• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

小麦根蘖发育及产量对耕作和施肥方式及施肥量的响应

梅晶晶 周苏玫 徐凤丹 黄源 申冠宇 陈旭 宋淼 杨习文 贺德先

引用本文:
Citation:

小麦根蘖发育及产量对耕作和施肥方式及施肥量的响应

    作者简介: 梅晶晶 E-mail:meijj188@163.com;
    通讯作者: 杨习文, E-mail:yangxwEmail@163.com ; 贺德先, E-mail:hedexian@126.com
  • 基金项目: 国家重点研发计划“粮食丰产增效科技创新”重点专项课题(2018YFD0300701)。

Responses of root and tiller development and yield of wheat to different tillage and mode and rate of fertilization

    Corresponding author: YANG Xi-wen, E-mail:yangxwEmail@163.com ;HE De-xian, E-mail:hedexian@126.com
  • 摘要:   【目的】  黄淮平原小麦生产需要施用大量氮肥,本文探讨了不同耕作和施肥方式对小麦根蘖发育的影响,以期为减氮不减产及提高氮肥利用率提供理论依据。  【方法】  2016―2018年连续两个种植年度,以半冬性中熟小麦品种百农矮抗58为材料,采用裂区设计试验方法,主区为施氮量 (即,240 kg/hm2、180 kg/hm2),副区为耕作方式 (即:旋耕、深耕),副副区为追肥方式 (即:撒施、隔行开沟追肥、隔二行开沟追肥),研究了小麦根系生长和生理活性、主茎和分蘖发育动态与成穗、籽粒产量和氮肥利用率。  【结果】  小麦不同生育时期单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数、叶面积指数 (LAI) 均随施氮量降低而降低。与旋耕相比,深耕条件下小麦生育中、后期单株次生根数和单位面积茎蘖数增多、根系活力提高、LAI增大。生育后期,隔行开沟追肥的单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数和LAI最高,撒施次之,隔二行开沟追肥最低。减量施氮较常规施氮籽粒产量降低了2.41%,氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥内在利用率分别增加了29.67%,25.69%和2.29%。与旋耕相比,深耕条件下籽粒产量增加了5.60%,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别提高了4.48%和8.47%。不同追肥方式中,隔行开沟追肥的籽粒产量最高,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率显著提高,较撒施分别提高了3.62%、3.98%和7.38%,较隔两行开沟追肥分别提高了5.93%、6.34%和12.93%。  【结论】  深耕可提高生育中、后期小麦单株次生根数、根系活力和单位面积茎孽数。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25―30 cm)、隔行开沟追肥,可获得最高小麦产量;减施25%氮肥 (即,180 kg/hm2) 会导致籽粒产量降低,但结合深耕并采用隔行开沟施肥方式,可显著提高氮肥利用率,部分减少减氮所造成的产量损失,是获得高产高效的最佳组合。
  • 图 1  不同处理下小麦生育时期根系活力的变化

    Figure 1.  Changes of wheat root vigor at different growing stages under different treatment

    图 2  不同处理下小麦不同生育时期叶面积指数 (LAI) 的变化

    Figure 2.  Changes of wheat leaf area index (LAI) at different growing stages under different treatment

    表 1  试验地0—20 cm土壤养分状况

    Table 1.  Contents of soil organic matter and nutrients in 0–20 cm of the tested fields

    年度Year有机质OM (g/kg)全氮Total N (g/kg)碱解氮Available N (mg/kg)有效磷Available P (mg/kg)速效钾Available K (mg/kg)
    2016―201711.50.8249.822.2133.6
    2017―201811.10.7350.421.9130.2
    下载: 导出CSV

    表 5  不同施氮量、耕作方式和施肥方式组合下小麦氮肥利用率

    Table 5.  Nitrogen use efficiency of wheat under different combination of N rate,tillage and N topdressing patterns

    处理TreatmentPFPN (kg/kg)NUPE (kg/kg)UTE (kg/kg)NHI
    A1B1C132.25 gh1.04 i31.77 d0.74 ab
    A1B1C233.59 f1.12 h30.72 g0.73 c
    A1B1C331.58 h0.99 j32.99 b0.74 ab
    A1B2C133.71 ef1.11 h30.65 gh0.73 c
    A1B2C234.90 e1.22 g28.89 i0.72 d
    A1B2C333.18 fg1.05 i31.35 ef0.73 c
    A2B1C141.92 cd1.32 e31.86 d0.74 a
    A2B1C243.47 b1.39 c31.12 f0.73 bc
    A2B1C340.94 d1.24 f33.36 a0.74 a
    A2B2C143.73 b1.41 b31.45 e0.73 bc
    A2B2C245.69 a1.52 a30.42 h0.72 d
    A2B2C342.55 bc1.35 d32.39 c0.73 c
    A133.20 b1.09 b31.06 b0.73 a
    A243.05 a1.37 a31.77 a0.73 a
    B137.29 b1.18 b31.97 a0.74 a
    B238.96 a1.28 a30.86 b0.73 b
    C137.90 b1.22 b31.43 b0.73 b
    C239.41 a1.31 a30.29 c0.72 c
    C337.06 c1.16 c32.52 a0.74 a
    注(Note):PFPN―氮肥偏生产力 Partial factor productivity of N fertilizer; NUPE–氮素吸收效率 N uptake efficiency; UTE–氮素利用效率 N utilization efficiency; NHI–氮收获指数 Nitrogen harvest index; A1―常规施氮 Conventional nitrogen rate; A2―减量施氮 Reducing nitrogen rate; B1–旋耕 Rotary tillage; B2–深耕 Deep tillage; C1–撒施 Broadcasting; C2–隔行开沟追肥 Ditching every other row; C3–隔二行开沟追肥 Ditching every two rows. 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters are significantly different among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 2  不同处理下小麦不同生育时期单株次生根数变化

    Table 2.  Changes of nodal root number per wheat plant at different growing stages under different treament

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    越冬期
    Wintering
    返青期
    Re-greening
    拔节期
    Jointing
    抽穗期
    Heading
    灌浆期
    Grain filling
    成熟期
    Maturing
    2016―2017N240 (A1)4.90 a11.60 a 35.00 a40.33 a44.83 a41.00 a
    N180 (A2)4.37 b10.17 b 32.40 b37.67 b42.00 a37.61 b
    B15.23 a12.13 a 31.40 b36.11 b39.83 b35.56 b
    B24.03 b9.63 b36.00 a41.89 a47.00 a43.06 a
    C136.65 a38.83 b43.00 b38.92 b
    C233.15 b42.42 a46.58 a42.92 a
    C331.30 c35.75 c40.67 c36.08 c
    2017―2018N240 (A1)3.35 a4.55 a29.37 a40.10 a42.80 a39.23 a
    N180 (A2)2.50 b3.87 b26.47 b35.77 b39.60 b35.43 b
    B13.05 a4.32 a25.50 b34.43 b37.77 b33.50 b
    B22.80 a4.10 a30.33 a41.43 a44.63 a41.17 a
    C130.05 a38.10 b40.80 b36.50 b
    C227.85 b42.05 a44.50 a40.80 a
    C325.85 c33.65 c38.30 c34.70 c
    显著性 Significance (P)
    A************
    B************
    C********
    A × Bnsnsnsnsns**
    A × Cnsnsnsns
    B × Cnsnsns**
    A × B × Cnsnsns*
    注(Note):C1—撒施 Broadcasting; C2—隔行开沟 Ditching every other row; C3—隔二行开沟 Ditching every two rows; B1—旋耕 Rotary tillage; B2—深耕 Deep tillage; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 Values followed by different small letters mean significant differences among the treatments (P < 0.05); *—P < 0.05; **—P < 0.01; NS—不显著 Not significant.
    下载: 导出CSV

