作物杂志,2018, 第2期: 80–86 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2018.02.014

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

施氮量对小麦花后氮素分配及氮素利用的影响

姜丽娜,岳影,李金娜,张雅雯,朱娅林,李春喜   

  1. 河南师范大学生命科学学院,453007,河南新乡
  • 收稿日期:2017-12-27 修回日期:2018-02-12 出版日期:2018-04-20 发布日期:2018-08-27
  • 作者简介:姜丽娜,教授,主要从事作物生理学的研究
  • 基金资助:
    国家科技支撑计划项目(2013BAD07B14,2013BAD07B07);十三五国家重点研发计划项目子课题(2016YFD0300203-3)

Effects of Nitrogen Application Rate on Nitrogen Allocation and Nitrogen Utilization after Anthesis in Wheat

Jiang Lina,Yue Ying,Li Jinna,Zhang Yawen,Zhu Yalin,Li Chunxi   

  1. College of Life Sciences, Henan Normal University, Xinxiang 453007, Henan, China
  • Received:2017-12-27 Revised:2018-02-12 Online:2018-04-20 Published:2018-08-27

摘要:

为研究黄淮海麦区化肥投入不断增加,而产量却徘徊不前的问题,以当地主栽品种矮抗58和周麦22为材料,采用4个施氮水平(0、120、240、360kg/hm 2)和品种的二因素分析方法研究了施氮量对小麦植株地上部各器官氮素分配及氮素利用的影响。结果表明:开花期至成熟期小麦植株地上部各营养器官氮含量和氮素积累量均下降。施氮量对开花期和成熟期小麦植株地上部各器官氮含量的影响均达显著水平,增加氮肥能显著促进小麦营养器官氮素向子粒转运和花后氮同化。开花期周麦22叶片氮素转运量优于矮抗58。矮抗58和周麦22花后氮同化量均以施氮量360kg/hm 2最高,花前氮素积累转运量对子粒贡献率达60.25%~97.55%,子粒氮收获指数为59.82%~79.48%,随施氮量的增加而呈下降趋势。施氮量120kg/hm 2处理的氮素养分利用效率、农学利用效率及生产效率均最高。增施氮肥对小麦子粒产量有显著促进影响,矮抗58在施氮量为360kg/hm 2时有最大子粒产量,周麦22在施氮量为240kg/hm 2时有最大子粒产量。推荐矮抗58和周麦22在黄淮海麦区的施氮量为240~360kg/hm 2

关键词: 小麦, 施氮量, 品种, 氮素积累, 氮肥利用率

Abstract:

In order to adjust the increasing input of chemical fertilizers while the output is stagnant in Huanghuaihai region, the effects of nitrogen application rate on nitrogen distribution and nitrogen utilization in different plant organs above ground were studied with local cultivars Aikang 58 and Zhoumai 22 as materials. Four nitrogen fertilizer levels (N0 0, N1 120, N2 240, N3 360kg/hm 2) and variety two-factor analysis were used in the experiment. The results showed that the effects of nitrogen application rate on N content in various organs at flowering and maturing stages of wheat were significant. N content and accumulation in the vegetative organs of wheat at maturity stage declined compared with those at anthesis. Increasing fertilization could significantly improve the translocation of N from vegetative organs to grain and N assimilation after anthesis. The translocation of nitrogen from Zhoumai 22 was better than that of Aikang 58. The nitrogen assimilation of Aikang 58 and Zhoumai 22 after anthesis were both the highest in N3. The contribution rate of accumulated nitrogen before flowering was 60.25%-97.55%. N harvest index of grain was 59.82%-79.48% and decreased as the application of nitrogen increased. Nitrogen use efficiency, agronomic efficiency and production efficiency were the highest in N1. Nitrogen fertilizer application significantly promoted the grain yield of wheat, Aikang 58 had the highest grain yield at the rate of N3, Zhoumai 22 had the maximum grain yield at the rate of N2, The nitrogen application rates of Aikang 58 and Zhoumai 22 in Huanghuaihai wheat region were 240-360kg/hm 2.

