栽培模式对冬小麦花后干物质和氮素累积及转运的影响

李 帅，黄玉芳，安志超，叶优良

(河南农业大学资源与环境学院，河南郑州 450002)

栽培模式对冬小麦花后干物质和氮素累积及转运的影响

李 帅，黄玉芳，安志超，叶优良

(河南农业大学资源与环境学院，河南郑州 450002)

为探寻小麦高产高效栽培管理模式，在河南省禹州市通过田间小区试验，比较了农民习惯模式(T1)、优化模式(T2)、超高产栽培管理模式(T3)、高产高效模式(T4)对冬小麦花后干物质和氮素累积及转运的影响。结果表明，与T1处理相比，T2、T3和T4处理的籽粒产量分别增加了15.9%、31.5%和25.4%，花后干物质转运量分别增加了82.5%、109.5%和76.6%，氮素转运量分别增加了50.9%、49.1%和41.2%。说明通过优化施肥等措施可以提高小麦花前干物质与氮素的累积，且能显著提高花后干物质与氮素的转运量和转运效率，从而提高穗粒数和产量；在4种栽培管理模式中，T3处理产量最高，但T4处理更适宜当地推广。

小麦；栽培管理模式；产量；干物质和氮素积累与转运

小麦是我国主要粮食作物[1-2]，而河南省是我国小麦主要产区之一，其小麦种植面积、总产量对国家粮食生产的贡献均居全国首位[3]。随着循环农业和粮食安全的提出，现代农业的管理水平有了更高的要求[4-6]。由于缺乏科学、有效的技术指导，在农业生产中农药和肥料盲目、过量施用的现象十分普遍，这既造成资源的浪费，又对土壤、生态环境构成威胁[3]。在作物生产中，合理施用氮磷钾肥既能实现作物高产[7-9]，又可以促进作物对干物质和养分的累积[10-12]；采取水分优化管理及深松、旋耕等少免耕管理方式能有效改善作物根系土壤环境，提高作物养分吸收与转运能力，从而增加养分的利用效率[13-16]。前人对施肥时期、施肥方式、施肥量、耕作等单一因素对小麦干物质、养分累积与转运的影响展开了大量研究[10,16-18]。但在生产实践中作物高产、优质和高效的结果是环境、栽培、耕作、管理等多因素综合作用的结果，因此根据各地区生态条件，综合优化不同耕作、栽培等因素，探讨和筛选适宜的栽培管理模式，对作物高产、优质、高效、绿色生产具有现实意义。本试验以河南省主要种植品种豫麦49-198为材料，分析了不同栽培管理模式对冬小麦花后干物质、氮素累积及产量的影响，探讨适合该省小麦高产高效施肥的管理模式，以期为该区域小麦大面积高产、优质、高效、绿色生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2012-2013年在河南省禹州市顺店镇康城村进行(北纬34°27′，东经113°34′)，该区域属于暖温带半湿润季风气候区。土壤类型为潮土，质地为粘壤，播前耕层土壤pH 8.2，全氮含量1.04 g·kg-1，有机质含量20.5 g·kg-1，速效钾含量142.0 mg·kg-1，速效磷含量20.0 mg·kg-1，土壤Nmin58 kg·hm-2，土壤容重1.45 g·cm-3。

1.2 试验设计

试验共设4种栽培管理模式(表1)，分别为农民习惯模式(T1)、优化管理模式(T2)、超高产栽培管理模式(T3)、高产高效模式(T4)，小区面积为200 m2。供试品种为豫麦49-198，于2012年10月12日播种，2013年6月3日收获，重复4次。前茬为玉米，秸秆全部还田。

表1 试验处理及设计

1.3 样品采集及测定方法

每个小区都设定取样区和收获区，取样区在小麦开花时，在每个小区内选择长势均匀且同时开花的单茎100个，分别使用红绳标记。从开花期到成熟期，每隔7 d取15个单茎。其中10个单茎分成叶片、茎秆、茎鞘、颖鞘、籽粒5个部位(前两次取样分成叶片、茎秆、茎鞘、穗4个部位)，剩余5个单茎在105 ℃下杀青，在80 ℃下烘干至恒重，称干重[12]。

