥处理对旱地土壤速效氮、磷养分的影响[J].干旱地区农业研究,1995,13(1):7-13.

[5]李世清,李生秀.半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失[J].应用生态学报,2000,11(2):240-242.

[6]范丙全,胡春芳,平建立.灌溉施肥对壤质潮土硝态氮淋溶的影响[J].植物营养与肥料学报,1998,4(1):16-21.

[7]汪德水.旱地农田肥水关系原理与调控技术[M].北京:中国农业科技出版社,1995:195-203.

[8]岳寿松.小麦生育后期的光合作用与产量[J].山东农业大学学报,1989(1):89-94.

[9]金剑,刘晓冰,李艳华,等.水肥耦合对春小麦灌浆期光合特性及产量的影响[J].麦类作物学报,2001,21(1):65-68.

[10]张依章,张秋英,孙菲菲,等.水肥空间耦合对冬小麦光合特性的影响[J].干旱地区农业研究,2006,24(2):57-60.

[11]尹光华.刘作新,孙中和,等.水肥耦合对春小麦水分利用效率的影响[J].水土保持学报,2004,18(6):156-162.

[12]尹光华,刘作新,陈温福,等.水肥耦合条件下春小麦叶片的光合作用[J].兰州大学学报:自然科学版,2006,42(1):40-43.

[13]汪德水.旱地农田肥水协同效应与耦合模式[M].北京:气象出版社,1999:84-98.

[14]张秋英,刘晓冰,金剑,等.水分耦合对玉米光合特性及产量的影响[J].玉米科学,2001,9(2):64-67.

[15]金剑,刘晓冰,王光华,等.水肥耦合对春小麦群体叶面积及产量的影响[J].吉林农业大学学报,2005,27(3):241-244,247.

[16]张秋英,李发东,刘孟雨,等.水分胁迫对冬小麦旗叶叶绿素a荧光参数光合速率的影响[J].干旱地区农业研究,2002,20(3):80-84.

[17]EVANS J R.Nitrogen and Photosynthesis in the flag leaf of wheat(Tritium aestivum L.)[J].Plant Physiology,1983,725:297-302.

郑麦9032

郑麦9032为河南省农业科学院小麦所研究员许为钢博士主持选育的强筋优质小麦新品种，2001年通过河南省、湖北省品种审定，2002年通过安徽省、江苏省品种审定。该品种参加过黄淮麦区南片国家区域试验、长江中下游麦区国家区域试验，并于2002年秋播升入这2个国家区域试验的生产试验，其种植面积位居我国当前优质小麦品种种植面积第1位。

郑麦9023弱春性，幼苗偏直立，叶色深绿，叶片宽大，苗壮，分蘖力中等，成穗率较高，一般成穗525万株/hm2左右。株型紧凑，通风透光性好，株高80～85 cm，茎秆粗壮弹性好，抗倒伏能力强，穗纺形，结实性较好，每穗结实30～35粒。长芒，白壳，籽粒白色、角质，千粒重45～47 g，饱满度好，商品性佳。灌浆快，晚播早熟，成熟期较豫麦18早3 d左右，穗层整齐，后期熟相好。

经农业部质量监督检验测试机构品质测试，角质率超过90%，粗蛋白质含量15.2%，湿面筋含量35.7%，沉降值55.2 mL，面团形成时间10.5 min，面团稳定时间19.9 min，品质指标超过国标强筋优质小麦品种1级标准，特别是面筋强度较高，具有较高的制粉附加值。综合抗性较好，耐渍性强，耐肥抗倒。经河南省农业科学院植保所和陕西农业科学院植保所鉴定，高抗赤霉病，属抗扩展类型，高抗梭条花叶病毒病，中抗叶枯病、叶锈病，条锈病，纹枯病轻。