魏建伟，李丁，李强，孟祥海，李会敏，乔文臣，孙书娈，赵明辉，赵凤梧

（河北省农林科学院旱作农业研究所，河北衡水053000）

黑龙港地区施氮方式对不同类型冬小麦品种产量及水分利用率的影响

魏建伟，李丁，李强，孟祥海，李会敏，乔文臣，孙书娈，赵明辉，赵凤梧*

（河北省农林科学院旱作农业研究所，河北衡水053000）

为了筛选出黑龙港地区不同类型冬小麦品种适宜的施氮方式，以该生态区大面积推广的3个不同类型冬小麦品种邯6172（粒重侧重型）、河农6049（粒数侧重型）和衡4399（穗数侧重型）为试材，在氮肥施用量均为270 kg/hm2条件下，试验设氮肥底施与追施比例（底追比）3∶7、5∶5和7∶3计3个水平，研究了3种施氮方式对不同类型冬小麦的产量及水分利用率的影响。结果表明：氮肥使用比例以及品种类型均与小麦产量和水分利用率高度相关，穗数侧重型品种衡4399宜采用底追比3∶7的施氮方式，平均产量为7 181.54 kg/hm2，水分利用率为22.26 kg/（hm2·mm）；粒重侧重型品种邯6172和粒数侧重型品种河农6049宜采用底追比5∶5的施氮方式，平均产量分别为7 176.23和7 166.05 kg/hm2，水分利用率分别为22.05和22.00 kg/（hm2·mm）。

冬小麦；氮肥比例；品种类型；产量；水分利用率

黑龙港流域地处华北平原腹地，涉及河北省沧州、衡水、邢台、邯郸和廊坊5个地区共49个县（市），总人口3 000万人以上。该地区小麦种植面积约130万hm2，占全省小麦播种总面积的50%，其丰欠对河北省小麦产量具有举足轻重的作用；但是，人均淡水资源仅72 m3，只相当于全国人均水平的1/37，属于极度贫水区[1]。因此，必须在有限的水资源条件

下提高水分利用率，才能达到高产、高效的目的。

水分和养分都是小麦生长的必须条件，研究表明，水分与肥料的交互作用非常明显，在适宜的范围内，根系越发达，肥料越充足，吸水能力就越强，水分利用率就越高[2]。但是，陈尚谟[2]研究认为，旱区玉米、谷子和大豆等作物的水分利用率与施肥量的关系不是直线，而是典型的抛物线型。近年来随着小麦产量的不断提高，传统的“一炮轰”施氮方式成为限制小麦产量进一步提高的主要因素，不断优化氮肥运筹技术是小麦持续高产的保证，随着研究的深入，氮肥后移的时间和比例也在不断优化，以与小麦生长所需的氮肥吸收规律达到最佳吻合[4]。康国章等[5]认为，拔节期补充氮肥可以促进小麦籽粒灌浆，提高氮肥吸收利用率和小麦产量，其中，基追比5∶5施氮方式下产量最高，产量构成三因素较为协调；追施氮肥还可以提高小麦旗叶的RuBPCase活性和光合速率。但也有研究认为，基追比4∶6施氮方式下小麦增产效果较好，主要原因是可显著增加小麦的有效穗数[6]。同时，试验条件不同，研究结果也不尽一致[7～10]。针对黑龙港流域的特殊气候条件，以不同类型的小麦品种为试材，在氮肥施入量相等的条件下，研究了不同底追比（底肥与追肥的施用量比例）对小麦产量和水分利用率的影响，明确该地区不同类型冬小麦的氮肥最佳施用方式，以期合理利用有限的水资源形成最佳的水、粮比例。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2012～2013年在河北省农林科学院旱作农业研究所旱作节水试验站（深州市护驾迟镇，北纬37°53′、东经115°42′，海拔31.7 m）进行。试验田前茬为玉米，地势平坦，地力中等，播种前测定0～20 cm耕层土壤养分含量为有机质1.86%、全氮0.11%、碱解氮69.72 mg/kg、速效磷22.85 mg/kg、速效钾177.68 mg/kg。

