施氮量对强筋小麦物质积累与籽粒产量的影响

李雪萌,杨 梅,秦保平,李赛星,郝倩倩,石彩云,张 敏,蔡瑞国,杨 敏

(河北科技师范学院农学与生物科技学院/河北省作物逆境生物学重点实验室,河北秦皇岛 066004)

小麦(TriticumaestivumL.)是世界最重要的粮食作物之一,2022年,我国小麦产量达1 377.3×108kg[1]。氮素是作物生长发育的关键营养元素,氮肥投入在农业生产中起着至关重要的作用[2]。氮代谢直接影响小麦产量和氮素利用率[3-5],合理施用氮肥可促进植株干物质和籽粒氮素积累[6],有利于蛋白质合成[7],提高小麦产量和资源利用率[8-10]。过量施用氮肥则会导致小麦产量和氮素利用效率降低[11]。我国小麦生产中存在着氮肥投入量大、利用率低等问题,且氮素挥发、淋溶导致的环境风险已严重影响农业的可持续发展[12-13]。研究强筋小麦籽粒产量、干物质与氮素积累、转运与施氮量的关系,对冀东地区强筋小麦高产高效生产具有重要意义。

研究表明,在0～270 kg·hm-2施氮范围内,小麦籽粒产量随着施氮量的增加呈先增后减的变化趋势,籽粒氮素积累量随施氮量增加而增加[14-15]。小麦籽粒氮素来源于花前营养器官氮转运和花后氮吸收两个途径,其中50%～95%的氮素积累来源于开花前营养器官的再转运[16-18]。氮素利用效率则随施氮量增加呈明显降低趋势,且强筋小麦生产中氮肥投入过量会大幅降低小麦品质[19]。当前施氮量对小麦产量和干物质与氮素积累转运的研究已有大量报道,但对冀东地区强筋小麦适宜施氮量的研究尚需更多数据。

本试验以课题组前期筛选的2个强筋小麦品种津农7号和中麦998为材料,研究施氮量对强筋小麦产量和干物质与氮素积累转运的影响,为冀东地区强筋小麦合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年10月—2022年6月在河北科技师范学院农学与生物科技学院实验站(39°44′N、119°13′E)进行,该区属于温带大陆性季风气候。试验地土质为壤土,前茬作物为青贮玉米。播前0～20 cm土层土壤全氮1.39 g·kg-1,速效氮120.39 mg·kg-1,速效磷24.65 mg·kg-1,速效钾62.15 mg·kg-1,有机质16.47 g·kg-1。图1为本地区试验年度气温与降水情况。

图1 2021—2022年小麦生育季试验地的降水量和气温Fig.1 Precipitation and temperature of experimental field in wheat growing season from 2021 to 2022

1.2 试验设计

试验采用二因素裂区设计,品种为主区,选用的2个强筋小麦品种为津农7号(氮高效型)和中麦998(氮低效型);施氮量为副区,4个施氮量分别为0 kg·hm-2(N0)、180 kg·hm-2(N1)、210 kg·hm-2(N2)、240 kg·hm-2(N3)。小区面积15 m2(6 m × 2.5 m),3次重复。氮肥为尿素(含N 46%),底肥和拔节肥各占50%;磷肥为过磷酸钙(含P2O512%),钾肥为硫酸钾(含K2O 50%),P2O5和K2O施用量均为120 kg·hm-2,在播前作为底肥施入。2021年10月24日适墒播种,行距15 cm,基本苗为600×104株·hm-2,分别在越冬初期、拔节期和开花期灌水,每次600 m3·hm-2,其余管理方法同一般高产大田。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 小麦茎蘖数动态调查

小麦生育进程中定点选取1 m 2行样点调查基本苗数、越冬初期总茎数、拔节期总茎数和成熟期有效穗数,计算单株穗数(成熟期穗数/基本苗数)。

1.3.2 叶片叶绿素相对含量(SPAD值)测定

于小麦开花后0、10、20、30 d,每个小区各选取10个单茎,使用SPAD-502叶绿素测定仪分别测定旗叶、倒2叶、倒3叶和倒4叶的SPAD值(晴天上午的10:00～11:00测定),取叶片1/3、1/2和2/3位置测定数值的平均值作为该叶片的SPAD值。

