氮肥运筹对不同种植方式冬小麦群体结构及产量的影响＊

冯变娥，张凤洁，乔俊芳，范晋波，荀 洁，董 琦，王爱萍

(山西农业大学农学院，山西 太谷030801)

氮素是小麦整个生育期生长所需的元素，土壤中缺乏氮素，根系供给地上部的氮素量会明显降低，从而影响小麦氮素生理代谢过程及根、茎、叶、穗、粒等器官的建成［1］。氮肥合理运筹是实现小麦高产优质的重要措施之一［2，3］。关于氮肥施用不同时期、不同追施比例及施用量对小麦产量的影响，前人进行了大量的研究。陆成彬等［4-6］的研究表明拔节期追施氮肥有利于小麦群体生长和产量的提高。适当的氮肥施用比例可使茎蘖数和成穗率增加，有利于协调群体与个体矛盾，形成合理的群体结构，从而提高产量［5，7-9］。基追比例过大时，不能满足高产小麦品种中后期植株对氮素的吸收、运转和分配，无效分蘖增多，导致后期脱肥［10］。姜丽娜［6］等报道施氮总量为270 kg/hm2，拔节期基追比为3∶7时小麦获得高产。陆成彬［4］等研究结果显示总施氮量165 kg/hm2情况下，以基追比4∶6且拔节期追施有利于提高小麦产量、改善籽粒品质，获得最高产量。总之，适当提高氮素水平能增加小麦籽粒产量，过高的氮素水平可能导致籽粒产量下降［11］。

有关氮肥运筹和群体质量方面的研究大多集中在常规种植上。种植行距会影响小麦植株干物质积累量及其在各器官中的分配比例［12］，董琦［13］等人采用窄行稀条播的新型栽培技术进行试验，结果表明通过缩小行距扩大株距能够使小麦个体生长空间扩大，促使单株充分的生长，使个体生长与群体发展达成协调统一。本课题在此实验结果的基础上，进一步研究晋中地区不同氮肥追施比例对窄行稀条播冬小麦群体性状和产量的影响，旨在为新型栽培技术下晋中冬小麦氮肥合理利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验时间、地点与土壤条件

试验于2012-2013年在山西农业大学生态楼试验田进行(东经:112°32'，北纬:37°12')。该区属暖温带大陆性气候，海拔782．6米，年降水量480 mm，主要分布在6-9月份，年平均气温8．02℃，无霜期180 d。2012-2013年小麦季生育期降水量为173．3 mm，试验地为壤土，播前0-20 cm土壤有机质含量11．2 g/kg，全氮含量0．76 g/kg，水解氮95．32 mg/kg，速效磷43．23 mg/kg，速效钾79．02 mg/kg，pH为8．2。

1．2 试验设计及试验方法

试验供试品种为多穗型山农9801，此品种为山西农业大学农学院培育。设置窄行稀条播(B2:行距为10 cm)和常规条播(B1:行距为20 cm)两个栽培模式，采取随机区组设计，小区面积4 m×5 m，重复3次。10月中旬播种，田间基本苗450万株/hm2。总的施氮量为N 300 kg/hm2，基追比例设为10:0(CK);7∶3(C1);5∶5(C2);3∶7(C3)四个水平。氮肥为尿素(含N46%)，磷肥为过磷酸钙(含P2O517%)，钾肥为速效钾。播前底施P2O5170．0 kg/hm2，K2O 178．0 kg/hm2，基施氮肥与底施磷肥、钾肥均匀撒入小区后翻于地下，拔节期追施肥按试验设计于次年4月17日开沟施入并覆土。其他田间管理与当地常规管理相同，6月15日收割。试验数据采用Excel统计，并用DPS7．05等软件进行处理分析。

1．3 田间取样和测定项目、方法

于齐苗后，每小区固定样点定期调查田间茎蘖数。拔节期每小区随机取小麦20株，采用常规方法测定株高、黄叶数、绿叶数、旗叶长宽、次生根数、节间长度及穗数、穗长等形态指标。分别在越冬、返青、拔节期、孕穗期、灌浆期选取行长1 m且长势一致的两行区定点调查总茎数。

产量构成:收获前，每小区选2个有代表性的1．0 m2调查成穗数，另取10株进行室内考种，调查穗粒数、有效穗数、穗长。

千粒重:晾干后数500粒称重，换算成千粒重，5次重复(重复问相差≤0．5g)［7］。

产量测定:取测产行单打单收计算单位面积产量。

2 结果与分析

2．1 氮肥运筹对拔节期小麦群体形态指标的影响

由表1可看出，窄行稀条播(B2)小麦的株高、次生根数、旗叶面积、绿叶数、第3和第5节间均比常规种植(B1)大，第1、2、4节间比B1小;不同氮肥处理下B1、B2各指标的变化差异不同。整体看来常规播种受氮肥追施比例的影响变化不是很显著，小麦株高、次生根数在C1处理达最大，旗叶面积、绿叶数在C2处理时最大，黄叶数C1时最小。