1.2 试验材料

参试冬小麦品种为邯6172、河农6049和衡4399，分属于3个不同的类型，其中，邯6172属粒重侧重型，河农6049属粒数侧重型，衡4399属穗数侧重型。所施氮肥种类为尿素（N含量46%，沧州大化集团生产）。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计采用裂区试验设计，其中，主区（A）为施氮方式，设氮肥底追比3∶7（A1）、5∶5（A2）和7∶3（A3）3个水平，施氮量均为270 kg/hm2，追肥时期在拔节期（春天第5叶露尖）；副区（B）为小麦品种，设邯6172（B1）、河农6049（B2）和衡4399（B3）3个水平。小区长16 m、宽2.84 m，3次重复。小麦播种前，底施磷肥（P2O5）120 kg/hm2和钾肥（K2O）90 kg/hm2。2012年10月11日，利用自走式小区播种机（奥地利生产）播种小麦，行距15.5 cm，18行/区，小区与小区之间空1行，基本苗数量300万株/hm2；分别在拔节期和扬花灌浆期各灌水1次，每次灌水量均为750 m3/hm2。其他管理措施同大田常规。

1.3.2 测定项目与方法

1.3.2.1 小麦出苗情况。出苗后，每小区选长势均匀处定1 m双行样段，调查田间小麦群体苗期的基本苗数量。

1.3.2.1 小麦农艺性状。在选取的样段内，起身期后期调查最高茎数，灌浆期调查有效穗数。

1.3.2.1 小麦产量及其三要素。用小区联合收割机（奥地利生产）按小区收获计产。在定点内，调查单位面积穗数、穗粒数、千粒重。

1.3.2.1 土壤水分含量。采用烘干称质量法测定土壤含水量。对每个小区土壤进行取样，每20 cm土层作为1个样品，取样深度为0～200 cm，每土层随机选取3个采样点，土壤水分含量取3个采样点的平均值。根据公式，计算土壤贮水量、土壤耗水量和水分利用率[11～14]。计算公式为：

式中，V为土壤贮水量（mm），ρ为实测土壤体积质量（g/cm3），h为土层厚度（cm），w为土壤水分含量（%）。

式中，ETa为土壤耗水量（mm），W1为播前土壤贮水量（mm），W2为收获后土壤贮水量（mm），M为冬小麦生育期内灌水量（mm），P为冬小麦生育期降水量（mm）。公式（1）和（2）中的土壤贮水量和耗水量均以200 cm土层含水量计算。

式中，WUE为水分利用率，Y为冬小麦单位面积产量。

1.3.3 数据分析利用DPS和Excel统计分析软件，对试验数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮方式对冬小麦群体出苗情况及农艺性状的影响

不同底追比处理的参试小麦基本苗数差异均不显

著（表1），表明在相同播种量条件下，施氮方式对不同类型冬小麦品种的出苗影响较小。

不同底追比处理的参试小麦最高茎数顺序为7∶3处理＞5∶5处理＞3∶7处理，有效穗数顺序为5∶5处理＞3∶7处理＞7∶3处理，分蘖成穗率顺序为3∶7处理＞5∶5处理＞7∶3处理，其中，底追比3∶7与5∶5处理的指标值差异均不显著，但二者与底追比7∶3处理的差异均达到了显著水平。分析原因认为，与氮肥底追比7∶3处理两极分化前分蘖数量过多，形成大量的无效消耗，加之后期施氮量低，造成氮素供应不足，形成的有效穗数偏低有关。

相同底追比条件下，3个冬小麦品种的分蘖成穗能力有所不同，最高茎数顺序均为衡4399＞邯6172＞河农6049，其中，衡4399在底追比3∶7条件下有效穗数最高，而邯6172和河农6049均在底追比5∶5条件下有效穗数最高，但是，最终成穗率差异均不显著（表2）。

表1 不同施氮方式下冬小麦品种平均群体出苗情况和农艺性状的变化Table1 Changes of seedling number and agronomic characters of winter wheat varieties under different nitrogen application methods

