不同施氮量对冬小麦生长生理参数的影响.pdf

2023.9 试验研究小麦是一种在世界各地广泛种植的谷类作物袁也是中国第二大粮食作物1袁在我国广泛种植遥 国家统计局数据显示袁2022 年我国小麦种植面积为2.35伊107hm2袁其中有 94.9%为冬小麦袁其产量占到小麦总产量的 96.5%遥可见冬小麦在我国小麦产业中具有重要地位袁 促进冬小麦稳产尧 增产具有重要的意义遥 在影响冬小麦生长的因素中袁氮素营养占据着重要地位2遥 有研究认为袁土壤氮素供应水平对作物生长尧发育和产量形成具有重要的调控作用袁但是过度施用以氮肥为主的化肥会对作物生长和环境带来不利影响遥 已经有研究指出3袁限制作物生产的一个重要因素就是对肥料资源的不合理应用袁 小麦等主要粮食作物均有超过 30%的减施氮肥潜力袁 减少氮肥施用量后提高环境效益的潜力为 3%耀10%遥 刘卫星等4的研究表明袁适宜减施氮肥可以使小麦群体保持较好的生长状态袁减少无效生长遥 梁玉超等5的研究提出袁 适当控制氮肥施用量可以实现增产和抗倒伏的平衡遥 此外也有研究表明袁适当的有机肥替代可以改善作物的养分供应袁并有利于作物的生长发育袁从而提高作物产量6-8遥 不同地区由于环境和作物的差异会导致最佳氮肥施用量的不同袁 因此进行冬小麦土壤氮肥运筹试验对当地农业生产具有重要意义遥本文作者针对不同施氮量对冬小麦生长生理参数的影响进行研究袁 以期为冬小麦氮肥合理用量选择提供理论依据遥1材料与方法1.1试验地概况试验地位于晋中市太谷区孟家庄山西农业大学试验基地袁属于温带大陆性气候袁年平均气温 11益尧降雨量498 mm遥土壤类型属于褐土遥耕作层土壤理化性质院土壤容重 1.28 g/kg尧有机碳含量 1.36 g/kg尧全氮含量 2.01 g/kg尧pH 为 8.16尧田间持水量 0.38遥1.2试验材料冬小麦供试品种为京冬 22遥 试验所用氮肥为尿不同施氮量对冬小麦生长生理参数的影响白娟李广信渊山西农业大学农学院山西太原 030031冤摘要院 土壤氮素供应水平对冬小麦生长发育发挥着重要的调控作用遥 为探究不同施氮量对冬小麦生长生理参数的影响袁以京冬 22 为试验材料袁设置 7 个肥料处理袁分析施氮对冬小麦株高尧叶重尧地上部生物量尧叶片叶绿素含量和叶片可溶性蛋白含量的影响遥 结果表明袁施氮可以显著提高冬小麦的株高袁促进地上部生物量的积累袁提高叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量袁但对叶片质量的影响有限遥 其中有机肥配施氮肥的高氮水平 300 kg/hm2对冬小麦株高和叶片可溶性蛋白的提高最显著袁有机肥配施氮肥的中氮水平 200 kg/hm2对冬小麦地上部生物量积累的促进作用明显袁单施无机肥的中氮水平 200 kg/hm2对叶片叶绿素含量提高最明显遥 说明适宜的氮肥施用量可以促进冬小麦的生长发育袁本研究建议选择施氮量为 200 kg/hm2的中氮水平袁并辅以有机肥配施遥关键词院冬小麦曰氮肥曰生长参数曰生理参数基金项目院国家自然科学基金项目渊31871571冤遥作者简介院白娟渊1989-冤袁女袁硕士袁研究实习员袁从事冬小麦栽培研究遥 E-mail院通讯作者院李广信渊1975-冤袁男袁博士袁研究员袁从事有关中药材尧食葵和作物信息技术的科研工作遥 E-mail院48-试验研究 2023.9素渊含氮量 46%冤袁磷肥为过磷酸钙渊P2O5含量 12%冤袁钾肥为氯化钾渊K2O 含量 60%冤袁有机肥为商用鸡粪渊含氮量 2.7%冤遥1.3试验设计冬小麦于 2020 年 10 月播种袁2021 年 6 月收获遥试验采用完全随机设计袁设 7 个肥料处理袁包括 CK渊不施氮肥冤尧N1渊单施无机氮肥袁纯 N 量为 100 kg/hm2冤尧N2渊单施无机氮肥袁纯 N 量为 200 kg/hm2冤尧N3渊单施无机氮肥袁纯 N 量为 300 kg/hm2冤尧MN1渊化肥与有机肥按 3颐1 配施袁纯 N 量为 100 kg/hm2冤尧MN2渊化肥与有机肥按 3颐1 配施袁纯 N 量为 200 kg/hm2冤尧MN3渊化肥与有机肥按 3颐1 配施袁纯 N 量为 300 kg/hm2冤遥 每个处理重复 3 次袁共 21 个小区遥 每个小区面积为 20 m2袁行距为0.2 m袁并在大田四周设置保护行遥施肥方法院有机肥和磷肥尧钾肥作基肥施入袁氮肥的基追比为 1颐1袁其他田间管理措施按照当地的标准统一进行遥1.4数据获取与分析在冬小麦的拔节期尧 抽穗期和灌浆期进行样品采集和指标测定遥 每个小区选取代表性的植株 10 株测定株高袁 选取 20 cm 