    表 3  不同处理下小麦不同生育时期茎蘖数 (群体) 的变化 (104/hm2)

    Table 3.  Changes of wheat tillers (population) at different growing stages under different treatment

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    越冬期
    Wintering
    返青期
    Re-greening
    拔节期
    Jointing
    抽穗期
    Heading
    灌浆期
    Grain filling
    成熟期
    Maturing
    2016―2017N240 (A1)185.56 a574.86 a1055.69 a 937.64 a802.36 a541.67 a
    N180 (A2)184.03 a550.56 a994.58 a906.39 a784.44 a534.17 a
    B1183.06 a530.28 b989.58 a896.39 a756.53 a530.14 a
    B2186.53 a595.14 a1060.69 a 947.64 a830.28 a545.69 a
    C1937.92 a783.54 a533.13 a
    C2920.83 a823.54 a553.13 a
    C3907.29 a773.13 a527.50 a
    2017―2018N240 (A1)187.08 a325.14 a532.50 a1146.11 a 676.81 a554.17 a
    N180 (A2)186.58 a293.47 b477.08 b1102.08 b 651.81 b541.81 a
    B1185.28 b276.53 b432.78 b1080.28 b 639.72 b531.81 b
    B2188.33 a342.08 a576.81 a1167.92 a 688.89 a564.17 a
    C11188.75 a 645.83 b544.17 b
    C21120.83 b 721.67 a568.33 a
    C31062.71 c 625.42 c531.46 c
    显著性Significance (P)
    Ansns**nsnsns
    Bns*******ns
    C**ns*
    A × Bnsnsnsnsnsns
    A × Cnsnsns
    B × Cnsnsns
    A × B × Cnsnsns
    注(Note):C1—撒施 Broadcasting; C2—隔行开沟 Ditching every other row; C3—隔二行开沟 Ditching every two rows; B1—旋耕 Rotary tillage; B2—深耕 Deep tillage; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 Values followed by different small letters mean significant differences among the treatments (P < 0.05); *—P < 0.05; **—P < 0.01; NS—不显著 Not significant.
    下载: 导出CSV

    表 4  不同施氮量、耕作方式和施肥方式组合下小麦籽粒产量及其构成因素

    Table 4.  Wheat grain yield and yield components under different combination of N rate,tillage and N topdressing patterns

    处理
    Treatment
    2016―20172017―2018
    穗数
    Spike number
    (× 104/hm2)
    穗粒数
    Grains per
    spike
    千粒重
    1000-grain-weight
    (g)
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    穗数
    Spike number
    (× 104/hm2)
    穗粒数
    Seeds per
    spike
    千粒重
    1000-grain-weight
    (g)
    产量
    Yield
    (kg/hm2)
    A1B1C1530.83 a37.37 d44.19 f8291.27 f531.67 efg37.08 b40.63 de7740.51 def
    A1B1C2545.83 a37.47 cd44.27 e8448.73 def558.33 bcd37.15 b41.46 b8061.26 bc
    A1B1C3526.67 a37.28 d44.17 f8065.33 g521.67 fg37.01 bc40.35 ef7580.38 efg
    A1B2C1543.33 a38.82 a44.90 b8731.70 bc568.33 abc37.82 a41.68 ab8090.88 abc
    A1B2C2570.83 a38.92 a44.98 a9073.40 a590.83 a37.90 a42.09 a8375.23 a
    A1B2C3532.50 a38.73 a44.87 b8562.65 cde554.17 bcde37.77 a41.30 bc7962.57 bcd
    A2B1C1525.00 a36.54 e43.62 h8019.15 gh524.17 fg36.68 d40.19 f7545.64 fg
    A2B1C2531.67 a36.65 e43.70 g8350.29 ef545.00 cdef36.75 cd40.93 cd7823.97 cdef
    A2B1C3520.83 a36.45 e43.60 h7821.57 h510.00 g36.62 d39.94 f7368.82 g
    A2B2C1533.33 a38.00 b44.39 cd8597.68 cd552.50 cde37.24 b41.26 bc7872.13 cde
    A2B2C2564.17 a38.11 b44.46 c8873.63 ab579.17 ab37.31 b41.93 a8223.33 ab
    A2B2C3530.00 a37.91 bc44.36 d8454.02 def540.00 def37.18 b40.90 cd7659.16 efg
    A1541.67 a38.10 a44.57 a8528.85 a554.17 a37.46 a41.25 a7968.47 a
    A2534.17 a37.28 b44.02 b8352.72 b541.81 a36.96 b40.86 b7748.84 a
    B1530.14 a36.96 b43.93 b8166.06 b531.81 b36.88 b40.58 b7686.76 b
    B2545.69 a38.41 a44.66 a8715.51 a564.17 a37.54 a41.53 a8030.55 a
    C1533.13 a37.68 a44.28 b8409.95 b544.17 b37.21 a40.94 b7812.29 b
    C2553.13 a37.79 a44.35 a8686.51 a568.33 a37.28 a41.60 a8120.95 a
    C3527.50 a37.59 a44.25 b8225.89 c531.46 c37.14 a40.62 c7642.73 c
    注(Note):A1―常规施氮 Conventional nitrogen rate; A2―减量施氮 Reducing nitrogen rate; B1―旋耕 Rotary tillage; B2―深耕 Deep tillage; C1―撒施 Broadcasting; C2―隔行开沟追肥 Ditching every other row; C3―隔二行开沟追肥 Ditching every two rows; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters are significantly different among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV
  • [1] 王一杰, 辛岭, 胡志全, 等. 我国小麦生产、消费和贸易的现状分析[J]. 中国农业资源与区划, 2018, 39(5): 36–45. Wang Y J, Xin L, Hu Z Q, et al. Current sittuation of production, consumption and trade of wheat in china[J]. Journal of China Agricultural Resources and Regional Planning, 2018, 39(5): 36–45.
    [2] 张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 915–924. Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F, et al. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in china and measures for improvement[J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5): 915–924. doi:  10.3321/j.issn:0564-3929.2008.05.018
    [3] Ladha J K, Krupnik T J, Six J, et al. Efficiency of fertilizer nitrogen in cereal production: retrospects and prospects[J]. Advances in Agronomy, 2005, 87: 85–156. doi:  10.1016/S0065-2113(05)87003-8
    [4] 吴中伟, 樊高琼, 王秀芳, 等. 不同氮肥用量及其生育期分配比例对四川丘陵区带状种植小麦氮素利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(6): 1338–1348. Wu Z W, Fan G Q, Wang X F, et al. Effects of nitrogen fertilizer levels and application stages on nitrogen utilization of strip-relay-intercropping wheat in Sichuan Hilly Areas[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2014, 20(6): 1338–1348. doi:  10.11674/zwyf.2014.0603
    [5] 姜丽娜, 朱娅林, 张雅雯, 等. 滴灌条件下施氮量对冬小麦根系生长及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2019, 48(6): 14–19, 45. Jing L N, Zhu Y L, Zhang Y, W, et al. Effects of nitrogen application rate on root growth and yield of winter wheat under drip irrigation[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2019, 48(6): 14–19, 45.
    [6] 李双双, 付驰, 孙继, 等. 施氮量对春小麦根系生理活性及籽粒蛋白品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2012, 32(6): 1139–1143. Li S S, Fu C, Sun J, et al. Effects of nitrogen amount on root physiological activity and grain protein quality in spring wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2012, 32(6): 1139–1143. doi:  10.7606/j.issn.1009-1041.2012.06.023
    [7] 段丽娜, 章建新, 薛丽华, 等. 施氮量对新疆滴灌冬小麦根系生长及产量的影响[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(6): 773–778. Duna L N, Zhang J X, Xue L H, et al. Effects of nitrogen application on the growth of root and yield of winter wheat under drip irrigation[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(6): 773–778. doi:  10.7606/j.issn.1009-1041.2016.06.13
    [8] 李朝苏, 汤永禄, 吴春, 等. 施氮量对四川盆地机播稻茬麦生长发育及氮素利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(2): 271–279. Li C S, Tang Y L, Wu C, et al. Effect of N rates on growth, development and N utilization of mechanical sowing wheat in rice-wheat cropping system in Sichuan Basin[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2014, 20(2): 271–279. doi:  10.11674/zwyf.2014.0202
    [9] 谢迎新, 谢旭东, 白雪莹, 等. 氮肥施用对豫南稻茬小麦群体质量指标及产量的影响[J]. 华北农学报, 2017, 32(1): 165–170. Xie Y X, Xie X D, Bai X Y, et al. Effects of nitrogen application on population quality index and grain yield of wheat planted on the paddy field in southern Henan Province[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2017, 32(1): 165–170. doi:  10.7668/hbnxb.2017.01.025
    [10] 祝飞华, 王益权, 石宗琳, 等. 轮耕对关中一年两熟区土壤物理性状和冬小麦根系生长的影响[J]. 生态学报, 2015, 35(22): 7454–7463. Zhu F H, Wang Y Q, Shi Z L, et al. Effects of rotational tillage on soil physical properties and winter wheat root growth on annual double cropping area[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(22): 7454–7463.
    [11] 李春喜, 陈惠婷, 马守臣, 等. 不同耕作措施对麦田土壤碳储量和作物水氮利用效率的影响[J]. 华北农学报, 2016, 31(4): 220–226. Li C X, Chen H T, Ma S C, et al. Effects of different tillage methods on carbon storage of soil and utilization efficiency of water and nitrogen in wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2016, 31(4): 220–226. doi:  10.7668/hbnxb.2016.04.034
    [12] Mu X, Zhao Y, Liu K, et al. Responses of soil properties, root growth and crop yield to tillage and crop residue management in a wheat–maize cropping system on the North China Plain[J]. European Journal of Agronomy, 2016, 78: 32–43. doi:  10.1016/j.eja.2016.04.010
    [13] 胡敏, 贺德先. 小麦根系活力的昼夜变化及最佳取样和测定时间[J]. 麦类作物学报, 2011, 31(6): 1094–1098. Hu M, He D X. Study on diurnal fluctuations of physiological activity of roots and the optimal time to sample and determine their activity in wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2011, 31(6): 1094–1098. doi:  10.7606/j.issn.1009-1041.2011.06.017
    [14] 刘镕源, 王纪华, 杨贵军, 等. 冬小麦叶面积指数地面测量方法的比较[J]. 农业工程学报, 2011, 27(3): 220–224. Liu R Y, Wang J H, Yang G J, et al. Comparison of ground–based LAI measuring methods on winter wheat[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(3): 220–224. doi:  10.3969/j.issn.1002-6819.2011.03.042
    [15] 李刘霞. 氮磷钾配施对砂姜黑土冬小麦干物质生产、养分吸收利用及土壤酶活性的影响[D]. 郑州: 河南农业大学硕士学位论文, 2014.

