水分亏缺对不同小麦品种N、P、K分布与产量的影响

2017-09-16 04:56李东晓王红光赵国英李雁鸣李瑞奇
麦类作物学报 2017年8期
关键词:济麦茎秆籽粒

李东晓,王红光,张 迪,赵国英,贾 彬,李雁鸣,李瑞奇

(河北农业大学/河北省作物生长调控实验室,河北保定 071001)

水分亏缺对不同小麦品种N、P、K分布与产量的影响

李东晓,王红光,张 迪,赵国英,贾 彬,李雁鸣,李瑞奇

(河北农业大学/河北省作物生长调控实验室,河北保定 071001)

为明确华北地区不同小麦品种在正常和缺水条件下N、P、K的吸收利用特点,进一步实现资源高效利用,选用3个不同生态类型品种(沧麦6001、邯麦9、济麦22),设置相对含水量分别为60%~80%(正常)和40%~60%(亏缺)两个浇灌水平,进行人工气候室箱体栽培试验,测定各小麦品种不同器官N、P、K含量和分配、干物质积累以及对籽粒产量构成要素的影响。结果表明,N、P、K含量和分配具有明显的器官特性,其中籽粒N和P含量显著高于其他部位,K含量最低。水分亏缺限制了沧麦6001籽粒N和K的吸收,同时促进了N和P向籽粒的转运;限制了邯麦9茎秆K的吸收,促进了P向颖壳的转运;限制了济麦22叶片、籽粒P的吸收,同时促进了N向颖壳和籽粒的转运,从而改变了小麦不同部位养分比例平衡以及干物质积累。N、P含量与干物质积累呈显著正相关,K含量与其呈显著负相关,但均未直接影响产量及其构成要素。亏缺灌溉下(亏缺量为24.39 mm),邯麦9穗数、产量及济麦22穗数显著降低,而沧麦6001穗数、穗粒数和产量显著提高。因此,适度控制水分并提高营养元素向籽粒的转运效率是提高小麦产量和品质的重要途径。

小麦;水分亏缺;N、P、K分布;产量

长期以来,华北地区地下漏斗面积不断扩大,在农业中只能采取限制灌溉面积和灌溉水量的措施来节约地下水资源,特别是该地区的小麦只能走节水高产的技术途径。N、P、K是小麦生长发育必需的大量元素,参与植株体内多种生长过程。小麦对N、P的吸收、分配和利用与籽粒产量的关系密切;K通过与N互作,参与光合作用过程,增强作物抗旱性,从而增加作物产量[1-3]。而水分亏缺将会影响作物对N、P、K的吸收和利用,改变组织中N/P、N/K、P/K比例,导致N、P、K之间比例失调,从而影响其他生物学活性和代谢平衡[4]。因此,明确华北麦区不同小麦品种N、P、K营养元素的积累分配及其节水抗旱特性,具有重要意义。

近年来,不同小麦品种对N、P、K的吸收和利用差异越来越受到人们的关注[5-6]。了解N、P、K在植株体内的含量及不同器官的吸收、利用和分配规律,能进一步促进肥料利用率的提高[7]。N、P或K肥缺失导致小麦体内相应养分的明显亏缺,N肥对产量的影响最大且缺N会制约小麦对K和P素的吸收[8-9];缺P降低作物对N、K的吸收,适量磷肥促进钾肥吸收,高量磷肥则降低N素效率及后期养分流失[10-12]。杨永辉等[13]指出,较高的P、K肥水平下增施一定量N肥更利于小麦水分利用效率和产量提高。在秸秆还田条件下,15%减N处理并不影响产量和籽粒的P、K含量,而更有利于产量、养分吸收利用及土壤表观N平衡[14]。因此,N、P、K在植株体内的利用与分配直接影响到轮作体系中养分的周年吸收量及动态平衡。而针对华北麦区的长期水分匮乏状态,就不同生态类型区小麦品种不同器官中营养元素的积累、分配及其与干物质积累、产量构成因素之间的相关性及限制因子分析尚未见报道。本研究利用大型人工气候室模拟自然气候条件,设置水分正常和水分亏缺两种条件,对不同品种各器官N、P、K的积累和分配特点及其与干物质积累和产量之间的相关性进行分析,试图探讨影响籽粒产量形成的重要因素,为华北地区周年养分利用和平衡施肥提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为沧麦6001、济麦22和邯麦9号,分别代表河北省北部、中部、南部小麦栽培品种。沧麦6001属于冬性、抗旱性品种,邯麦9属于丰水高产品种,济麦22属于超高产、多抗品种。

