施氮量与行距互作对小麦群体质量的调控效应

郭明明，赵广才,郭文善,常旭虹,王德梅,杨玉双,陈 凤,樊继伟,任立凯,李 强,孙中伟,王康君,浦汉春,易 媛,代丹丹,王 美,亓 振,王 雨,刘孝成

(1.中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点实验室，北京 100081； 2.扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009； 3.徐淮地区连云港农业科学研究所/连云港市农业科学院，江苏连云港 222006)



施氮量与行距互作对小麦群体质量的调控效应

郭明明1,2,3，赵广才1,郭文善2,常旭虹1,王德梅1,杨玉双1,陈 凤3,樊继伟3,任立凯3,李 强3,孙中伟3,王康君3,浦汉春3,易 媛2,代丹丹2,王 美1,亓 振1,王 雨1,刘孝成1

(1.中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点实验室，北京 100081； 2.扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009； 3.徐淮地区连云港农业科学研究所/连云港市农业科学院，江苏连云港 222006)

为了解施氮量与行距互作对小麦群体质量的调控效应，于2013-2014年在中国农业科学院中圃场试验田进行裂区试验，以强筋小麦济麦20和中筋小麦中麦8号为试验材料，设置三个施氮水平(150、210和270 kg·hm-2)和两个行距水平(12和20 cm)，比较分析了不同施氮量和行距组合下旱茬强、中筋小麦群体茎蘖数、茎蘖成穗率、叶面积指数、干物质积累量及产量差异。结果表明，在行距一定的条件下，适当增加施氮量，济麦20和中麦8号生育后期群体茎蘖数和茎蘖成穗率均显著升高。两个小麦品种各生育时期叶面积指数均不同程度提升。随施氮量的增加，中麦8号干物质积累量显著增加，而济麦20生育后期干物质积累量显著下降。在210 kg·hm-2施氮量下，增大行距后，济麦20和中麦8号各主要生育时期群体茎蘖数和叶面积指数均显著升高。在中高氮条件下，济麦20和中麦8号生育后期干物质积累量随行距的增大而增加。综合来看，旱茬条件下济麦20和中麦8号分别在210 kg·hm-2施氮量、20 cm行距和270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距下能够获得较高的群体质量和产量。

小麦；氮肥；行距；群体质量

小麦是世界主要粮食作物之一。通过科学合理的遗传育种和栽培管理措施实现作物高产一直是农业生产和科学研究追求的目标。适宜的群体大小和质量、较高的花后干物质积累量是保证小麦高产的物质基础[1-2]。氮素直接或间接影响小麦植株的新陈代谢和生长发育，施用氮肥可改善和调节土壤的供氮能力，提高小麦籽粒产量。有研究表明，施氮量对小麦分蘖成穗、群体LAI及干物质积累与分配都有显著的影响[3]。王月福等[4]认为，氮肥的施用决定小麦的生长发育状况和产量的高低。行距也影响小麦生长发育状况和产量。适当扩大行距或实行宽窄行配置可以改善小麦内行群体通风透光条件，显著提高内行群体质量，有效削减边行优势及边际效应，有利于抗倒伏、抗早衰及增产[5-8]。有关施氮量与行距互作对小麦群体质量及产量的影响，前人多集中在单一类型小麦上，对强筋和中筋小麦的研究较少。因此，本试验采用两种不同筋力型小麦品种为材料，研究在旱茬条件下施氮量与行距互作对小麦群体质量的影响，寻找适合两种筋力型小麦高产的最佳栽培模式，以期为不同类型小麦高产栽培提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2013-2014年在中国农业科学院中圃场试验田进行。试验田前茬为旱茬，土壤质地为壤土，0～20 cm土层有机质含量为28.20 g·kg-1，全氮含量为1.28 g·kg-1，碱解氮含量为70.83 mg·kg-1，速效磷含量为19.71 mg·kg-1，速效钾含量为245 mg·kg-1，pH为7.21。试验为三因素裂区设计。以施氮量为主区，设150、210和270 kg·hm-2三个水平；以行距为裂区，设12和20 cm两个水平；以供试品种为小裂区，采用强筋品种济麦20和中筋品种中麦8号为供试材料。氮肥基施和拔节追施各50%，基本苗为225万·hm-2。各处理均在耕地前底施P2O560 kg·hm-2。试验小区面积为7.56 m2(6.3 m×1.2 m)，3次重复。10月2日播种，播深2～3 cm。出苗后，每小区标记2个固定样点，供生长期间的调查和收获后考种。试验统一灌越冬水、拔节水和开花水，其余管理措施同高产大田。

