杨旸 王鑫 王海伟 刘双禄 王海燕

摘 要：以永良4号为试验材料，研究不同灌水施氮量下春小麦干物质积累与运转特点，探讨适合河套灌区春小麦种植的水肥管理模式。结果表明，小麦的干物质积累以成熟期的W2N2最高，达到27540.8kg/hm2。W1水平下所有处理的干物质积累率较慢，W2水平下N2干物质积累率明显高于其他处理。花前同化产物转运量、转运效率、贡献率及花后同化物贡献率均以W2N2最高，分别达到0.69g·stem-1、26.97%、35.93%、77.89%，而花后同化物积累量在不同处理间差异并不明显;说明W2N2是适合当地小麦生产的灌水施肥模式。

关键词：河套灌区;水氮耦合;春小麦;干物质积累;干物质转运

中图分类号 S512.1+2文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）01-0037-03

Effect of Water-nitrogen Coupling on Dry Matter Accumulation and Translocation of Spring Wheat in Hetao Irrigation District

YANG Yang et al.

（Agriculture Department， Hetao College，Bayannur， Bayannaoer 015000， China）

Abstract： In order to provide a basis for reasonable water and fertilizer management in spring wheat planting inHetao Irrigation District， the characteristics of dry matter accumulation and translocation of spring wheat under different irrigation and nitrogen rates are studied using Yongliang No. 4 as the test material. The results showed that the dry matter accumulation of wheat is highest in the mature stage of W2N2， reaching 27540.8 kg/hm2. The dry matter accumulation rates of all treatments are slower at W1 level， and the N2 dry matter accumulation rate at W2 level is significantly higher than those of other treatments. The pre-anthesis translocation capacity， translocation efficiency， contribution rate and post-anthesis assimilation contribution rate are the highest in W2N2， reaching 0.69 g.stem-1， 26.97%， 35.93% and 77.89% respectively， while there is no significant difference in post-anthesis assimilate accumulationbetween different treatments. Therefore， W2N2 is recommended as an irrigation and fertilizer model suitable for local wheat production.

Key words： Hetao irrigation area; Water-nitrogen coupling; Spring wheat; Dry matter accumulation;Drymatter transloration

內蒙古河套灌区属于干旱地区，降雨量少，蒸发强烈，黄河水灌溉补给是维持农业可持续发展的重要途径。春小麦是该区域主要的粮食作物之一，产量约占全自治区小麦总产量的25%[1]。水分和氮肥是影响小麦生长的2个重要因子，水分不足会限制氮肥肥效的正常发挥，水分过多则可导致氮肥淋溶损失，氮肥过量或不足则会影响作物的水分利用率[2，3]。由于河套灌区长期形成了大水漫灌的习惯，加上近几年氮肥的过量施用，造成NO3-N淋失，导致大量氮肥损失，引起环境污染等问题[4，5]。因此，如何使农业灌溉与施肥更合理是河套灌区农业生产中面临的主要问题之一。为此，本试验以河套灌区春小麦为研究对象，探究水氮耦合对小麦不同生育期物质积累分配与运转规律的影响，旨在为发挥水肥协同作用、确定能提高利用效率的水氮耦合模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况 试验于2019年在内蒙古巴彦淖尔市气象局试验基地进行，地处东经107°6′～107°44′、北纬40°34′～41°17′，海拔1209～1045m。属中温带半干旱大陆性气候，年均气温6.8℃，多年平均降水量138.8mm，平均无霜期130d。试验地土壤为淤灌土，0～20cm耕作层土壤有机质含量10.50g/kg，全氮0.68g/kg，碱解氮45.02mg/kg，有效磷14.03mg/kg，速效钾122.72mg/kg，pH值7.9。

1.2 试验设计 试验采用二因素裂区试验设计，主处理为灌水量（W），共设3个水平，分别为少水（W1，1500m3/hm2）、中水（W2，2250m3/hm2）、高水（W3，3375m3/hm2）;副处理为氮肥因素，共设3个水平，分别为少氮（N1，90kg/hm2）、中氮（N2，180kg/hm2）、高氮（N3，270kg/hm2），共9个处理，3次重复。小区面积为30m2（5m×6m），不同灌水量小区间用1m深膜隔开。通过定时测量土壤墒情进行灌水补墒，用水表控制所需灌水量。氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为重过磷酸钙（含P2O5 44%），钾肥为硫酸钾（含K2O 52%），基肥按P2O5180kg/hm2、K2O 60kg/hm2以及50%的氮肥于耕前施入，剩余50%的氮肥按5∶4∶1的比例分别于分蘖期、抽穗期、灌浆期施入土壤。供试春小麦品种为永良4号。

1.3 测定项目及方法 分别在小麦分蘖期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期采集长势均匀的10～20株小麦，其中成熟期在开花期统一挂牌标记的单茎中再取20个，按叶片、 茎秆、 穗部分开，105℃杀青30min，然后80℃烘干至恒重后称重，分别计算各部分的干物质重。

1.4 数据计算及分析 计算公式如下：

干物质增加量（kg/hm2）=当前时期干物质累积量-前一个时期干物质累积量;

干物质增加率（%）=（干物质增加量/前一个时期干物质累积量）×100;

花前同化物转运量=开花期全茎干重-成熟期单茎营养器官干重;

花后同化物积累量=成熟期籽粒干重-花前同化物转运量;

花前同化物转运效率（%）=花前同化物转运量/开花期营养器官干重×100;

花前同化物对籽粒产量的贡献率（%）=花前同化物转运量/成熟期籽粒干重×100;