1.2 试验设计

试验于2015-2016年度在河北农业大学3间大型人工气候室内进行。人工气候室内光、温、空气湿度、CO2浓度可调节,生长室环境数据(如室内温度和湿度等)均由电脑系统自动控制并实时监控、记录。春化阶段设定昼/夜温度20 ℃/7 ℃,昼/夜时长12 h(6:00-18:00)/12 h(18:00-6:00);返青及后期生长阶段设定昼/夜时长14 h(6:00-20:00)/10 h(20:00-6:00),光照28 000~30 000 lx,昼/夜温度20 ℃/15 ℃,相对湿度60%。

试验采用箱体土培,整理箱体积为81 180 cm3(长×宽×高=55 cm×41 cm×36 cm),土壤取自农田表层0~20 cm,风干后碾碎,混匀并装箱,每箱土壤干重为73.5 kg,浇灌18 L自来水,施肥量为磷酸二胺5.86 g,尿素7.5 g,硫酸钾(50%)11.8 g。待相对含水量达75%,使用小铲人工破碎、翻整土层15 cm。播量按每公顷150 kg种子,每箱播种3行,行距10 cm。设置正常水分和水分亏缺2种处理,水分控制采用称重法,正常水分处理将每个整理箱补水到91.5 kg,补水下限为86.0 kg,即相对含水量控制范围为60%~80%;亏缺处理则补水到86.0 kg(相对含水量为40%~60%),亏缺灌溉量为24.39 mm。每个处理设3次重复,每间人工气候室设为1个重复。总耗水量(mm)=∑补水量+(初始重量-最后重量)。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质和产量测定

在小麦成熟期,计数每个处理整理箱中全部小麦穗数,再除以箱体面积计算单位面积穗数;从3行的中间部位各数5个穗上的籽粒数,所有籽粒数的和除以15,求得平均穗粒数;每个处理收获10株,晒干后脱粒,计算平均籽粒产量,并通过计数粒数计算千粒重。随机另选10株小麦,剪去根系,把地上部105 ℃杀青30 min,65 ℃烘干至恒重,分为叶片、茎秆、颖壳、籽粒4部分,测定不同器官干物质积累量。同时,用小麦粉碎仪(莱驰,德国)将不同器官分别磨细,密封保存。

1.3.2 N、P、K含量测定

称量0.2 g粉碎的植物样品,添加8 mL浓硫酸,浸泡过夜。置于石墨炉加热(170 ℃ 0.5 h,240 ℃ 0.5 h,330 ℃加热至澄清),每0.5 h加双氧水5~10滴。冷却至室温,过滤后用去离子水定容至50 mL,即为提取液[15]。用连续流动分析仪(Auto Analyzer 3,德国)测定全N含量,其计算公式参考张英利等[16]。用分光光度计(U-3900,HITACHI)于660 nm波长处测定P含量[15]。用原子吸收分析仪(Z-5300,日本)测定K含量[15]。某器官N积累量及分配比计算公式参考文献[17],具体如下:

某器官N积累量=该器官N含量×该器官干重;

某器官N分配比=(该器官N积累量/全株N积累量)×100%。

某器官P和K积累量及分配比计算同上。

1.4 数据处理

用Excel 2012对数据进行统计及作图,用SPSS 17.0进行方差分析、相关性分析,用Duncan’s新复极差法检验显著性。

2 结果与分析

2.1 不同水分条件下小麦各器官的N、P、K含量

由表1可见,水分对小麦叶片K含量影响显著,对叶片P含量、茎秆N含量、籽粒N和P含量均影响极显著。品种对叶片K含量、茎秆N和K含量、颖壳N含量影响显著,对叶片、茎秆和颖壳P含量以及籽粒K含量均影响极显著。水分和品种互作对籽粒N、K含量影响显著;对叶片、籽粒、颖壳P含量以及茎秆、颖壳N含量均影响极显著。

在正常水分条件下,沧麦6001叶片N、P含量显著高于邯麦9,叶片K含量显著高于济麦22;茎秆和籽粒N含量以及颖壳N、P含量均显著高于其他两个品种。济麦22叶片P含量和籽粒P、K含量显著高于其他两个品种;茎秆P含量显著高于邯麦9,其他无显著差异。水分亏缺条件下,沧麦6001和济麦22叶片P含量均显著高于邯麦9,而邯麦9叶片K含量显著高于济麦22。济麦22茎秆N、P、K含量和籽粒K含量均显著高于其他品种(除与邯麦9茎秆N含量差异不显著外)。颖壳P含量变化表现为:邯麦9>沧麦6001>济麦22,且差异显著。

表1 不同水分条件下小麦各器官的N、P、K含量Table 1 N,P and K content in different organs of wheat under water deficit and control condition mg·g-1

同列数据后不同小写字母表示同一处理不同品种间或不同处理同一品种间差异在0.05水平上显著;ns: 0.05水平上差异不显著; *: 0.05水平上差异显著; **: 0.01水平上差异显著。下同。

Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level among varieties or treatments;ns:Not significant at 0.05 level;*:Significantly different at 0.05 level; **: Significantly different at 0.01 level.The same as in other tables.