1.3.3 干物质积累量的测定及相关指标计算

于冬小麦开花期与成熟期,取50个单茎,3次重复,成熟期植株样品分为秸秆和籽粒2部分。于105 ℃杀青30 min后,70 ℃烘干至恒重,记录干重,计算干物质积累量、转运量、转运率及其对籽粒的贡献率。

花前干物质转运量= 开花期植株干重-成熟期营养器官干重

花前干物质转运率= 花前干物质转运量/开花期植株干重× 100%

花后干物质积累量= 成熟期植株干物质积累量-开花期植株干物质积累量

花前干物质对籽粒贡献率= 花前干物质转运量/成熟期籽粒重× 100%

花后干物质对籽粒贡献率= 花后干物质积累量/成熟期籽粒重× 100%

1.3.4 氮积累与转运相关指标的测定与计算

将1.2.3中烘干样品粉碎,过60目筛,用半微量凯氏定氮法测定氮含量,并计算花前氮素转运量、花后氮素积累量、氮素利用效率等指标。

花前氮积累量=开花期植株氮含量×开花期干物质积累量

花前氮转运量=花前氮积累量-成熟期营养器官氮积累量

花前氮转运率=花前氮转运量/开花期植株氮积累量×100%

花前氮转运量对籽粒氮贡献率=花前氮转运量/成熟期籽粒氮积累量

花后氮积累量=成熟期植株氮积累量-开花期植株氮积累量

花后氮积累量对籽粒氮贡献率=花后氮积累量/成熟期籽粒氮积累量×100%

氮收获指数= 籽粒氮积累量/地上部氮积累量

氮利用效率= 籽粒产量/地上部氮积累量

氮肥偏生产力= 施氮籽粒产量/对应的施氮量

氮肥生理利用效率=(施氮籽粒产量-不施氮籽粒产量)/(施氮成熟期地上部氮积累量-不施氮地上部氮积累量)

氮肥表观利用率=(施氮地上部氮素积累量-不施氮地上部氮素积累量)/施氮量

籽粒蛋白质含量= 籽粒含氮量×5.83

籽粒蛋白质产量= 籽粒蛋白质含量×籽粒产量

1.3.5 籽粒产量及其构成因素测定

成熟期,每小区连续取20个麦穗调查穗粒数;各小区收获3个1 m 6行的麦穗,脱粒、晒干后称重(13%籽粒含水量),测定千粒重和产量。

1.4 数据处理

用Excel 2016进行数据整理并作图,用DPS v 7.05进行数据统计分析,用LSD法进行差异显著性分析,用SPSS 25.0进行通径分析和皮尔逊(Pearson)相关性分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对强筋小麦产量及其构成因素的影响

品种和施氮量显著影响强筋小麦的籽粒产量及其构成因素(千粒重除外,表1)。较N0处理,N1、N2和N3处理下2个强筋小麦品种的籽粒产量均显著提高,在N0～N2施氮范围内,籽粒产量随氮肥增施而显著增加,施氮量从N2增至N3时,2个品种的增产效应不显著。

表1 不同施氮处理下的强筋小麦籽粒产量及其构成因素和生物量、籽粒蛋白质产量Table 1 Grain yield, yield components, biological yield, and protein yield of strong gluten wheat under different N treatments

津农7号各施氮处理较N0分别增产11.94%、26.22%和30.65%,平均增产22.94%。中麦998各施氮处理较N0分别增产15.94%、22.46%和26.90%,平均增产21.77%。2个品种的穗数均随施氮量增加逐渐增加,各处理间差异显著;穗粒数随施氮量增加而增加,N2、N3处理显著高于其他处理,但二者间无显著差异;千粒重在处理间差异均不显著。在相同施氮量下,津农7号籽粒产量、穗数、穗粒数均高于中麦998。品种和施氮量互作对穗数和千粒重影响显著。通径分析可知(表2),产量构成三因素中,穗数对2个强筋小麦品种籽粒产量影响最大。