1.2 测定项目和方法

每小区分别于越冬期、返青期、拔节期、孕穗期、开花期和成熟期取样20株小麦，调查群体茎蘖数。每小区进行实收测产。叶面积指数采用烘干法测定，每个处理3次重复，每个重复取5个1 m2样点植株，分别在各部位叶片中部取一定长度的长方形小叶块，将小叶块拼成长方形，测量其长和宽，求得标准叶叶面积S1，然后烘干至恒重称其质量G1，将剩余叶片烘干至恒重，称其质量G2，计算出样点的叶面积和叶面积指数。样点叶面积=S1×(G1+G2)/G1，叶面积指数=样点叶面积/样点面积。将植株样本置于烘箱中，于105 ℃杀青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重后称干重，计算各生育时期小麦群体干物质积累量。

1.3 数据分析方法

试验数据采用Excel 2003、SPSS 18.0、DPS 6.55等软件进行整理、绘图及统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量与行距对小麦产量及群体茎蘖动态的影响

品种、施氮量与行距对小麦产量及其构成均有明显的影响(表1)。总体上，济麦20的产量低于中麦8号；两个品种产量均随施氮量的增加而增加；虽然在相同施氮量下增加行距有一定的增产效应，但只在施氮210 kg·hm-2时达到显著水平，说明本试验条件下，品种和施氮量对小麦的增产效应占主导。从产量构成看，增施氮肥和增大行距对两个品种的穗数均有提高作用；增施氮肥对济麦20的穗粒数影响不明显，但可增加中麦8号的穗粒数；增大行距有利于千粒重增加。

由表2可以看出，小麦各处理整个生育时期的群体茎蘖数均呈先升后降的趋势，且在拔节期达到最高值。施氮量和行距互作对两个品种群体茎蘖动态均有一定的影响。在行距一定的条件下，济麦20和中麦8号群体茎蘖数和茎蘖成穗率均随着施氮量的增加而提高，表明增施氮肥能够有效促进小麦分蘖产生和成穗。施氮对小麦群体茎蘖数的影响在品种间存在差异。相对于150 kg·hm-2施氮量，270 kg·hm-2施氮量下济麦20群体茎蘖数的提升幅度大于210 kg·hm-2施氮量，而中麦8号表现相反。在150 kg·hm-2施氮量下，增大行距，济麦20各主要生育时期群体茎蘖数均显著增加，而在270 kg·hm-2施氮量下行距效应不显著；中麦8号在三个施氮水平下增大行距均能显著增加群体茎蘖数，且在施氮270 kg·hm-2下增加幅度较大。济麦20群体茎蘖成穗率在两个行距间差异未达到显著水平；中麦8号在施氮150 kg·hm-2下，增大行距后，成穗率显著提高，而在施氮270 kg·hm-2时，茎蘖成穗率反而显著下降。济麦20和中麦8号茎蘖成穗率与实际产量均呈极显著正相关(相关系数分别为0.95**和0.87**)，说明提高小麦茎蘖成穗率均有利于两个品种高产。

表1 施氮量和行距互作条件下的冬小麦籽粒产量及其构成因素[9]

同列不同字母表示处理间差异达5%显著水平。下表同。

Values followed by different letters in the same column mean significantly different among the treatments at 5% level.The same as in other tables.

2.2 施氮量与行距互作对小麦群体叶面积指数(LAI)的影响

小麦品种济麦20和中麦8号的群体LAI随着生育进程均呈现先升后降的趋势，并以孕穗期最大(图1)，但两个品种LAI的变化规律有一定差异。济麦20的LAI在返青前缓慢升高，在返青期至孕穗期迅速升高，到开花期缓慢下降；而中麦8号的LAI在越冬期之后显著提升，孕穗期之后下降比较明显。施氮量与行距互作对两个品种LAI均有一定的影响。当施氮量从150 kg·hm-2增至210 kg·hm-2时，两个品种各时期LAI均不同程度提升，且对中麦8号的影响大于济麦20；继续增加施氮量至270 kg·hm-2时，济麦20的LAI进一步升高，而中麦8号LAI反而显著下降。在150 kg·hm-2施氮量下，济麦20和中麦8号的LAI在返青后均以12 cm行距最大。而在施氮210 kg·hm-2时，随着行距的增大，两个品种的LAI均不同程度升高；在施氮270 kg·hm-2时行距的效应比较微弱。总体来看，济麦20和中麦8号分别在270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距和210 kg·hm-2施氮量、20 cm行距能保持较高的LAI。