    Li L X. Effect of NPK fertilization on dry matter production, nutrient uptake and soil enzyme activity of winter wheat in lime concretion black soil [D]. Zhengzhou: MS Thesis of Henan Agricultural University, 2014.
    [16] 刘小刚, 张富仓, 杨启良, 等. 玉米叶绿素、脯氛酸、根系活力对调亏灌溉和氮肥处理的响应[J]. 华北农学报, 2009, 24(4): 106–111. Li X G, Zhang F C, Yang Q L, et al. Response of chlorophyll,proline and root activity of maize to regulated deficit irrigation and N fertilization treatment[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2009, 24(4): 106–111. doi:  10.7668/hbnxb.2009.04.022
    [17] 周燕, 杨习文, 周苏玫, 等. 小麦根中NADP–脱氢酶系统关键酶活性与根系活力和产量的关系分析[J]. 中国农业科学, 2018, 51(11): 2060–2071. Zhou Y, Yang X W, Zhou S M, et al. Activities of key enzymes in root NADP-dehydrogenase system and their relationships with root vigor and grain yield formation in wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(11): 2060–2071. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2018.11.004
    [18] 董文华. 施氮量对不同种植密度下冬小麦群体结构及产量的影响[D]. 泰安: 山东农业大学硕士学位论文, 2017.

    Dong W H. The effect of nitrogen on the colony formation and grain yield of winter wheat in different planting density [D]. Tai'an: MS Thesis of Shandong Agricultural University, 2017.
    [19] 郭明明, 赵广才, 郭文善, 等. 施氮量与行距互作对小麦群体质量的调控效应[J]. 麦类作物学报, 2016, 36(7): 906–912. Guo M M, Zhao G C, Guo W S, et al. Effect of nitrogen amount and row space on population quality of winter wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2016, 36(7): 906–912. doi:  10.7606/j.issn.1009-1041.2016.07.011
    [20] 吴中伟, 樊高琼, 王秀芳, 等. 氮肥运筹对四川丘陵区机播套作小麦群体质量及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(1): 18–26. Wu Z W, Fan G Q, Wang X F, et al. Effects of nitrogen strategies on population quality and grain yield of mechanical sowing wheat under intercropping condition in Sichuan Hilly Areas[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2012, 18(1): 18–26. doi:  10.11674/zwyf.2012.11249
    [21] 金修宽, 马茂亭, 赵同科, 等. 测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2018, 51(7): 1334–1344. Jin X K, Ma M T, Zhao T K, et al. Effects of nitrogen application on yield, water and nitrogen use efficiency of winter wheat under supplemental irrigation based on measured soil moisture content[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(7): 1334–1344. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2018.07.011
    [22] 李玮, 乔玉强, 陈欢, 等. 玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(3): 561–570. Li W, Qiao Y Q, Chen H, et al. Effects of combined maize straw and N application on soil nitrogen surplus amount and yield of winter wheat[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2015, 21(3): 561–570. doi:  10.11674/zwyf.2015.0302
    [23] 赵亚丽, 刘卫玲, 程思贤, 等. 深松 (耕) 方式对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2018, 51(13): 2489–2503. Zhao Y L, Liu W L, Cheng S X, et al. Effects of pattern of deep tillage on topsoil features, yield and water use efficiency in lime concretion black soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(13): 2489–2503.
    [24] 邵云, 王敬婼, 张紧紧, 等. 耕作和有机物料还田对麦田土壤理化性质及产量效益的影响[J]. 华北农学报, 2017, 32(5): 208–215. Shao Y, Wang J R, Zhang J J, et al. Effects of tillage and organic manures returning to field on soil physical and chemical properties and yield benefits in wheat field[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2017, 32(5): 208–215. doi:  10.7668/hbnxb.2017.05.031
    [25] 申冠宇, 杨习文, 周苏玫, 等. 土壤耕作技术对小麦出苗质量、根系功能及粒重的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(12): 2042–2055. Shen G Y, Yang X W, Zhou S M, et al. Impacts of soil tillage techniques on seedling quality, root function and grain weight in wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(12): 2042–2055. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2019.12.003
    [26] 郑亭, 樊高琼, 王秀芳, 等. 耕作方式、播深及覆土对机播套作小麦麦苗素质的影响[J]. 农业工程学报, 2011, 27(5): 164–168. Zheng T, Fan G Q, Wang X F, et al. Effect of tillage managements, sowing depth and soil-covering on the seedlings quality of mechanical sowing wheat under intercropping condition[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(5): 164–168. doi:  10.3969/j.issn.1002-6819.2011.05.029
    [27] 李华伟, 司纪升, 徐月, 等. 耕层优化双行匀播对小麦产量及叶片光合特性的影响[J]. 麦类作物学报, 2014, 34(6): 802–807. Li H W, Si J S, Xu Y, et al. Effect of double row and sowing–topsoil modification technology on Yield, leaf photosynthetic characteristics of winter wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2014, 34(6): 802–807. doi:  10.7606/j.issn.1009-1041.2014.06.12
    [28] 王静, 王小纯, 熊淑萍, 等. 耕作方式对砂姜黑土小麦氮代谢及氮素利用效率的影响[J]. 麦类作物学报, 2014, 34(8): 1111–1117. Wang J, Wang X C, Xiong S P, et al. Effects of different tillage methods on nitrogen metabolism and nitrogen utilization efficiency of wheat grown in lime concretion black soil region[J]. Journal of Triticeae Crops, 2014, 34(8): 1111–1117. doi:  10.7606/j.issn.1009-1041.2014.08.14
    [29] 李春喜, 陈惠婷, 马守臣, 等. 不同耕作措施对麦田土壤碳储量和作物水氮利用效率的影响[J]. 华北农学报, 2016, 31(4): 220–226. Li C X, Chen H T, Ma S C, et al. Effects of different tillage methods on carbon storage of soil and utilization efficiency of water and nitrogen in wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2016, 31(4): 220–226. doi:  10.7668/hbnxb.2016.04.034
    [30] 马元喜. 小麦的根[M]. 北京: 中国农业出版社, 1999.