表2 强筋小麦籽粒产量及其构成因素的通径分析Table 2 Path analysis of grain yield and yield components of strong gluten wheat

随着施氮量的增加,成熟期2个强筋小麦品种生物量与籽粒蛋白质产量均提高。津农7号施氮处理生物量较N0分别增加13.70%、29.80%和34.04%,平均为25.85%,各处理间差异显著;中麦998施氮处理生物量较N0分别增加31.69%、57.50%和60.46%,平均为49.88%,N2、N3处理间无显著差异。津农7号施氮处理籽粒蛋白质产量比N0分别增加29.60%、53.13%和56.29%,平均为46.34%,N2、N3处理间差异不显著;中麦998施氮处理蛋白质产量比N0分别增加52.40%、68.09%和78.62%,平均为66.37%,各处理间差异显著。在相同施氮量下,津农7号生物量和籽粒蛋白质产量均高于中麦998,施氮对中麦998生物量和籽粒蛋白质产量影响较大。品种和施氮量互作对强筋小麦生物量影响显著。综上所述,增施氮肥可以有效提高强筋小麦籽粒产量,过量施氮增产不明显;增加施氮量对氮高效型品种籽粒的增产效应高于低效型品种;施氮量对氮低效型品种生物量和籽粒蛋白质产量影响较大。

2.2 施氮量对强筋小麦茎蘖数的影响

随着小麦生育进程的推进,2个强筋小麦品种各处理的茎蘖数呈先增后减的趋势(图2)。因2021年小麦晚秋播,冬前小麦分蘖较少,越冬初期各施氮处理间的茎蘖数无显著差异。拔节期茎蘖数随施氮量增加而增加,N2和N3处理的茎蘖数显著高于其他处理(P<0.05),但二者间差异不显著;津农7号N1、N2、N3处理比N0分别增加10.27%、26.38%和25.75%,平均为20.80%;中麦998N1、N2、N3处理比N0分别增加7.78%、30.96%和34.20%,平均为24.31%。成熟期,穗数和单株穗数随施氮量增加而增加;津农7号和中麦998施氮处理的穗数比N0平均增加16.94%和24.71%,最高达24.30%和33.20%,2品种N2、N3处理的单株穗数比N0高22.07%和28.59%。说明增施氮肥可增加群体穗数与单株穗数。

图2 不同施氮处理下强筋小麦各生育期茎蘖数和单株穗数Fig.2 Tiller dynamics and spike number per plant of strong gluten wheat at different growth periods under different N treatments

2.3 施氮量对强筋小麦SPAD值的影响

由图3可知,随生育期推进,2个强筋小麦品种花后旗叶、倒2叶、倒3叶和倒4叶SPAD值均呈下降趋势;旗叶和倒2叶SPAD值在花后20～30 d呈显著下降趋势,津农7号各处理花后30 d较花后20 d平均下降41.43%和46.98%,中麦998平均下降43.51%和49.88%。2品种倒3叶和倒4叶SPAD值在花后10 d快速下降,且倒4叶较倒3叶下降时期有所提前,津农7号倒3叶在花后10～20 d和20～30 d分别下降40.50%和59.61%,中麦998分别下降39.36%和65.84%;津农7号和中麦998叶片SPAD值在花后10～20 d分别下降63.10%和71.41%,中麦998下降幅度大于津农7号,这说明氮高效型小麦品种生育后期光合能力较强。

相同品种和时间图柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。Different letterss above columns of same cultiver and time mean significant difference among treattments (P<0.05).图3 不同施氮处理下强筋小麦叶片SPAD值Fig. 3 SPAD value of strong gluten wheat leaves under different N treatments