表2 施氮量与行距互作对小麦群体茎蘖动态的影响

WS:越冬期; RS:返青期; ES:拔节期; BS:孕穗期; AS:开花期; 21d AA:花后21 d;150N:施氮150 kg·hm-2;210N:施氮210 kg·hm-2;270N:施氮270 kg·hm-2。

WS:Over-wintering stage; RS:Reviewing stage; ES:Elongation stage; BS:Booting stage; AS:Anthesis stage; 21d AA:21 days after anthesis;150N:150 kgN·hm-2;210N:210 kgN·hm-2;270N:270 kgN·hm-2.

图1 施氮量与行距互作对小麦LAI变化的影响

Fig.1 Effects of nitrogen accumulation amount and row space on LAI of wheat

2.3 施氮量与行距互作对小麦群体主要生育时期干物质积累量的影响

济麦20和中麦8号的干物质积累量均随着生育进程的推进而不断升高(表3)。施氮量和行距对小麦主要生育时期干物质积累量有显著影响。增加施氮量后，小麦各生育时期干物质积累量均升高，但两个品种间存在差异。当施氮量从150 kg·hm-2增至210 kg·hm-2时，济麦20主要生育时期干物质积累量均大幅上升，再继续增加施氮量后中后期的干物质积累量下降。中麦8号干物质积累量则随着施氮量的增加而增加，且随着生育进程的推进，氮肥效应越来越明显。增大行距后，在150 kg·hm-2施氮量下，济麦20干物质积累量下降，且在生育后期行距间差异达到显著水平；而在施氮量超过210 kg·hm-2后，行距增加使干物质积累量增加，且在270 kg·hm-2施氮量时行距之间差异显著。中麦8号干物质积累量在三个施氮水平下随着行距的增大均显著上升。增加施氮量使两个品种的花后干物质积累量均显著提高，且均在270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距下达到最大值，这与两个品种籽粒产量表现一致。相关分析表明，济麦20和中麦8号花后干物质积累量与籽粒产量均呈极显著正相关(相关系数分别为0.87**和0.80**)。说明两个品种的产量形成主要依靠花后干物质积累。从花后干物质对产量的贡献看，济麦20的产量形成对花后干物质积累的依赖程度大于中麦8号；且两个品种花后干物质贡献率分别在270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距下和210 kg·hm-2施氮量、12 cm行距下最高。

表3 施氮量与行距互作对小麦干物质积累量的影响

3 讨 论

施氮量影响小麦群体的茎蘖消长，施氮过少不利于茎蘖的早生快发，过量施氮则又使群体前期茎蘖早发，后期造成一定程度的无效分蘖再生，但高施氮量使得群体茎蘖数相对较高，最终成穗数也高[10]。适当缩小行距可以形成合理的小麦群体结构[11]。虽然大行距的透光性好，但加大了漏光损失，降低了分蘖成穗率，不利于高产[12]。行距过窄会不利于小麦次生根与分蘖的发生[13]。因此，适宜的行距能够增加小麦单株分蘖数，提高分蘖成穗率，有利于群体质量的改善。本研究中，在行距一定的条件下，适当增加施氮量能够提高济麦20和中麦8号群体茎蘖数和茎蘖成穗率，表明合理施氮能够有效促进小麦分蘖的发生和成穗。在低中氮(150和210 kg·hm-2)条件下，增大行距能显著增加济麦20各生育时期群体茎蘖数；在施氮150、210和270 kg·hm-2下，增大行距均能显著增加中麦8号群体茎蘖数，且在高氮水平(270 kg·hm-2)下，增加幅度较大。

保持较大的光合绿叶面积和绿叶持续期是小麦高产的重要生理基础[14]。氮肥高低同样影响着植株的光合性能，在一定范围内增施氮肥能够提高叶片叶绿素含量和叶面积，延缓功能叶片的衰老，增强光合能力，进而促进干物质生产和积累，最终提高产量[15-21]。本研究结果显示，适当增加施氮量可不同程度地提高两个筋型小麦各生育时期叶面积指数，其中对中麦8号的提升作用大于济麦20；低氮条件下，济麦20和中麦8号各时期叶面积指数均以12 cm行距最优。而在中高氮条件下，增大行距能够提高两种类型小麦叶面积指数。说明适当增加施氮量和行距均有利于小麦群体光合性能的改善。

