湯小慶，丁永剛，梁 鵬，姚 月，薛文霞，朱 敏，李春燕，朱新開，丁錦峰，郭文善

(1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/糧食作物現代產業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新中心/揚州大學小麥研究中心，江蘇揚州 225009； 2.江蘇金色農業(yè)股份有限公司，江蘇鹽城 224000)

小麥作為主要糧食作物，其產量水平直接影響我國糧食安全。施用氮肥對小麥籽粒產量的持續(xù)提升具有重要的促進作用[1-2]。然而，隨著大量氮肥的長期投入，肥料對產量的增益效應趨于下降，過量施用甚至導致肥害造成減產[3-4]，農業(yè)面源污染問題也日益加劇[5-6]。因此，如何減氮增效一直是小麥育種研究的重要方向[7-8]。氮肥施用量和施用比例對小麥生長、產量形成、氮肥利用效率等影響因生長生態(tài)條件、品種類型而不盡相同[9-10]。

楊 晴等[11]研究表明，過量施氮會加快小麥生長后期葉片的衰老以及光合功能期的縮短，進而降低產量。適量施氮可增加小麥葉片的葉綠素含量，延長葉片光合作用的持續(xù)期，提高花后光合物質的積累，進而提高產量[12]，而過量施氮則會有負面效應。趙亞南等[13]研究表明，與習慣施肥相比，減量施肥可提高小麥花前貯藏物質運轉量、運轉率及其對籽粒灌漿的貢獻率。因而，在高氮肥投入條件下，適量減氮可獲得較高的經濟效益和環(huán)境效益[14]，減少養(yǎng)分的損失及其對環(huán)境的負面效應, 有助于實現小麥高產、高效與環(huán)境友好型生產。本試驗通過設置不同的減少追氮模式，研究不同追氮量對弱筋小麥產量、農藝性狀及生理特性的影響，提出適宜的減氮模式和減氮豐產的技術途徑，以期為小麥綠色高效生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2018―2019年度在江蘇省鹽城市大豐區(qū)和揚州市儀征市進行。供試材料均為弱筋小麥品種揚麥24。兩塊大田前茬均為水稻，小麥播種前0～20 cm土壤分別含水解氮146.0和 121.0 mg·kg-1、速效磷43.6 和38.9 mg·kg-1、速效鉀170.0 和87.0 mg·kg-1、有機質17.9和36.4 g·kg-1，土壤pH分別為8.1和7.3。

兩個試驗點分別設置6種施氮模式，其中M5122和M5050模式是江蘇稻茬小麥常規(guī)施氮模式，前者通常在高產田塊采用，后者在大面積生產中采用，兩者均作為對照；M5040、M5030、M3230、M5000 4種模式在常規(guī)施氮模式基礎上減少施氮量，不同施氮模式的具體施氮量、施氮時期和比例詳見表1。試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，3次重復。

大豐試驗點于2018年10月31日采用人工條播，行距30 cm，于2019年6月2日收獲；儀征試驗點于2018年11月1日采用小區(qū)播種機條播，行距30 cm，于2019年6月6日收獲。于小麥3葉期，通過人工間苗實現基本苗225×104株·hm-2。磷肥和鉀肥施用量均為112 kg·hm-2，設置基肥∶拔節(jié)肥為5∶5。所有肥料通過人工撒施，基肥于播種前施用，壯蘗肥于4葉期施用，拔節(jié)肥于倒3葉期施用，孕穗肥于倒1葉期施用，其余栽培措施同當地高產田。

1.2 測定指標與方法

1.2.1 莖蘗數的測定

分別于拔節(jié)期和成熟期，各小區(qū)選擇長勢一致且具有代表性的3行各1 m樣段，調查莖蘗數。

1.2.2 葉面積指數(LAI)的測定

分別于拔節(jié)期、孕穗期和開花期，各小區(qū)連續(xù)取20株植株樣品，用葉面積儀(LI-3000C，美國)測定葉面積，計算葉面積指數。

1.2.3 干物質積累量的測定

分別于拔節(jié)期、開花期和成熟期，各小區(qū)連續(xù)取20株植株樣品，將拔節(jié)期植株樣品分為葉片、莖鞘2部分，開花期植株樣品分為葉片、莖鞘、穗3部分，成熟期植株樣品分為葉片、莖鞘、籽粒、穎殼4部分，將各器官置于烘箱中105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒重，測定干物質積累量。

表1 不同施氮模式的施氮量、施氮時期和比例Table 1 Nitrogen rate, application stage and ratio of various nitrogen application methods