津农7号各叶片的SPAD值随施氮量增加呈上升趋势,N0显著低于其他处理,N1、N2处理间无显著差异,N3处理显著高于其他处理。中麦998旗叶SPAD值随施氮量增加显著增加,N1、N2处理间差异不显著,花后0、10 d倒2叶和倒3叶SPAD值变化趋势与旗叶相似,花后20、30 d受施氮量影响不明显。说明,增加施氮量有利于维持强筋小麦生育后期SPAD值,且对氮高效型强筋小麦品种效应大于氮低效型品种。

2.4 施氮量对强筋小麦花前干物质转运和花后干物质积累的影响

由表3可知,随施氮量的增加,津农7号花前干物质转运量、转运率及其对籽粒贡献率随施氮量增加而增加,N0、N1处理显著低于其他处理,二者间差异不显著,花前干物质对籽粒贡献率平均为22.84%。花后干物质积累量及其籽粒贡献率随施氮量增加而降低,花后干物质对籽粒贡献率平均为77.16%。中麦998花前干物质转运量、转运率及其对籽粒贡献率随施氮量增加呈先减少后增加的趋势,平均为39.41%,花后干物质积累量及其对籽粒贡献率随施氮量增加分别表现为增加和先增后减的趋势,花后干物质对籽粒贡献率平均为60.59%。相同施氮量下,2个强筋小麦品种的花后干物质对籽粒贡献率均高于花前干物质对籽粒贡献率;津农7号花前干物质转运量、转运率及其对籽粒贡献率均低于中麦998,而花后干物质积累量及其对籽粒贡献率则与之相反。品种和施氮量互作对花前干物质转运和花后干物质积累影响极显著。综上2个强筋小麦品种籽粒产量多来源于花后干物质积累,且氮高效型品种干物质平均转运率高于氮低效品种;增加施氮量可以提高花前、花后干物质积累量,但其对籽粒的贡献率因品种而异。

表3 不同施氮处理下强筋小麦干物质转运特征Table 3 Dry matter transport characteristics of strong gluten wheat under different N treatments

2.5 不同施氮量对强筋小麦籽粒氮素积累和蛋白质含量的影响

施氮量对2个强筋小麦品种成熟期籽粒氮素积累量和蛋白质含量影响显著(图4)。2个品种籽粒氮素积累量均表现为N3、N2>N1>N0,津农7号施氮处理比N0处理平均增加41.29%,中麦998施氮处理比N0处理平均增加95.94%;N3处理下籽粒氮素积累量最高,津农7号达266.02 kg·hm-2,中麦998达262.50 kg·hm-2,N2、N3处理间无显著差异。2品种籽粒蛋白质含量均表现为N2、N3>N1>N0,津农7号在N2时最高,为15.31%,施氮处理比N0平均增加18.91%;中麦998在N3时最高,为15.04%,施氮处理比N0平均增加36.49%;2品种N2、N3处理间均无显著差异。综上所述,在0～210 kg·hm-2内,增施氮肥可以提高强筋小麦成熟期籽粒氮素积累量和蛋白质含量;增施氮肥至240 kg·hm-2后,籽粒氮素积累量和蛋白质含量较210 kg·hm-2处理无显著增加,说明适宜施氮量有利于小麦籽粒氮素积累和蛋白质合成,过量施氮对成熟期小麦籽粒氮素积累和蛋白质含量的影响不显著。

相同品种图柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。Different letterss above columns mean significant difference among treatments at 0.05 level.图 4 不同施氮处理下强筋小麦籽粒氮素积累量和蛋白质含量Fig. 4 Grain N accumulation and protein content of strong gluten wheat under different N treatments