    Ma Y X. Wheat Root [M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999.
    [31] 孙晓然, 孙绿, 赵长星, 等. 追肥深度对旱地小麦花后旗叶衰老特性及产量的影响[J]. 华北农学报, 2015, 30(S1): 420–424. Sun X R, Sun L, Zhao C X, et al. Effects of fertilization application depth on senescence characteristics of flag leaf after anthesis and yield of dry-land wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2015, 30(S1): 420–424. doi:  10.7668/hbnxb.2015.S1.076
    [32] 朱宝国, 张春峰, 王囡囡, 等. 不同追氮方式对寒地玉米相关性状及产量的影响[J]. 核农学报, 2015, 29(9): 1806–1812. Zhu B G, Zhang C F, Wang N N, et al. Effects of different nitrogen topdressing methods on correlated character and yield of maize in cold zone[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2015, 29(9): 1806–1812. doi:  10.11869/j.issn.100-8551.2015.09.1806
    [33] 漆栋良, 吴雪, 胡田田. 施氮方式对玉米根系生长、产量和氮素利用的影响[J]. 中国农业科学, 2014, 47(14): 2804–2813. Qi D L, Wu X, Hu T T. Effects of nitrogen supply methods on root growth, yield and nitrogen use of maize[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(14): 2804–2813. doi:  10.3864/j.issn.0578-1752.2014.14.011
    [34] 朱宝国, 张立波, 张春峰, 等. 追氮方式对寒地玉米干物质积累、转运及氮肥利用率的影响[J]. 土壤通报, 2015, 46(3): 698–702. Zhu B G, Zhang L B, Zhang C F, et al. Effects of nitrogen topdressing methods on dry matter accumulation, translocation and nitrogen use efficiency of maize in cold zone of china[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2015, 46(3): 698–702.
    [35] 祁通, 刘易, 冯耀祖, 等. 氮肥施用方式对耐盐冬小麦干物质积累和氮素吸收利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(5): 1288–1293. Qi T, Liu Y, Feng Y Z, et al. Effects of nitrogen application patterns on the dry matter accumulation and nitrogen uptake in salt–tolerant winter wheat[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2014, 20(5): 1288–1293. doi:  10.11674/zwyf.2014.0526
  • [1] 李珺刘双全仇少君赵士诚徐新朋郭腾飞张佳佳何萍 . 典型黑土不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.19348
    [2] 李嘉吕慎强杨泽宇李惠通王吕阳婷王筱斐王林权 . 氮肥运筹对黄土塬区春玉米产量、效益和氮肥利用率的综合效应. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.19045
    [3] 刘璐王朝辉刁超朋王森李莎莎 . 旱地不同小麦品种产量与干物质及氮磷钾养分需求的关系. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.17168
    [4] 黄明王朝辉罗来超王森曹寒冰何刚刁超朋 . 垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦氮磷钾吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.17463
    [5] 屈会峰赵护兵刘吉飞黄鸿博王朝辉翟丙年 . 不同覆盖措施下旱地冬小麦的氮磷钾需求及其生理效率. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.16466
    [6] 郑凤霞董树亭刘鹏张吉旺赵斌 . 长期有机无机肥配施对冬小麦籽粒产量及氨挥发损失的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.16426
    [7] 靳海洋谢迎新刘园马冬云朱云集王晨阳贺德先 . 冬小麦上短控释期尿素的适宜施用量与施用方法研究. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.14347
    [8] 廖娜侯振安李琦茹思博薄慧娟 . 不同施氮水平下生物碳提高棉花产量及氮肥利用率的作用. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2015.0326
    [9] 谢迎新刘超朱云集冯伟张国钊朱慧杰 . 氮、硫配施对冬小麦氮素利用效率及产量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2015.0107
    [10] 吴中伟樊高琼王秀芳郑亭陈溢李金刚郭翔 . 不同氮肥用量及其生育期分配比例对四川丘陵区带状种植小麦氮素利用的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2014.0603
    [11] 袁亮赵秉强林治安温延臣李燕婷 . 增值尿素对小麦产量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2014.0313
    [12] 王素萍李小坤鲁剑巍李慧吴庆丰汪航王寅肖国滨薛欣欣徐正伟 . 施用控释尿素对油菜籽产量、氮肥利用率及土壤无机氮含量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.12156
    [13] 王伟妮鲁剑巍鲁明星李小坤李云春李慧 . 湖北省早、中、晚稻施氮增产效应及氮肥利用率研究. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2011.0240
    [14] 王小明谢迎新王永华王晨阳朱云集郭天财 . 施氮模式对冬小麦/夏玉米产量及氮素利用的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2011.0279
    [15] 赵芳华张树华郭程瑾邓若磊龙素霞肖凯 . 限水灌溉下春季追氮方式对小麦旗叶光合和衰老特性的影响 . 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2009.0201
    [16] 陈祥同延安亢欢虎俞建波王志辉 . 氮肥后移对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收的影响 . 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2008.0307
    [17] 邓若磊张树华郭程瑾龙素霞郭丽肖凯 . 春季施氮方式对小麦子粒灌浆的调控及其生理机制 . 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2008.0101
    [18] 敖和军邹应斌申建波彭少兵唐启源冯跃华 . 早稻施氮对连作晚稻产量和氮肥利用率及土壤有效氮含量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2007.0503
    [19] 易镇邪王璞 . 包膜复合肥对夏玉米产量、氮肥利用率与土壤速效氮的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2007.0210
    [20] 孙宏德朱平刘淑环任军李军尚惠贤高洪军彭畅赵秉强张夫道 . 黑土硝态氮移动规律及提高氮肥利用率的研究. 植物营养与肥料学报,
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
图(2)表(5)
计量
  • 文章访问数:  39
  • HTML全文浏览量:  43
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-10