Key words: Wheat, Nitrogen application rate, Variety, Nitrogen accumulation, Nitrogen use efficiency

表1

开花期小麦植株地上部氮素积累量"

品种Variety 处理
Treatment
单株氮素积累量Nitrogen accumulation per plant (mg) 群体氮素积累量(kg/hm2)
Population nitrogen accumulation
叶片Leaf 茎鞘Stem and sheath 穗轴+颖壳Coil and glume
矮抗58 Aikang 58 N0 2.74±0.01d 4.51±0.01c 4.42±0.01b 32.87±1.73d
N1 7.74±0.02c 14.86±0.01b 10.50±0.06a 197.60±3.31c
N2 14.34±0.04b 18.91±0.02a 9.49±0.02a 317.00±8.45b
N3 13.70±0.04a 22.00±0.06a 5.60±0.03a 352.66±6.41a
周麦22 Zhoumai 22 N0 2.72±0.01d 6.99±0.01d 2.60±0.01d 34.08±0.72d
N1 13.10±0.04c 19.95±0.02a 10.22±0.01a 200.86±4.84c
N2 14.73±0.02b 17.24±0.12c 9.70±0.01b 369.27±10.91b
N3 18.23±0.01a 17.85±0.04b 8.33±0.01c 401.53±1.70a

表2

成熟期小麦植株地上部氮素的积累量"

品种 Variety 处理
Treatment
单株氮素积累量Nitrogen accumulation per plant (mg) 群体氮素积累量(kg/hm2)
Population nitrogen accumulation
叶片
Leaf
茎鞘
Stem and sheath
穗轴+颖壳
Coil and glume
子粒
Grain
矮抗58 Aikang 58 N0 0.63±0.00d 2.19±0.01d 1.10±0.01d 9.19±0.00c 71.47±6.15c
N1 1.40±0.00c 4.73±0.00c 6.09±0.02c 33.43±0.05b 186.88±3.39b
N2 2.70±0.01b 6.49±0.00b 4.67±0.03b 37.00±1.03a 399.31±1.26a
N3 2.17±0.01a 6.45±0.02a 2.49±0.01a 33.17±0.02b 400.15±24.91a
周麦22 Zhoumai 22 N0 0.75±0.00d 4.18±0.00d 1.24±0.00d 10.48±0.12d 50.71±14.52d
N1 2.24±0.00c 4.91±0.01c 4.82±0.02a 39.59±1.02b 244.69±8.15c
N2 3.13±0.00b 6.23±0.00b 2.83±0.00c 34.85±1.09c 390.94±21.42a
N3 4.43±0.02a 8.19±0.00a 3.61±0.00b 44.61±0.23a 381.18±20.94ab

表3

不同处理小麦植株地上部氮转运量和转运率"

品种
Variety
处理
Treatment
单株氮素转运量(mg)
Nitrogen translocation per plant
单株氮素转运率(%)
Nitrogen translocation rate per plant
叶片
Leaf
茎鞘
Stem and sheath
穗轴+颖壳
Coil and glume
总转运
Total transition amount
叶片
Leaf
茎鞘
Stem and sheath
穗轴+颖壳
Coil and glume
矮抗58 N0 2.11±0.01d 2.32±0.00d 3.32±0.01c 7.75±0.03d 76.12±0.09d 48.35±0.10d 75.06±0.18a
Aikang 58 N1 6.34±0.01c 10.13±0.01c 4.41±0.04b 20.88±0.06c 81.84±0.01b 68.15±0.00b 42.05±0.17d
N2 11.64±0.03a 12.42±0.03b 4.82±0.04a 28.88±0.06b 81.10±0.02c 66.67±0.06c 50.77±0.36c
N3 11.53±0.04b 15.55±0.03a 3.11±0.04d 30.19±0.06a 84.19±0.10a 70.66±0.03a 55.50±0.37b
周麦22 N0 1.97±0.01d 2.81±0.01d 1.36±0.01d 6.14±0.03d 72.70±0.14d 58.82±0.07d 52.07±0.15d
Zhoumai 22 N1 10.86±0.04c 15.04±0.03a 5.40±0.04b 31.30±0.06a 82.96±0.05a 75.42±0.07a 52.87±0.29c
N2 11.6±0.02b 11.01±0.12b 6.87±0.01a 29.48±0.17b 78.76±0.02b 65.58±0.25b 70.88±0.05a
N3 13.8±0.01a 9.66±0.04c 4.72±0.02c 28.18±0.06c 76.05±0.10c 60.32±0.10c 56.69±0.10b

表4

不同处理植株氮素向子粒的转运和对子粒的贡献"

