耕作方式和氮肥運(yùn)籌對(duì)旱地小麥耗水特性和產(chǎn)量形成的影響.pdf

1、1耕作方式和施氮量對(duì)旱地小麥耗水特性和產(chǎn)量形成的影響
　　 試驗(yàn)于2009～2012小麥生長(zhǎng)季在淄博市臨淄區(qū)邊河村大田進(jìn)行，為無(wú)水澆條件的旱地。3個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓鹊墓┰嚻贩N依次為濟(jì)麥22、山農(nóng)16和煙農(nóng)0428。試驗(yàn)設(shè)置4種耕作方式，分別為條旋耕(strip rotary tillage，SR)、旋耕(rotary tillage，R)、深松+條旋耕(striprotary tillage after subsoiling，SRS)和

2、深松+旋耕(rotary tillage after subsoiling，RS)，其中深松作業(yè)于2009～2010生長(zhǎng)季試驗(yàn)播前進(jìn)行，以后不再深松;每種耕作方式設(shè)置6個(gè)施氮水平，純氮量分別為0(N0）、90 kg hm-2(N1)、120 kg hm-2(N2)、150 kg hm-2(N3)、180 kghm-2(N4)和210 kg hm-2(N5)。
　　 1.1耕作方式和施氮量對(duì)旱地小麥耗水特性的影響
　　 同

3、一耕作方式下，N3處理拔節(jié)至成熟期耗水量與N4處理無(wú)顯著差異，顯著高于N0、N1和N2處理;N3處理100～200 cm土層土壤貯水消耗量與N4處理無(wú)顯著差異，顯著高于N0、N1和N2處理，土壤貯水消耗量及其占總耗水量的比例顯著提高，N5處理100～200 cm深層土壤貯水消耗量與N3和N4處理無(wú)顯著差異;N3處理灌漿中后期旗葉水勢(shì)與N4和N5處理無(wú)顯著差異，顯著高于其它處理;N3處理拔節(jié)后棵間蒸發(fā)量與N4和N5處理無(wú)顯著差異，顯著低于

4、其它處理。表明N3處理有利于小麥利用深層土壤貯水，提高拔節(jié)至成熟期耗水量，滿足拔節(jié)后水分需求，降低拔節(jié)后棵間蒸發(fā)量。
　　 同一施氮水平下，深松有利于夏季雨水下滲，在2009年度首次深松后，2010和2011年度深松處理播前土壤含水量高于未深松處理;深松+條旋耕和深松+旋耕處理土壤貯水消耗量無(wú)顯著差異，顯著高于條旋耕和旋耕處理，表明深松有利于小麥利用土壤貯水;條旋耕和深松+條旋耕處理播種至拔節(jié)期耗水量顯著低于旋耕和深松+旋耕處理

5、，拔節(jié)至成熟期耗水量以深松+條旋耕處理最高，旋耕處理最低;條旋耕和深松+條旋耕處理各生育時(shí)期棵間蒸發(fā)量顯著低于旋耕和深松+旋耕處理，深松+條旋耕處理開花后旗葉水勢(shì)較高，旋耕處理最低。表明深松+條旋耕處理有利于小麥利用土壤貯水，降低播種至拔節(jié)期耗水量，提高拔節(jié)至成熟期耗水量，滿足拔節(jié)后水分需求，降低土壤水分向大氣中的擴(kuò)散。
　　 1.2耕作方式和施氮量對(duì)旱地小麥碳代謝的影響
　　 同一耕作方式下，N3處理灌漿中后期旗葉光合

6、速率和磷酸蔗糖合成酶活性與N4處理無(wú)顯著差異，顯著高于N0、N1和N2處理，有利于旗葉蔗糖的積累;施氮量增加至N5，灌漿中后期旗葉光合速率和磷酸蔗糖合成酶活性降低;2009～2010生長(zhǎng)季和2011～2012生長(zhǎng)季， N3處理拔節(jié)期、開花期和成熟期植株干物質(zhì)積累量與N4和N5處理無(wú)顯著差異，顯著高于其它處理;2010～2011生長(zhǎng)季，N3處理成熟期植株干物質(zhì)積累量與N4和N5處理無(wú)顯著差異，顯著高于其它處理。同一耕作方式下，N3和N4處

7、理開花后干物質(zhì)積累量顯著高于其它處理，開花前營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量較高。
　　 同一施氮水平下，深松+條旋耕處理灌漿中后期旗葉光合速率顯著高于其它處理，條旋耕和深松+旋耕處理無(wú)顯著差異，旋耕處理最低;深松+條旋耕處理灌漿中后期旗葉磷酸蔗糖合成酶活性顯著高于其它處理，有利于旗葉蔗糖的合成;深松+條旋耕處理成熟期植株干物質(zhì)積累量顯著高于其它處理，條旋耕和深松+旋耕處理無(wú)顯著差異，旋耕處理最低;深松+條旋耕處理開花后干物質(zhì)積累量及其