水分亏缺条件下,沧麦6001各器官N含量均比对照有所降低,叶片、茎秆、籽粒和颖壳分别降低16.67%、48.67%、20.45%和43.56%,除叶片以外均与对照差异显著;叶片、颖壳P含量和籽粒K含量比对照显著降低,分别降低31.31%、56.33%和19.12%。邯麦9叶片K和颖壳P分别比对照增加了15.16%和1.70倍;茎秆K含量降低了11.13%。济麦22叶片、籽粒的P含量均显著降低,分别降低57.71%、56.28%。以上结果表明,水分亏缺影响了营养元素的运输和分配。此外,无论是水分正常或亏缺条件,各品种均表现为籽粒N和P含量明显高于其他部位,而K含量明显低于其他部位,说明小麦植株N、P、K分布具有器官特异性。

2.2不同水分条件下小麦各器官N、P、K的比例

由表2可见,水分对小麦叶片N/K、茎秆N/P和N/K、颖壳N/K和P/K影响显著;对叶片P/K、籽粒N/P和P/K影响极显著。品种对叶片N/K、茎秆N/P和P/K影响显著;对叶片N/P和P/K、籽粒N/K、颖壳N/P和P/K影响极显著。水分和品种互作对叶片N/P、茎秆N/K影响显著;对叶片P/K、籽粒N/P和P/K以及颖壳N/P、N/K和P/K影响极显著。

正常水分条件下,邯麦9叶片N/P值最高,而N/K、P/K则显著低于其他两个品种。茎秆各元素比例表现为:沧麦6001和邯麦9的N/P值显著高于济麦22,沧麦6001的N/K显著高于其他两品种,济麦22的P/K显著高于邯麦9。沧麦6001和邯麦9籽粒N/P和N/K显著高于济麦22,邯麦9的P/K显著高于沧麦6001。沧麦6001颖壳N/P显著低于其他两个品种,而N/K、P/K均显著高于其他两个品种。水分亏缺下,邯麦9叶片P/K显著低于其他两个品种,而颖壳P/K显著高于其他两个品种。沧麦6001籽粒N/P显著低于济麦22。济麦22籽粒N/K显著低于其他两个品种,籽粒P/K显著低于沧麦6001,而颖壳N/P显著高于其他两个品种。

与正常水分条件相比,沧麦6001叶片P/K、茎秆N/P和N/K以及颖壳N/K和P/K在水分亏缺条件下均显著下降,分别降低了31.07%、47.05%、46.95%、51.99%、62.33%;邯麦9叶片N/P、籽粒P/K以及颖壳N/P显著降低,分别下降了33.67%、31.36%、62.25%;济麦22叶片和籽粒P/K显著下降,分别降低了60.48%和53.52%。而水分亏缺条件下,济麦22籽粒和颖壳N/P以及邯麦9颖壳P/K显著增加,分别增加了1.16倍、99.47%、1.30倍。此外,籽粒的N/K和P/K值范围分别为33.63~51.52和6.93~15.21,而叶片、茎秆和颖壳N/K和P/K值范围分别是1.13~5.77和0.25~2.23,部位差异极为显著。

表2 不同水分条件下小麦各器官N/P、N/K和P/K的比值Table 2 N/P,N/K and P/K ratios in different organs of wheat under different water conditions

2.3不同水分条件下小麦各器官的干物质积累量和产量构成

由表3可见,水分对叶片干重影响显著,对穗粒数影响极显著。品种对各部位干重(除籽粒)、地上干重、产量及产量各要素(除千粒重)均影响极显著。水分和品种互作对产量及产量构成要素影响极显著。

正常水分条件下,不同品种叶片干重显著不同,济麦22单株叶片干重、单株颖壳干重、地上总干重、千粒重均显著小于其他品种,茎秆干重和穗粒数则显著小于邯麦9;邯麦9单株叶片干重显著低于沧麦6001,但穗粒数显著高于沧麦6001和济麦22;沧麦6001穗数和产量均显著低于其他两个品种。水分亏缺条件下,济麦22叶片干重、地上部干重均显著小于其他两个品种,茎秆干重和穗粒数显著低于沧麦6001,而千粒重最高,显著高于沧麦6001和邯麦9,这可能与水分胁迫导致有效成穗减少,而促进济麦22茎秆、叶片和颖壳干物质向籽粒的转运有关。而沧麦6001穗数显著高于其他品种,说明该品种作为旱地品种更适应水分亏缺的生长条件。

