氮素营养对旱地小麦群体生长特性的调控

杨君林　车宗贤　冯守疆　赵欣楠　张旭临

摘要：以氮肥为变量，在旱作条件下研究了不同氮肥处理对小麦群体结构参数、产量及水分利用率的调控效应。结果表明，在一定范围内，小麦群体结构、分蘖、水分利用率和产量均随氮肥用量的增加而增加，但当氮肥用量增加到一定量时，反而不利于群体结构和功能的改善。因此，在旱作农业生产中，水肥之间具有明显的耦合关系，肥料的增产作用不仅在于肥料本身，更重要的还在于与土壤水分的互作。

关键词：小麦；群体结构；氮肥；水分利用

中图分类号：S512.1 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2018）11-0065-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2018.11.018

Responsive Changes of Quinoa Plant Height under Exogenous

Plant Growth Regulators

JIN Qian， YANG Farong， WEI Yuming， HUANG Jie

（Animal Husbandry， Pasture and Green Agriculture Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：Using the different concentrations of exogenous hormones spraying quinoa plant in the early flowering stage， the results show that the ABA solution with mass concentration of 24 mg/L and 36 mg/L can effectively reduce the plant height of quinoa. The IAA and Ga solutions of different mass concentrations had no significant dwarfing effect on quinoa plants， but the spraying on the reproductive growth period had a certain inhibitory effect on the upward trend of the high growth of the plants before and during the grain filling， making the upward trend to a gentle increase， which could assist in promoting the distribution of the plant assimilation nutrition to the reproductive growth of the quinoa，so as to improve the seed quality of quinoa， and increase the production.

Key words：Chenopodium quinoa willd；ABA；IAA；GA；Plant height

農业生物产量是由作物本身的遗传特性和生理机能的内在因素以及光、热、水、肥等外界因素综合作用的结果。作物在一定的生产环境条件下，养分和水分是常用的农业调控措施[1 ]。农业科研人员就旱地水分或养分对作物生长发育过程的调控效应做了大量的研究工作，并取得了不少进展[2 - 4 ]，但养分和水分供应间相互影响的生理作用机制并未得到阐明，尤其是对生长在干旱地区的雨养作物。山仑等[5 ]认为，在不同土壤水分条件下，肥料的有效性仍是旱作农业生产中一个重要问题。我们在大田控制条件下，通过对不同氮素水平的小麦群体生长特性和水分利用的研究，以期在旱地农业中指导如何在不同水分条件下做到合理施肥，既能充分发挥肥效以及节约水资源，又能获得最大经济效益，并使农作物达到优质高产。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试作物为冬小麦，指示品种为陇鉴127。

1.2 试验地概况

试验于2015 — 2016年在甘肃省庆阳市镇原县进行。属典型的黄土高原沟壑区，土层深厚，海拔为1 456 m，属暖温带半干旱内陆性气候，年均温10.3 ℃。年均降水量582.3 mm，57%集中在 7 — 9月。试验地前茬作物为玉米，于9月底收获后旋耕整地，施肥播种。供试土壤为土，播前土壤含水量为15.3%，试验管理同大田，试验田中的养分和水分与普通大田相似。

1.3 试验方法

试验于2015年9月29日整地播种。播前用3%呋喃丹颗粒剂60 kg/hm2进行土壤消毒。试验小区面积为18 m2（6 m×3 m），试验田四周种植有保护行。播种时施普通过磷酸钙1 800 kg/hm2作底肥，每小区东西方向种植15行，所有氮肥作底肥一次性施入。试验设置6个氮肥水平（表1）。

小麦播前土壤墒情较好，播种深度为6 cm，行距为20 cm，播种量为120 kg/hm2，各处理依次从南向北布局（N0，N1，N2，N3，N4，N5），每处理设置3次重复，小区间采用随机排列。据观测，小麦生长发育期间的降水量为146.7 mm。

1.4 测定方法

1.4.1 土壤水分 播种前在各小区取土壤样品混合，然后分析土壤肥力值，并随机在6个小区打2 m土钻，每20 cm取样1次，分析播前土壤水分含量。小麦收获后，再在每个处理中各打2 m土钻，每10 cm取样1次，分析收获后土壤中水分含量。土壤含水量用烘干法测定。

1.4.2 分蘖动态调查方法 播种后7～10 d小麦出苗，小麦三叶期在每个小区的中间三行南北方向标记50 cm长度麦苗，并使基本苗数基本相同，分别在小麦冬前、返青期、拔节期等时期进行分蘖动态监测。

1.4.3 群体结构参数 采用LAI-2000型植物冠层分析仪（CAD公司，英国）测定小麦群体叶面积系数（LAI）和群体透光率（DIFN）以及冠层叶倾角，从小麦返青期后到灌浆期间进行动态监测，每次测定设置3次重复。