8、對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率顯著高于其它處理，旋耕處理最低。表明深松+條旋耕處理有利于灌漿中后期光合產(chǎn)物的積累，成熟期植株干物質(zhì)積累量和開花后干物質(zhì)積累量顯著提高。
　　 1.3耕作方式和施氮量對(duì)旱地小麥氮代謝的影響
　　 同一耕作方式下，N3處理開花期和成熟期植株氮素積累量與N4和N5處理無(wú)顯著差異，顯著高于其它處理，開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量提高;2009～2010生長(zhǎng)季和2011～2012生長(zhǎng)季，N3處理開花后氮素吸收

9、量與N4和N5處理無(wú)顯著差異，顯著高于其它處理，2010～2011生長(zhǎng)季，N3和N4處理開花后氮素吸收量較高，表明N3處理有利于提高開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和開花后氮素吸收量。隨施氮量增加，各時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量升高，N3處理成熟期0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量與N2處理無(wú)顯著差異，有利于小麥對(duì)0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮的吸收，N5處理在120～180cm土層形成硝態(tài)氮積累峰。
　　 同一施氮水平下，深松+條旋耕處理成

10、熟期植株氮素積累量顯著高于其它處理，條旋耕和深松+旋耕處理無(wú)顯著差異，旋耕處理最低;深松+條旋耕處理開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)量較高，開花后氮素吸收量顯著高于其它處理，旋耕處理最低。深松+條旋耕處理成熟期0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量顯著低于其它處理，120～180 cm土層土壤硝態(tài)氮含量顯著低于深松+旋耕處理，表明深松+條旋耕處理有利于開花后氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，有利于利用0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮，深松+旋耕處理在120～180

11、 cm土層形成硝態(tài)氮積累峰。
　　 1.4耕作方式和施氮量對(duì)旱地小麥籽粒產(chǎn)量和水分與氮素利用效率的影響
　　 同一耕作方式下，N3處理籽粒產(chǎn)量顯著高于N0、N1和N2處理，水分利用效率較高;N4處理籽粒產(chǎn)量和水分利用效率與N3處理無(wú)顯著差異，氮肥生產(chǎn)效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著低于N3處理;施氮量繼續(xù)增加至N5，籽粒產(chǎn)量降低，水分利用效率、氮肥生產(chǎn)效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著降低。施氮量為150 kg hm-2(N3處理)是本試驗(yàn)條

12、件下適宜施氮量。
　　 同一施氮水平下，深松+條旋耕處理籽粒產(chǎn)量最高，條旋耕和深松+旋耕處理無(wú)顯著差異，旋耕處理最低;同時(shí)深松+條旋耕處理氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著提高，水分利用效率和氮肥生產(chǎn)效率較高，是本試驗(yàn)條件下最優(yōu)的耕作方式處理。
　　 2施氮量和施氮深度對(duì)旱地小麥耗水特性和產(chǎn)量形成的影響
　　 試驗(yàn)于2010～2012小麥生長(zhǎng)季在淄博市臨淄區(qū)邊河村大田進(jìn)行，為無(wú)水澆條件的旱地。2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓裙┰嚻贩N依次為山農(nóng)16和煙

13、農(nóng)0428。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)施氮水平，純氮量分別為0(N0)、90 kg hm-2(N1)、150 kg hm-2(N3)和210 kg hm-2(N5);4個(gè)氮肥施用深度，分別為氮肥表面撒施(D1)、施氮深度10 cm(D2)、20 cm(D3)和30 cm(D4)。
　　 2.1施氮量和施氮深度對(duì)旱地小麥耗水特性的影響
　　 N1條件下，兩年度D2、D3和D4處理土壤貯水消耗量和開花至成熟期耗水量顯著高于D1處理;201

14、0～2011生長(zhǎng)季，D2、D3和D4處理灌漿期棵間蒸發(fā)量顯著低于D1處理。N3和N5條件下，兩年度D3和D4處理拔節(jié)至成熟期耗水量及灌漿中后期旗葉水勢(shì)顯著高于D1和D2處理;2010～2011生長(zhǎng)季，D3和D4處理土壤貯水消耗量和60～140cm土層土壤耗水量顯著高于D1和D2處理，灌漿期棵間蒸發(fā)量顯著低于D1和D2處理;2011～2012生長(zhǎng)季，D3和D4處理40～160 cm土層土壤耗水量顯著高于D1和D2處理。表明D3和D4處理有

