協(xié)同提高冬小麥籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的群體構(gòu)建途徑研究.pdf

1、試驗(yàn)于2010-2011和2011-2012生育季在山東省泰安市大汶口鎮(zhèn)東武村試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)采用大穗型冬小麥品種泰農(nóng)18(T18)和多穗型品種山農(nóng)15(S15)為供試材料，設(shè)置早播（10月1日）、傳統(tǒng)播期（10月8日）和適當(dāng)晚播(10月15日)三個(gè)播期處理，每播期分別設(shè)置四個(gè)種植密度（T18為135、270、405和540株m-2，S15為90、172.5、345和517.5株m-2），研究了種植密度和播期對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量、氮素吸收和

2、利用、莖稈抗倒性能的影響以及冬小麥籽粒產(chǎn)量和氮素利用率協(xié)同提高的群體構(gòu)建途徑。研究結(jié)果如下:
　　種植密度顯著影響冬小麥籽粒產(chǎn)量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率，播期對(duì)籽粒產(chǎn)量和氮素利用率無(wú)顯著影響，但顯著影響氮素吸收效率和氮素利用效率，種植密度和播期互作效應(yīng)對(duì)籽粒產(chǎn)量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率的影響均未達(dá)顯著水平。種植密度和播期顯著影響冬小麥莖稈抗倒指數(shù)，且兩者存在顯著的互作效應(yīng)。
　　1種植密度對(duì)冬

3、小麥籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的影響
　　提高種植密度顯著降低了單株分蘗數(shù)和單株成穗數(shù)，但提高了群體分蘗數(shù)和葉面積指數(shù)。將T18和S15的種植密度分別由135提高至405株m-2和由90提高至172.5或345株m-2時(shí)均可顯著提高單位面積穗數(shù)，雖然穗粒數(shù)和粒重略有降低，但其降低幅度遠(yuǎn)小于單位面積穗數(shù)增加幅度，從而提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。提高種植密度顯著提高了冬小麥成熟期干物質(zhì)積累量，但收獲指數(shù)略有降低，表明高密度處理干物質(zhì)向籽粒的分配比例

4、降低，提高種植密度主要是通過(guò)提高干物質(zhì)生產(chǎn)能力提高了籽粒產(chǎn)量。
　　提高種植密度雖然降低了單株次生根數(shù)和單株總根數(shù)，但群體次生根數(shù)和群體根總根數(shù)仍呈上升趨勢(shì)。提高種植密度顯著提高了冬小麥各土層中的根長(zhǎng)密度，有利于植株養(yǎng)分吸收。利用穩(wěn)定性同位素15N的標(biāo)記試驗(yàn)表明，將T18和S15的種植密度分別由135提高至405株m-2和由90提高至172.5或345株m-2時(shí)可顯著提高冬小麥對(duì)不同土層中氮素的吸收，且下層15N吸收增加量顯著高于

5、上層土壤，表明下層土壤中增加根長(zhǎng)密度對(duì)氮素吸收的促進(jìn)作用優(yōu)于上層土壤。提高種植密度通過(guò)促進(jìn)冬小麥對(duì)肥料氮和土壤氮的吸收，提高成熟期地上部氮素積累量，從而提高氮素吸收效率。
　　高密度處理的單位面積籽粒氮素積累量相對(duì)于最低種植密度增加的比例顯著低于地上部氮素積累量增加的比例，從而降低了氮素收獲指數(shù)，表明高密度處理降低了氮素向籽粒的分配比例。增加種植密度顯著提高了平均到單個(gè)籽粒的根條數(shù)和根長(zhǎng)，提高了向單個(gè)籽粒的氮素供應(yīng)能力，并且降低了

6、籽粒粒重，從而提高了籽粒氮素含量。降低的氮素收獲指數(shù)和提高的籽粒氮素含量共同降低了氮素利用效率，表明高密度處理利用所吸收的氮素進(jìn)行籽粒生產(chǎn)的能力有所下降，提高種植密度提高了生產(chǎn)百公斤籽粒所需氮素。
　　在本試驗(yàn)條件下，將T18和S15的種植密度分別由135提高至405株m-2和由90提高至172.5或345株m-2時(shí)氮素吸收效率提高的幅度顯著高于氮素利用效率降低的幅度，從而提高了氮素利用率。氮素利用率與氮素吸收效率以及籽粒產(chǎn)量、氮

7、素利用率、氮素吸收效率與地上部氮素積累量間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，表明提高種植密度通過(guò)提高根長(zhǎng)密度，促進(jìn)冬小麥對(duì)肥料氮和土壤氮吸收，提高地上部氮素積累量實(shí)現(xiàn)了籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的協(xié)同提高。
　　2播期對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的影響
　　播期對(duì)冬小麥生長(zhǎng)狀況的影響在越冬期和拔節(jié)期較為顯著，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，各播期間差異逐漸減小。雖然早播處理的單株分蘗數(shù)、群體大小、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量在生育前期（越冬期和/或拔節(jié)期）與傳

8、統(tǒng)播期差異顯著，但在孕穗期之后兩播期的群體再無(wú)明顯差異;晚播條件下積溫較低，其單株分蘗數(shù)、群體大小、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量在生育前期與傳統(tǒng)播期差異較大，但隨著生育期的推進(jìn)，兩播期之間的差異逐漸減小，并且從開(kāi)花至成熟晚播處理的干物質(zhì)積累量可維持與傳統(tǒng)播期相當(dāng)?shù)乃健?br>　　在本試驗(yàn)條件下，冬小麥的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重在早播和傳統(tǒng)播期間均無(wú)顯著差異，所以兩播期獲得了相當(dāng)水平的籽粒產(chǎn)量。適當(dāng)晚播條件下，雖然單位面積穗數(shù)顯著低于傳統(tǒng)