1.4.4 作物产量的测定 小麦成熟后每个小区采收0.6 m2（1.0 m×0.6 m），自然晒干后进行人工脱粒，种子晒干后称重并统计籽粒千粒重。

1.4.5 水分利用效率 采用水量平衡方程式计算，即土壤耗水量=播前土壤水分含量-收获时土壤水分含量+小麦生育期的降水量。计算水分利用效率。

水分利用效率（WUE）=单位面积产量/土壤耗水量

1.5 数据分析方法

所有数据资料运用Excel统计分析软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 冠层光合生理特性

2.1.1 叶面积系数 在小麦各生长时期，不同氮肥条件下的群体叶面积指数变化趋势基本一致，叶面积系数大体随氮肥用量的增加而增加（图1）。由于试验期间各处理未进行人工补灌，加之当年气候较为干旱，因此随着小麦的生长发育，叶面积系数随氮肥的变化趋势趋于平缓。在小麦拨节期（4月16日左右）后，在施氮量超过200 kg/hm2时，叶面积指数略呈下降趋势。在小麦开花灌浆期（6月5日），氮肥用量大于50 kg/hm2时，叶面积指数变化很小，已达到基本稳定。

2.1.2 冠层透光率 作物冠层光截获率与群体光合生理特性及籽粒产量间存在明显正相关[6 ]。在小麦不同生育期，群体透光率随施氮量的增加变化趋势基本一致，各时期曲线变化随施氮量增加先增加然后降低、再出现上升趋势。尤其施氮量在50 kg/hm2时，上升最高（图2）。当施氮量大于100 kg/hm2时，施氮量对小麦群体透光率的调控作用不明显。氮素营养对小麦群体透光率的调控作用在后期要明显强于小麦生长发育前期。

2.2 群体分蘖动态

在小麦生长发育过程中，群体分蘖均随氮肥用量的增加而明显增加（图3）。当氮素营养为200 kg/hm2时，小麦群体分蘖在冬前和返青期达到最高，当氮肥用量再增加时，分蘖能力就会降低。施用氮肥可明显促进小麦分蘖成穗能力，但各氮肥处理间差异不明显。因此，在干旱条件下，适量施用氮肥可提高小麦的成穗率，过量施用氮肥并不能促使小麦分蘖，反而会抑制分蘖。

2.3 产量

在试验条件下，当施氮量小于200 kg/hm2时，小麦产量随氮肥用量增加而增加，增产效果明显；当施氮量超过200 kg/hm2时，產量随氮肥用量增加反而降低（图4）。当氮肥用量达到100 kg/hm2时，小麦产量达到最高，这时产量并不随氮肥用量增加而增加。这表明，在干旱条件下，当施氮量超过一定量时，增施氮肥并不能促进使小麦产量增加，相反会使小麦产量降低。由于当年度干旱较严重，氮肥的适宜用量为50～100 kg/hm2，这时氮肥的增产作用较好。

2.4 水分利用效率

在试验条件下，小麦水分利用效率随氮肥用量的增加表现为抛物形的变化趋势（图5）。当氮肥用量小于150 kg/hm2时，增施氮肥可明显改善小麦的水分利用效率，水分利用效率随施氮量的增加显著上升。但当施氮量达到150 kg/hm2时，水分利用效率反而下降。

3 小结与讨论

在干旱条件下，作物对干旱的适应性是作物适应干旱环境的一种综合生理生态机制，通过作物的形态、生长发育、生理和代谢等环节表现[7 ]。小麦分蘖是长期适应外界条件系统发育的结果，是环境和群体的“缓冲者”。试验表明，施用氮肥可明显的调节小麦个体的分蘖特性，但过量施用氮肥增加了小麦群体的无效分蘖，增加了土壤有限水肥资源的损耗，降低有效成穗率。适量施用氮肥可促使小麦有效分蘖增加，增加单株的有效茎数，有利于形成结构与功能良好的群体冠层，提高群体同化能力，但如施氮过高，会降低水肥资源的利用效率，并引起作物减产，尤其在水分条件较差的旱地。所以，氮肥对作物的调控作用是随土壤水分状况而异，因此，在旱地农业生产实践中，水肥等要素的投入必须相互间保持一个适宜的比例，才能同时充分发挥每一投入要素的作用，农业生产的效益才会更大些。

参考文献：

[1] 张岁歧，山 仑. 氮素营养对春小麦抗旱适应性及水分利用的影响[M] //汪德水. 旱地农田肥水关系原理与调控技术. 北京：中国农业科技出版社，1995.

[2] 上官周平. 氮素营养对旱作小麦光合特性的调控[J]. 植物营养与肥料学报，1997，3（2）：105-109.

[3] 汪德水，程宪国，张美荣，等. 肥水在农业生产中的相关效应研究[M] //汪德水. 旱地农田肥水关系原理与调控技术. 北京：中国农业科技出版社，1995.

[4] 李春俭. 土壤与植物营养研究进展[M]. 北京：中国农业大学出版社，2001.

[5] 山 仑，邓西平，苏 佩，等. 挖掘作物抗旱节水潜力[J]. 中国农业科技导报，2000，2（2）：66-70.

[6] 陈宏达. 作物群体生理研究[M]. 广州：广东科学技术出版社，1989.

[7] 戴万红，吕殿青. 娄土旱作区施肥对小麦产量和水分利用效率的影响[M]//汪德水. 旱地农田肥水关系原理与调控技术. 北京：中国农业科技出版社，1995.

（本文责编：陈 珩）