品种Variety 处理
Treatment
氮素转运量(kg/hm2)
Nitrogen translocation
amount
氮素转运率(%)
Nitrogen transport efficiency
花后氮素同化量(kg/hm2)
Assimilating amount of
nitrogen after anthesis
氮素转运对子粒贡献率(%)
Nitrogen contribution proportion
矮抗58 Aikang 58 N0 37.43d 66.41c 15.10c 71.25d
N1 122.15c 63.08c 3.07d 97.55a
N2 228.15b 67.57b 23.81b 90.55b
N3 306.43a 73.10a 41.97a 87.95c
周麦22 Zhoumai 22 N0 18.91d 49.88c 12.35c 60.49d
N1 176.22c 72.34a 18.27b 90.61b
N2 269.74a 70.75ab 29.78a 90.06bc
N3 216.42b 63.45b 11.62d 94.90a

表5

不同处理氮素利用效率"

品种
Variety
处理
Treatment
子粒氮素产量
(kg/hm2)
Grain nitrogen production
植株氮素积累量
(kg/hm2)
Total nitrogen accumulation
氮素收获指数
(kg/kg)
Nitrogen harvest
index
氮素养分利用率
(kg/kg)
Nitrogen utilization
efficiency
氮肥农学效率
(kg/kg)
Total nitrogen
agronomic efficiency
氮素生产效率
(kg/kg)
Nitrogen production
efficiency
矮抗58 N0 30.57d 71.47c 73.50a 24.13d - -
Aikang 58 N1 172.81c 186.88b 67.01c 45.56a 56.58 70.96
N2 232.16b 399.31a 63.10d 25.99c 36.06 43.25
N3 285.80a 400.15a 72.03b 27.48b 25.76 30.55
周麦22 N0 41.21d 50.71d 61.64c 34.90a - -
Zhoumai 22 N1 277.89b 244.69c 79.48a 34.39ab 55.38 70.12
N2 353.02a 390.94a 76.62b 23.93cd 31.60 38.98
N3 251.93c 381.18b 59.82d 23.14d 19.59 24.50

表6

不同处理下小麦产量构成"