与正常条件相比,水分亏缺条件下,沧麦6001单株叶片干重、单株颖壳干重和千粒重均显著下降,分别降低了17.65%、30.00%和22.96%;而穗粒数、穗数和产量显著增加,分别提高了41.52%、81.70%和1.42倍,这是由于正常水分下沧麦6001营养生长过旺,抽穗迟,且抽穗前发生一定程度倒伏,群体荫蔽,不利于光合制造物向籽粒转运,无效穗增多。而水分亏缺则利于加速该品种的成熟,也与品种本身具有节水抗旱不抗倒伏的特性有关。水分亏缺下,邯麦9和济麦22干物重和穗粒数均无显著变化;邯麦9千粒重、穗数和产量显著下降,分别降低了8.60%、27.77%和39.42%;济麦22千粒重显著增加,提高了28.92%,穗数显著下降,降低了27.84%,而产量无显著变化。

表3 不同水分条件下小麦各器官的干物质积累量和产量构成因素Table 3 Dry matter accumulation in different organs and yield components of wheat under different water conditions

2.4 不同水分条件下小麦各器官N、P、K的分配比

图1A显示,不同品种的籽粒N分配比都显著高于其他器官。水分亏缺条件下,沧麦6001和济麦22的籽粒N分配分别比对照增加了23.94%和8.16%,其他器官的N分配比相应降低。邯麦9各部位的全N分配比变化不明显。

图1B显示,不同品种的籽粒P分配比都显著高于其他器官。水分亏缺条件下,沧麦6001籽粒和茎秆的P分配比分别比对照增加了36.23%和18.46%,而叶片和颖壳的P分配比分别减少了28.83%和61.56%;邯麦9籽粒P分配比降低了16.15%,其余器官P分配比均比对照不同程度地增加;济麦22茎秆P分配比比对照增加了79.57%,叶片P分配比降低48.57%,其余部位变化不明显。

图1C显示,不同品种的茎秆K分配比显著高于其他器官。水分亏缺条件下,邯麦9叶片、籽粒和颖壳K分配比分别比对照增加了14.40%、 21.00%和10.56%,而茎秆K分配比减少了13.64%;济麦22叶片K分配比比对照降低15.08%,籽粒K分配比增加了15.56%,其余部位变化不明显;沧麦6001各部位K分配比在两种水分条件下变化不明显。

2.5 相关性分析

将不同小麦品种全株N、P、K含量、干物质积累和产量及其构成要素进行相关性分析,结果(表4)显示,不同小麦品种N和P含量之间呈极显著正相关,说明小麦植株N和P之间存在依存性。而N含量和P含量均与K含量之间呈显著负相关;干物质积累量与N和P含量呈显著正相关,而与K含量呈显著负相关,这说明N和P元素主要促进干物质积累,而干物质积累过程中N、P元素的吸收将会明显抑制K元素的吸收。千粒重与穗数呈显著负相关,穗粒数、穗数与产量之间均呈显著正相关。N、P、K含量和干物质积累均与产量及其构成要素之间无显著相关性。

3 讨 论

本研究结果表明,不同小麦品种及同一品种不同器官间N、P、K含量均存在明显差异,不同品种间比较:沧麦6001各部位N含量均明显高于邯麦9和济麦22(叶片除外),说明该品种的N肥吸收效率最高。济麦22叶片P含量和籽粒P、K含量显著高于其他两个品种,说明该品种的P、K向籽粒的转运效率最高。该结果说明可根据地力水平,选用相应高效品种[18]。不同器官间比较:籽粒中N、P含量最高,明显高于其他部位;而籽粒K含量最低,茎秆K含量最高,这说明钾主要分布在茎秆中,参与植株体内与茎秆韧性组织形成、发育和营养物质的运输,从而促进籽粒产量提高。该结果与党红凯等[19-21]研究的成熟期小麦N、P、K含量分配结论相符。不同水分条件下比较:水分亏缺条件下,沧麦6001茎秆、籽粒和颖壳的N含量,叶片、颖壳P含量以及籽粒K含量均比正常水分条件显著降低,该结果可能与促进产量提高的物质积累以及籽粒产量显著提高的稀释效应有关[22-24]。济麦22叶片、籽粒P含量显著降低,该结果表明水分亏缺降低了P元素向籽粒转运的效率。邯麦9茎秆K含量显著降低,但叶片K和颖壳P含量比对照显著增加,该结果可能是由于水分亏缺下,邯麦9增加了K从茎秆向叶片的转运,从而增加叶片K含量增强抗旱性。因此,在水分胁迫下,为缓解因小麦植株细胞渗透增加导致的钾缺乏,需通过外部提供充足的钾以保证小麦更好地适应逆境[25]。

CK:水分正常;D:水分亏缺。

*和**分别表示0.05和0.01水平上显著相关。

* and ** indicate significant correlation atP<0.05 andP<0.01,respectively.

