氮肥用量对豫南稻麦轮作区小麦灌浆特性及产量的影响

尹志刚 李刚 李宇峰 杜元中 陈振 朱保磊 蓝黎明 周国勤 石守设

摘要 為豫南稻麦轮作区品种选用和小麦高产栽培的施氮水平提供理论依据，在大田试验条件下，以小麦品种信麦9号（多穗型弱春性品种）和扬麦15（大穗型春性品种）为材料，设置120 kg/hm2（N1）、225 kg/hm2（N2）和330 kg/hm2（N3）3个施氮水平，分析施氮量对2种基因型小麦群体动态、灌浆特性和产量及其构成因素的影响。结果表明，施氮量增加，小麦越冬期至成熟期的群体总茎数随之增加，具体表现为N3>N2>N1，但品种间差异明显，信麦9号越冬期后的群体总茎数均显著高于扬麦15，显示了信麦9号良好的分蘖成穗能力。不同施氮处理下，2种基因型小麦灌浆过程中穗粒干质量变化均呈慢—快—慢的变化趋势，随着施氮量增加，成熟期的穗粒质量呈降低趋势，具体表现为N1>N2>N3，其中，扬麦15穗粒质量较信麦9号下降更为明显。各施氮处理中以N3 处理的产量最高，具体表现为N3>N2>N1 ，且N3处理与N2、N1处理差异显著，品种间差异表现为信麦9号各施氮处理穗数均高于扬麦15，但穗粒数和千粒重均显著低于扬麦15。

关键词 稻麦轮作;施氮量;穗粒质量;产量

中图分类号 S 512.1  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）16-0168-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.045   开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Nitrogen Application Rate on Grain Filling Characteristics and Yield of Wheat in Rice-wheat Rotation Area Southern Henan

YIN Zhi-gang，LI Gang，LI Yu-feng  et al （Xinyang Academy of Agricultural Sciences，Xinyang，Henan  464000）

Abstract Effects of nitrogen rate on population dynamics，grain filling characteristics，yield and components of two wheat genotypes were studied in order to provide theoretical basis for variety adoption and high-yield cultivation of wheat in rice-wheat rotation area southern Henan. Wheat varieties Xinmai 9 （multi spike weak spring variety） and Yangmai 15 （large spike spring variety） were selected as the research object in three nitrogen levels of 120 kg/hm2 （N1），225 kg/hm2 （N2） and 330 kg/hm2 （N3）under field condition. The results showed that with the increase of nitrogen application rate，the total stem number of wheat increased from setting stage to mature stage，which was N3 > N2 > N1. However，there were significant differences among varieties. The total stem number of Xinmai 9 was significantly higher than that of Yangmai 15，indicating that Xinmai 9 had good tillering and panicle forming ability. Different nitrogen application treatments，two wheat genotypes showed slow to fast to solw change during the filling process and the ear and grain quality showed a downward trend，which was N1 > N2 > N3.The panicle and grain quality of wheat variety Yangmai 15 decreased more obviously than that of Xinmai 9 at mature stage. The yield of N3 treatment was the highest，and the difference was significant between N3 treatment and N2，N1 treatment.It displays as N3 > N2 > N1. The spike number of Xinmai 9 was higher than Yangmai 15，but the grain number per spike and 1 000-grain weight were significantly lower than Yangmai 15.

Key words Rice-wheat rotation;Nitrogen rate;Grain mass per spike;Yield

豫南稻麦轮作区是河南稻茬小麦主要分布区域，占全省稻茬麦面积的75%以上[1]。该区相对于河南中北部旱作麦区，小麦籽粒灌浆时间短，其间气候变化较大，易遭受高温逼熟等气象条件，同一品种的千粒质量年际间变化较大，不同品种年际间产量差距较大，适合种植耐湿、抗病及稳产的弱春性品，主导品种有扬麦15、扬麦13、扬麦20、郑麦113等，信阳市农业科学院自育品种有信麦9号、豫信11、信麦69等品种[2-3]。由于该区水稻土对氮素的吸附、保持能力较差，氮素利用率低，小麦氮肥施用量一般在225～300  kg/hm2[4-5]，大量施用增加成本，造成环境污染等一系列问题。因此，选用适宜该区域的小麦品种，研究其合理的施氮量，对充分发挥品种的产量潜力、保护生态环境具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试小麦品种扬麦15、信麦9号，10 月29 日播种，播量150 kg/hm2。