小麦收获期每个小区收获6 m2计产。收割1 m双行全部，选择具有代表性的15株按常规法进行室内单株考种分析，调查穗粒数，全部脱粒后，每个小区数三个1 000粒，称干重(12%的含水量)，计算平均千粒重[27]。

1.4 数据处理

收获指数=经济产量/成熟期生物量[19]

营养器官贮存干物质(氮素)的花后转运量=开花期营养器官干物质(氮素)累积量-成熟期营养器官干物质(氮素)累积量[21]

营养器官贮存干物质(氮素)转运效率=干物质(氮素)转运量/开花期干物质(氮素)累积量×100%[21]

营养器官贮存干物质(氮素)对籽粒产量(氮素)贡献率=干物质(氮素)转运量/籽粒产量(氮素)×100%[21]

氮肥偏生产力=籽粒产量/施氮量

试验数据采用Excel、DPS 7.0和Origin 2016进行计算、绘图与统计分析，用新复极差法进行处理间差异显著性分析，显著水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 栽培管理模式对小麦籽粒产量及其构成的影响

由表2可见，与T1处理相比，T2、T3和T4处理的产量分别增加了15.9%、31.5%和25.4%，且四个处理间差异均达到显著水平。从产量构成来看，与T1相比，T2、T3、T4处理增产的原因不同。T2和T3处理的穗粒数显著增加是其增产的主要原因，T4处理增产主要归因于穗数、穗粒数和千粒重均显著增加。这说明在农民栽培习惯的基础上，优化施肥等因素可改善小麦产量构成，进而实现高产。T3和T4处理产量都达到9 t·hm-2以上的超高产水平，而T3处理增加了养分的投入，但收获指数显著低于T4处理。

表2 栽培管理模式对小麦产量及其构成的影响

表中同列数值后不同字母表示处理间差异达0.05显著水平。下表同。

Difference letters after the values in the same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same in other tables.

2.2 栽培管理模式对小麦花后干物质累积的影响

从开花到花后28 d，整株、穗部、茎叶的干物质累积量先增后减，到花后35 d时又有所增加(表3)。花前茎叶的干物质累积量表现为T3>T2>T4>T1，T1处理与其他处理的差异均显著；从花后7 d开始，茎叶的干物质累积量表现为T3>T2>T4>T1，T2与T4之间无显著性差异。不同处理间花前穗部干物质累积量差异显著，且表现为T2>T3>T1>T4；从花后7 d开始，除花后14 d的穗部干物质累积量表现为T2>T3>T4>T1，其余时间均表现为T3>T2>T4>T1。可见花后穗和茎叶的干物质累积趋势基本相同，表明通过优化施肥等措施可促进花前、花后营养器官干物质积累。

2.3 栽培管理模式对小麦花前贮存干物质花后转运量和贡献率的影响

从表4可见，与T1处理相比，T2、T3和T4处理茎叶贮存干物质的花后转运量均显著增加，以T2处理增幅最大，为69.77%；T2、T3和T4处理的植株营养器官贮存干物质在花后转运量与T1处理相比分别增加了82.5%、109.5%、76.6%，与T1处理的差异均达到显著水平。营养器官花前贮存干物质的转运效率表现为T4>T3>T2>T1，转运干物质对籽粒产量的贡献率表现为T3>T2>T4>T1。说明优化施肥等措施能显著促进花前营养器官贮存的干物质在花后向籽粒的转运。