2.6 不同施氮量对强筋小麦氮素积累与转运的影响

由表4可知,施氮0～240 kg·hm-2范围内,津农7号开花期、成熟期营养器官氮素积累量和花前氮素转运量均随施氮量的增加逐渐增加,各施氮处理比N0处理平均增加126.56%、82.03%和147.45%;开花期营养器官氮素积累量和花前氮素转运量在N2、N3处理间无显著差异。花前氮素转运率及其对籽粒氮贡献率随施氮量的增加呈先增后减的趋势,均表现为N1>N2、N3>N0,N2、N3处理间无显著差异。花后氮素积累量及其对籽粒氮贡献率均表现为随施氮量的增加呈先减后增的趋势,N0处理显著高于N1、N2和N3处理,且N2、N3处理间无显著差异,N1、N2和N3处理较N0分别减少29.72%、10.79%和7.42%,平均减少15.98%。

表4 不同施氮处理下强筋小麦氮素转运特征Table 4 N transport characteristics of strong gluten wheat under different N treatments

中麦998,开花期、成熟期营养器官氮素积累量和花前氮素转运量N1、N2和N3处理比N0平均增加127.56%、108.11%和133.69%;花前氮素转运量对籽粒贡献率随施氮量的增加而增加,均表现为N3、N2>N1>N0,且N2、N3处理间无显著差异。花前氮素转运率、花后氮素积累量随施氮量增加呈先增后减的趋势,N2、N3处理花后氮素积累量显著高于其他处理,但二者间差异不显著,N1、N2和N3处理较N0分别增加31.03%、61.50%和58.04%,平均增加50.19%,花后氮素积累量对籽粒贡献率随施氮量的增加而降低,N2、N3处理间差异不显著。

相同施氮量下,津农7号开花期、成熟期营养器官氮素积累量均高于中麦998。品种和施氮量互作对营养器官氮素积累和转运影响显著。施氮显著提高了植株氮素积累量、花前氮素转运量和花后氮素积累量,当施氮量达到一定水平时,施氮对营养器官氮素积累量和氮素转运无显著提高效应;增加施氮量有利于氮高效品种花后氮素积累,对氮低效品种花后氮素积累有所抑制。

2.7 施氮量对强筋小麦氮素利用的影响

由表5可知,2个强筋小麦品种氮素收获指数均表现为N1>N0>N2>N3,N0和N1显著高于N2和N3处理。氮素利用效率随施氮量的增加而降低,津农7号N1、N2和N3处理比N0处理降低13.56%、21.75%和21.53%,平均降低18.95%,中麦998N1、N2和N3处理比N0降低23.22%、28.00%和30.30%,平均降低27.17%。津农7号随施氮量的增加氮肥偏生产力呈下降趋势,N1、N2处理显著高于N3处理;氮肥表观利用率呈先增后减的趋势,N2处理下最高,各处理间差异显著;氮肥生理利用效率显著增加,N1与N3处理间差异显著。中麦998氮肥偏生产力随施氮量增加显著降低;氮肥表观利用率和氮肥生理利用效率呈先增后减趋势,N2处理表现最高。

表5 不同施氮处理下强筋小麦的氮效率指标Table 5 N efficiency index of strong gluten wheat under different N treatments

在相同施氮量处理下,津农7号氮肥偏生产力均高于中麦998,施氮对中麦998氮素利用效率影响较大。品种和施氮量互作对氮素收获指数、氮素利用效率和氮肥表观利用率影响显著。说明施氮量影响强筋小麦氮素利用相关指标,氮高效型品种氮肥偏生产力优于低效型品种,且氮素利用效率较稳定。

2.8 强筋小麦籽粒产量及其构成因素与干物质积累转运、氮素积累转运的关系

由表6可知,津农7号花前干物质转运量和花前氮素转运量与籽粒产量、穗数呈极显著正相关,与千粒重呈显著负相关。中麦998花前干物质转运量与籽粒产量、穗数和穗粒数呈不显著正相关,与千粒重呈显著负相关,花后干物质积累量、花前氮素积累量、花后氮素积累量与籽粒产量和穗数呈极显著正相关,与穗粒数呈不显著正相关,花后氮素积累量与千粒重呈显著负相关。

表6 籽粒产量及其构成因素与干物质和氮素积累转运指标的相关性分析Table 6 Correlation analysis of grain yield and yield components, dry matter and N accumulation and translocation