不同小麦品种对N、P、K的吸收比例相对稳定,因此营养元素间的比例可以表征小麦植株的营养平衡状况。本研究结果也表明,三个小麦品种均以籽粒N、P分配比最高,茎秆K分配比最高。水分亏缺条件下,沧麦6001籽粒N、P分配比增加,说明N、P效应的协同性;邯麦9籽粒P分配比降低,籽粒K分配比有所增加,说明P、K效应的抑制性;济麦22籽粒N和茎秆P分配比增加,叶片N、P分配比均降低,说明N、P转运效率存在差异,也可能与P明显促进茎秆生物量有关。而陈 娟[26]研究指出,小麦茎秆干物质积累量和N、P、K质量分数相对稳定,这涉及到不同小麦品种不同部位N、P、K的运输和分配效率不同。此外,N/P比是描述植株结构、功能和养分限制的重要指标。Koerselman等[27]研究指出,当N/P<14时,N是植物生长的主要限制元素;N/P>16时,P成为植物生长的主要限制元素;14

本研究表明,小麦N、P、K含量和干物质积累之间存在显著相关,其中N和P主要促进干物质积累的形成,而N、P元素的吸收将会明显抑制K元素的吸收。沧麦6001叶片、颖壳干重和千粒重同时显著降低,但穗粒数和穗数显著增加,因此产量显著增加,这是由于沧麦6001本身属于抗旱节水型品种,但抗倒伏性一般[29],在本试验正常水分条件下营养生长过旺,周期较长,抽穗迟;且抽穗前发生一定程度倒伏,导致群体荫蔽,不利于光合制造物向籽粒转运,无效穗增多。而适当的水分亏缺可以促进该品种由营养生长向生殖生长转变,促进N和P素向籽粒的转运,加快了灌浆成熟[30-31]。并且两种水分条件下,该品种生育期的耗水量差别不明显,这说明减少对沧麦6001的灌溉量(减少量为6%)更有利于其正常生长成熟。水分亏缺条件下,邯麦9千粒重、穗数、产量均显著降低,并且其N、P、K吸收和转运效率明显低于其他两个品种,说明其抗旱能力较低,适宜在水分充足地区种植。而水分亏缺条件下,济麦22产量变化不明显是由于穗数降低的同时千粒重显著增加,这可能与之前分析的P、K肥向籽粒的转运效率高有关。而不同部位的N、P、K含量和干物质积累量均与产量构成因素之间相关不明显,这可能是由于两种水分条件下不同部位和品种间的差异导致,也可能与对产量的直接影响程度弱于其他农艺性状有关。千粒重与穗数之间显著负相关,而穗粒数和穗数与产量之间均呈显著正相关,产量构成因素更多地受品种及水分和品种互作影响,该结果与前人研究基本一致[32]。

综上,小麦不同营养元素吸收和利用具有明显器官特异性,其中籽粒中N、P含量、分配比最高,N、P之间呈显著正相关;而K含量最低,且N、P与K之间呈显著负相关。N、P、K含量显著影响干物质积累,但并未显著影响产量及产量构成因素,这与养分间平衡和品种间养分转运效率差异有关。水分亏缺更有利于沧麦6001产量的提高,说明该品种的抗旱性利于加快生殖生长、提高叶片氮肥吸收效率。邯麦9产量在正常水分条件下最高,而在水分亏缺条件下,其营养转运能力显著下降,产量大幅降低,说明该品种适合水分充足条件下种植。济麦22在水分亏缺条件下可以通过增强自身P、K肥向籽粒的转运效率,增加千粒重,以弥补穗数减少的损失,无显著减产。在实际生产中,根据水资源条件和不同品种对营养元素吸收、转运能力,选用合适的生态类型品种;在秸秆还田体系中,根据不同品种茎秆、叶片和颖壳等部位的营养元素积累分配特点,合理施肥,促进周年养分合理利用及养分平衡,从而提高资源利用效率。

[1] 原向阳,张丽光,张平平,等.不同底肥对冬小麦产量构成及生理生化指标的影响[J].中国生态农业学报,2007,15(3):40.

YUAN X Y,ZHANG L G,ZHANG P P,etal.Effect of different base fertilizer on yield coponents,physiological and biochemical traits of winter wheat [J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2007,15(3):40.

[2] 张立新,李生秀.长期水分胁迫下氮、钾对夏玉米叶片光合特性的影响[J].植物营养与肥料学报 2009,15(1):89.

ZHANG L X,LI S X.Effects of nitrogen and potassium on photosynthetic characteristics in summer maize leaves under long-term water stress [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2009,15(1):89.

[3] 袁亚培.低钾对小麦钾钙镁营养性状的影响及QTL分析[D].泰安:山东农业大学,2014:54.

YUAN Y P.Effect of low potassium on nutrient traits of potassium,calcium and magnesium in wheat and QTL mapping [D].Tai'an:Shandong Agricultural University,2014 :54.

