旱地小麦深施磷肥对群体动态及产量形成的影响

陈梦楠，高志强，孙敏，郝兴宇，杨珍平

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)



旱地小麦深施磷肥对群体动态及产量形成的影响

陈梦楠，高志强*，孙敏，郝兴宇，杨珍平

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

摘要：为探索旱地小麦磷肥施用技术，采用大田试验研究不同施磷量条件下不同施磷深度对旱地小麦群体动态及产量形成的影响。结果表明：增加施磷量，各生育时期群体分蘖数增加，成熟期穗数显著提高，花后0～10 d、15～25 d籽粒灌浆速率增加，千粒重提高，且40 cm深度施磷较20 cm深度的对冬前分蘖有较大的调节效应，提高了灌浆前期(花后10～15 d)籽粒千粒重积累速率，显著提高了穗数和穗粒数。增加施磷量，各生育时期植株干物质量增加，产量和水分利用效率显著提高，且40 cm深度施高磷明显促进生育后期干物质积累，显著提高了产量和水分利用效率。总之，旱地小麦40 cm深度配施150 kg·hm-2磷肥有利于构建合理群体，且主要通过穗数和穗粒数的提高实现增产。

关键词：旱地小麦； 深施磷肥； 群体动态； 干物质量； 产量形成

干旱是造成黄土高原旱地小麦产量低而不稳的主要原因，因此如何高效利用水分是实现该区旱地小麦稳产、高产的重要途径。磷可以调节小麦根系生长，增强其对深层土壤水分的吸收利用，减少叶面水分蒸腾，进而促进地上部生长，提高小麦的抗旱性、水分利用效率及产量[1]。有研究表明[2,3]，增施磷肥能促进分蘖发生，提高单位面积分蘖成穗率，显著增加单位面积穗数，这是施磷能够增产的关键所在。因此，磷肥在旱地小麦生产上具有不可忽视的作用。梁银丽等[4]模拟试验研究表明，严重干旱情况下(不灌水)，施磷110 kg·hm-2为促进根系生长和增加分蘖的最佳组合。王荣辉[5]等有关黄土高原旱地小麦的研究表明，施磷100 kg·hm-2时小麦干物质量与产量显著提高。可见，有关磷肥增产的研究具有现实意义，但由于磷的不可移动性，表层施磷无法实现水分与养分的空间耦合，而前人的研究大多局限于表层。为此，本试验结合深松施肥一体机将磷肥施入不同土层，研究施磷量和施磷深度对旱地小麦群体构建和产量及其构成的影响，从而为旱地小麦磷肥深施技术奠定理论基础。

1材料与方法

1.1试验地简介

试验于2012-2013年在山西省运城市闻喜县旱农邱家岭村试验基地进行。该地区年均降水量490 mm，60%左右集中在7～9三个月，且无灌溉条件。试验期间总降水量为343 mm，较年均降水量减少30%，其中播种-越冬期19.8 mm，越冬-拔节期26.3 mm，拔节-开花期20.8 mm，开花-成熟期104.9 mm。于6月15日测定试验田0～20 cm土壤养分：全氮0.79 g·kg-1，碱解氮35.21 mg·kg-1，速效磷18.37 mg·kg-1，有机质8.76 g·kg-1。

1.2试验设计

采用二因素裂区设计，以施磷量为主区，设P2O575 kg·hm-2(LP)、112.5 kg·hm-2(MP)、150 kg·hm-2(HP)3个水平；以施磷深度为副区，设20 cm(D1)、40 cm(D2)2个水平。重复3次，小区面积112 m2(28 m×4 m)。前茬小麦收获时留高茬(茬高20～30 cm)，7月1日采用深松施肥一体机进行深松(深度30～40 cm)，通过调节一体机肥料输送管的下扎深度同步将磷肥施入不同土层。8月25日粑耱收墒，播前基施纯氮和K2O 各150 kg·hm-2。冬小麦播种时间为2012年10月1日，供试材料为运旱20410，播种量为97.5 kg·hm-2，机械条播，行距20 cm。

1.3取样及测定方法

土壤含水量的测定：分别于播前和成熟期采取土样，从上垂直至下每20 cm为一土层，取五层，采用烘干法测定1 m内土壤含水量。

群体数量的测定：小麦播种出苗后(三叶期)，每个小区选取具有代表性的1 m三行样段，分别于越冬、拔节、孕穗、开花、成熟期采用人工定点计数法调查群体数量。

灌浆速率的测定：小麦开花始期，每个小区选取长势基本一致、无病虫害且同日开花的茎秆进行挂牌标记，之后每隔5 d取样1次，直至花后35 d，每个小区每次取样20穗，人工分离籽粒，计数后置于105 ℃烘箱杀青30 min后，80 ℃烘至恒重，称重，计算千粒重及灌浆速率。