2.2 不同施氮方式对冬小麦产量及构成因素的影响

同一冬小麦品种，不同氮肥底追比处理的产量均存在显著差异（表3），其中，衡4399在底追比3∶7条件下产量最高，达到7 181.54 kg/hm2；邯6172和河农6049在底追比5∶5条件下产量最高，分别为7 176.23 kg/hm2和7 166.05 kg/hm2。3个品种均在底追比7∶3条件下产量最低。衡4399、邯6172和河农6049最高产量分别较其最低产量高5.28%、4.32%和4.75%。可以看出，小麦产量主要受氮肥底追比的影响。同一氮肥底追比，不同品种的产量表现也不相同，其中，在底追比3∶7条件下，衡4399产量最高且显著高于其他2个品种，而邯6172与河农6049产量差异不显著；在底追比5∶5条件下，邯6172产量最高，河农6049次之，二者差异不显著，但均显著高于衡4399；在底追比7∶3条件下，3个品种的产量差异均不显著。

表2 不同施氮方式下冬小麦群体出苗情况和农艺性状的变化Table2 Changes of seedling number and agronomic characters of winter wheat under different nitrogen application methods

同一冬小麦品种，不同氮肥底追比处理的穗粒数顺序为5∶5＞3∶7＞7∶3，其中，底追比5∶5与7∶3处理差异达到了显著水平（表3）。同一氮肥底追比，不同品种的产量顺序为河农6049＞衡4399＞邯6172，其中，在底追比3∶7和5∶5条件下，河农6049的穗粒数显著＞衡4399和邯6172。表明穗粒数主要受品种特性的影响。

同一冬小麦品种，不同氮肥底追比处理的千粒重顺序为3∶7＞5∶5＞7∶3，其中，底追比3∶7与7∶3处理差异达到了显著水平。同一氮肥底追比，不同品种的千粒重顺序为邯6172＞衡4399＞河农6049，其中，除了底追比5∶5条件下邯6172与河农6049差异不显著外，其他处理差异均达到了显著水平，表明千粒重差异主要受品种特性的影响。

2.3 不同施氮方式对冬小麦水分利用效率的影响

氮肥底追比7∶3处理的小麦耗水量略＞底追比5∶5和3∶7处理，差异均不显著；但不同处理的水分利用率差异较为明显（表4）。在底追比3∶7条件下，不同小麦品种的水分利用率顺序为衡4399＞邯6172＞河农6049，其中衡4399与河农6049差异达到了显著水

平；在底追比5∶5和7∶3条件下，参试品种的水分利用率差异均不显著，但是，均以邯6172水分利用率最高。

表3 不同施氮方式下冬小麦产量及其构成因素的变化Table3 Changes of the yield and its component factors of winter wheat under different nitrogen application methods

同一品种，不同氮肥底追比处理的小麦水分利用率存在显著差异，其中，衡4399底追比3∶7处理的水分利用率显著＞5∶5和7∶3处理，而底追比5∶5与7∶3处理差异不显著；邯6172底追比5∶5处理的水分利用率最高，3∶7处理次之，7∶3处理最低，且相邻位次间差异均不显著；河农6049底追比5∶5处理的水分利用率最高，且与其他2个处理差异均达到了显著水平。

分析认为，氮肥底追比7∶3处理下冬小麦起身至拔节期最高茎数过大，增加了叶面蒸腾，而其成穗率偏低，形成较大的无效蒸腾，中后期虽然有效穗数不高，但下部仍有许多5粒以下的无效穗数而产生部分无效蒸腾，总蒸腾量并未减少，造成水分利用率下降。

表4 不同施氮方式下冬小麦耗水量和水分利用率的变化Table4 Changes of water consumption and water use efficiency of winter wheat under different nitrogen application methods

3 结论与讨论

前人研究结果表明，小麦生育后期对氮肥有一定的需求，采用氮肥适当后移技术可以延缓叶片和根系衰老，提高花期光合速率，有利于干物质的积累，对籽粒灌浆有一定的促进作用，从而实现小麦籽粒产量的提高[15，16]。但也有研究表明，氮肥后移提高了氮肥吸收利用率，同时显著改善了小麦籽粒品质，而对籽粒产量影响不显著，特别是后期氮肥使用比例过大会导致产量明显降低[7]。黑龙港流域水利条件和产量水平较低，本研究结果显示，氮肥适当后移可以控制两极分化前无效分蘖的数量，降低氮肥的无效消耗，提高分蘖成穗率，确保穗分化期氮素供应，延长旗叶功能期，提高穗粒数和千粒重，最终实现产量增加。而不同类型的冬小麦品种，对氮肥底追比的要求也不相同，穗数侧重型品种衡4399分蘖能力强，前期施氮量大容易造成无效分蘖数量激增，形成大量的无效消耗，导致后期氮肥供应不足，影响产量构成因素的形成，降低产量，应尽量采用氮肥底追比3∶7的施氮方式，以控前期茎数，促穗分化和干物质积累；粒数侧重型品种河农6049和粒重侧重型品种邯6172分蘖能力一般，而该地区冬春季节气候条件差，需要确保一定的茎数基础，前期与后期并重，因此，这2种类型的小麦采用氮肥底追比5∶5的施氮方式易取得高产。