[4] 穆兴民.水肥耦合效应与协同管理[M].北京:中国林业出版社,2000:46.

MU X M.Water-fertilizer coupling effects and coordinated management [M].Beijing:China Forestry Publishing,2000:46.

[5] 赵广才,常旭虹,杨玉双,等.氮磷钾运筹对不同小麦品种产量和品质的调节效应[J].麦类作物学报,2011,31(1):112.

ZHAO G C,CHANG X H,YANG Y S,etal.Ajustment effect of nitrogen phosphorus potassium operation on grain yield and quality in different variety of wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2011,31(1):112.

[6] 赵俊晔,于振文.高产条件下施氮量对冬小麦氮素吸收分配利用的影响[J].作物学报,2006,32(4):489.

ZHAO J Y,YU Z W.Effects of nitrogen fertilizer rate on uptake,distribution and utilization of nitrogen in winter wheat under high yielding cultivated condition [J].ActaAgronomicaSinica,2006,32(4):489.

[7] 吕长文,赵 勇,唐道彬,等.不同类型甘薯品种氮、钾积累分配及其与产量性状的关系[J].植物营养与肥料学报,2012,18(2):481.

LÜ C W,ZHAO Y,TANG D B,etal.Accumulation and translocation of nitrogen and potassium and their ralationships with yielding traits for different type cultivars of sweet potato [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2012,18(2):481.

[8] 张海竹,张永清,张建平,等.氮、磷、钾肥对强筋小麦产量与品质的影响[J].麦类作物学报,2008,28(3):460.

ZHANG H Z,ZHANG Y Q,ZHANG J P,etal.Effect of nitrogen,phosphorus,potassium fertilizer application on yield and quality of high-gluten wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2008,28(3):460.

[9] 王俊华,胡君利,林先贵,等.长期定位施肥对潮土微生物活性和小麦养分吸收的影响[J].土壤通报,2010,41(4):810.

WANG J H,HU J L,LIN X G,etal.Changes in soil microbial activities and nutrient uptake of wheat in response to fertilization regimes in a long-term field experiment [J].ChineseJournalofSoilScience,2010,41(4):810.

[10] 孙慧敏,于振文,颜 红,等.施磷量对小麦品质和产量及氮素利用的影响[J].麦类作物学报,2006,26(2):137.

SUN H M,YU Z W,YAN H,etal.Effect of phosphorus rate applied on quality,yield and nitrogen utilization in winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2006,26(2):137.

[11] 张 静,王 艳.不同磷水平玉米自交系根系形态及吸收氮、钾差异研究[J].干旱地区农业研究,2005,23(2):90.

ZHANG J,WANG Y.Differences of corn inbred lines in root morphology,nitrogen uptake and potassium uptake at different phosphorus levels [J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2005,23(2):90.

[12] 王荣辉,王朝辉,李生秀,等.施磷量对旱地小麦氮磷钾和干物质积累及产量的影响[J].干旱地区农业研究,2011,29(1):120.

WANG R H,WANG Z H,LI S X,etal.Effects of P rates on N P K and dry matter accumulation and grain yield of winter wheat [J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2011,29(1):120.

[13] 杨永辉,武继承,潘晓莹,等.不同N、P、K配比对小麦、玉米光合生理及周年水分利用的影响[J].干旱地区农业研究,2016,34(3):58.

YANG Y H,WU J C,PAN X Y,etal.Photosynthetic parameters and water use efficiency of wheat and maize under different rates of N,P and K [J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2016,34(3):58.

[14] 李有兵,李 锦,李 硕,等.秸秆还田下减量施氮对作物产量及养分吸收利用的影响[J].干旱地区农业研究,2015(1):79.

LI Y B,LI J,LI S,etal.Effects of reducing nitrogen application on crop yields,nutrients uptake and utilization with straw incorporation [J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2015(1):79.

[15] 鲍士旦.土壤农化分析(第3版)[M].北京:中国农业出版社,2000:270-271.

BAO S D.Soil and agricultural chemistry analysis [M].Beijing:China Agriculture Press,2000:270-271.

[16] 张英利,许安民,尚浩博,等.AA3型连续流动分析仪测定土壤和植物全氮的方法研究[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2006,34(10):132.

ZHANG Y L,XU A M,SHANG H B,etal.Determination study of total nitrogen in soil and plant by continuous flow analytical system [J].JournalofNorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry:NaturalScienceEdition,2006,34(10):132.

[17] 郑成岩,于振文,王西芝,等.灌水量和时期对高产小麦氮素积累、分配和转运及土壤硝态氮含量的影响[J].植物营养与肥料学报,2009,15(6):1326.

ZHENG C Y,YU Z W,WANG X Z,etal.Effects of irrigation amount and stage on nitrogen accumulation,distribution,translocation and soil NO3-N content in high-yield wheat [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2009,15(6):1326.