小麦根蘖发育及产量对耕作和施肥方式及施肥量的响应

    作者简介:梅晶晶 E-mail:meijj188@163.com
    通讯作者: 杨习文, yangxwEmail@163.com
    通讯作者: 贺德先, hedexian@126.com
  • 河南农业大学农学院/河南粮食作物协同创新中心/省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室,郑州 450002
  • 基金项目: 国家重点研发计划“粮食丰产增效科技创新”重点专项课题(2018YFD0300701)。
  • 摘要:   【目的】  黄淮平原小麦生产需要施用大量氮肥,本文探讨了不同耕作和施肥方式对小麦根蘖发育的影响,以期为减氮不减产及提高氮肥利用率提供理论依据。  【方法】  2016―2018年连续两个种植年度,以半冬性中熟小麦品种百农矮抗58为材料,采用裂区设计试验方法,主区为施氮量 (即,240 kg/hm2、180 kg/hm2),副区为耕作方式 (即:旋耕、深耕),副副区为追肥方式 (即:撒施、隔行开沟追肥、隔二行开沟追肥),研究了小麦根系生长和生理活性、主茎和分蘖发育动态与成穗、籽粒产量和氮肥利用率。  【结果】  小麦不同生育时期单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数、叶面积指数 (LAI) 均随施氮量降低而降低。与旋耕相比,深耕条件下小麦生育中、后期单株次生根数和单位面积茎蘖数增多、根系活力提高、LAI增大。生育后期,隔行开沟追肥的单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数和LAI最高,撒施次之,隔二行开沟追肥最低。减量施氮较常规施氮籽粒产量降低了2.41%,氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥内在利用率分别增加了29.67%,25.69%和2.29%。与旋耕相比,深耕条件下籽粒产量增加了5.60%,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别提高了4.48%和8.47%。不同追肥方式中,隔行开沟追肥的籽粒产量最高,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率显著提高,较撒施分别提高了3.62%、3.98%和7.38%,较隔两行开沟追肥分别提高了5.93%、6.34%和12.93%。  【结论】  深耕可提高生育中、后期小麦单株次生根数、根系活力和单位面积茎孽数。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25―30 cm)、隔行开沟追肥,可获得最高小麦产量;减施25%氮肥 (即,180 kg/hm2) 会导致籽粒产量降低,但结合深耕并采用隔行开沟施肥方式,可显著提高氮肥利用率,部分减少减氮所造成的产量损失,是获得高产高效的最佳组合。

    English Abstract

    • 小麦是我国主要的粮食作物之一,其总体生产能力稳步提升[1]。产量提高的同时也伴随着肥料过量及不科学的施用方式,氮肥利用率已由20世纪80年代的35%,降低到现在的28.3%[2],远低于发达国家 (40%~60%)[3],同时也造成氮流失和面源污染等一系列问题。在农艺措施中,施氮量和施氮方式影响小麦增产效益和氮肥利用率的高低[4]。因此,在氮肥减施大趋势下,探讨小麦获得高产稳产的施肥方式,可提高肥料利用率和减少环境污染。近年来,国内外许多学者就施氮量和施肥方式对小麦根蘖生长、产量和氮肥利用率的影响进行了大量的研究。前人研究表明,施氮增加总根长和根质量以及各土层的分布密度,提高生理活性,过量施氮反而抑制其生长[56]。拔节期追施适量氮肥有利于不同土层根系生长,提高根系活力,是增产的关键[7]。合理的氮肥运筹促进群体生长,优化群体结构,延缓植株的衰老,提高产量和氮肥利用率[89]。较多的学者研究表明,连年旋耕导致犁地层上移,土壤耕层变浅,通透性变差,养分分布不均,限制了根系生长,不利于产量的提高[10];深松 (耕) 可打破犁地层,降低土壤容重和紧实度,增加土壤含水量,有利于根系吸收水分和养分,并提高产量和氮素利用率[1112]

      目前大部分研究主要集中在施氮量以及追肥时期或基追比例等单一或其互作的栽培手段对小麦生长发育和产量形成的影响上,但有关耕作方式与追肥方式相结合对小麦地上部和根系的生长发育及产量形成的影响报道较少。此外,前人在研究小麦追肥时,对追肥时期和基肥与追肥分配比例关注较多,而追肥的不同方式与方法对小麦根蘖发育和产量形成的影响鲜有报道。鉴于此,通过2年大田试验,研究常规施氮或减量施氮 (较常规施氮少25%)、耕作方式、追肥方式三因素协同作用对小麦根系生长发育、群体质量、产量和氮肥利用率的影响,旨在探讨减氮条件下通过改变耕作方式和追肥方式保障冬小麦产量稳定和提高氮肥利用率的措施,以期为小麦高产稳产节肥增效提供理论依据。

      • 试验于2016―2018年连续两年在河南省农业高新科技园 (河南郑州) 进行。试验田前茬为玉米,土壤为黏土。试验地土壤养分状况如表1所示。

        表 1  试验地0—20 cm土壤养分状况

        Table 1.  Contents of soil organic matter and nutrients in 0–20 cm of the tested fields

        年度Year有机质OM (g/kg)全氮Total N (g/kg)碱解氮Available N (mg/kg)有效磷Available P (mg/kg)速效钾Available K (mg/kg)
        2016―201711.50.8249.822.2133.6
        2017―201811.10.7350.421.9130.2
      • 试验采用裂裂区设计,主区为施氮量 (A),设常规施氮240 kg/hm2 (A1) 和减量施氮180 kg/hm2(A2,较A1减施25%) 2个水平;副区为耕作方式,设旋耕 (B1,10~15 cm) 和深耕 (B2,25~30 cm)2 种方式;副副区为追肥方式,设撒施 (C1)、隔行开沟追肥 (C2) 和隔二行开沟追肥 (C3) 3种方式。以上共组合成12个处理,4次重复,共48个小区,每小区面积12 m2 (3 m × 4 m),总面积775 m2

      • 供试品种为半冬性中熟小麦品种百农矮抗58 (国审麦2005008)。于2016年10月20日和2017年10月31日 (适播期连日降雨,播期延迟) 播种。播种量为120 kg/hm2,行距20 cm,每小区15行。不同施氮量的50%氮肥 (尿素) 及135 kg/hm2 P2O5 (过磷酸钙) 和120 kg/hm2 K2O (氯化钾) 作为基肥,撒施地表,按耕作深度要求翻地,起身前按追肥方式要求用开沟器人工开沟追施 (5~10 cm) 氮肥,追肥后采用喷灌设施进行灌溉。两年试验均灌越冬水、拔节水和开花水,其他管理措施同一般大田。分别于2017年6月1日和2018年6月2日收获。

      • 齐苗后,每小区选取1 m长势均匀一致的相邻3行,在分蘖初期 (播种后20天)、越冬期 (播种后55~65天)、返青期 (播种后100~110天)、拔节期 (播种后140~150天)、抽穗期 (播种后170~180天) 和成熟期 (播种后214~224天),定点调查群体茎蘖 (穗) 数。

      • 在小麦不同生育时期,每小区选取长0.25 m相邻3行的植株 (取样深度为20 cm),根系冲洗干净后,10株用于测定单株次生根数,其余剪掉根系,装入冰盒 (混样),测定根系活力 (采用改良TTC法)[13];比叶重法[14]测叶面积指数。

      • 成熟期植株氮的相关指标计算方法[15]