行长的植株进行破坏性取样测定叶重和地上部生物量遥 叶片叶绿素含量的测定采用乙醇浸泡-紫外分光光度法袁叶片可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝染色法遥采用 Microsoft Excel 2019 统计软件进行数据整理和绘图袁采用 SPSS 22.0 进行方差分析遥2结果与分析2.1不同施氮量下冬小麦生长参数的变化与 CK 相比袁施氮处理对各生长参数的影响不同渊表 1冤遥 不同施氮处理株高均有显著提高袁拔节期尧抽注院同一生育时期同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著渊 约0.05冤遥 下同遥表 1不同施氮处理对不同生育时期冬小麦生长参数的影响生育时期处理株高渊cm冤叶鲜重渊kg/m2冤叶干重 渊kg/m2冤地上部鲜重渊kg/m2冤地上部干重渊kg/m2冤拔节期CK30.35依2.43f0.67依0.04c0.13依0.02bc1.45依0.11d0.27依0.01bN137.62依0.70e0.77依0.04b0.16依0.01a1.46依0.12d0.29依0.02abN246.86依0.78bc0.79依0.05b0.16依0.01a1.59依0.02cd0.28依0.01bN345.88依0.98c0.79依0.07b0.16依0.01a1.41依0.08d0.27依0.03bMN143.22依0.72d0.67依0.03c0.12依0.01c1.76依0.07bc0.31依0.02abMN249.10依0.40ab0.90依0.04a0.17依0.02a1.90依0.13ab0.36依0.07aMN349.48依1.90a0.84依0.02ab0.15依0.02ab2.00依0.13a0.35依0.06a抽穗期CK56.45依1.10d1.14依0.03d0.24依0.01c4.31依0.01e0.90依0.07cN163.61依0.85c1.66依0.02abc0.36依0.02ab4.82依0.11d0.99依0.02bcN266.52依1.30b1.71依0.03a0.39依0.02a5.45依0.12b1.16依0.12abN366.02依0.19b1.62依0.04c0.36依0.01ab5.12依0.05c1.10依0.05bMN165.41依0.53b1.70依0.07ab0.38依0.01a4.88依0.10d1.00依0.03bcMN268.80依0.67a1.64依0.02bc0.37依0.02ab5.76依0.12a1.29依0.07aMN369.75依0.25a1.65依0.02abc0.35依0.02b5.47依0.11b1.11依0.10b灌浆期CK80.28依1.52d0.59依0.03b0.15依0.02c4.91依0.16e1.68依0.01eN184.99依0.62bc0.92依0.06a0.26依0.02a5.63依0.10d1.91依0.02dN286.68依0.69ab0.62依0.09b0.20依0.03b5.95依0.05c1.97依0.08cdN385.44依1.06bc0.56依0.01b0.13依0.01c5.81依0.04cd2.17依0.09bMN184.24依0.95c0.61依0.05b0.09依0.01d5.94依0.16c2.11依0.04bcMN288.42依0.89a0.92依0.03a0.16依0.01c6.67依0.16a2.43依0.15aMN388.09依1.12a0.87依0.04a0.23依0.01a6.29依0.03b2.11依0.18bc49-2023.9 试验研究穗期和灌浆期的株高分别提高了 63.03%尧23.56%尧10.14%遥拔节期和抽穗期以 MN3处理的株高最高袁分别为 49.48 cm尧69.75 cm袁灌浆期则以 MN2处理最高袁为 88.42 cm袁但与 MN3处理差异不显著遥 除了灌浆期株高表现为 N1跃MN1外袁同一施氮水平下有机肥配施处理的株高均高于化肥单施处理遥除了拔节期和抽穗期的叶鲜重及抽穗期的叶干重袁 施氮处理对冬小麦叶片鲜重和干重的影响都不显著袁随着生育时期的变化袁总体呈现出先增大后降低的趋势袁以抽穗期 N2处理最高遥施氮处理的冬小麦地上部生物量一般高于 CK袁但拔节期 N3处理的地上部鲜重低于 CK袁 地上部干重与 CK 持平袁差异并不显著遥 抽穗期和灌浆期 MN2处理的地上部鲜重和干重最高袁 分别为 5.76 kg/m2尧1.29 