[18] 王树亮,田奇卓,李娜娜,等.不同小麦品种对磷素吸收利用的差异[J].麦类作物学报,2008,28(3):476.

WANG S L,TIAN Q Z,LI N N,etal.Differences of phosphorus utilization efficiency among different wheat varieties [J].JournalofTriticeaeCrops,2008,28(3):476.

[19] 党红凯,李瑞奇,李雁鸣,等.超高产冬小麦对氮素的吸收、积累和分配[J].植物营养与肥料学报,2013,19(5):1044.

DANG H K,LI R Q,LI Y M,etal.Absorption,accumulation and distribution of nitrogen in super-highly yielding winter wheat [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2013,19(5):1044.

[20] 党红凯,李瑞奇,李雁鸣,等.超高产栽培条件下冬小麦对磷的吸收、积累和分配[J].植物营养与肥料学报,2012,18(3):533.

DANG H K,LI R Q,LI Y M,etal.Absorption,accumulation and distribution of phosphorus in winter wheat cultivated under super-high-yielding conditions [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2012,18(3):533.

[21] 党红凯,李瑞奇,李雁鸣,等.超高产冬小麦对钾的吸收、积累和分配[J].植物营养与肥料学报,2013,19(2):283.

DANG H K,LI R Q,LI Y M,etal.Absorption,accumulation and distribution of nitrogen in super-highly yielding winter wheat [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2013,19(2):283.

[22] VALLURU R,LINK J,CLAUPEIN W.Natural variation and morpho-physiological traits associated with water-soluble carbohydrate concentration in wheat under different nitrogen levels [J].FieldCropsResearch,2011,124(1):112.

[23] 王小燕,于振文.不同施氮量条件下灌溉量对小麦氮素吸收转运和分配的影响[J].中国农业科学,2008,41(10):3022.

WANG X Y,YU Z W.Effect of irrigation rate on absorption and translocation of nitrogen under different nitrogen fertilizer rate in wheat [J].ScientiaAgriculturaSinica,2008,41(10):3022.

[24] XU Z Z,YU Z W,WANG D,etal.Nitrogen accumulation and translocation for winter wheat under different irrigation regimes [J].JournalofAgronomyandCropScience,2005,191(6):447.

[25] WEI J,LI C,LI Y,etal.Effects of external potassium(K) supply on drought tolerances of two contrasting winter wheat cultivars [J].PloSOne,2013,8(7):8.

[26] 陈 娟,曾 青,朱建国,等.臭氧和氮肥交互对小麦干物质生产、N、P、K含量及累积量的影响[J].生态环境学报.2011,20(4):621.

CHEN J,ZENG Q,ZHU J G,etal.Interactive effects of elevated ozone and nitrogen on dry matter production,concentration and accuulation of nitrogen,phosphorus and potassium in winter wheat [J].EcologyandEnvironmentalSciences,2011,20(4):621.

[27] KOERSELMAN W,MEULEMAN A F M.The vegetation N:P ratio:A new tool to detect the nature of nutrient limitation [J].JournalofAppliedEcology,1996,33:1441.

[28] 胡承孝,王运华.不同小麦品种施钾效应的差异Ⅱ.氮、磷营养元素的吸收与平衡[J].华中农业大学学报,1996,15(5):446.

HU C X,WANG Y H.Differences in potassium effect among different wheat varietiesⅡ.Absorpotion and balance of N,P elements [J].JuonrnalofHuazhongAgriculturalUniversity,1996,15(5):446.

[29] 农业部小麦专家指导组.小麦高产创建示范技术[M].北京:中国农业出版社,2008:128.

Wheat Expert Pannel Appointed by Ministry of Agriculture.Demonstration technology of high-yielding establishment in wheat [M].Beijing:China Agriculture Press,2008:128.

[30] 刘恩科,梅旭荣,龚道枝,等.不同生育时期干旱对冬小麦氮素吸收与利用的影响[J].植物生态学报,2010,34(5):558.

LIU E K,MEI X R,GONG D Z,etal.Effects of drought on N absorption and utilization in winter wheat at diferent developmental stages [J].ChineseJournalofPlantEcology,2010,34(5):558.

[31] 王丽芳,王德轩,上官周平.大穗型小麦叶片性状、养分含量及氮素分配特征[J].生态学报,2013,33(17):5224.

WANG L F,WANG D X,SHANGGUAN Z P.Structural characters and nutrient contents of leaves as well as nitrogen distribution among different organs of big/headed wheat [J].Ecologica,2013,33(17):5224.

[32] 潘守柱.利用RIL群体研究小麦产量和农艺性状的变异及其相关分析[D].泰安:山东农业大学,2012:25.

PAN S Z.Phenotypic variation and correlation analysis of wheat yield and agronomic traits by using RIL population [D].Tai’an:Shandong Agricultural University,2012:25.