        氮素吸收效率 (NUPE) = 成熟期植株氮素积累量/施氮量

        氮素内在利用效率 (UTE) = 籽粒产量/成熟期植株氮素积累量

        氮肥偏生产力 (PFPN) = 籽粒产量/施氮量

        氮素收获指数 (NHI) = 籽粒氮素积累量/成熟期植株氮素积累量

      • 成熟时每小区选取2 m2有代表性的样点,收割、脱粒、计产,并换算为每公顷产量。同时,每小区选取20株小麦,室内考种,并调查穗粒数和千粒重 (两个重复之间差值小于0.05 g)。

      • 本文数据采用Excel 2003、DPS 7.05和Origin 8.0等软件进行数据计算、统计分析及绘图等。除表5为2017―2018年数据外,其它均为2016―2018年数据。

        表 5  不同施氮量、耕作方式和施肥方式组合下小麦氮肥利用率

        Table 5.  Nitrogen use efficiency of wheat under different combination of N rate,tillage and N topdressing patterns

        处理TreatmentPFPN (kg/kg)NUPE (kg/kg)UTE (kg/kg)NHI
        A1B1C132.25 gh1.04 i31.77 d0.74 ab
        A1B1C233.59 f1.12 h30.72 g0.73 c
        A1B1C331.58 h0.99 j32.99 b0.74 ab
        A1B2C133.71 ef1.11 h30.65 gh0.73 c
        A1B2C234.90 e1.22 g28.89 i0.72 d
        A1B2C333.18 fg1.05 i31.35 ef0.73 c
        A2B1C141.92 cd1.32 e31.86 d0.74 a
        A2B1C243.47 b1.39 c31.12 f0.73 bc
        A2B1C340.94 d1.24 f33.36 a0.74 a
        A2B2C143.73 b1.41 b31.45 e0.73 bc
        A2B2C245.69 a1.52 a30.42 h0.72 d
        A2B2C342.55 bc1.35 d32.39 c0.73 c
        A133.20 b1.09 b31.06 b0.73 a
        A243.05 a1.37 a31.77 a0.73 a
        B137.29 b1.18 b31.97 a0.74 a
        B238.96 a1.28 a30.86 b0.73 b
        C137.90 b1.22 b31.43 b0.73 b
        C239.41 a1.31 a30.29 c0.72 c
        C337.06 c1.16 c32.52 a0.74 a
        注(Note):PFPN―氮肥偏生产力 Partial factor productivity of N fertilizer; NUPE–氮素吸收效率 N uptake efficiency; UTE–氮素利用效率 N utilization efficiency; NHI–氮收获指数 Nitrogen harvest index; A1―常规施氮 Conventional nitrogen rate; A2―减量施氮 Reducing nitrogen rate; B1–旋耕 Rotary tillage; B2–深耕 Deep tillage; C1–撒施 Broadcasting; C2–隔行开沟追肥 Ditching every other row; C3–隔二行开沟追肥 Ditching every two rows. 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters are significantly different among treatments (P < 0.05).
      • 表2可知,不同处理下小麦不同生育时期的单株次生根数随生育时期推进呈先升高后降低的变化趋势,灌浆期达到最大值 (42.3条/株),成熟时有所减少 (38.3条/株),两年试验结果一致。常规施氮处理小麦不同生育时期的单株次生根数高于减量施氮,差异达显著水平,其增加幅度随生育进程的推进逐渐减少,变化幅度为23.06%~7.41%。旋耕方式下小麦生育前期的单株次生根数高于深耕;生育中、后期,深耕方式下小麦的单株次生根数高于旋耕,差异达显著水平,其增加幅度随生育进程的推进逐渐增大,增幅为16.80%~21.99%,其中成熟期多达7.6条。不同追肥方式比较,撒施处理小麦拔节期的单株次生根数最多,隔行开沟追肥次之,隔二行开沟追肥最少;抽穗至成熟期,撒施处理小麦的单株次生根数增长速度小于隔行开沟追肥,即表现为隔行开沟追肥 > 撒施 > 隔二行开沟追肥,且处理间差异显著。施氮量、耕作方式和追肥方式任意两者或三者互作 (除成熟期外) 对小麦不同生育时期单株次生根数的影响未达显著水平。

        表 2  不同处理下小麦不同生育时期单株次生根数变化

        Table 2.  Changes of nodal root number per wheat plant at different growing stages under different treament

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        越冬期
        Wintering
        返青期
        Re-greening
        拔节期
        Jointing
        抽穗期
        Heading
        灌浆期
        Grain filling
        成熟期
        Maturing
        2016―2017N240 (A1)4.90 a11.60 a 35.00 a40.33 a44.83 a41.00 a
        N180 (A2)4.37 b10.17 b 32.40 b37.67 b42.00 a37.61 b
        B15.23 a12.13 a 31.40 b36.11 b39.83 b35.56 b
        B24.03 b9.63 b36.00 a41.89 a47.00 a43.06 a
        C136.65 a38.83 b43.00 b38.92 b
        C233.15 b42.42 a46.58 a42.92 a
        C331.30 c35.75 c40.67 c36.08 c
        2017―2018N240 (A1)3.35 a4.55 a29.37 a40.10 a42.80 a39.23 a
        N180 (A2)2.50 b3.87 b26.47 b35.77 b39.60 b35.43 b
        B13.05 a4.32 a25.50 b34.43 b37.77 b33.50 b
        B22.80 a4.10 a30.33 a41.43 a44.63 a41.17 a
        C130.05 a38.10 b40.80 b36.50 b
        C227.85 b42.05 a44.50 a40.80 a
        C325.85 c33.65 c38.30 c34.70 c
        显著性 Significance (P)
        A************
        B************
        C********
        A × Bnsnsnsnsns**
        A × Cnsnsnsns
        B × Cnsnsns**
        A × B × Cnsnsns*
        注(Note):C1—撒施 Broadcasting; C2—隔行开沟 Ditching every other row; C3—隔二行开沟 Ditching every two rows; B1—旋耕 Rotary tillage; B2—深耕 Deep tillage; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 Values followed by different small letters mean significant differences among the treatments (P < 0.05); *—P < 0.05; **—P < 0.01; NS—不显著 Not significant.
      • 两年不同生育时期的小麦根系活力随生育时期推进先升高后降低,返青期达到最大值,为 TTC 147.92~228.05 μg/(g·h),FW (图1)。常规施氮小麦不同生育时期的根系活力高于减量施氮,差异达显著水平,施氮处理间根系活力的差异在返青期达到最大值。旋耕方式下小麦生育前期的根系活力高于深耕,差异达显著水平;生育中、后期,深耕方式下小麦的根系活力显著高于旋耕。不同追肥方式比较,撒施氮肥处理小麦生育中期的根系活力最高、隔行开沟追肥次之、隔二行开沟追肥最低;撒施处理小麦生育后期的根系活力下降幅度大于隔行开沟追肥,表现为隔行开沟追肥 > 撒施 > 隔二行开沟追肥,处理间差异达显著水平。

        图  1  不同处理下小麦生育时期根系活力的变化

        Figure 1.  Changes of wheat root vigor at different growing stages under different treatment