1.2.4 植株氮素積累量的測定

將1.2.3中的樣品粉碎，采用H2SO4-H2O2消解-靛酚藍比色法測定含氮率，計算植株氮素積累量。

1.2.5 SPAD值和凈光合速率的測定

分別于開花期和乳熟期(花后第21 d)，用SPAD儀(Minolta SPAD-502 Chlorophyl Meter，日本)測定每個處理劍葉SPAD值，重復10次；用便攜式光合系統(tǒng)測定儀(LI COR，美國)在晴天9:00～11:00或14:00～16:00測定凈光合速率，重復5次。

1.2.6 產量及其構成因素的測定

于乳熟期，連續(xù)取50個麥穗，調查穗粒數；于成熟期，各小區(qū)劃定3個 1 m2區(qū)域調查穗數。人工收割、脫粒，自然曬干后，隨機取1000粒測千粒重，重復3次。按13%含水率計算籽粒產量與千粒重。

1.3 數據統(tǒng)計與分析方法

葉面積指數(LAI)= 樣品葉面積/取樣株數×基本苗

干物質積累量=樣品干物質積累量/取樣株數×基本苗

干物質轉運量=開花期營養(yǎng)器官干物質積累量-成熟期營養(yǎng)器官干物質積累量

采用Excel 2016和SPSS 19.0軟件進行數據處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 減少追氮量對籽粒產量及其構成因素的影響

由表2可知，不同施氮模式顯著影響籽粒產量。在大豐地區(qū)，模式M5122與M5050的籽粒產量間差異不顯著；與模式M5050相比，模式M5040、M5030和M3230的籽粒產量略有下降，但差異均未達到顯著水平，而與M5122相比，模式M5030和M3230的籽粒產量有顯著下降。在儀征地區(qū)，模式M5122與M5050的籽粒產量間差異也不顯著；與模式M5050相比，模式M5030和M3230的籽粒產量有顯著下降，與模式M5122相比，模式M5040、M5030和M3230的籽粒產量均有顯著下降，兩地區(qū)在模式M5000下籽粒產量均顯著低于其他模式。總體而言，兩地小麥籽粒產量均隨著追氮量的減少呈下降的趨勢。

施氮模式顯著影響穗數和單穗重。在大豐與儀征兩地區(qū)，模式M5122、M5050和M5040間穗數差異均不顯著，但均顯著高于模式M5030、M3230和M5000。在大豐地區(qū)，模式M5122與M5050間單穗重差異不顯著，但模式M5122和M5050均顯著高于其他模式；模式M5040與M5030間差異不顯著，兩者均顯著高于模式M3230和M5000。在儀征地區(qū)，模式M5122、M5050、M5040、M5030和M3230間單穗重均無顯著差異，但顯著高于模式M5000。相關性分析表明，大豐和儀征兩地區(qū)在不同施氮模式下籽粒產量與穗數(r=0.93，P=0.006；r=0.96，P=0.003)、單穗重(r=0.97，P=0.002；r=0.87，P=0.025)均呈顯著線性正相關。

施氮模式顯著影響穗粒數和千粒重。除儀征地區(qū)在施氮模式M5122、M5050、M5040和M5030下千粒重顯著高于模式M3230外，兩地區(qū)在模式M5122、M5050、M5040、M5030和M3230間的穗粒數和千粒重均無顯著差異，模式M5000下穗粒數和千粒重均最低。相關性分析表明，大豐和儀征兩地區(qū)不同施氮模式下單穗重與穗粒數(r=0.98，P=0.001；r=0.97，P=0.001)、千粒重(r=0.85，P=0.031；r= 0.92，P=0.009)均呈顯著線性正相關。

表2 施氮模式對小麥籽粒產量及其構成的影響Table 2 Effect of nitrogen application modes on grain yield and yield components

2.2 減少追氮量對群體質量的影響

2.2.1 對最終莖蘗數和莖蘗成穗率的影響

由表3可知，施氮模式顯著影響小麥群體最高莖蘗數和莖蘗成穗率。受小麥生育早期過多降水的影響，儀征地區(qū)莖蘗數明顯少于大豐地區(qū)。兩地區(qū)所有模式中均以M5122下最高莖蘗數最多，但均與模式M5050間無顯著差異；與模式M5050相比，模式M5040、M5030、M3230和M5000的最高莖蘗數均無顯著變化，而與模式M5122相比，M3230和M5000的最高莖蘗數顯著下降。兩地區(qū)均在模式M5122下莖蘗成穗率最高，但與M5050間無顯著差異。與模式M5050和M5122相比，模式M5030、M3230和M5000的莖蘗成穗率均顯著降低。模式M5000下莖蘗成穗率均顯著低于其他模式。相關性分析表明，大豐和儀征兩地區(qū)在不同模式下的穗數與莖蘗成穗率均呈顯著線性正相關(r=0.99，P< 0.001；r=0.92，P=0.009)。