窄行稀条播小麦拔节期株高、次生根数、绿叶数、旗叶面积在不同的氮肥基追比例下呈现一定的变化规律，随基追比例的减小(CK＞C1＞C2＞C3)整体趋势表现为先增加后减小的趋势，其中均以C1处理时最高;前4个节间长度分别和株高指标的变化规律一致，第5节间在CK最大，依次减少。两种播种方式下，黄叶数和绿叶数的变化规律基本呈负相关，B2处理黄叶数随基追比例的减小呈先减小后增加的趋势，C1处理时最低，为3．33，绿叶数则在C1处理时达最大值7．67。B2次生根数及绿叶数C1较其余处理差异达极显著，C1旗叶面积较CK、C3差异达极显著，株高、黄叶数、第1、2、3节间长在各处理之间均未表现出极显著差异。适当的基追肥比例可以增加小麦株高、旗叶面积，减少黄叶数，提高植物光合总面积，其中对窄行稀条播种植模式影响较明显。

表1 不同施氮处理对小麦拔节期群体形态指标的影响Tab．1 Effects of nitrogen operation on group morphological parameter of winter wheat duri ng shooting phase

注:同一处理栏中不同大、小字母分别表示差异达1%、5%显著水平;下同。Note:Different capital，lowercase letters in the same treatment items mean significant at 1%，5%level，the same below．

2．2 氮肥运筹对群体叶面积指数(LAI)的影响

叶面积指数是叶片总面积与所占土地面积的比值。对群体叶面积指数LAI分析表明(图1)，各生育期(除抽穗期)B2 CK的LAI值均大于B1 CK的LAI值，说明窄行稀条播种植能够提高小麦群体叶面积指数。B1种植LAI随生育期的推进呈单峰曲线变化，越冬期最低、孕穗期达最高;越冬、返青期LAI的变化规律为:CK＞C1＞C2＞C3，拔节期追施后，CK增长缓慢，C1、C2、C3的LAI快速增长至孕穗期，孕穗期C1达最大值，各处理在抽穗期均快速降低，C1为最高值。

B2种植4个处理LAI曲线随生育期变化呈单峰形状，孕穗期达到最大;追施前LAI变化规律和常规播种一致，即随底肥施量的增多LAI不断升高。拔节追施后，C3 LAI快速升高，增长幅度最大为149．4%，C2、C1增长幅度分别为92．9%、74．5%，CK增幅最缓为24．5%。拔节期后C1、C2、C3的LAI均大于全部基施。孕穗期C1、C2 LAI较高，CK最低;抽穗期C1叶面积指数最高为3．82，CK最低仅为2．14。孕穗期到抽穗期群体叶面积系数均降低，CK降幅最大，其余降幅为C2＞C1＞C3，说明追施氮肥可以使B2小麦后期保持较高的LAI，从而制造充足的营养物质以保证后期的生殖生长。总之，B1、B2返青到拔节期C1、C2、C3增幅明显，说明一定量追施对拔节期叶面积指数的增加有很大影响;最终抽穗期C1维持较高水平LAI值，C2、C3 LAI值较低，说明过量的追施反而影响了群体叶面积指数。

图1 不同氮肥运筹对群体叶面积指数的影响Fig．1 Leaf area index dynamics under different nitrogen management

2．3 氮肥运筹对群体总茎数的影响

由图2可见，窄行稀条播下各生育期群体总茎数多于常规种植的总茎数，单株平均成穗数由1．32个增加至1．51个。两种种植方式在越冬、返青期的总茎数均表现为:CK＞C1＞C2＞C3，CK和C3之间差异达极显著，C1、C2在返青期差异不显著。拔节期追肥后B1群体总茎数及单株成穗均随基追比例的减小先增加后减小，各生育期均在C1处理最大，且较CK差异达极显著。B2播种追肥后群体总茎数、单株成穗数和B1变化规律一致，各生育期在C1处理最大，C3处理最小;拔节、孕穗、灌浆期C1处理群体总茎数与其余处理比较，差异达极显著。B2除返青期外的各生育期，C1、C2、C3处理间群体总茎数呈显著性差异。说明拔节期适当追施氮肥能够显著增加小麦群体总茎数，对窄行稀条播的影响较大，且不同基追比例导致总茎数差异明显，整体分析得出C1(基追比7∶3)处理最好。