品种Variety 处理Treatment 子粒产量Grain yield (kg/hm2) 穗数Ear number (×104/hm2) 穗粒数Grain number per ear 千粒重1000-grain weight (g)
矮抗58 N0 1 724.90±25.00d 482.50±27.50c 11.48±0.17d 43.91±0.30d
Aikang 58 N1 8 514.90±55.00c 667.50±172.50b 34.16±0.01a 46.61±0.21c
N2 10 380.00±333.33b 790.00±50.00b 31.26±0.09b 47.20±0.26b
N3 10 997.00±183.33a 1 015.00±25.00a 28.68±0.03c 50.30±0.27a
周麦22 N0 1 769.89±240.00c 230.00±70.00d 11.21±0.10d 48.75±0.24b
Zhoumai 22 N1 8 414.89±495.00b 562.50±12.50c 38.06±0.10a 50.01±0.07a
N2 11 471.56±775.00a 940.00±85.00a 31.28±0.25b 49.42±0.38ab
N3 8 821.56±491.67b 767.50±72.50d 29.05±0.19c 50.06±0.69a
[1] 赵广才 . 北方冬麦区小麦高产高效栽培技术.作物杂志, 2008(5):91-92.
doi: 10.3969/j.issn.1001-7283.2008.05.026
[2] 于振文 . 作物栽培学各论(北方本).第2版. 北京: 中国农业出版社, 2013.
[3] 石祖梁, 李丹丹, 荆奇 , 等. 氮肥运筹对稻茬冬小麦土壤无机氮时空分布及氮肥利用的影响. 生态学报, 2010,30(9):2434-2442.
[4] 李筠, 王龙, 任立凯 , 等. 播期、密度和氮肥运筹对冬小麦连麦2号产量与品质的调控. 麦类作物学报, 2010,30(2):303-308.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2010.02.022
[5] 张炳勇, 崔日鲜 . 氮肥运筹对冬小麦光和特性和产量的影响. 青岛农业大学学报(自然科学版), 2010,27(3):195-199.
[6] 张福锁, 崔振岭, 王激清 , 等. 中国土壤和植物养分管理现状与改进策略. 植物学通报, 2007,24(6):687-694.
doi: 10.3969/j.issn.1674-3466.2007.06.001
[7] 王志敏, 王璞, 李绪厚 , 等. 冬小麦节水省肥高产简化栽培理论与技术. 中国农业科技导报, 2006,8(5):38-44.
doi: 10.3969/j.issn.1008-0864.2006.05.007
[8] Pask A J D, Sylvester-Bradley R, Jamieson P D , et al. Quantifying how winter wheat crops accumulate and use nitrogen reserves during growth. Field Crops Research, 2012,126:104-118.
doi: 10.1016/j.fcr.2011.09.021
[9] Basso B, Cammarano D, Fiorentino C , et al. Wheat yield response to spatially variable nitrogen fertilizer in Mediterranean environment. European Journal of Agronomy, 2013,51:65-70.
doi: 10.1016/j.eja.2013.06.007
[10] Wang H, McCaig T N,De, Pauwg R M,, , et al. Physiological characteristics of recent Canada western red spring wheat cultivars:Components of grain nitrogen yield. Canadian Journal of Plant Science, 2003,83(4):699-707.
[11] Xu Z Z, Yu Z W, Wang D , et al. Nitrogen accumulation and translocation for winter wheat under different irrigation regimes. Journal of Agronomy and Crop Science, 2005,191(6):439-449.
doi: 10.1111/j.1439-037X.2005.00178.x
[12] Li L, Liu Y, Luo S , et al. Effects of nitrogen management on the yield of winter wheat in cold area of northeastern China. Journal of Integrative Agriculture, 2012,11(6):1020-1025.
doi: 10.1016/S2095-3119(12)60094-X
[13] 韩胜芳, 李淑文, 吴立强 , 等. 不同小麦品种氮效率与氮吸收对氮素供应的响应及生理机制. 应用生态学报, 2007,18(4):807-812.
[14] 孙传范, 戴廷波, 荆奇 , 等. 小麦品种氮利用效率的评价指标及其氮营养特性研究. 应用生态学报, 2004,15(6):983-987.
[15] 冯洋, 陈海飞, 胡孝明 , 等. 高、中、低产田水稻适宜施氮量和氮肥利用率的研究. 植物营养与肥料学报, 2014,20(1):7-16.
doi: 10.11674/zwyf.2014.0102
[16] 王晨阳, 朱云集, 夏国军 , 等. 氮肥后移对超高产小麦产量及生理特性的影响. 作物学报, 1998(6):978-983.
[17] 张利霞 . 黄淮麦玉两熟区小麦植株氮素吸收转运对氮肥及种植密度的响应. 新乡:河南师范大学, 2015.
[18] 矮秆多抗高产小麦品种——百农矮抗58( 封面介绍). 农业科技通讯, 2015(5):333.
[19] 黄峰, 李新平, 殷贵鸿 , 等. 豫东潮土区不同氮肥用量和基追比对周麦22号农艺性状及产量的影响研究. 作物杂志, 2011(2):75-78.
doi: 10.3969/j.issn.1001-7283.2011.02.019
[20] 张凯 . 拔节期追氮对冬小麦氮素转运及籽粒产量的影响. 新乡:河南师范大学, 2013.
doi: 10.7666/d.Y2290971
[21] 张娟, 武同华, 代兴龙 , 等. 种植密度和施氮水平对小麦吸收利用土壤氮素的影响. 应用生态学报, 2015,26(6):1727-1734.