促进花后干物质积累是提高小麦产量的关键。李友军等[22]研究则认为，拔节期重施氮肥可以明显提高灌浆强度，增加籽粒干物质积累； 孟维伟等[23]研究表明，小麦干物质积累量随施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势。赵广才等[24]的研究结果显示，小麦花后干物质积累量在适宜施氮范围内随施氮量的增加而增加。杨文平等[25]研究得出，小麦干物质生产以15 cm行距最大，但其向籽粒的转移效率和灌浆特性不如20 cm行距效果好。张 晋等[26]研究认为，在同一密度下，小麦生育前期20 cm行距干物质积累量较大，而花后干物质积累量以10 cm行距较大。本研究中，在行距一定的条件下，施氮量的增加均有助于提高济麦20和中麦8号各生育时期干物质积累量，但两个品种间存在差异。济麦20主要生育时期干物质积累量在施氮量为210 kg·hm-2时上升到最大值；而中麦8号干物质积累量在施氮量为270 kg·hm-2时达到最高，且随着生育进程的推进，氮肥效应越来越明显。济麦20在低氮条件下，增大行距会使群体干物质积累量下降，且在生育后期差异达到显著；在中高氮条件下则有助于群体干物质的积累。在三个施氮量水平下，增大行距均可提高中麦8号干物质积累量。说明只有合适的施氮量和行距配置才能最大限度促进小麦群体干物质积累，但各品种的最佳组合有所不同。本试验中未设置更多的行距水平，且两个行距水平间变化幅度过大，如何能够更有效地改善不同类型小麦群体质量，并最终获得高产、稳产，还有待于进一步深入研究。

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Effect of Nitrogen Amount and Row Space on Population Quality of Winter Wheat

GUO Mingming1,2,3，ZHAO Guangcai1，GUO Wenshan2，CHANG Xuhong1，WANG Demei1，YANG Yushuang1，CHEN Feng3，FAN Jiwei3，REN Likai3，LI Qiang3，SUN Zhongwei3，WANG Kangjun3，PU Hanchun3，YI Yuan2，DAI Dandan2，WANG Mei1，QI Zhen1，WANG Yu1，LIU Xiaocheng1

(1.Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agriculture Sciences/Key Laboratory of Crop Physiological and Ecology,Ministry of Agriculture,Beijing 100081,China; 2.Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Wheat Research center,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009,China; 3.Institute of Lianyungang Agricultural Science of Xuhuai Area/ Lianyungang Academy of Agricultural Sciences,Lianyungang,Jiangsu 222006,China)

In order to explore the influence of nitrogen application amount and row space on the population quality of winter wheat.The experiment was conducted on the Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agriculture Sciences / Key Laboratory of Crop Physiological and Ecology,Ministry of Agriculture from 2013 to 2014.The main objective was to study the influence of nitrogen application amount and row space on population quality by using strong gluten wheat(Jimai 20) and middle gluten wheat(Zhongmai 8) in dry stubble land under high-yielding cultivation system.The main results were as follows:With the accumulation of nitrogen amounts under a certain row space,the tiller numbers and percentage of effective stems and tillers were all increasing significantly between Jimai 20 and Zhongmai 8.The LAI of different growth stages also increased in different degree of two wheat varieties.Increasing nitrogen amounts could improve the dry matter accumulation amount of Zhongmai 8.On the contrary,it could decrease the dry matter accumulation amount of Jimai 20.Increasing row space could improve the tiller numbers and LAI of Jimai 20 and Zhongmai 8 population under 210 kgN·hm-2.The dry matter accumulation amount of Jimai 20 and Zhongmai 8 were continuously increasing during late growth stage at middle nitrogen amounts and high nitrogen amounts respectively.Through comprehensive analysis of effects of nitrogen application amount and row space on population quality of wheat,the suitable combination of Jimai 20 and Zhongmai 8 were 20 cm with 210 kgN·hm-2and 20 cm with 270 kgN·hm-2，respectively in dry stubble land.

Wheat; Nitrogen; Row space; Population quality

时间：2016-07-07

2015-12-14

2016-04-24

国家现代农业小麦产业技术体系项目(CARS-3-1-26)；国家科技支撑计划项目(2013BAD07B09)；江苏省高校自然科学基金重大项目(13KJA210004)

E-mail：gmm30277@163.com

赵广才(E-mail:zhaogc1@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2016)07-0906-07

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160707.1531.022.html