      • 表3表明,不同生育时期的小麦茎蘖数 (群体) 随生育时期的推进呈先升高后降低的变化趋势,返青至拔节期达到最大值,之后随两级分化而降低。不同处理对两年基本苗无显著影响,但对茎蘖数 (群体) 的影响不尽一致,其中2017―2018年种植年度,冬前分蘖数和最高分蘖数随施氮量的降低而减少,差异达显著水平,常规施氮处理小麦的最高茎蘖数较减量施氮增加了4.00%;后期的茎蘖消亡表现为常规施氮处理大于减量施氮处理,但成穗数仍以常规施氮处理最高。深耕方式下小麦冬前分蘖数和最高分蘖数均显著高于旋耕;成熟期有效穗数显著提高。不同追肥方式比较,撒施氮肥有利于小麦分蘖的发生,春季分蘖群体大,分别较隔行开沟追肥和隔二行开沟追肥增加6.06%和11.86%,但茎蘖消亡较多;隔行开沟追肥的最大群体略低,但无效分蘖少,成熟期有效穗数最多,分别较撒施和隔二行开沟追肥处理增加4.44%和6.94%;隔二行开沟追肥的群体茎蘖数在生育期内处于最低值,分蘖数及有效穗数少。施氮量、耕作方式和追肥方式任意两者或三者互作对不同生育期小麦群体茎蘖 (穗) 数无显著影响。

        表 3  不同处理下小麦不同生育时期茎蘖数 (群体) 的变化 (104/hm2)

        Table 3.  Changes of wheat tillers (population) at different growing stages under different treatment

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        越冬期
        Wintering
        返青期
        Re-greening
        拔节期
        Jointing
        抽穗期
        Heading
        灌浆期
        Grain filling
        成熟期
        Maturing
        2016―2017N240 (A1)185.56 a574.86 a1055.69 a 937.64 a802.36 a541.67 a
        N180 (A2)184.03 a550.56 a994.58 a906.39 a784.44 a534.17 a
        B1183.06 a530.28 b989.58 a896.39 a756.53 a530.14 a
        B2186.53 a595.14 a1060.69 a 947.64 a830.28 a545.69 a
        C1937.92 a783.54 a533.13 a
        C2920.83 a823.54 a553.13 a
        C3907.29 a773.13 a527.50 a
        2017―2018N240 (A1)187.08 a325.14 a532.50 a1146.11 a 676.81 a554.17 a
        N180 (A2)186.58 a293.47 b477.08 b1102.08 b 651.81 b541.81 a
        B1185.28 b276.53 b432.78 b1080.28 b 639.72 b531.81 b
        B2188.33 a342.08 a576.81 a1167.92 a 688.89 a564.17 a
        C11188.75 a 645.83 b544.17 b
        C21120.83 b 721.67 a568.33 a
        C31062.71 c 625.42 c531.46 c
        显著性Significance (P)
        Ansns**nsnsns
        Bns*******ns
        C**ns*
        A × Bnsnsnsnsnsns
        A × Cnsnsns
        B × Cnsnsns
        A × B × Cnsnsns
        注(Note):C1—撒施 Broadcasting; C2—隔行开沟 Ditching every other row; C3—隔二行开沟 Ditching every two rows; B1—旋耕 Rotary tillage; B2—深耕 Deep tillage; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异达显著水平 Values followed by different small letters mean significant differences among the treatments (P < 0.05); *—P < 0.05; **—P < 0.01; NS—不显著 Not significant.
      • 不同生育时期的小麦叶面积指数随生育时期的推进呈先升高后降低的变化趋势,抽穗期达到最大值,返青至抽穗期的叶面积指数增长量最大,抽穗30天后叶面积指数快速下降 (图2)。常规施氮处理小麦不同生育时期的叶面积指数显著高于减量施氮,常规施氮较减量施氮小麦叶面积指数的增加幅度随生育进程的推进逐渐增大,其中抽穗期,常规施氮较减量施氮高11.87%和7.48%。深耕方式下小麦不同生育时期的叶面积指数显著高于旋耕,深耕较旋耕处理叶面积指数的增加幅度随生育进程的推进逐渐增大,抽穗期深耕较旋耕高19.87%和21.19%。不同追肥方式比较,撒施处理小麦生育中期的叶面积指数最高、隔行开沟追肥次之、隔二行开沟追肥最低,分别为7.78、7.24和6.95;撒施处理小麦生育后期的叶面积指数下降幅度大于隔行开沟追肥,表现为隔行开沟追肥 > 撒施 > 隔二行开沟追肥,处理间差异达显著水平。

        图  2  不同处理下小麦不同生育时期叶面积指数 (LAI) 的变化

        Figure 2.  Changes of wheat leaf area index (LAI) at different growing stages under different treatment

      • 表4结果表明,减量施氮处理小麦的穗粒数、千粒重和产量 (除2017―2018年外) 显著低于常规施氮,籽粒产量降幅为2.07%~2.76%,平均为2.41%。深耕方式小麦的穗粒数、千粒重和产量均高于旋耕,差异达显著水平,其籽粒产量增幅为4.47%~6.73%,平均为5.60%。不同追肥方式比较,隔行开沟追肥处理小麦的千粒重和产量显著高于撒施和隔二行开沟追施氮肥,其中籽粒产量的增幅分别为3.29%~3.95%和5.60%~6.26%,平均为3.62%和5.93%;与隔二行开沟追肥相比,撒施处理小麦的籽粒产量增幅为2.22%~2.24%,平均为2.23%。从不同处理组合来看,常规施氮深耕隔行开沟追肥组合处理的小麦籽粒产量及其构成因素均为最大值,减量施氮深耕隔行开沟追肥组合处理次之,但处理间差异未达显著水平,说明减量施氮条件下,可通过施肥方式 (深耕和隔行开沟追肥) 协调产量构成因素,从而获得高产。

        表 4  不同施氮量、耕作方式和施肥方式组合下小麦籽粒产量及其构成因素

        Table 4.  Wheat grain yield and yield components under different combination of N rate,tillage and N topdressing patterns