针对黑龙港地区的水利条件，在选择冬小麦品种及栽培技术时必须最大可能地提高水分利用率。作物水分利用率是由温度、肥料水平、土壤质地、降雨量和作物品种等多个因素共同决定，而每个因素对水分利用率的影响程度又各不相同，在实际生产中，水分利用率的提高主要是通过增加作物产量和降低无效蒸发来实现的[17]。本研究结果表明，采取不同的氮肥底追比可以使不同类型冬小麦品种形成合理的群体结构，从而降低无效蒸发、增加作物产量，最终实现水分利用率的提高。穗数侧重型品种衡4399采用氮肥底追比3∶7的施氮方式，粒数侧重型品种河农6049和粒重侧重型品种邯6172采用氮肥底追比5∶5的施氮方式，水分利用率最高。

综上所述，氮肥底追施用比例和品种类型2个因素均与产量和水分利用率高度相关，黑龙港流域在施氮量270 kg/hm2条件下，穗数侧重型冬小麦品种衡4399宜采用氮肥底追比3∶7的施氮方式，其平均产量为7 181.54 kg/hm2，水分利用率为22.26 kg/（hm2·mm）；粒重侧重型冬小麦品种邯6172和粒数侧重型冬小麦品种河农6049宜采用氮肥底追比5∶5的施氮方式，其平均产量分别为7 176.23和7 166.05 kg/hm2，水分利用率分别为22.05和22.00 kg/（hm2·mm）。

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Effect of Nitrogen Fertilizer Applications on Yield and Water Use Efficiency of Different Type Winter Wheat Varieties in the Heilonggang Valley

WEI Jian-wei，LI Ding，LI Qiang，MENG Xiang-hai，LI Hui-min，QIAO Wen-chen，SUN Shu-luan，ZHAO Ming-hui，ZHAO Feng-wu*
（Institute of Dryland Farming，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hengshui 053000，China）

Heilonggang valley is the winter wheat major production belt of Hebei Province，and is short of water resource.In order to study the effects of nitrogen fertilizer application ratios on yield and water use efficiency of three different type winter wheat cultivars，Han 6172 with high kernel weight，Henong 6049 with multiple kernels and Heng 4399 with multiple spikes.3 ratios of base and topdressing of 3∶7，5∶5 and 7∶3 of nitrogen fertilizer under the amount of nitrogen fertilizer 270 kg/hm2had been tested.The results showed that the ratio of nitrogen fertilizer and variety types were highly correlated with the yield and water use efficiency of wheat，the best ratio of base and topdressing of Heng 4399 with multiple spikes was 3∶7，in which the average yield was 7 181.54 kg/hm2and water use efficiency was 22.26 kg/（hm2·mm），and the suitable ratio of Han 6172 and Henong 6049 was 5∶5，under the condition the average yield were 7 176.23 and 7 166.05 kg/hm2，water use efficiency were 22.05 an d 22.00 kg/（hm2·mm），respectively.

Winter wheat；Nitrogen fertilizer application ratio；Cultivar type；Yield；WUE

S512.1+1

A

1008-1631（2016）04-0037-04

2016-01-18

国家小麦产业技术体系项目（CARS-3-2-2）；河北省小麦产业技术体系项目（2012-2016）

魏建伟（1980-），男，河北迁安人，助理研究员，主要从事小麦育种与生理栽培研究。E-mail：hengshuiwei@163. com。

赵凤梧（1958-），男，河北枣强人，研究员，主要从事小麦资源创新与遗传育种研究。E-mail：zhaofw@126.com。