2.2.2 對葉面積指數(LAI)的影響

由表3可知，施氮模式顯著影響小麥群體孕穗期和開花期LAI，但對拔節(jié)期LAI無顯著影響。在大豐和儀征兩地區(qū)，模式M5122下開花期LAI與模式M5050間均無顯著差異。與模式M5050和M5122相比，兩地區(qū)在施氮模式M5040、M5030、M3230和M5000下孕穗期和開花期LAI均有所減少，且模式M5050與模式M5040間無顯著差異，而與模式M5030、M3230和M5000間差異顯著(除儀征地區(qū)開花期外)；模式M5000下孕穗期和開花期LAI均最低。相關性分析表明，大豐和儀征兩地區(qū)不同模式下產量與孕穗期LAI(r=0.96，P= 0.002；r=0.08，P=0.035)、開花期LAI(r=0.96，P=0.002；r=0.97，P=0.002)呈顯著線性正相關。

2.2.3 對干物質積累與轉運量的影響

由表4可知，施氮模式對播種至拔節(jié)期干物質積累量無顯著影響，但顯著影響拔節(jié)至開花期、開花至成熟期以及成熟期的干物質積累量。兩地區(qū)在模式M5122與模式M5050間拔節(jié)至開花期、開花期至成熟期干物質積累量均無顯著差異。在大豐地區(qū)，與模式M5050相比，模式M5040未導致關鍵生育期干物質積累量顯著下降，但模式M5030、M3230和M5000下成熟期干物質積累量顯著下降，與模式M5122相比，模式M5030、M3230和M5000的干物質積累量均顯著下降；在儀征地區(qū)，模式M5050與模式M5040間在各時期干物質積累量均無顯著差異，但與模式M5030、M3230和M5000間在開花至成熟期、成熟期干物質積累量顯著下降，但與模式M5122相比，模式M5030、M3230和M5000也在拔節(jié)至花期干物質積累量顯著下降。模式M5000下兩地區(qū)在開花至成熟期、成熟區(qū)干物質積累量均最低。相關性分析表明，大豐和儀征兩地區(qū)不同模式下的產量與拔節(jié)至開花期干物質積累量(r= 0.90，P=0.012；r=0.92，P=0.008)、開花至成熟期干物質積累量(r= 0.98，P=0.005；r= 0.86，P=0.027)和成熟期干物質積累量(r= 0.93，P=0.006；r=0.93，P=0.007)均呈顯著線性正相關。

表3 施氮模式對小麥莖蘗數、莖蘗成穗率和葉面積指數的影響Table 3 Effect of nitrogen application modes on the number of stems and tillers, the percentage of stems and tillers and leaf area index(LAI)

表4 施氮模式對小麥干物質積累和轉運量的影響Table 4 Effect of nitrogen application modes on accumulation and translocation amount of dry matter

施氮模式顯著影響花前干物質轉運量。在大豐地區(qū)，模式M3230的干物質轉運量顯著高于其他模式，且模式M5122、M5050、M5040、M5030和M5000間均無顯著差異。在儀征地區(qū)，模式M5000的干物質轉運量顯著高于其他模式，且模式M5122、M5030和M3230間無顯著差異，均顯著高于模式M5050和M5040，且模式M5050與模式M5040間無顯著差異。

2.3 減少追氮量對葉片光合特性的影響

由表5可知，施氮模式顯著影響大豐地區(qū)小麥開花期綠葉氮含量，以及大豐和儀征兩地區(qū)的單莖葉面積。在大豐地區(qū)，與模式M5050相比，模式M3230和M5000的綠葉氮含量顯著下降，與模式M5122相比，除M5030外，其他模式的綠葉氮含量均顯著下降。在儀征地區(qū)，各施氮模式間綠葉氮含量無顯著差異。在大豐與儀征地區(qū)，開花期單莖葉面積在模式M5122、M5050和M5040間均無顯著差異，與模式M5050和M5122相比，模式M5030和M3230、M5000均顯著下降，在儀征地區(qū)，模式M5000的單莖葉面積與其他模式間差異顯著。