表3 栽培管理模式对小麦花后干物质累积的影响

表4 栽培管理模式对小麦花前贮存干物质的花后转运量及其贡献率的影响

2.4 栽培管理模式对小麦花后氮素累积的影响

由表5可见，小麦花前茎叶的氮素累积量在不同处理间差异显著，表现为T3>T4>T2>T1；花后茎叶的氮素累积量呈下降趋势，不同处理间依然表现为T3>T4>T2>T1，花后0～21 d内T2～T4处理与T1处理间差异较大，其中，花后7 d差异最大。花前不同处理间穗部的氮素累积量表现为T1>T2>T3>T4，T1与T2、T3处理之间差异不显著；不同处理花后穗部氮素累积量呈增加趋势，均在花后35 d达到最大，且表现为T3>T4>T2>T1，不同处理间差异显著。小麦在花后茎叶和穗的氮素累积规律呈相反趋势，说明小麦花后氮素逐渐从营养器官向穗部转运。

2.5 栽培管理模式对小麦花后氮素转运和贡献率的影响

由表6可知，与T1处理相比，T2、T3、T4处理的氮素转运量分别增加了50.9%、49.1%、41.2%；转运效率也分别提高了6.23%、4.01%、5.21%。说明优化施肥等措施促进了花前营养器官中贮存的氮素在花后向籽粒的转运。小麦转运氮素对籽粒氮素的贡献率为59.22%～65.35%，但不同处理之间差异不显著。与T1处理相比，T2处理的氮肥偏生产力显著提高，增幅20.76%；T4和T3处理的氮肥偏生产力不同程度下降。

表5 不同栽培管理模式对小麦花后氮素累积的影响

表6 不同栽培管理模式对小麦花前贮存氮素的花后转运量及对其贡献率的影响

3 讨 论

适量施肥、肥料基追分施、耕作方式、适时灌溉等均可促进小麦花后干物质的积累和转运[11-18]。本研究中，豫麦49-198花后7 d的穗部干物质累积量高于花后14 d，茎叶干物质累积量的表现相反，这与马迎辉等[20-21]研究结果一致。茎叶作为小麦的重要营养器官，其花前干物质累积及花后转运对籽粒产量的形成非常重要[22]。本试验中，T4、T3、T2处理茎叶花前干物质累积量和花后转运量均高于农民习惯(T1)，说明通过平衡施肥、分次施肥等措施，能有效促进茎叶花前干物质累积和花后向籽粒转运。小麦营养器官干物质花后转运量的增加有利于产量的提高[10，12]。与T1处理相比，T2、T3、T4处理的产量分别增加了15.9%、31.5%、25.4%，且四个处理间差异均达到显著水平。说明在本试验条件下，优化水肥等因素能够通过促进营养器官花前干物质积累和花后转运实现高产。

小麦的氮素累积量、利用效率与施肥等管理有密切关系[23]。小麦籽粒氮素累积量主要取决于营养器官花前氮素累积及花后的转运，因此在保证花后植株有较强的氮素吸收利用能力外，促进花前植株氮素累积和花后转运非常重要[24]。茎叶是花前氮素主要贮存器官。本试验中，小麦茎叶的花后氮素累积量逐渐下降，而穗呈相反变化趋势，说明花后氮素逐渐从营养器官向穗部转运；优化水肥等因素增加了小麦花前茎叶等营养器官中氮素的累积量，同时显著提高了氮素转运量和转运效率，说明优化管理能够促进营养器官花前的氮素积累和花后转运，这有利于籽粒品质的改善，这与前人的研究结果有所不同[25-26]。而比较氮肥偏生产力发现，T2与T1相比氮肥偏生产力提高了20.76%；T4氮肥偏生产力与T3相比提高了49.00%。说明优化管理可以促进花后氮素积累和营养器官向穗部转移的需要，为高产奠定基础；而投入过量的氮素虽然能达到超高产的要求，却降低了肥料的利用效率[12]。