由表7可知,2个品种氮素收获指数、氮素利用效率与籽粒产量和穗数呈极显著负相关,与千粒重呈极显著正相关。津农7号氮肥偏生产力与穗数呈极显著负相关,氮肥表观利用率与籽粒产量、穗数呈极显著正相关,与千粒重呈显著负相关,氮肥生理利用效率与穗数呈显著正相关。中麦998氮肥偏生产力与穗数呈极显著负相关,与千粒重呈显著正相关;氮肥表观利用率与穗数呈极显著正相关。花前干物质转运量和花后氮素积累量的增加对氮高效型强筋小麦品种籽粒产量的提升有重要作用,花后干物质积累量和氮素积累转运与氮低效型强筋小麦籽粒产量显著相关。

表7 籽粒产量及其构成因素与氮效率指标的相关性分析Table 7 Correlation analysis of grain yield and yield components with N efficiency index

3 讨论

3.1 施氮量对强筋小麦产量及其构成因素的影响

施氮量对产量及其构成因素均有显著效应,合理施用氮肥是实现作物高产的重要措施[20]。研究表明,在225～270 kg·hm-2范围内增施氮肥,小麦产量、穗数和穗粒数呈先升后降趋势[21];施用氮肥显著增加小麦产量,氮肥用量过高时小麦有减产风险[22];适宜的施氮量可以增加穗粒数、千粒重、籽粒蛋白质含量、氮素利用效率和小麦产量[23-24]。本试验中,2个强筋小麦籽粒产量随施氮量增加而增加,施氮量为210、240 kg·hm-2处理间无显著差异,说明增施氮肥能有效提高强筋小麦籽粒产量,但施氮量过高时,籽粒产量提高幅度较小。综合考虑产量与氮肥投入,210 kg·hm-2的N投入量是冀东地区强筋小麦种植的适宜选择。

小麦籽粒产量受穗数、穗粒数和千粒重三个因素的影响[25]。有研究表明,施氮主要通过影响穗数影响产量,穗数随施氮量增加而增加[26],在适宜施氮范围内,千粒重显著降低,穗数、穗粒数和籽粒产量均随施氮量增加显著[27]。本试验中,随施氮量增加强筋小麦穗数显著增加,千粒重降低,可能与小麦生育后期籽粒灌浆受限有关[28]。穗粒数随施氮量增加逐渐增加,当施氮量达到一定水平时,穗粒数不再显著增加;适宜施氮量可显著提高籽粒蛋白质含量,过量施氮时籽粒蛋白质含量反而会降低,这与前人研究结果一致[29]。生育前期较优的群体茎蘖数量和生育中期较高的成穗率是小麦高产的重要基础[30-31]。在本研究中,2个强筋小麦品种有效穗数和单株穗数随施氮量的增加显著增加,这说明增施氮肥有利于强筋小麦群体穗数和单株穗数增加,从而实现增产。

3.2 施氮量对强筋小麦SPAD值的影响

适宜增加施氮量可使冬小麦在花后获得相对稳定的SPAD值,各叶片SPAD值随小麦花后生育期推进逐渐下降[32]。有研究表明,小麦开花后28～35 d时,施氮量在210 kg·hm-2时的旗叶SPAD值最高,增加施氮量可有效提高小麦旗叶、倒2叶和倒3叶SPAD值[33-34]。但是在本试验条件下,施氮量在240 kg·hm-2时各叶片SPAD值最高,这可能与选用小麦品种和当地光照条件不同有关。在本研究中,各叶片SPAD值在花后各生育期随施氮量增加而增加,且增加施氮量延缓了花后叶片SPAD值降低,小麦生育后期光合性能提升,这与前人研究结果一致[6],从而提高籽粒产量。