干物质量的测定：分别于越冬、拔节、孕穗、开花、成熟期在每个小区取20株长势一致的植株，置于105 ℃烘箱杀青30 min后，80 ℃烘至恒重，称重。

产量的测定：小麦生育期间，每个小区选取具有代表性的1 m三行样段，成熟期调查样段的平均穗数，计算出单位面积穗数，从每个小区选取20株进行室内考种，考察每穗平均粒数及千粒重，收割16 m2计籽粒产量。

1.4计算方法及统计分析

水分利用效率：WUE=Y/(P+W1-W2)，式中：WUE为水分利用效率/kg·hm-2·mm-1，Y为小麦籽粒产量/kg·hm-2，P为生育期降水量/mm，W1为播前1 m内土壤蓄水量/mm，W2为成熟期1 m内土壤蓄水量/mm。

所有试验数据用Excel 2003和SAS 9.0软件处理和分析，并用LSD法进行显著性检验(P<0.05)。

2结果与分析

2.1深施磷肥对群体分蘖数动态的影响

增加施磷量，各生育时期群体分蘖数增加，且40 cm深度施磷条件下差异均显著，20 cm深度施磷条件下拔节-开花期差异显著，越冬和成熟期高磷与低磷差异也显著(表1)。40 cm深度施磷较20 cm深度，各生育时期群体分蘖数增加，且低磷条件下拔节和孕穗期，中磷条件下拔节至成熟期，高磷条件下各生育时期差异达显著。可见，深层施高磷有利于穗数的形成，且深层施磷增加了施磷量对冬前分蘖的调节效应，有利于旱地小麦冬前构建合理群体。

2.2深施磷肥对籽粒千粒重和灌浆速率的影响

增加施磷量，千粒重增加，且花后10 d、20～35 d差异显著(图1)。40 cm深度施磷较20 cm深度，花后5～20 d千粒重增加，且15～20 d差异显著。不同深度施磷影响了籽粒灌浆速率的变化趋势，随灌浆阶段的推移，40 cm深度施磷表现为单峰曲线变化，花后15～20 d出现峰值；20 cm深度施磷在灌浆后期略有回升，花后20～25 d出现峰值。增加施磷量，花后0～10 d、15～25 d籽粒灌浆速率提高，且5～10 d、15～20 d差异显著。40 cm深度施磷较20 cm深度，花后0～20 d籽粒灌浆速率提高，且10～20 d差异显著。可见，深层施高磷主要提高灌浆前期(花后10～15 d)籽粒千粒重积累速率，从而提高千粒重。

注：LP为低磷(P2O575 kg·hm-2)，MP为中磷(P2O5112.5 kg·hm-2)，HP为高磷(P2O5150 kg·hm-2)；D1为施磷深度20 cm，D2为施磷深度40 cm；PS为越冬期，JS为拔节期，BS为孕穗期，AS为开花期，MS为成熟期。每列数字后的不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同

Note: LP: P2O5of 75 kg·hm-2, MP: P2O5of 112.5 kg·hm-2, HP: P2O5of 150 kg·hm-2; D1: 20 cm depth phosphorus, D2: 40 cm depth phosphorus; PS: Pre-wintering stage, JS: Jointing stage, BS: Booting stage, AS: Anthesis, MS: Maturity. Values followed by different letters in the same column are significantly different atP<0.05. The same as below.

2.3深施磷肥对各生育时期植株干物质量的影响

增加施磷量，各生育时期植株干物质量增加，且40 cm深度施磷条件下差异均显著，20 cm深度施磷条件下孕穗-成熟期差异显著(表2)。40 cm深度施磷较20 cm深度，各生育时期干物质量增加，且中、高磷条件下拔节-成熟期，低磷条件下越冬、拔节和开花期差异达显著。可见，增施磷肥促进植株干物质积累，深层施高磷尤其促进生育后期干物质积累。

2.4深施磷肥对产量及其构成因素的影响

增加施磷量，穗数、穗粒数和千粒重提高，产量提高26.2%～33.7%，水分利用效率提高26.2%～28.6%，且穗数、产量和水分利用效率差异显著，深层施磷条件下穗粒数差异也显著(表3)。40 cm深度施磷较20 cm深度，穗数、产量和水分利用效率均显著提高，中、高磷条件下穗粒数也提高。可见，增施磷肥主要通过提高穗数来达到较高的产量和水分利用效率，深层施磷效果更佳，且对穗粒数影响也较大。

