岳俊芹,李向東,邵運輝,方保停,王漢芳,張素瑜,張德奇,秦 峰,時艷華,楊 程,杜思夢

(河南省農業(yè)科學院小麥研究所，小麥國家工程實驗室，農業(yè)部黃淮中部小麥生物學與遺傳育種重點實驗室，農業(yè)部中原地區(qū)作物栽培科學觀測實驗站，河南省小麥生物學重點實驗室，河南鄭州 450002)

氮磷鉀是作物生長、產量形成最重要的三大營養(yǎng)元素，其合理配施對作物高產高效具有重要的作用[1-5]。前人研究表明，適量施氮能促進作物生長發(fā)育和增加產量[6-9]，而氮肥過量施用會增加生產成本，降低經(jīng)濟效益，同時對生態(tài)環(huán)境造成一定的影響[10-11]。磷是小麥生長發(fā)育中僅次于氮的必不可少的礦質營養(yǎng)元素，近年來磷肥施用量也日益受到諸多學者的關注[12-15]。施磷可促進小麥葉綠素的合成，顯著提高葉片凈光合速率[16]。隨施磷量的增加，小麥花后干物質積累量及其對籽粒產量的貢獻率均顯著增加[17]。有學者指出，合理施用磷肥可提高小麥產量，但過量施用不僅會降低產量和磷肥利用效率，而且浪費肥料資源，造成環(huán)境污染[18]。因此，確定適宜的施磷量是小麥高產高效栽培研究的熱點問題。前人關于施磷效應的研究也很多，但基本上將磷肥作為單因子進行分析，而針對不同氮鉀固定配施下磷肥施用量對小麥生理及產量影響的研究未見報道。本研究比較分析了低氮低鉀、低氮高鉀、高氮低鉀、高氮高鉀條件下施磷量對小麥光合、干物質積累轉運及產量形成的影響，探討不同 氮鉀營養(yǎng)條件下小麥的適宜磷肥量，以期為小 麥高產高效栽培的肥料管理提供理論參考和 依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2014-2017年在河南省現(xiàn)代農業(yè)研究開發(fā)基地(新鄉(xiāng)市平原新區(qū)，35°00′ N，113°40′ E)進行。供試品種為國審鄭麥7698。前茬為玉米，秸稈全部還田。試驗地土壤為壤土，耕層(0～20 cm)土壤有機質含量11.58 g·kg-1，全氮含量1.18 g·kg-1，速效氮含量78.4 mg·kg-1，速效磷含量9.0 mg·kg-1，速效鉀含量98.8 mg·kg-1； 3個年度小麥播期均為10月10-12日，收獲期均為6月8-9日，3年播量均為150 kg·hm-2，行距均為20 cm，3年田間管理基本一致，同一般大田。

試驗采取裂區(qū)設計，氮鉀肥為主區(qū)，磷肥為副區(qū)。氮鉀肥設4種不同配施方式[低氮低鉀(N1K1,N 225 kg·hm-2+K2O 150 kg·hm-2)、低氮高鉀(N1K2,N 225 kg·hm-2+K2O 225 kg·hm-2)、高氮低鉀(N2K1,N 300 kg·hm-2+K2O 150 kg·hm-2)、高氮高鉀(N2K2,N 300 kg·hm-2+K2O 225 kg·hm-2)]，每種氮鉀配施方式下設0、150、225、300和375 kg·hm-25個施磷(P2O5)水平(分別用P0～P4表示)，共20個處理(表1)，每個處理3次重復，共60個小區(qū)，每個小區(qū)面積 15 m2(3 m×5 m)。磷肥和鉀肥全部基施，氮肥基追比為 1∶1，追肥時期為拔節(jié)期。其他管理措施同一般大田生產。氮磷肥為尿素(N≥46.4%)和磷酸二銨(P2O5∶44%,N∶16%)，鉀肥為KCl(K2O≥57%)。

表1 試驗處理

1.2 測定項目與方法

1.2.1 干物質積累與轉運測定

分別于開花期、成熟期每個小區(qū)取10個代表性單莖，按葉、莖鞘、穗軸(含穎殼)、籽粒等器官分樣，于烘箱中105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒重，稱干重，并計算轉運參數(shù)。