小麦产量构成三要素之间关系的合理协调才能使其获得高产[23]。本试验中，与农民习惯相比，优化管理模式减少了氮、磷肥的投入，并采用基追分次的施肥方式，显著提高了穗粒数，进而实现增产。高产高效模式在优化管理模式的基础上增加养分投入，适当调整了追肥次数和比例，从而保证灌浆后期小麦对养分的需求，进一步提高了穗数、穗粒数、千粒重和产量。与高产高效技术模式相比，超高产栽培管理模式产量提高的关键是适当降低了穗数，保持千粒重，提高了穗粒数。高产高效技术模式的养分投入减少三分一以上，产量虽然有所降低，但仍能达到9 t·hm-2以上的超高产水平，且高产高效技术模式的收获指数能相对增加8%，肥料利用效率也大大提高，因而该模式很好地协调了产量和效率之间的关系，在实现产量绿色增长的目的时，减少养分投入，实现资源高效利用，可以作为当地小麦大面积绿色增产的推广模式。

[1] 邹铁祥,戴延波,姜 东,等.不同氮、钾水平对弱筋小麦籽粒产量和品质的影响[J].麦类作物学报,2006,26(6):86.

ZOU T X,DAI T B,JIANG D,etal.Effects of nitrogen and potassium supply on grain yield and quality in weak gluten wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2006,26(6):86.

[2] 张 翔,毛家伟,王守刚,等.河南主要土类玉米小麦轮作制下施用钾肥效应研究[J].中国土壤与肥料,2009,15(1):20.

ZHANG X,MAO J W,WANG S G,etal.Effect of potash on yield and economic benefit in wheat-maize rotation system of Henan province [J].SoilsandFertilizersSciencesinChina,2009,15(1):20.

[3] 王绍中,王志和,田云峰,等.河南省小麦产业发展与展望[J].河南农业科学,2004(7): 27.

WANG S Z,WANG Z H,TIAN Y F,etal.Development and prospect of wheat industry in Henan province [J].JournalofHenanAgriculturalSciences,2004(7):27.

[4] 赵广才.北方冬麦区小麦高产高效栽培技术[J].作物杂志,2008(5):91.

ZHAO G C.High yield cultivation techniques of wheat in northern China [J].Crops,2008(5):91.

[5] 张卫峰,马 林,黄高强,等.中国氮肥发展、贡献和挑战[J].中国农业科学,2013,46(15):3161.

ZHANG W F,MA L,HUANG G Q,etal.The development and contribution of nitrogenous fertilizer in China and challenges faced by the country [J].ScientiaAgriculturaSinica,2013,46(15):3161.

[6] 张瑞红.河南省小麦供给现状、问题及对策[J].河南农业科学.2011,40(12):65.

ZHANG R H.Current situation,problems and counter measures of wheat supply in Henan [J].JournalofHenanAgriculturalSciences,2011,40(12):65.

[7] 袁新民,同延安,杨学云.施用磷肥对土壤NO3-N累积的影响[J].植物营养与肥料学报,2000,6(4):397.

YUAN X M,TONG Y A,YANG X Y.Effect of phosphate application on soil nitrate nitrogen accumulation [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2000,6(4):397.

[8] 杨芳永,周广顺,米娜什.氮磷钾肥对冬小麦产量及施肥效益影响的研究[J].新疆农业科学,2007,44(1):62.

YANG F Y,ZHOU G S,MI N S.Investigation on the effect of N,P,K on yield and fertilization benefit of winter wheat [J].XinjiangAgriculturalScienceandTechnology,2007,44(1):62.

[9] 张会民,吕家珑,李菊梅.长期定位施肥条件下土壤钾素化学研究进展[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(1):155.

ZHANG H M,LÜ J L,LI J M.Research progress in soil potassium chemistry under long-term fertilization condition [J].JournalofNorthwestA&FUniversity(NaturalScienceEdition),2007,35(1):155.

[10] 李志勇,陈建军,陈明灿.不同水肥条件下冬小麦的干物质积累、产量及水氮利用效率[J].麦类作物学报,2005,25(5):80.