1.2 试验地概况 试验在信阳市罗山县示范园区进行，上茬作物为籼稻，品种为Y两优77，土质为水稻土，0～20 cm耕层土壤有机质含量14.7 g/kg，全氮0.25 g/kg，有效磷15.6 mg/kg，速效钾71.4 mg/kg。

1.3 试验设计 按裂区试验进行，以小麦品种为主区，施氮处理（纯氮）为副区，设120 kg/hm2（N1）、225 kg/hm2（N2）和330 kg/hm2（N3）3个供氮水平，基追比为5∶5，拔节末期进行追肥。小区面积2 m×10 m，3次重复，随机排列。播种前底施磷肥P 2O 5 100 kg/hm2， K 2O 100 kg/hm2，生育期间做好开沟排水，正常化学除草，不防治病虫害，适时收获。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 茎蘖动态。

在小麦主要生育时期三叶期、越冬期、起身期、成熟期，根据小麦出苗后各处理选取的1 m 双行定苗样点调查小麦群体茎蘖动态变化情况。根据测定结果计算成穗率，成穗率=成熟期总茎数/最高总茎数（起身期总茎数） ×100%。

1.4.2 灌浆特性。初花期每个小区标记长势一致且同一天开花的80个穗，在开花5 d 后每隔5 d 取10 穗，将每穗粒剥出，统计数目后烘干至恒质量测定穗粒质量。

1.4.3 籽粒产量及产量构成因素。

成熟期调查各小区穗数、穗粒数及千粒质量，小区实收实打并折算出单位面积籽粒产量。

1.5 数据分析 采用Office 2007和SPSS 19.0软件对试验数据进行整理统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 施氮量对稻茬田小麦群体动态的影响

由表1可知，随着施氮量的增加，小麦越冬期以后的群体茎蘖数随之增加，具体表现为N3>N2>N1，分蘖成穗率则随着施氮量的增加呈逐渐降低的趋势，具体表现为N1>N2>N3。各施氮处理的群体茎蘖数在起身期达到最高，随后两极分化，成熟期群体茎蘖数基本稳定。不同品种各氮肥处理间茎蘖数存在明显差异，从越冬期到成熟期信麦9号的茎蘖数显著高于扬麦15，显示信麦9号良好的分蘖成穗能力。扬麦15越冬期、起身期和成熟期的茎蘖数N1、N2处理差异不显著，N1、N2处理与N3处理存在显著差异。信麦9号越冬期茎蘖数N1、N2、N3 3个处理间差异不显著，而起身期和成熟期茎蘖数N1、N2处理间差异不显著，与N3处理间存在显著差异。说明施氮能显著提高稻茬小麦越冬期—成熟期的群体总茎数，增加了单位面积有效穗数，而且施氮量对小麦群体动态的影响品种间存在显著差异。

2.2 施氮量对稻茬田小麦灌浆特性的影响 由图1可知，不同施氮量下小麦在灌浆过程中穗粒质量变化均呈慢—快—慢的变化趋势，2个小麦品种成熟期的穗粒质量均表现为N1>N2>N3，但不同小麦品种间存在差异。小麦品种扬麦15，N1、N2、N3处理的穗粒质量均高于信麦9号， N1处理和N2处理的穗粒质量在整个灌浆过程中均高于N3处理。小麦品种信麦9号则表现为N1处理的穗粒质量高于N2处理和N3处理。从整穗来看，随着施氮量的增加，小麦品种在灌浆过程中的穗粒质量呈下降趋势，施氮对灌浆持续时间的影响相对较小，但有降低穗粒质量的趋势。说明随着施氮量的增加，2个小麦品种的穗粒质量均呈降低趋势，特别是扬麦15穗粒质量下降较为明显。

2.3 施氮量对稻茬田小麦产量及产量构成因素的影响 由表2可知，施氮量增加，小麦品种扬麦15 和信麦9号籽粒产量均提升，具体表现为N3>N2>N1，各氮肥处理均表现为扬麦15籽量产量显著高于信麦9号。通过对产量结果的方差分析表明，氮素水平和品种间都存在显著差异。各施氮处理中以N3 处理的产量最高，与N2、N1处理差异显著。通過对产量构成因素分析发现，2个品种都表现为施氮量增加，单位面积穗数提高，对千粒重和穗粒数的影响相对较小，说明增施氮肥对小麦产量的提升主要是通过增加单位面积穗数来实现。另外，不同品种间也存在差异，信麦9号各施氮处理穗数均显著高于扬麦15，但穗粒数和千粒重均显著低于扬麦15，导致籽粒产量明显低于扬麦15。