營養(yǎng)器官花前貯藏同化物轉運量=開花期地上部干物質積累量-成熟期地上部營養(yǎng)器官干物質積累量

營養(yǎng)器官花前貯藏同化物轉運效率= 營養(yǎng)器官花前貯藏同化物轉運量/開花期地上部干物質積累量×100%

營養(yǎng)器官花前貯藏同化物對籽粒產量的貢獻率=營養(yǎng)器官花前貯藏同化物轉運量/成熟期籽粒干重×100%

花后同化物輸入籽粒量=成熟期籽粒干重-營養(yǎng)器官花前貯藏物質轉運量

花后同化物對籽粒產量的貢獻率=花后同化物輸入量/收獲期單莖籽粒重×100%

1.2.2 葉綠素相對含量(SPAD)的測定

采用日產SPAD-502型葉綠素計，每個小區(qū)測定10片旗葉，每個葉片測定3次SPAD讀數(shù)，取平均值。

1.2.3 旗葉凈光合速率的測定

用美國LI-COR公司生產的便攜式LI-6400光合作用測定儀，從開花期開始在田間測定小麥旗葉凈光合速率(Pn)，每7 d測定1次，每個小區(qū)選取生長一致的10片旗葉。選擇為晴天上午 9:00-11:00，在紅藍外加光源下測定。

1.2.4 產量的測定

收獲時以小區(qū)為單位實收，折算出公頃產量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)整理，用DPS進行統(tǒng)計分析，用Sigmaplot10.0 作圖。由于3年試驗結果趨勢基本一致，因此下文采用3年數(shù)據(jù)的平均值進行結果分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮鉀配施下施磷對小麥旗葉葉綠素含量(SPAD值)的影響

不同處理的小麥旗葉SPAD值從孕穗期至開花期緩慢上升，開花期至開花20 d保持相對穩(wěn)定，開花后20 d迅速下降(圖1)。在相同氮鉀營養(yǎng)條件下，施磷處理的旗葉SPAD值均高于不施磷處理(P0)，且均以P2處理最高，施磷水平超過P2處理時旗葉SPAD值則呈下降趨勢。開花后30 d，在N1K1、N1K2、N2K1和N2K2四種氮鉀配施條件下各處理SPAD值較開花期均下降，且均以P2處理的降幅最小，分別為33.5%、39.6%、34.9%和 38.4%。綜合來看，N1K1P2配施組合能保持小麥旗葉較高的綠色持續(xù)期。

圖柱上不同字母表示處理間差異顯著。BS：AA0、AA10、AA20和AA30分別代表孕穗期、花后0 d、花后10 d、花后20 d和花后 30 d。下圖同。

2.2 不同氮鉀配施下施磷對小麥旗葉凈光合速率的影響

氮鉀固定配施下不同施磷處理光合速率變化趨勢基本一致，開花后隨著生育進程的推進，各處理的小麥旗葉凈光合速率總體上均呈逐漸下降的趨勢，其中在開花期至開花后14 d變化較小，花后14 d之后大幅下降(圖2)。在同一氮鉀營養(yǎng)條件下不同施磷處理的Pn在花后不同生育階段均呈先增后降趨勢，以P2處理最高。開花后28 dPn值較開花期均不同程度下降，且N1K1、N1K2、N2K1和N2K2四種氮鉀配施條件下，均以P2處理的Pn下降幅度最小，分別為 37.2%、47.4%、51.4%和65.3%。綜合來看，N1K1P2配施組合下降幅度最小。

圖2 不同氮鉀固定配施下施磷對小麥旗葉光合速率(Pn)的影響

2.3 施磷對小麥花前貯藏同化物轉運和花后同化物貢獻率的影響

由表2 可以看出，4種氮鉀營養(yǎng)條件下，施磷量對花前營養(yǎng)器官貯存同化質轉運量和轉運效率的影響規(guī)律不明顯，但與不施磷處理相比，施磷后花后同化物量及其對籽粒產量的貢獻率均不同程度提高。氮鉀固定配施下，在花后同化物量及其貢獻率隨著施磷量的增加呈先增后降趨勢，其中P2處理均最大，與其他處理差異均達到顯著或極顯著水平(P<0.05)。

表2 不同氮鉀固定配施下施磷對小麥花前貯藏同化物再轉運和花后同化物積累的影響

2.4 不同氮鉀配施下施磷對小麥產量的影響

在相同氮鉀營養(yǎng)條件下，施磷對小麥穗數(shù)影響規(guī)律不明顯，但隨施磷量的增加，產量、穗粒數(shù)和千粒重均呈先增后減趨勢，且以P2處理最大(表3)。其中，在相同氮鉀營養(yǎng)條件下，與P0處理相比，P2處理的增產率為14.91%～ 18.55%，尤以N1K1下增產率最高。這說明施磷對小麥的增產作用是主要因為增加了穗粒數(shù)和千粒重。