9、播期處理，但其穗粒數(shù)顯著高于傳統(tǒng)播期，兩者可相互彌補(bǔ)從而維持冬小麥單位面積粒數(shù)，并且晚播條件下籽粒粒重與傳統(tǒng)播期均無(wú)顯著差異，所以晚播處理的籽粒產(chǎn)量仍可維持與傳統(tǒng)播期相當(dāng)?shù)乃?。收獲指數(shù)在早播、傳統(tǒng)播期和晚播處理間均無(wú)顯著差異，表明播期并未影響冬小麥向籽粒分配干物質(zhì)的能力。
　　雖然早播在越冬期和拔節(jié)期的群體根條數(shù)、根長(zhǎng)和地上部氮素積累量顯著高于傳統(tǒng)播期，但各指標(biāo)從孕穗至成熟再無(wú)顯著差異，所以氮素吸收效率在早播和傳統(tǒng)播期間水平相當(dāng)

10、。晚播減少了全生育期單株次生根數(shù)、單株總根數(shù)和群體次生根數(shù)、群體總根數(shù)，降低了冬小麥各土層根長(zhǎng)密度，降低了植株對(duì)土壤氮的吸收量，雖然肥料氮的吸收量并未受到顯著影響(2010-2011)，甚至略高于傳統(tǒng)播期處理(2011-2012)，但成熟期地上部氮素積累量顯著低于傳統(tǒng)播期處理，從而降低了冬小麥氮素吸收效率。
　　氮素收獲指數(shù)在早播、傳統(tǒng)播期和晚播間無(wú)顯著差異，表明播期并未影響氮素向籽粒分配的比例。籽粒氮素含量在早播和傳統(tǒng)播期間亦無(wú)

11、顯著差異，所以氮素利用效率在早播和傳統(tǒng)播期間水平相當(dāng)，但晚播降低了籽粒氮素含量從而提高了氮素利用效率。表明晚播處理利用吸收的氮素進(jìn)行籽粒生產(chǎn)的能力高于早播和傳統(tǒng)播期處理，晚播條件下生產(chǎn)百公斤籽粒所需氮素顯著下降。
　　在本試驗(yàn)條件下，晚播與傳統(tǒng)播期間氮素吸收效率降低的幅度和氮素利用效率提高的幅度可相互彌補(bǔ)，從而在晚播條件下維持與傳統(tǒng)播期相當(dāng)水平的氮素利用率。
　　3種植密度和播期對(duì)冬小麥抗倒性能的影響
　　在本試驗(yàn)條件

12、下，冬小麥重心高度與植株株高、基部節(jié)間長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，莖稈基部節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度與基部節(jié)間直徑、壁厚、干重和充實(shí)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，莖稈抗倒指數(shù)與莖稈株高、基部節(jié)間長(zhǎng)、重心高度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與基部節(jié)間直徑、壁厚、干重、充實(shí)度和機(jī)械強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　提高種植密度顯著提高了冬小麥株高和基部節(jié)間長(zhǎng)，從而導(dǎo)致灌漿中后期(T18)或灌漿后期(S15)莖稈重心高度上移;提高種植密度亦降低了基部節(jié)間直徑、壁厚、干重和充實(shí)度，從而降低

13、了莖稈機(jī)械強(qiáng)度;因此提高種植密度降低了冬小麥莖稈抗倒指數(shù)，增加了花后群體倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。
　　在早播和傳統(tǒng)播期間冬小麥莖稈抗倒指數(shù)、重心高度和機(jī)械強(qiáng)度及各相關(guān)指標(biāo)均無(wú)顯著差異，但其抗倒能力均低于晚播處理。晚播可降低冬小麥株高、基部節(jié)間長(zhǎng)，從而降低灌漿中后期莖稈重心高度，并可提高基部節(jié)間直徑、壁厚、干重和充實(shí)度，提高莖稈機(jī)械強(qiáng)度，因此晚播可提高冬小麥莖稈抗倒指數(shù)，降低花后群體倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。
　　種植密度與播期對(duì)冬小麥莖稈抗倒性能影響

14、的互作效應(yīng)主要體現(xiàn)在早播高密度處理組合抗倒能力最低，而晚播低密度處理組合抗倒能力最高。而更重要的是，對(duì)于T18和S15獲得最高籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的405株m-2和172.5、345株m-2種植密度而言，其植株株高、基部節(jié)間長(zhǎng)和重心高度可以達(dá)到甚至低于較低種植密度在早播或傳統(tǒng)播期條件下的指標(biāo)數(shù)值，基部節(jié)間直徑、壁厚、干重、充實(shí)度和機(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)到甚至高于較低種植密度在早播或傳統(tǒng)播期條件下的指標(biāo)數(shù)值，因此，獲得最高籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的種

15、植密度在晚播條件下的抗倒能力可達(dá)到甚至高于較低的種植密度在早播和傳統(tǒng)播期條件下的抗倒能力，即提高種植密度后降低的抗倒能力可通過(guò)晚播進(jìn)行彌補(bǔ)，從而獲得較高的抗倒能力，確保高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。
　　綜合分析種植密度和播期對(duì)冬小麥籽粒產(chǎn)量、氮素吸收和利用及群體抗倒能力的影響，表明晚播增密栽培技術(shù)可實(shí)現(xiàn)協(xié)同提高冬小麥籽粒產(chǎn)量和氮素利用率的群體構(gòu)建。在本試驗(yàn)地區(qū)，T18以405株m-2、S15以172.5或345株m-2的種植密度結(jié)合10月15日的