kg/m2和 6.67 kg/m2尧 2.43 kg/m2袁 且除了抽穗期地上部干重袁 其他时期 MN2处理表现为显著高于其他处理遥 同一施氮水平下有机肥配施处理的地上部生物量均高于化肥单施处理遥2.2不同施氮量下冬小麦生理参数的变化不同施氮处理对冬小麦叶片叶绿素含量的变化有一定影响渊表 2冤遥 在 3 个生育时期叶绿素 a 含量的最大值均出现在 N2处理袁 与 CK 相比袁 分别增加了46.02%尧26.65%尧18.80%遥 而 3 个生育时期叶绿素 b含量最大值分别出现在 MN1尧N1尧N2处理袁且与 CK 相比分别增加了 3.26%尧19.71%尧42.39%袁 在抽穗期和灌浆期表现差异显著遥 从整体叶绿素含量来看袁3 个时期最大值分别出现在 N2尧N1尧N2处理袁 且抽穗期N1与 N2处理之间差异不显著袁 与处理 CK 相比分别增加了 30.60%尧22.22%尧25.15%遥 随着生育时期的推进 3 个叶绿素含量指标总体呈现出先增加后降低的趋势遥不同施氮处理对冬小麦叶片可溶性蛋白含量具表 2不同施氮处理对不同生育时期冬小麦叶片叶绿素含量的影响生育时期处理叶绿素 a 含量渊mg/g冤叶绿素 b 含量渊mg/g冤叶绿素含量渊mg/g冤拔节期CK1.76依0.07d0.92依0.14a2.68依0.07cN12.03依0.04c0.91依0.10a2.94依0.13bcN22.57依0.10a0.93依0.12a3.50依0.18aN32.15依0.10bc0.80依0.11a2.95依0.18bcMN12.28依0.07b0.95依0.04a3.23依0.11abMN22.36依0.08b0.92依0.07a3.28依0.03abMN32.17依0.19bc0.90依0.08a3.07依0.27b抽穗期CK3.49依0.07b1.37依0.10b4.86依0.04bcN14.30依0.09a1.64依0.05a5.94依0.10bN24.42依0.06a1.44依0.25ab5.86依0.26bN34.17依0.12a1.34依0.10b4.10依2.31cMN12.87依0.10c1.22依0.05b4.09依0.12cMN23.55依0.31b1.31依0.13b4.86依0.23bcMN32.87依0.07c1.19依0.03b4.07依0.09c灌浆期CK2.50依0.04b0.92依0.12b3.42依0.08cdN12.72依0.14ab0.98依0.06ab3.70依0.17bcN22.97依0.09a1.31依0.12a4.28依0.20aN32.79依0.21ab1.04依0.08ab3.83依0.23bcMN12.02依0.05c1.02依0.18ab3.04依0.18dMN22.80依0.20ab1.25依0.18ab4.05依0.35abMN32.70依0.21ab1.10依0.16ab3.79依0.33bc50-试验研究 2023.9图 1不同施氮处理对冬小麦叶片可溶性蛋白含量的影响有一定影响渊图 1冤遥 拔节期叶片可溶性蛋白的含量在44.46耀62.02 mg/g 之间袁各处理间差异显著曰抽穗期叶片可溶性蛋白的含量在 39.22耀47.32 mg/g 之间袁与CK 相比袁除 N2处理以外其余 缘 个氮肥处理均表现为差异显著曰 灌浆期的含量则在 14.69耀24.42 mg/g 之间袁与 CK 相比袁除 N1尧MN1处理以外其余 源 个氮肥处理均表现为差异显著遥 拔节期和灌浆期 MN3处理的叶片可溶性蛋白的含量显著高于其他处理袁 抽穗期MN3处理含量最高袁 但与 N3尧MN2处理差异不显著遥从图 1 可以看出袁随着生育时期的推进袁冬小麦叶片可溶性蛋白含量呈现出降低的趋势遥2.3不同施氮量对冬小麦生长生理参数的影响通过对冬小麦不同生育时期的生长生理参数进行方差分析渊表 3冤可知袁施用氮肥对不同生育时期各生长生理参数影响较大袁其中施用氮肥对拔节期尧抽穗期和灌浆期的株高尧叶鲜重尧地上部鲜重尧叶绿素 a含量和叶片可溶性蛋白含量均有极显著的影响袁而施肥对叶干重和地上部干重在抽穗期和灌浆期均有极显著影响袁 对叶绿素含量在拔节期和灌浆期达到极显著影响袁 对叶绿素 b 含量仅在抽穗期和灌浆期达到显著影响遥3讨论与结论不同施氮量对作物生长具有显著影响遥 在本研究中袁施氮处理均显著提高了冬小麦株高袁且有机肥配施处理的株高高于化肥单施处理袁 表明施用氮肥可提高植株株高袁促进小麦生长袁而有机肥配施可以在一定程度上减少化肥的使用量袁这与张久明7等的研究结果一致遥 本研究表明袁施氮处理对冬小麦叶片表 