[22] 张娟 . 种植密度和氮肥水平互作对冬小麦产量和氮素利用率的调控效应研究. 泰安:山东农业大学, 2014.
[23] 赵淑章, 季书勤, 王绍中 , 等. 不同施氮量和底追比例对强筋小麦产量和品质的影响. 泰安:山东农业大学, 2014河南农业科学, 2004(7):57-59.
[24] 冯波, 刘延忠, 孔令安 , 等. 氮肥运筹对垄作小麦生育后期光合特性及产量的影响. 麦类作物学报, 2008(1):107-112.
[25] 王月福, 于振文, 李尚霞 , 等. 土壤肥力和施氮量对小麦氮素吸收运转及籽粒产量和蛋白质含量的影响. 应用生态学报, 2003(11):1868-1872.
[26] 詹其厚, 张效朴, 王泽新 , 等. 氮肥对小麦产量和品质的影响及其肥效研究. 安徽农业科学, 2003(4):544-545.
[27] 李廷亮, 谢英荷, 洪坚平 , 等. 施氮量对晋南旱地冬小麦光合特性、产量及氮素利用的影响. 作物学报, 2013,39(4):704-711.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2013.00704
[28] Ciampitti I A, Vyn T J . A comprehensive study of plant density consequences on nitrogen uptake dynamics of maize plants from vegetative to reproductive stages. Field Crops Research, 2011,121(1):2-18.
doi: 10.1016/j.fcr.2010.10.009
[29] 蔡瑞国, 李亚华, 张敏 , 等. 雨养与灌溉条件下施氮对小麦花后氮素累积与转运的影响. 麦类作物学报, 2014,34(3):351-357.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2014.03.011
[30] 邵云, 李万昌, 冯荣成 , 等. 小麦-玉米轮作区西农979不同器官氮素转运及对籽粒贡献率的影响. 麦类作物学报, 2011,31(2):265-269.
doi: 10.7606/j.issn.1009-1041.2011.02.013
[31] 蒿宝珍, 姜丽娜, 方保停 , 等. 限水灌溉冬小麦冠层氮分布与转运特征及其对供氮的响应. 生态学报, 2011,31(17):4941-4951.
[32] 姜丽娜, 刘佩, 齐冰玉 , 等. 不同施氮量及种植密度对小麦开花期氮素积累转运的影响. 中国生态农业学报, 2016,24(2):131-141.
doi: 10.13930/j.cnki.cjea.150904
[33] Gaju O, Allard V, Martre P , et al. Identification of traits to improve the nitrogen-use efficiency of wheat genotypes. Field Crops Research, 2011,123(2):139-152.
doi: 10.1016/j.fcr.2011.05.010
[34] 李久生, 李蓓, 宿梅双 , 等. 冬小麦氮素吸收及产量对喷灌施肥均匀性的响应. 中国农业科学, 2005(8):1600-1607.
doi: 10.3321/j.issn:0578-1752.2005.08.015
[1] 马孟莉 郑 云 周晓梅 张婷婷 张晓倩 卢丙越. 云南哈尼梯田红米地方品种遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2018, (5): 21–26
[2] 赵 鑫 陈少锋 王 慧 刘三才 杨修仕 张宝林. 晋北地区不同苦荞品种产量和品质研究[J]. 作物杂志, 2018, (5): 27–32
[3] 王汉霞 单福华 田立平 马巧云 赵昌平 张风廷. 北部冬麦区冬小麦区试品种(系)的#br# 稳定性和适应性分析[J]. 作物杂志, 2018, (5): 40–44
[4] 苏桂华 李春雷, 苏义臣. 吉林省22 份主推玉米品种区域试验评价[J]. 作物杂志, 2018, (5): 63–70
[5] 张瑞栋 曹 雄 岳忠孝 梁晓红 刘 静 黄敏佳. 氮肥和密度对高粱产量及氮肥利用率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 110–115
[6] 安 霞 张海军 蒋方山 吕连杰 陈 军. 播期播量对不同穗型冬小麦群体及子粒产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 132–136
[7] 王嘉楠 李小艳 魏石美 赵会杰 赵明奇 汪月霞. 5-ALA 对干旱胁迫下小麦幼苗#br# 光合作用及D1 蛋白的调节作用[J]. 作物杂志, 2018, (5): 121–126
[8] 隋阳辉, 高继平 刘彩虹, 徐正进 王延波 赵海岩. 东北冷凉地区秸秆还田方式对水稻#br# 光合、干物质积累及氮素吸收的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 137–143
[9] 温辉芹,程天灵,裴自友,李雪,张立生,朱玫. 山西省近年审定小麦品种的综合性状分析[J]. 作物杂志, 2018, (4): 32–36
[10] 魏萌涵, 解慧芳, 邢璐, 宋慧, 王淑君, 王素英, 刘海萍, 付楠, 刘金荣. 华北地区谷子产量与农艺性状的综合评价分析[J]. 作物杂志, 2018, (4): 42–47
[11] 何中国,朱统国,李玉发,王佰众,牛海龙,刘红欣,李伟堂,牟书靓. 吉林省花生育种现状及发展方向[J]. 作物杂志, 2018, (4): 8–12
[12] 李少昆,张万旭,王克如,俞万兵,陈永生,韩冬生,杨小霞,刘朝巍,张国强,王浥州,柳枫贺,陈江鲁,杨京京,谢瑞芝,侯鹏,明博. 北疆玉米密植高产宜粒收品种筛选[J]. 作物杂志, 2018, (4): 62–68
[13] 章星传, 黄文轩, 朱宽宇, 王志琴, 杨建昌. 施氮量对不同水稻品种氮肥利用率与农艺性状的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 69–78
[14] 樊艳丽,董会,卢柏山,史亚兴,高宁,史亚民,徐丽,席胜利,张翠芬,刘焱辉. 播期对不同糯玉米品种淀粉糊化特性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 79–83
[15] 杨飞,马文礼,陈永伟,张战胜,王昊. 匀播、滴灌对春小麦幼穗分化进程及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 84–88
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .