论文部分内容阅读
小麦在我国粮食作物中占有重要的地位。江汉平原地处长江中下游为湖北省主要的小麦产区之一。在传统的栽培方式中氮肥用量偏高,并且大部分作为底肥施用,追肥比例低甚至不施用追肥,籽粒产量及氮肥利用率均不高。为了给江汉平原稻茬小麦高产栽培中氮素高效利用提供理论依据,并确定合适的氮肥运筹模式。于2014-2016年小麦生长季在湖北省荆州市长江大学农学院实验基地,选用湖北主推品种郑麦9023,研究了不同施氮量以及不同氮肥运筹对小麦旗叶光合特性、氮素吸收转运、根系生长动态以及土壤硝态氮积累分布的影响。2014-2015年试验,设置7个施氮量处理,分别施纯氮0、126、144、162、180、198、216kg/hm2,分别用N0、N126、N144、N162、N180、N198、N216表示。2015-2016年试验,施纯氮180kg·hm-2,设置5个施氮处理,分别为,N1:1/2基施,1/2冬前追施;N2:1/2基施,1/2拔节期追施;N3:1/2基施,1/4冬前追施,1/4拔节期追施;N4:1/3基施,1/3冬前追施,1/3拔节期追施;N5:全部基施;以全生育期不施氮为对照记为N0,随机区组设计。主要结论如下:1.施氮量对小麦旗叶光合特性、氮素吸收转运以及土壤硝态氮积累分布的影响。随着施氮量的增加旗叶SPAD值呈上升趋势,但当施氮量达到180 kg/hm2时上升趋势已不显著。旗叶光合速率随着施氮量的增高呈现出先上升后下降的趋势,N180处理最高。在施纯氮0-180 kg/hm2的范围内小麦旗叶光系统Ⅱ的最大光化学效率(Fv/Fm)、开放程度(qP)实际光化学效率、电子传递速率(ETR)都呈增大的趋势。孕穗期随着施氮量的增加干物质的积累呈上升趋势,开花期之后随着施氮量增加则呈现先上升后下降的趋势并且施氮量超过180 kg/hm2时,增施氮肥对干物质的积累无显著影响。随着施氮量的增加,麦旗叶MDA含量下降,施氮量增加到180 kg/hm2以上时,继续增施氮肥小麦旗叶MDA含量的下降已不显著,表明适量施氮可以降低旗叶细胞膜脂的过氧化程度,从而延缓叶片的衰老。增施氮肥可以显著提高小麦植株氮素的积累和籽粒蛋白质含量。小麦花后营养器官氮素转移量随着施氮量的增加而上升,花后氮素的净积累量则呈先上升后下降的趋势,N180处理最高。小麦的氮素利用效率、氮肥生产效率呈下降趋势,而氮素吸收效率和氮素收获指数则随施氮量的增加呈现出先增加后下降的趋势,N180处理较高。对于土壤硝态氮来讲,随着施氮量的增加0-100cm土层土壤硝态氮的累积量逐渐增加。开花期,土壤硝态氮含量随着土层加深逐渐降低。成熟期,除N216处理外,其它处理随着土层加深硝态氮含量逐渐降低,N216处理60-100cm土层硝态氮含量显著大于其他处理。在0-180kg/hm2的施氮量范围内产量随施氮量的增加而增加,施氮量大于180kg/hm2时产量降低。穗数随施氮量增加呈增加趋势,当施氮量为180kg/hm2时,继续增加施氮量,对于穗数的增加效果已经不显著。对于穗粒数来讲,随着施氮量的增加呈现出现上升后下降的趋势。而粒重随着施氮量的增加没有呈现出明显的变化规律。180kg/hm2是较为合适的施氮量水平。2.氮肥运筹对小麦旗叶光合特性、氮素吸收转运、根系生长动态以及土壤硝态氮积累分布的影响。在前期施氮较集中的N1和N5处理在开花期前旗叶SPAD值和光合速率较大,在开花后却剧烈下降,而在拔节期适量追施氮肥可以延缓开花后旗叶SPAD值和光合速率的下降。氮肥分三次施用,可以提高旗叶光系统Ⅱ的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)以及光合活性(qP),使小麦旗叶在开花后以及灌浆的过程中保持较高的光合活性。氮肥作为底施和冬前追施有利于花前积累干物质的转移,拔节期追肥则有利于花后干物质的积累。合理的氮肥运筹可以协调花前积累干物质的转移和花后干物质的积累,提高小麦干物质积累量。合理的氮肥运筹(N4)可提高小麦的花后氮素积累量和营养器官的氮素转移量,最终使小麦获得较高的籽粒氮素积累量,并且提高氮素吸收利用的效率。底施氮肥量与100-200cm土层硝态氮积累量有关,而追施氮肥量与0-100cm土层硝态氮积累量有关,因此拔节期过量追施氮肥会增加0-100cm土层硝态氮残留量,而冬前施氮量过高会提高100-200cm土层土壤硝态氮积累量,易造成林溶损失,因此,N4处理是较适宜的施氮方式。根直径从拔节期开始就表现出下降的趋势,并且随着土层加深根直径减小。根长则呈现出先上升后下降的趋势,并在开花期达到最大值。在拔节期适量追施氮肥可以减缓后期根系直径和根长的下降。对于根数来讲,除N0和N5处理外,其它处理均表现为先上升后下降的趋势,并在孕穗期达到最大值,开花后表现较为平稳。从拔节期到灌浆中期N5和N1处理下降的幅度显著大于其它氮肥处理。不同深度根数的表现为20-40cm>40-60cm>0-20cm,并且随着生育时期的推进0-20cm土层根数变化相对稳定,20-40cm和40-60cm根数则呈下降趋势,且总根数的变化都是由20-40cm以及40-60cm土层根数的变化引起的。合理的氮肥运筹可以协调各产量要素使其都达到较高的水平,从而得到较高的产量。综合考虑小麦的产量、籽粒蛋白质含量、籽粒蛋白质产量、氮肥吸收利用以及0-200cm土层土壤硝态氮的积累,N4处理,即施氮量180kg·hm-2,1/3底施,1/3冬前追施,1/3拔节期追施,是兼顾经济效益和生态效益的氮肥运筹模式。