        处理
        Treatment
        2016―20172017―2018
        穗数
        Spike number
        (× 104/hm2)
        穗粒数
        Grains per
        spike
        千粒重
        1000-grain-weight
        (g)
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        穗数
        Spike number
        (× 104/hm2)
        穗粒数
        Seeds per
        spike
        千粒重
        1000-grain-weight
        (g)
        产量
        Yield
        (kg/hm2)
        A1B1C1530.83 a37.37 d44.19 f8291.27 f531.67 efg37.08 b40.63 de7740.51 def
        A1B1C2545.83 a37.47 cd44.27 e8448.73 def558.33 bcd37.15 b41.46 b8061.26 bc
        A1B1C3526.67 a37.28 d44.17 f8065.33 g521.67 fg37.01 bc40.35 ef7580.38 efg
        A1B2C1543.33 a38.82 a44.90 b8731.70 bc568.33 abc37.82 a41.68 ab8090.88 abc
        A1B2C2570.83 a38.92 a44.98 a9073.40 a590.83 a37.90 a42.09 a8375.23 a
        A1B2C3532.50 a38.73 a44.87 b8562.65 cde554.17 bcde37.77 a41.30 bc7962.57 bcd
        A2B1C1525.00 a36.54 e43.62 h8019.15 gh524.17 fg36.68 d40.19 f7545.64 fg
        A2B1C2531.67 a36.65 e43.70 g8350.29 ef545.00 cdef36.75 cd40.93 cd7823.97 cdef
        A2B1C3520.83 a36.45 e43.60 h7821.57 h510.00 g36.62 d39.94 f7368.82 g
        A2B2C1533.33 a38.00 b44.39 cd8597.68 cd552.50 cde37.24 b41.26 bc7872.13 cde
        A2B2C2564.17 a38.11 b44.46 c8873.63 ab579.17 ab37.31 b41.93 a8223.33 ab
        A2B2C3530.00 a37.91 bc44.36 d8454.02 def540.00 def37.18 b40.90 cd7659.16 efg
        A1541.67 a38.10 a44.57 a8528.85 a554.17 a37.46 a41.25 a7968.47 a
        A2534.17 a37.28 b44.02 b8352.72 b541.81 a36.96 b40.86 b7748.84 a
        B1530.14 a36.96 b43.93 b8166.06 b531.81 b36.88 b40.58 b7686.76 b
        B2545.69 a38.41 a44.66 a8715.51 a564.17 a37.54 a41.53 a8030.55 a
        C1533.13 a37.68 a44.28 b8409.95 b544.17 b37.21 a40.94 b7812.29 b
        C2553.13 a37.79 a44.35 a8686.51 a568.33 a37.28 a41.60 a8120.95 a
        C3527.50 a37.59 a44.25 b8225.89 c531.46 c37.14 a40.62 c7642.73 c
        注(Note):A1―常规施氮 Conventional nitrogen rate; A2―减量施氮 Reducing nitrogen rate; B1―旋耕 Rotary tillage; B2―深耕 Deep tillage; C1―撒施 Broadcasting; C2―隔行开沟追肥 Ditching every other row; C3―隔二行开沟追肥 Ditching every two rows; 同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different small letters are significantly different among treatments (P < 0.05).
      • 表5可知,氮肥偏生产力、氮素吸收效率和氮肥内在利用率随施氮量的减少而提高,与常规施氮相比,减量施氮分别提高了29.67%、25.69%和2.29%。深耕较旋耕提高了氮肥偏生产力、氮素吸收效率,分别提高4.48%和8.47%,氮肥内在利用效率和氮素收获指数分别降低3.60%和1.37%,差异达显著水平。不同追肥方式比较,隔行开沟追施氮肥的氮肥偏生产力、氮素吸收效率显著高于撒施和隔二行开沟追施氮肥,分别提高了3.98%、7.38%和6.34%、12.93%。氮肥内在利用效率和氮素收获指数则显著降低,分别降低了3.63%、1.37%和6.86%、2.7%。从不同处理组合来看,减量施氮深耕隔行开沟追肥的氮肥偏生产力、氮素吸收效率最高,可获得高的氮肥利用率。

      • 前人研究表明,根系活力反映了根系新陈代谢能力的强弱,其还原强度影响根系对养分的同化能力[16]。周燕等[17]研究认为,施氮显著影响小麦的根系活力,在0~225 kg/hm2施氮量范围内,根系活力随施氮量的降低而降低,高施氮量下降幅较小。董文华等[18]研究表明,小麦单株次生根数随施氮量的递减而下降。本试验中,耕层根系活力和单株次生根数随施氮量的降低而减小,与前人研究结果一致。氮素是植株生长发育所必须的重要营养元素。与常规施氮相比,降低施氮量,小麦的叶面积指数和群体茎蘖数减少。这与郭明明等[19]和吴中伟等[20]的研究结果基本一致。前人有关施氮量对小麦产量和氮肥利用率的影响已作了大量的研究。金修宽等[21]研究发现,在一定施氮量范围内,小麦产量和氮肥内在利用率随施氮量增加而增加,最佳施氮量为240 kg/hm2,过量施氮,增幅较小甚至下降。还有研究表明,氮肥利用率随施氮量的增加而显著降低[22]。本试验结果表明,小麦籽粒产量随施氮量的减少而降低,但氮肥偏生产力、氮素吸收效率和氮肥内在利用率提高。

      • 赵亚丽等[23]研究认为土壤的理化特性对作物的生长发育有较大影响。长期旋耕引起土壤犁地层变浅,深耕可打破犁地层,降低容重,提高土壤蓄水保墒能力[24],有利于单株次生根的发生和根系活力的提高[25]。本研究结果表明,在小麦生育中、后期,深耕的根系活力和单株次生根数显著高于旋耕,可延缓了根系的衰老,提高植株抗逆能力。郑亭等[26]研究发现,翻耕条件下播种质量好,分蘖节埋的较深,有利于植株分蘖的发生。李华伟等[27]研究认为,与旋耕相比,深耕的基本苗高,群体分蘖数及有效穗数显著增加,生育后期的叶面积指数显著提高。本研究中,耕作方式对基本苗无显著影响,与旋耕相比,深耕的群体茎蘖数较大且有效穗数多,叶面积指数高,开花后可保持较大绿叶面积,延缓了叶片的衰老。王静等[28]研究认为,翻耕显著提高籽粒产量,但氮肥生理利用率低于旋耕。李春喜等[29]研究表明,深耕提高产量和氮肥利用率。本试验中,深耕显著提高籽粒产量和氮肥偏生产力和氮素吸收率,但降低了氮肥内在利用率和氮素收获指数,这可能是因为翻耕导致氮素过多的分配于营养器官,而旋耕吸收氮素较少,有利于营养器官中的氮素向籽粒分配[28]

      • 在大田生产中,小麦春季传统的精耕细作追肥方式已基本消失,为节省劳动时间,追肥以人工撒施为主,造成资源的浪费,也不利于产量的提高。马元喜等[30]研究表明,中耕对小麦根、冠生长及其功能起着重要的调控作用,返青期中耕对小麦根系具有先抑制后促进的有用,有利于生育后期单株次生根数的提高。孙晓然等[31]研究表明,同等施氮量下,作物关键生育时期深施氮肥的叶面积指数高于浅施氮肥,延缓了叶片的衰老,最佳的追肥深度为0.10 m。朱宝国等[32]也研究认为,氮肥深追的叶片叶绿素含量和叶面积指数高于氮肥浅追。本试验中,起身前追施氮肥,生育中期小麦的单株次生根数,根系活力、群体茎蘖数、叶面积指数两年均表现为:撒施 > 隔行开沟追肥 > 隔两行开沟追肥;生育后期上述指标表现为:隔行开沟追肥 > 撒施 > 隔两行开沟追肥。与前人的研究结果不尽一致,这可能是因为小麦起身前追施氮肥,生育中期相对于开沟追肥,撒施氮肥未损伤根系,有利于根蘖的生长;生育后期,隔行开沟追肥可促进根蘖发育,而隔二行开沟追肥施入行间的肥料过多,且有三分之二的土壤没有施肥,导致追施的氮肥局部过于集中或缺乏反而不利于根系的生长,这也可能是导致隔两行开沟追肥中根蘖发育弱于撒施的原因。本试验研究结果也表明,隔行开沟追肥产量最高,但氮肥内在利用率较低;隔两行开沟追肥的产量虽然最低,但氮肥内在利用率较高。这可能是由于隔两行开沟追肥的行间氮肥局部过于集中或缺乏,施肥不均抑制土壤中根系的生长[33],进而导致茎、叶向籽粒转运的氮素增加,氮素内在利用高,但加速了植株的衰老[34]。前人研究发现,减少氮肥用量,生育期采用多次少量的施肥方式保障产量稳定的同时可提高氮肥利用率[35]。本试验仅在起身前追施氮肥,分次施用结合不同施肥方式等方面还需进一步探讨。

      • 施氮量和施肥方式对小麦根蘖发育和籽粒产量均有显著影响。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25~30 cm) 并采用隔行开沟追肥的模式,小麦根系生理活性较高,有利单株次生根数的发生,增加叶面积指数和有效穗数,产量最高;而氮肥减施条件下产量略有降低,深耕并采用隔行开沟施肥的方式,提高植株抗逆性,使生育后期维持较高的根系活力,延缓根系和地上部器官的衰老,可提高氮肥利用效率,部分减少减氮所造成的产量损失。

    参考文献 (35)
    WeChat 关注分享

    返回顶部

    目录

      /

      返回文章
      返回