3施氮量对不同生育时期冬小麦生长生理参数影响的方差分析项目参数拔节期抽穗期灌浆期株高F83.13790.70522.116P约0.001约0.001约0.001叶鲜重F11.47385.65535.841P约0.001约0.001约0.001叶干重F6.07935.37036.278P0.003约0.001约0.001地上部鲜重F15.75078.10570.811P约0.001约0.001约0.001地上部干重F2.3768.85116.138p0.085约0.001约0.001叶绿素 a 含量F18.56961.19412.322p约0.001约0.001约0.001叶绿素 b 含量F0.7624.4563.392p0.6110.0100.028叶绿素含量F8.7182.5318.760p约0.0010.071约0.001叶片可溶性蛋白含量F102.65854.50029.504p约0.001约0.001约0.00151-2023.9 试验研究质量和地上部生物量均有一定影响袁 但总体来说叶片质量的变化并不明显袁 地上部生物量更能体现不同施氮水平对植株的影响袁MN2处理地上部生物量最大袁 表明有机肥与化肥配施的中等施氮水平对冬小麦生物量的积累比较有利袁贾峥嵘9等的研究也表明袁 中氮处理时冬小麦前期生长既不会因缺少氮影响生长袁也不会因氮过量造成干物质过量积累袁影响冬小麦后期的生长遥氮素是植物合成叶绿素的重要元素袁 施氮一般能促进植物叶片叶绿素的合成10-11遥 师筝等12的研究结果表明袁 施氮量对小麦生长特性和产量有显著影响袁随着施氮量的增加袁小麦的 SPAD 值和叶绿素含量增加遥 陈天鑫等13的研究指出袁施氮量的增加能提高小麦植株氮素代谢水平袁 从而增加叶片叶绿素含量袁 但增施氮肥至 270 kg/hm2时会影响小麦对土壤中其他营养元素的吸收袁 从而在一定程度上抑制了叶绿素的合成遥 本研究对冬小麦叶绿素含量的分析显示袁随着生育时期的推进袁叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势袁 在中等施氮 200 kg/hm2水平下叶绿素含量最高袁 可见适宜的施氮量能促进小麦叶片生长发育袁增大叶面积袁从而提高叶绿素含量袁这与前人的研究结果一致遥植物可溶性蛋白质作为渗透调节物质袁 可以在一定程度上反映植物的新陈代谢是否正常袁 在氮素代谢中也起到了代谢库的作用1源遥因此植物体同化物质含量的多少将直接影响到植株体内的代谢强度遥范雪梅等1缘指出在一定施氮范围内袁小麦旗叶可溶性蛋白质含量可以随着施氮量的增加而升高遥 本研究发现袁 有机肥配施的高氮水平处理冬小麦可溶性蛋白含量高于其他处理袁 说明中氮和高氮的施氮措施可以提高冬小麦叶片的可溶性蛋白含量袁 这与郭丽等16的研究结果一致遥本研究也根据方差分析法对冬小麦生长生理参数与施氮量的关系进行了分析袁 结果表明袁 施氮对拔节期尧 抽穗期和灌浆期冬小麦生长生理参数普遍存在不同程度的影响袁 施用氮肥可以作为冬小麦田间管理的一项重要措施来改善作物生长发育的土壤环境遥综上所述袁 不同施氮量会对冬小麦的生长发育产生不同影响遥 在本试验条件下袁施氮可以显著提高冬小麦的株高袁促进地上部生物量的积累袁提高叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量袁但对叶片质量的影响有限遥 其中有机肥配施氮肥的高氮水平渊300 kg/hm2冤对冬小麦株高和叶片可溶性蛋白的提高最明显袁 有机肥配施氮肥的中氮水平 渊200 kg/hm2冤 对冬小麦地上部生物量积累促进明显袁 单施无机肥的中氮水平渊200 kg/hm2冤对叶片叶绿素含量提高最明显遥 因此袁适宜的氮肥施用量可以促进冬小麦的生长发育袁在本研究中结合农田减氮的背景袁建议施氮量为 200 kg/hm2的中氮水平袁并辅以有机肥配施遥参考文献1赵广才,常旭虹,王德梅,等.中国小麦生产发展潜力研究报告J.作物杂志,2012渊3冤院1-5.2Li Y L,Tremblay J,Bainard L D,et al.Long-term effects of ni鄄trogen and phosphorus fertilization on soil microbial communitystructure and function under continuous wheat productionJ.Environmental 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