3.3 施氮量对强筋小麦干物质积累与转运的影响

开花期各营养器官干物质积累与转运是小麦产量形成的基础,合理施用氮肥能够提高小麦总干物质量,促进小麦营养器官中干物质积累,提高花前干物质向籽粒的转运[35-36]。有研究表明,减量施氮与过量施氮相比更有利于花前干物质向籽粒再运转;适量施氮有利于促进小麦营养器官花前干物质向籽粒运转[37-38]。干物质积累和转运对小麦产量形成有较大影响,其中花后干物质对籽粒产量的贡献更大[23];基因型对小麦干物质转运量、转运率及其对籽粒的贡献率影响显著[39]。本研究中,增加施氮量促进花前干物质向籽粒的转运,对花后干物质积累有所抑制,且不同品种间花前干物质转运和花后干物质积累有一定差异,这与仝 锦等[39]研究结果一致。2个强筋小麦品种花前干物质对籽粒的贡献率平均为31.13%,花后干物质对籽粒的贡献率平均为68.87%,花后干物质对籽粒产量的贡献更大,增加施氮量可以促进花前干物质向籽粒的转运,但相对抑制了花后干物质积累,导致其对籽粒的贡献率降低;氮高效型品种干物质平均转运率高于氮低效型品种。

3.4 施氮量对强筋小麦氮素积累转运与氮素利用的影响

施氮可以显著提高小麦植株氮素积累量,增施氮肥有利于小麦营养器官中积累的氮素向籽粒中的转移,施氮量过多对营养器官氮素向籽粒转移有抑制作用[7];适宜施氮量下,小麦氮素积累量随施氮量的增加而增加,氮肥过量会降低其效应[40]。在本研究中,2个强筋小麦品种成熟期籽粒氮素积累量随施氮量的增加而增加,但当施氮量由210 kg·hm-2增至240 kg·hm-2时,籽粒氮素积累量未显著提高,说明施氮过多于强筋小麦籽粒氮素积累无益。研究表明,在0～360 kg·hm-2施氮范围内,随着施氮量的增加,营养器官氮素转运量、转运率及其对籽粒氮素的贡献率均呈上升趋势,氮素收获指数随着施氮量的增加呈下降趋势[41]。在本试验中,2个强筋小麦品种开花期、成熟期营养器官氮素积累量随施氮量的增加而增加,施氮促进了氮素由营养器官向籽粒转运,但是施氮量过高,氮素的转运效率明显降低,这与前人研究结果一致[15]。增加施氮量有利于氮高效品种花后氮素吸收,对氮低效品种花后氮素积累有所抑制,这表现在津农7号花后氮素积累量对籽粒氮的贡献率随施氮量增加逐渐增加,但中麦998花后氮素积累量对籽粒的贡献率随施氮量增加逐渐降低。

合理的氮肥运筹模式和氮高效小麦品种的筛选在小麦生产中具有重要意义[42]。有研究表明,施氮显著影响小麦氮素利用率和氮素收获指数,不同类型小麦品种产量和氮肥生理利用效率差异显著[43];氮肥生理利用效率、氮素吸收效率和氮素利用效率随施氮量的增加而降低,施氮量过多会导致施入的氮素流失到环境中,对环境产生负面影响[44]。小麦籽粒产量与氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率呈极显著正相关,在氮素充足的情况下继续增施氮肥,小麦对氮肥的利用效率反而会有所下降[45]。在本试验中,氮素收获指数、氮素利用效率和氮肥偏生产力与穗数、千粒重呈显著或极显著相关关系,氮素收获指数和氮素利用效率与小麦籽粒产量呈显著相关关系。氮肥表观利用率随施氮量的增加呈先增加后减少的趋势,与前人研究结果一致[46]。施氮量对氮低效型品种氮素利用效率影响高于氮高效型品种,表现在中麦998氮素利用效率减少量高于津农7号,这表明高氮高效型品种氮素利用效率较稳定,综合考虑氮素收获指数、氮肥偏生产力和氮素利用效率,N2处理最优。本试验条件下,210 kg·hm-2是本区域强筋小麦种植的适宜施氮量。