花后同化物对籽粒产量的贡献率（%）=花后同化物转运量/成熟期籽粒干重×100。

2 结果与分析

2.1 不同水氮处理对春小麦总干物质积累量的影响 从图1可以看出，W1灌溉水平下，在小麦的整个生育期内干物质积累量均表现为N3>N2>N1。W2灌溉水平下，除分蘖期外的其他生育期均以N2最高，其次为N3，均显著高于N1。W3灌溉水平下，分蘖期不同氮肥处理间无显著差异，拔节期和抽穗期的N3、N2之间无显著差异但均显著高于N1处理，到灌浆期和成熟期以N3最高，其次为N2，N1最低。另外，所有处理中以成熟期的W2N2干物质积累量最高，达到27540.8kg/hm2。

2.2 不同水氮处理对春小麦干物质增加率的影响 从表1可以看出，小麦的干物质增加率在分蘖至拔节、拔节至抽穗时期明显高于抽穗至灌浆、灌浆至成熟时期，说明小麦生育前期的干物质积累速度明显高于生育后期。3个灌溉水平中，以W1的干物质增加率较低，在分蘖至拔节期、拔节至抽穗期及抽穗至灌浆期明显低于W2和W3。在所有水氮处理中，以W2N2的干物质增加率最高，分蘖至拔节期显著高于其他处理，拔节至抽穗期、抽穗至灌浆期与W2N1和W2N3无显著差别，但显著高于W1和W3水平下的所有氮肥处理。灌浆至成熟时期，各水氮处理间的干物质增加率并不明显。

2.3 不同水氮处理对春小麦花前干物质转运和花后干物质积累的影响 施氮量和水分对小麦花前同化物和花后同化物的转运有明显的调节作用。由表2可知，W1水平下，不同氮肥处理对小麦同化物转运无明显影响。W2水平下，N2花前同化产物转运量、 转运效率和贡献率较高，显著高于N1，与N3无明显差异，花后同化物积累量在不同氮肥之间差异不明显，但花后同化物贡献率以N2最高，达到77.89%。W3灌溉水平下，花前同化物转运量、 转运效率和贡献率在N2和N3之间无显著差异，但均明显高于N1，花后同化物积累量在不同氮肥处理间无明显差异，花后同化物贡献率则以N3较高，为58.36%。

3 讨论

本研究中，小麦地上部分干物质在生育前期积累速度较快，生育后期干物质积累明显降低。不同灌溉水平，W1小麦干物质积累速率及干物质积累量最低，说明水分亏缺是限制小麦生长的主要原因之一。所有水氮处理中，W2N2的干物质增加率最高，成熟期干物质积累量明显高于其他处理，说明适量的水分和氮素更有利于提高干物质积累速率，利于产量形成，而过高的氮素施用量并不会加快干物质积累速率[6]，过高的灌溉量可能会引起部分肥料随水淋失，从而降低肥料的利用率。姜东等[7]研究表明，不同土壤含水量下，冬小麦花前贮藏同化物运转率表现为土壤相对含水量75%>干旱>渍水，而花后同化物转运变化趋势为土壤相对含水量为75%>渍水>干旱。本研究发现，小麦花前花后的同化物转运趋势为W2>W1>W3，说明W2灌溉量更有利于提高小麦花前和花后同化物的转运率。Zhang等[8]研究表明，氮肥虧缺可能会增加营养器官中的光合产物向籽粒中的转移。钱宏兵等[9]研究表明，在一定范围内适量增施氮肥，提高了花后干物质积累量及其向籽粒中的运转率。本研究发现，在W1灌溉水平下，不同施氮量之间小麦的同化物转运量并不明显，这可能是由于土壤含水量较低，从而制约了氮肥肥效。W2灌溉水平下，N2显著提高了花前同化物的转运以及花后同化物贡献率，表明过量施氮或减氮均不利于小麦同化物转运。W3灌溉水平下，N2和N3之间的差异不明显，但明显高于N1，这可能与过高的灌溉量导致肥料利用率低有关。

4 结论

水和氮素与春小麦干物质积累、分配与运转关系密切。本研究中，小麦干物质增加率及积累随着灌水施氮量的增加而增加，但超过一定灌水施氮量（W2N2）时明显下降。同时，W2N2明显地促进了小麦花前同化物的转运，提高了花后同化物贡献率。由此可见，W2N2是适合当地小麦生产的灌水施肥模式。

参考文献

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[3]Wang Q，Li F，Zhao L，et al. Effects of irrigation and nitrogen application rates on nitrate nitrogen distribution and fertilizer nitrogen loss，wheat yield and nitrogen uptake on a recently reclaimed sandy farmland[J].Plant Soil，2010，337：325-339.

[4]常菲，红梅，武岩，等.灌溉方式和改良措施对河套灌区盐渍土氨挥发的影响[J].中国土壤与肥料，2019（2）：38-45.

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[6]李国强，汤亮，张文宇，等.不同株型小麦干物质积累与分配对氮肥响应的动态分析[J].作物学报，2009，35（12）：2258-2265.

[7]谢祝捷，姜东，曹卫星，等.花后干旱和渍水条件下生长调节物质对冬小麦光合特性和物质运转的影响[J].作物学报，2004（10）：1047-1052.

[8]Zhang J H，Liu J L，Zhang J B，et al. Effects of nitrogenapplication rates on translocation of drymatter and utilizationof nitrogen in rice and wheat[J]. Acta Agronomica Sinica，2010，36（10）：1736-1742.

[9]钱宏兵，朱德进，于倩倩.氮素营养水平对中筋小麦扬麦16 产量和氮素吸收的影响[J].江苏农业科学，2013，41（6）：71-73.

（责编：张宏民）