图2 不同氮肥运筹对小麦群体总茎数的影响Fig．2 Tillering dynamics under different nitrogen management

2．4 氮肥运筹对产量构成因素的影响

成穗数，穗粒数及千粒重构成小麦产量的三要素。表2说明，窄行稀条播能够提高小麦的穗长、成穗数、穗粒数及实际产量。B1播种各要素整体表现出C1、C2较高，CK、C3较低;实际产量在C1达到最大值，为6835．7 kg·hm-2。B2处理各要素均随基追比例减小呈先增加后减小的趋势，除穗粒数C2处理最高外，其余均在C1处理最高:穗长为7．50 cm，成穗数为每公顷767．1万，千粒重为45．37 g，实际产量为每公顷7801．3 kg。B2播种C1处理的穗粒数、千粒重及产量较其余3个处理差异达极显著，C1处理的成穗数及穗长较CK处理存在显著差异。说明拔节期适当追施氮肥可以通过增加穗长、穗粒数及有效穗数来增产，窄行稀条播产量构成因素提高的较为显著。总之，C1处理能够显著提高B1、B2两种播种方式的实际产量，且B2产量的提高幅度大于B1种植产量。

表2 在拔节期不同处理对小麦产量构成因素的影响Tab．2 The yield and yield components factor under different nitrogen management

3 结论与讨论

作物群体是农业研究的重要对象，根据明确的群体生长动态指标，农业生产可以及时制定合理的管理措施。针对晋中晚熟冬麦区小麦生长发育的特点，有些研究者提出采用窄行稀条播方式，通过大幅度缩小行距(减半处理)同时播量不变，建立群体大、个体壮、穗数多、千粒重高的适合本地区小麦生产的新型栽培体系［13，14］。本研究表明窄行稀条播明显促进了小麦生长发育，显著提高了实际产量。这与董琦［13］、田森林［15］等人研究结果一致。

氮素是影响小麦群体结构和产量的重要因素，合理施氮是改善小麦群体质量的主要途径［8］。不同的生态环境、土壤肥力和品种的适宜施氮量、施氮比例不同。本研究结果表明，在施氮总量为300 kg/hm2，基追比例7∶3时，各生育期的小麦群体总茎蘖数均达到最大值，拔节期旗叶面积、株高、次生根数等群体形态指标显著提高，尤其对窄行稀条播种植方式影响更为显著。由此可见，在施氮量充分的情况下，采取"氮肥后移"，且在拔节期施用对小麦生长影响较为明显，这与陆成彬等［4］、刘强［16］等的研究结果相符。氮肥底施能够维持小麦正常生长至拔节期，拔节期以后随着生育进程的推进，植株对氮肥的需求量逐渐增加，及时追施适量氮肥不仅适用于常规播种，而且适用于窄行稀条播这样的新型栽培体系。

叶面积是小麦光合产物的主要供给源，适宜的叶面积指数是小麦群体光能利用状况的基础指标［17］，因此LAI的合理动态变化是小麦高产栽培的重要因素之一。关于小麦LAI的研究较多，安强等［18］研究表明不同生育时期的LAI均与群体总茎数、株高呈极显著正相关。陆增根等［8］、吴中伟等［19］认为拔节后LAI随施氮量的增加而变高，孕穗期及花后LAI则与产量呈显著正相关。本研究表明:越冬到返青期群体LAI值随基肥量的增多而增大，返青到拔节期则随追肥量的增多而增大，至孕穗期最大，抽穗期LAI不断减小，以C1最高。生长后期进行一定比例的追氮有利于保持花后较高的光合面积。这与吴中伟等［19］、杨猛等［20］研究部分结果一致。

本研究表明，拔节期追施氮肥C1处理对产量影响极为显著，C2、C3产量依次降低。氮肥是促控小麦生长发育、协调产量构成因子的重要因素之一。研究表明，氮素营养缺失会显著降低穗粒数，随施氮量的增加，产量构成因子均显著增加，施氮量到达一定水平后，这些指标随即开始下降［21］。尤其体现在基施方面，较高的氮肥基施量有利于提高小麦的分蘖成穗数，但基施过多容易导致群体无效分蘖增多，后期易倒伏、病虫害多发，同时延缓植株衰老进程，不利于营养器官的碳水化合物和氮素向小麦籽粒转移，最终导致籽粒减产和蛋白质含量降低［22］。朱新开等［23］试验结果表明，氮肥后移不仅能够满足小麦第二个吸肥高峰期(拔节至开花期)的需要;而且能有效提高植株后期对氮的吸收及转运，增加植株干物质合成及向籽粒运转的效率，从而实现籽粒产量的提高。拔节后4-38 d是植株干物质快速积累的关键阶段［24］，拔节期初始追施氮肥可以满足干物质快速积累的养分需求，利于干物质转运及籽粒增重，但追氮比例过大会导致花后干物质向籽粒的转运率降低，不利于提高产量。

综上所述，施氮总量为300 kg/hm2时，基追比7∶3对窄行稀条播小麦生长的促控效应最明显，显著提高小麦实际产量，因此可考虑农业生产中在拔节期追施适当氮肥。

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