EffectofWaterDeficitonNitrogen,Phosphorus,andPotassiumDistributionandYieldofDifferentWheatVarieties

LIDongxiao,WANGHongguang,ZHANGDi,ZHAOGuoying,JIABin,LIYanming,LIRuiqi
(Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province,Hebei Agricultural University,Baoding,Hebei 071001,China)

The objective of this study was to clarify the absorption,utilization and distribution characteristics of nutrients for improving resource use efficiency under water saving irrigation conditions.The artificial climate chamber experiment was conducted in Hebei Agricultural University,Baoding in 2015-2016.Three wheat varieties including Cangmai 6001,Hanmai 9,and Jimai 22 were selected as experiment materials.Two irrigation levels were set including normal condition (60%-80% relative water content) and deficit condition (40%-60% relative water content).Plant samples were collected at mature stage and used to measure the content and distribution of nitrogen (N),phosphorus (P),and potassium (K) in different organs,to determine the effect of elements on yield and the correlation between both under two irrigation conditions.Results showed that it was organ-specific for content of N,P,and K in wheat plants.In grain,both contents of N and P were the highest,and K content was the lowest.Water deficit limited the absorption of N and P by grain,but promoted translocation of N and P to grain in Cangmai 6001.Water deficit limited absorption of K by stem,but promoted translocation of P to glume.Water deficit limited absorption of P by leaf and grain,but promoted translocation of N to glume and grain in Jimai 22.Thus,elements absorption equilibration and dry matter accumulation in different organs were changed.The correlation analysis showed N and P content was significantly positively correlated with dry matter accumulation,but K content was negatively correlated with dry matter accumulation.But N,P,and K content and dry matter accumulation did not influence on yield and yield components directly.Under water deficit condition (with a water reduction of 24.39 mm),spike number and yield of Hanmai 9,and spike number of Jimai 22 were decreased significantly,but spike number,kernels per spike and yield of Cangmai 6001 were increased significantly.Thus,an important rule to increase wheat yield and quality is controlling irrigation moderately and increasing nutrient transport efficiency.

Wheat; Water deficit; Distribution of nitrogen,phosphorus and potassium; Yield

时间:2017-08-08

网络出版地址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170808.0911.016.html

2017-02-19

2017-06-09

国家现代农业产业技术体系项目(CARS-3-2-3)

E-mail:lidongxiao.xiao@163.com

李瑞奇(E-mail:li-rq69@163.com)

S512.1;S311

: A

:1009-1041(2017)08-1056-09

nt) and deficit condition (40%-60% relative water content).Plant samples were collected at mature stage and used to measure the content and distribution of nitrogen (N),phosphorus (P),and potassium (K) in different organs,to determine the effect of elements on yield and the correlation between both under two irrigation conditions.Results showed that it was organ-specific for content of N,P,and K in wheat plants.In grain,both contents of N and P were the highest,and K content was the lowest.Water deficit limited the absorption of N and P by grain,but promoted translocation of N and P to grain in Cangmai 6001.Water deficit limited absorption of K by stem,but promoted translocation of P to glume.Water deficit limited absorption of P by leaf and grain,but promoted translocation of N to glume and grain in Jimai 22.Thus,elements absorption equilibration and dry matter accumulation in different organs were changed.The correlation analysis showed N and P content was significantly positively correlated with dry matter accumulation,but K content was negatively correlated with dry matter accumulation.But N,P,and K content and dry matter accumulation did not influence on yield and yield components directly.Under water deficit condition (with a water reduction of 24.39 mm),spike number and yield of Hanmai 9,and spike number of Jimai 22 were decreased significantly,but spike number,kernels per spike and yield of Cangmai 6001 were increased significantly.Thus,an important rule to increase wheat yield and quality is controlling irrigation moderately and increasing nutrient transport efficiency.

Wheat; Water deficit; Distribution of nitrogen,phosphorus and potassium; Yield

时间:2017-08-08

网络出版地址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170808.0911.016.html

2017-02-19

2017-06-09

国家现代农业产业技术体系项目(CARS-3-2-3)

E-mail:lidongxiao.xiao@163.com

李瑞奇(E-mail:li-rq69@163.com)

S512.1;S311

: A

:1009-1041(2017)08-1056-09

猜你喜欢
济麦茎秆籽粒
水稻茎秆接触物理参数测定与离散元仿真标定
籽粒苋的饲用价值和高产栽培技术
基于离散元的柔性作物茎秆振动响应仿真
山东“袁隆平”的麦田人生
山东“袁隆平”的麦田人生
抗旱节水小麦新品种济麦60
谷子茎秆切割力学特性试验与分析
玉米机械脱粒籽粒含水量与破碎率的相关研究
枣庄市小麦新品种集中展示比较试验研究
玉米籽粒机械直收应注意的问题