表3 不同氮鉀固定配施下施磷對小麥籽粒產量的影響

進一步通過回歸分析，小麥籽粒產量與磷肥施用量的關系為拋物線型(圖3)。從回歸方程看，在N1K1、N1K2、N2K1和N2K2條件下，理論最高產量分別為8 437.88、8 290.15、8 282.47和8 131.24 kg·hm-2，對應的施磷量分別為 224.66、219.36、222.64和223.05 kg·hm-2。由此可以看出，不同氮鉀營養(yǎng)條件下小麥高產的最佳施磷量不同。

A、B、C和D分別表示低氮低鉀、低氮高鉀、高氮低鉀、高氮高鉀配施條件。

3 討 論

小麥是對磷反應敏感的作物，缺磷會導致小麥分蘗數(shù)和干物質積累量減少，降低產量[19]，因而科學施用磷肥是小麥增產的一項重要措施。適量施磷可促進小麥植株干物質積累[20]，特別是花后干物質積累。有研究指出，施磷量(P2O5)在0～180 kg·hm-2范圍內，植株干物質積累量隨施磷量增加而提高，施磷量達到180 kg·hm-2時干物質積累量最高，當施磷量超過108 kg·hm-2時植株花后干物質積累呈下降趨勢[21]。磷肥對小麥旗葉光合速率也有一定的影響，合理施用磷肥可有效提高小麥旗葉的凈光合速率[22-23]，磷肥缺乏或過量會使旗葉的凈光合速率下降[24]，缺磷時間越早、越長，光合速率下降幅度越大，光合功能期越短。有學者認為，合理的氮磷鉀肥配施能使小麥葉片SPAD 值提高3～17個單位[25]。本研究結果表明，施磷量(P2O5)在 0～225 kg·hm-2時，隨施磷量的增加，小麥干物質積累量、SPAD值、光合速率均呈增加的趨勢，當施磷量超過225 kg·hm-2時，各指標又呈下降的趨勢，與前人研究規(guī)律類似[26-28]，說明磷肥的施用有一定的閾值，并非越多越好，過量施用會產生負 效應。

有研究認為，施用磷肥使小麥顯著增產，且土壤速效磷含量越低，施磷肥增產效果越顯著，同時產量亦隨施磷量的增加而增加[29-30]。對冬小麥磷肥總量控制試驗的結果表明，磷肥的施用量與冬小麥產量呈二次曲線關系(y=-0.572 6x2+ 3.168x+340.4)，最高產量的磷肥施用量為 172.5 kg·hm-2[31]。本試驗結果表明，4個氮鉀配施條件下小麥籽粒產量與磷肥施用量的關系均為拋物線型，最高產量的磷肥施用量為219.36～224.66 kg·hm-2，與前人的研究結果一致。本研究中，同一氮鉀營養(yǎng)條件下，施P2O5225 kg·hm-2(P2)處理產量及增產幅度均最大，且在N1K1(N 225 kg·hm-2、K2O 150 kg·hm-2)下產量最高，這與前人得到的最佳施磷量有所不同[21,32]，這可能與品種、土壤條件，地理位置等因素有關，需進一步深入探討。本研究中，相同的磷鉀水平下，高氮處理與低氮處理相比產量有所下降，且在氮磷水平一定時，高鉀處理的產量也低于低鉀處理，說明氮磷鉀需要合適的配比才能使小麥獲得更高的產量，并非越多越好，這與邢丹等[33]研究的規(guī)律一致。

在不同的研究中，由于供試品種、生態(tài)條件、土壤肥力及施磷水平等因素的不同，冬小麥適宜的施磷量也不盡相同。有研究認為，施P2O590～180 kg·hm-2即可獲得高產[15]，在豫西旱區(qū)，施P2O5100 kg·hm-2時產量最高[34]，獲得最佳經(jīng)濟效益的施磷量為128.3～139.1 kg·hm-2[35]。在本試驗條件下，施磷量為219～225 kg·hm-2左右時為小麥適宜的施磷量，小麥產量最高。

本試驗只設常規(guī)施磷量和過量施磷量，因此具有一定的局限性，下一步會通過縮小磷肥梯度來揭示磷素與產量的關系。進一步深入探討不同養(yǎng)分配施對小麥生長發(fā)育內在機理的影響和小麥生長發(fā)育對養(yǎng)分供給的響應機制。