3 结论与讨论

关于施氮对小麦群体茎蘖动态的影响，前人做了诸多研究。一般认为，在一定施氮量范围内增施氮肥有利于促进分蘖发生，增加穗数，促进产量形成，增加产量，但在相同的施氮量下，不同小麦品种存在显著的基因型差异。在小麦高产栽培中，为满足小麦生长对氮素的需求，主要通过增加氮肥用量提升籽粒产量水平。适量增加氮肥施用量能够有效提高籽粒产量，但超过一定范围后继续增施氮肥，产量增加率会逐渐下降，甚至减产[6]。丁锦峰等[7]研究表明长江中下游稻茬麦区实现高产关键是在保证较高          安徽农业科学                         2021年

的穗数基础上，协调增加每穗粒数与千粒重。孙传范等[8]研究认为，在相同氮肥水平下，不同小麦品种的氮吸收效率受环境影响相对较小，不同品种间差异较大。选用氮高效小麦品种，采取适宜的氮肥管理措施是提高小麦氮素利用率的有效措施。李淑文等[9]研究证明氮肥利用效率高的品种各生育时期均具有较高的茎蘖数。该研究结果表明适量增施氮肥可增加小麦各生育期的群体总茎数，使最终成穗数增加，有利于小麦产量的提升。在相同氮肥水平下，不同小麦品种群体茎蘖动态差异较大，具体表现为在基本苗一致的情况下，多穗型品种起身期到成熟期群体总茎数均高于大穗型品种。

灌浆是小麦生育进程中的重要生理过程，灌浆速率和持续时间决定小麦籽粒大小或质量，同一品种的灌浆速率相对比较稳定，灌浆持续时间则受温度、水分等因素的影响[10-11]。关于施氮量对小麦灌浆特性的影响，普遍认为籽粒灌浆经历了漸增期—快增期—缓增期，在一定范围内，穗粒数随施氮量增加呈不断上升趋势，其变化趋势因品种不同而异，千粒重随着施氮量的增加下降趋势明显，而且施氮量的增加还使得倒伏风险增大。李科江等[12]认为，随着氮肥用量的增加，小麦的千粒质量降低，与施氮增加穗粒数有关，刘克礼等[13]对旱作春小麦的研究结果表明，随着施氮量的增加，籽粒干质量和灌浆速率有增大的趋势，而过量施氮呈下降趋势。该研究是以穗粒干质量的积累量来展示小麦灌浆进程，因包含穗粒数的因素，区别于单子粒的灌浆过程。从整穗穗粒干质量的增加进程可以看出，在120～330 kg/hm2，随着施氮量的增加，不同小麦在灌浆过程中的穗粒质量均呈下降趋势。

小麦产量受基因型和栽培条件的双重影响，而且环境对小麦产量的影响往往大于基因型[14-15]。李巧云等[16]对河南省不同生态条件下多个小麦品种的籽粒产量进行分析，结果表明半冬性品种的籽粒产量普遍高于弱春性品种。该试验信麦9号属于多穗型弱春性品种，分蘖力强，耐湿性好;扬麦15属大穗型春性品种，分蘖力一般，赤霉病抗性较好。研究结果表明，信麦9号各施氮处理穗数显著高于扬麦15，但穗粒数和千粒重均低于扬麦15，可能是由于当年小麦赤霉病发生较重，对信麦9号穗粒数和千粒重造成损失。不同区域的施氮水平也存在显著差异，黄淮地区高产麦田施氮量一般240～270 kg/hm2[17-18]，长江中下游地区高产麦田施氮量也达260～315 kg/hm2[19-20]，四川盆地高产麦田施氮量一般为135～180 kg/hm2[21]。该研究表明豫南稻茬麦区随着施氮量的增加，2个小麦品种的籽粒产量随之提升，在330 kg/hm2时产量最高，且与225  kg/hm2处理和120  kg/hm2处理存在显著差异，均未达到最高产量水平，可能与试验田土壤肥力较低、开沟排水造成较多氮素流失有关。

综合考虑品种因素和施氮量，在豫南稻麦轮作的栽培条件条件下实现小麦高产，应选用分蘖成穗能力强的品种，同时应保证充足的氮素供应以增加小麦起身—成熟期群体总茎数，协调增加灌浆过程中的穗粒质量。

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