施氮模式顯著影響花后旗葉凈光合速率和SPAD值。在大豐與儀征兩地區(qū)，開花期、乳熟期旗葉凈光合速率及SPAD值在模式M5122和M5050間均無顯著差異。與模式M5050和M5122相比，模式M5040的旗葉凈光合速率和SPAD值均無顯著差異；而模式M5030、M3230和M5000的旗葉凈光合速率和SPAD值則顯著下降(除儀征地區(qū)乳熟期SPAD外)；兩地區(qū)乳熟期模式M5000的旗葉光合速率和SPAD均顯著低于其他模式。相關性分析表明，大豐和儀征兩地區(qū)不同模式下的單穗重與開花期旗葉凈光合速率(r=0.92，P=0.008；r=0.89，P=0.015)、乳熟期旗葉凈光合速率(r=0.93，P=0.006；r= 0.94，P=0.005)、開花期SPAD值(r=0.89，P=0.016；r=0.88，P=0.021)和乳熟期SPAD值(r=0.97，P=0.001；r=0.96，P=0.002)均呈顯著線性正相關。

表5 施氮模式對小麥花后單莖光合生產能力的影響Table 5 Effect of nitrogen application modes on post-anthesis photosynthetic productivity in single stem

3 討 論

近年來，減量施肥技術在作物生產中得到了一定的推廣和應用。鄒曉錦等[15]研究認為，適當減量施氮既能保證作物產量，也能提高肥料利用率。楊 利等[16]在水稻-小麥輪作生產試驗中表明，在傳統(tǒng)推薦施肥(小麥施氮195 kg·hm-2，水稻施氮210 kg·hm-2)基礎上，減氮20%，配合適時田間病蟲草害管理，其產量保持穩(wěn)定[16]。本研究結果表明，在施氮量225 kg·hm-2的基礎上，增加追氮次數并后移(M5122較M5050)有助于產量提升；相同時期兩次施氮條件下，拔節(jié)期追氮量減少10%(M5040)時產量無顯著降低，但進一步降低追氮量，產量則顯著下降。

前人研究表明，氮肥適量后移可促進麥穗發(fā)育，提高有效穗數和穗粒數，從而增加產量[17-18]。本研究結果表明，氮肥后移(M5122較M5050)未顯著提高小麥籽粒產量及其構成各要素，這與前人結果不一致[17-18]。相同時期兩次施氮條件下，拔節(jié)期追氮量減少10%(M5040)未顯著影響最高莖蘗數、莖蘗成穗率和穗數，但在大豐地區(qū)單穗重顯著下降。本研究結果還表明，小麥生長后期減氮過多不僅會導致莖蘗成穗率降低，影響穗數，還會不同程度地降低單穗重。相關性分析表明，后期減少追氮量條件下，穗數和單穗重均是影響產量的關鍵因素。

小麥花后光合同化物的積累及花前營養(yǎng)器官貯存的同化產物向籽粒中的轉運對小麥籽粒產量共同起著關鍵的作用[19]。前人研究認為，適當增加追肥比例可促進花前光合同化物的積累及其向籽粒的轉運[20]，但過量增施氮肥則影響同化物向籽粒的轉運量[21]。本研究結果表明，氮肥適量后移(M5122較M5050)可提高拔節(jié)至成熟期的干物質積累量，且在儀征地區(qū)成熟期顯著提高。相同時期兩次施氮條件下，拔節(jié)期追氮減少10%(M5040)并不會導致干物質積累量顯著減少；減氮過多則顯著降低了拔節(jié)至成熟期干物質積累量，雖轉運量有所增加，但不足以補償光合產物降低的影響。進一步分析表明，LAI、單莖葉面積、旗葉凈光合速率和SPAD值因氮肥適量后移(M5122較M5050)而提高，但除大豐地區(qū)孕穗期LAI在模式M5122和M5050間差異顯著外，其他各指標均未達到顯著水平；基肥不變條件下，追氮量減少10%(M5040)并無顯著變化，但減施過多則顯著降低了群體LAI、單莖葉面積、旗葉凈光合速率和SPAD值?？梢姡肥┑实臏p少不易過多，否則會導致生育后期葉片早衰、群體光合生產能力降低。這與蒿寶珍等[22]的研究結果基本一致。

綜上所述，弱筋小麥品種揚麥24在常規(guī)施氮量225 kg·hm-2、基肥∶壯蘗肥∶拔節(jié)肥∶孕穗為5∶0∶5∶0的基礎上，拔節(jié)期追氮量減少10%時，不會顯著降低穗數、單穗重和光合生產能力，可實現與不減氮處理相同的產量水平。氮肥適量后移有助于提升小麥生長后期葉片光合效率，維持較高的群體綠葉面積，但減氮條件下氮肥后移是否可減少產量損失還有待研究。