3讨论

3.1施磷量对产量及其构成和水分利用效率的影响

李慧成等[6]研究表明，施磷主要是通过增加小麦成穗数来提高产量，对穗粒数、千粒重无明显影响。本试验研究表明，增加施磷量可使群体分蘖数增加，有利于穗数的形成，可提高花后0～10 d、15～25 d籽粒灌浆速率，千粒重增加但效果不明显。王同朝等[7]在干旱半干旱地区的研究表明，施磷比不施磷产量和水分利用效率分别提高29.79%、4.77%。张少民等[8]在黄土高原旱地小麦区的研究表明，施磷量45～135 kg·hm-2时，增加施磷量显著提高抽穗期后干物质累积量，实现增产。李廷亮等[9]在晋南旱作小麦研究表明，施磷量0～120 kg·hm-2范围内，增加施磷量显著提高产量，当施磷量达到180 kg·hm-2时，出现轻度减产。本研究表明，施磷量150 kg·hm-2可显著提高植株干物质量积累，从而显著提高产量、水分利用效率。本研究最适施磷量高于前人的研究结果，可能是由于本研究施用磷肥结合休闲期深松蓄水技术，王旭红等[10]研究表明，在底墒水充足的情况下，适当增加施磷量有利于产量的提高，因此，施磷量的确定应根据土壤水分的高低。

3.2深层施磷对产量及其构成和水分利用效率的影响

石岩等[11]研究表明，旱地麦田复合肥适当深施(20～40 cm)可延迟小麦旗叶衰老，增加千粒重，稳定穗数和穗粒数，从而提高产量，施肥过浅(0～20 cm)或过深(60～80 cm)产量较低。Singh等[12]研究表明，在水分胁迫条件下，侧深施磷(10～15 cm)比表层施磷(5～7 cm)显著增产30%～43%。康利允等[13]研究表明，深施磷肥显著提高旱地小麦产量和水分利用效率。本试验表明，40 cm深度施磷有利于冬前构建合理群体，增加各生育时期群体分蘖数，从而提高了穗数，显著增加了穗粒数，有利于花后10～15 d灌浆。可见，深层施磷的促产因子还有穗粒数。本试验表明，40 cm 深度施磷能显著增加产量。这可能由于深层施磷调动深层土壤水分至浅层，不仅利于对土壤水分的吸收，而且利于构建合理群体，最终提高产量。

4结论

增加施磷量(75～150 kg·hm-2)有利于旱地小麦构建合理群体，促进各生育时期植株干物质量的积累；增加穗数、穗粒数和千粒重，尤其是穗数，来提高产量和水分利用效率，且40 cm深度施磷效果更好，而且对穗粒数也有较大影响。

参考文献

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[12]Singh D K, Sale P W G, Routley R R. Increasing phosphorus supply in subsurface soil in northern Australia: Rationale for deep placement and the effects with various crops[J]. Plant and Soil, 2005, 269(1-2): 35-44.

[13]康利允, 李世清. 分层供水施磷对冬小麦生长及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2012, 45(1): 85-92.

(编辑：武英耀)

Effect of deep application of phosphorus fertilizer on population dynamics and yield components of dryland wheat

Chen Mengnan, Gao Zhiqiang*, Sun Min, Hao Xingyu, Yang Zhenping

(CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Key words:Dryland wheat; Deep application of phosphorus fertilizer; Population dynamic; Dry matter; Yield components

Abstract:In order to explore the technology on application phosphorus fertilizer of dryland wheat, field test was carried out to study the effect of different application depth under different phosphorus application on population dynamics and yield components of dryland wheat. The results indicated that: Increasing the amount of phosphorus, the groups tiller number at different growth stages increased and spike number improved significantly at maturity stage. The grain filling rate of 0-10 days and 15-25 days after anthesis and 1000-grain weight also increased. Compared to 20 cm depth phosphorus, the 40 cm depth phosphorus prompted the tiller number before winter much more. It also improved the grain 1000-grain weight accumulation rate in early filling stage (10-15 days after anthesis), spike number and grain number per spike improved significantly. Increasing the amount of phosphorus, dry matter at different growth stages increased; yield and water use efficiency increased significantly. 40 cm depth application of high phosphorus promoted dry matter accumulation in later growth period obviously. It also improved yield and water use efficiency notably. In conclusion, 40 cm depth application of 150 kg·hm-2phosphorus fertilizer was beneficial to build a reasonable community and improved the yield by increasing spike number and grain number per spike.

收稿日期：2016-03-01 修回日期：2016-03-20

作者简介：陈梦楠(1992-)，女(汉)，浙江宁波人，在读硕士，研究方向：旱作栽培及生理 *通讯作者：高志强，博士后，教授，博士生导师。Tel：0354-6287187；E-mail：gaozhiqiang1964@126.com

基金项目：公益性行业科研专项经费(201303104)；现代农业产业技术体系建设专项经费(CARS-03-01-24)；山西省科技攻关项目(20140311008-3)；农业部公益性行业科研专项(201503120)；国家科技支撑计划项目(2015BAD23B04)

中图分类号：S512.1

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)06-0395-05