LI Z Y,CHEN J J,CHEN M C.Effect of different nitrogen-fertilization managements on dry matter accumulation and water and nitrogen use efficiency in winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2005,25(5):80.

[11] 潘庆民,于振文.追氮时期对冬小麦籽粒品质和产量的影响[J].麦类作物学报,2002,22(2):65.

PAN Q M,YU Z W.Effects of nitrogen topdressing stage on grain quality and yield of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2002,22(2):65.

[12] 张法全,王小燕,于振文,等.公顷产10 000 kg小麦氮素和干物质积累与分配特性[J].作物学报,2009,35(6):1086.

ZHANG F Q,WANG X Y,YU Z W,etal.Characteristics of accumulation and distribution of nitrogen and dry matter in wheat at yield level of ten thousand kilograms per hectare [J].ActaAgronomicaSinica,2009,35(6):1086.

[13] 王 静.不同耕作方式对豫东南砂姜黑土区小麦氮素利用效率影响研究[D].郑州:河南农业大学,2014:7-9.

WANG J.Research on the effects of different tillage methods on wheat nitrogen use efficiency in Shajiang black soil region in the southeast of Henan province [D].Zhenzhou: Henan Agricultural University,2014:7-9.

[14] 郑成岩,崔世明,王 东,等.土壤耕作方式对小麦干物质生产和水分利用效率的影响[J].作物学报,2011,37(8):1432.

ZHENG C Y,CUI S M,WANG D,etal.Effects of soil tillage practice on dry matter production and water use efficiency in wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2011,37(8):1432.

[15]PEPLER S,GOODING M J,ELLIS R H.Modelling simultaneously water content and dry matter dynamics of wheat grains [J].FieldCropsResearch,2006,95(1):49.

[16] 刘小宁,刘海坤,黄玉芳,等.施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系[J].植物营养与肥料学报,2015,21(2):306.

LIU X N,LIU H K,HUANG Y F,etal.Relationships between nitrogen application rate soil nitrate-nitrogen,plant nitrogen concentration and wheat scab [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2015,21(2):306.

[17] 沈建辉,戴廷波,荆 奇,等.施氮时期对专用小麦干物质和氮素积累、运转及产量和蛋白质含量的影响[J].麦类作物学报,2004,24(1):55.

SHEN J H,DAI Y T,JIN Q,etal.Effect of nitrogen topdressing time on the accumulation and transfer of nitrogen,yield and protein content in specialty wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2004,24(1):55.

[18] 骆兰平,于振文,王 东,等.土壤水分和种植密度对小麦旗叶光合性能和干物质积累与分配的影响[J].作物学报,2011,37(6):1049.

LUO L P,YU Z W,WANG D,etal.Effects of planting density and soil moisture on flag leaf photosynthetic characteristics and dry matter accumulation and distribution in wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2011,37(6):1049.

[19] 姬兴杰,于永强,张 稳,等.近二十年中国冬小麦收获指数时空格局[J].中国农业科学,2010,43(17):3511.

JI X J,YU Y Q,ZHANG W,etal.Spatial-temporal patterns of winter wheat harvest index in china in recent twenty years [J].ScientiaAgriculturaSinica,2010,43(17):3511.

[20] 王玉杰,王永华,韩 磊,等.不同栽培管理模式模式对冬小麦花后干物质积累与分配特征及产量的影响[J].麦类作物学报,2011,31(5):894.

WANG Y J,WANG Y H,HAN L,etal.Effect of different cultivation and management modes on the characteristics of accumulation and distribution of dry matter and the yield of winter wheat after anthesis [J].JournalofTriticeaeCrops,2011,31(5):894.

[21] 马迎辉,王玲敏,叶优良,等.栽培管理模式模式对冬小麦干物质积累、氮素吸收及产量的影响[J].中国生态农业学报,2012,20(10):1282.

MA Y H,WANG L M,YE Y L,etal.Effects of different cultivation management modes on dry matter accumulation,nitrogen uptake and yield of winter wheat [J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2012,20(10):1282.

[22] 刘海坤.冬小麦/夏玉米轮作下高产高效技术模式应用效果分析与评价[D].郑州: 河南农业大学,2014:8-10.

LIU H K.Application effect analysis and evaluation of technical manangement models of high-effciency and high-yeild on winter wheat-summer corn rotation[D].Zhengzhou: Henan Agricultural University,2014:8-10.

[23] 赵满兴,周建斌,杨 绒,等.不同施氮量对旱地不同品种冬小麦氮素累积、运输和分配的影响[J].植物营养与肥料学报,2006,12(2):143.

ZHAO M X,ZHOU J B,YANG R,etal.Characteristics of nitrogen accumulation,distribution and translocation in winter wheat on dryland [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2006,12(2):143.

[24] 曹胜彪,张吉旺,董树亭,等.施氮量和种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报,2012,18(6):1343.

CAO S B,ZHANG J W,DONG S T,etal.Effects of nitrogen rate and planting density on grain yield and nitrogen utilization efficiency of high yield summer maize [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2012,18(6):1343.

[25] 朱新开,郭文善,封超年,等.不同类型专用小麦氮素吸收积累差异研究[J].植物营养与肥料学报,2005,11(2):148.

ZHU X K,GUO W S,FENG C N,etal.Nitrogen absorption and utilization differences among wheat varieties for different end uses [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2005,11(2):148.

[26] 赵俊晔,于振文.高产条件下施氮量对冬小麦氮素吸收分配利用的影响[J].作物学报,2006,32(4):484.

ZHAO J Y,YU Z W.Effects of nitrogen fertilizer rate on uptake,distribution and utilization of nitrogen in winter wheat under high yielding cultivated condition [J].JournalofTriticeaeCrops,2006,32(4):484.

[27] 马 耕,张盼盼,王晨阳,等.高产小麦花后植株氮素累积、转运和产量的水氮调控效应[J].麦类作物学报,2015,35(6):798.

MA G,ZHANG P P,WANG C Y,etal.Regulation effect of irrigation and nitrogen on post-anthesis nitrogen accumulation,translocation and grain yield of high-yield wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2015,35(6):798.

Effect of Different Cultivation Modes on Accumulation and Translocation of Dry Matter and Nitrogen after Anthesis of Winter Wheat

LI Shuai,HUANG Yufang,AN Zhichao,YE Youliang

(Resources and Environmental Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou, Henan 450002, China)

In order to obtain high yield and high efficiency, four different cultivation and management modes [conventional management (T1), optimizing management (T2), super-high-yield management (T3), high yield and high efficiency mode(T4)] were conducted through field experiment at Yuzhou city of Henan province, and the effect of different fertilization and management modes on accumulation and translocation of dry matter and nitrogen after anthesis of winter wheat were investigated. The results showed that: compared with T1treatment, the yield of T2, T3and T4treatments was increased by 15.9%, 31.5% and 25.4%, respectively; after anthesis, the amount of dry matter translocation was increased by 82.5%, 109.5% and 76.6%, respectively; and nitrogen transport capacity was increased by 50.9%, 49.1% and 41.2%, respectively. The results showed that the pre-anthesis nitrogen and dry matter accumulation could be improved through the optimization of fertilization management measure accompanied with increasing the post anthesis dry matter and nitrogen translocation amount and rate significantly, so as to improve the grain number and yield.Of the four modes,T3had the highest yield,but T4was most suitable for local promotion.

Wheat; Cultivation mode; Yield; Accumulation and translocation of dry matter and nitrogen

时间：2017-05-12

2016-10-30

2016-12-01

国家自然科学基金项目(31471935)；河南省高等学校重点科研项目(15A210036)

E-mail：654257466@qq.com

叶优良(E-mail：ylye2004@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)05-0687-07

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170512.2001.032.html