15、利于小麥利用深層土壤貯水，提高拔節(jié)至成熟期耗水量，滿足拔節(jié)后水分需求，降低灌漿期棵間蒸發(fā)量，維持灌漿中后期較高的旗葉水勢(shì)。
　　 各施氮深度下，兩年度N3和N5處理60～140 cm土層土壤耗水量顯著高于N1處理，拔節(jié)至開花期耗水量和灌漿中后期旗葉水勢(shì)顯著高于N1處理。2010～2011生長(zhǎng)季，各施氮深度下，N3和N5處理開花期棵間蒸發(fā)量顯著低于N1處理;D1和D4條件下，N3和N5處理開花至成熟期耗水量顯著高于N1處理。201

16、1～2012生長(zhǎng)季，D1、D3和D4條件下，N3和N5處理開花至成熟期耗水量顯著高于N1處理，D2條件下以N3處理最高;D3和D4條件下，N3和N5處理140～160 cm土層土壤耗水量顯著高于N1處理。表明N3處理有利于小麥利用120～160 cm深層土壤貯水，滿足拔節(jié)后水分需求，提高灌漿中后期旗葉水勢(shì)，降低開花期土壤水分向大氣中的擴(kuò)散。
　　 2.2施氮量和施氮深度對(duì)旱地小麥碳代謝的影響
　　 N1條件下，兩年度D2

17、、D3和D4處理灌漿中后期旗葉光合速率、磷酸蔗糖合成酶活性和灌漿中期蔗糖含量顯著高于D1處理，成熟期植株干物質(zhì)積累量和開花后干物質(zhì)積累量顯著高于D1處理。N3和N5條件下，兩年度D3和D4處理灌漿中后期旗葉光合速率、磷酸蔗糖合成酶活性和灌漿中期蔗糖含量顯著高于D1和D2處理，成熟期植株干物質(zhì)積累量和開花后干物質(zhì)積累量顯著高于D1和D2處理。表明D3和D4處理有利于保持開花后較高的干物質(zhì)積累量，提高成熟期植株干物質(zhì)積累量。
　　

18、各施氮深度下，兩年度N3和N5處理灌漿期旗葉光合速率高于N1處理;D3和D4條件下，兩年度N3和N5處理灌漿期旗葉磷酸蔗糖合成酶活性和灌漿中期蔗糖含量顯著高于N1處理。2010～2011生長(zhǎng)季，D1、D3和D4條件下，N3和N5處理成熟期植株干物質(zhì)積累量顯著高于N1處理，D2條件下以N3和N5處理較高;2011～2012生長(zhǎng)季，各施氮深度下，N3和N5處理成熟期植株干物質(zhì)積累量顯著高于N1處理。各施氮深度下，兩年度N3和N5處理開花后干

19、物質(zhì)積累量顯著高于N1處理。表明N3處理有利于灌漿期旗葉保持較高的光合速率，開花后干物質(zhì)積累量顯著提高。
　　 2.3施氮量和施氮深度對(duì)旱地小麥氮代謝的影響
　　 N1條件下，兩年度D2、D3和D4處理成熟期植株氮素積累量和開花后氮素吸收量顯著高于D1處理;N3和N5條件下，兩年度D3和D4處理成熟期植株氮素積累量和開花后氮素吸收量顯著高于D1和D2處理，開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量較高。2011～2012生長(zhǎng)季，各施氮

20、條件下，D3處理成熟期40～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量與D2處理無(wú)顯著差異;N1條件下，D3處理40～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量顯著低于D4處理;N3和N5條件下為60～140 cm土層顯著低于D4處理。表明D3和D4處理有利于成熟期植株氮素的積累和開花后氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，D3處理有利于開花后40～100 cm土層土壤硝態(tài)氮的吸收利用，D4處理在120～140 cm土層形成硝態(tài)氮積累峰。
　　 各施氮深度下，兩年度N3和N

21、5處理成熟期植株氮素積累量和開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著高于N1處理。2010～2011生長(zhǎng)季，D1條件下，N3和N5處理開花后氮素吸收量顯著高于N1處理，D2、D3和D4條件下無(wú)顯著差異。2011～2012生長(zhǎng)季，D1、D3和D4條件下，N3和N5處理開花后氮素吸收量顯著高于N1處理，D2條件下無(wú)顯著差異;D1條件下，N3處理成熟期0～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量與N1處理無(wú)顯著差異，D2、D3和D4條件下為0～80 cm土層與N

22、1處理無(wú)顯著差異;D1和D2條件下，N5處理20～120 cm土層土壤硝態(tài)氮含量最高，D3條件下為0～140 cm土層最高，D4條件下為40～180 cm土層最高。表明N3處理有利于開花后氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，提高表層土壤硝態(tài)氮的吸收利用，N5處理在140～180 cm土層形成硝態(tài)氮積累峰。
　　 2.4施氮量和施氮深度對(duì)旱地小麥旗葉衰老和根系活力的影響
　　 2010～2011生長(zhǎng)季，N1條件下，D2、D3和D4處理灌漿中后

23、期旗葉超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白質(zhì)含量和根系活力顯著高于D1處理，丙二醛含量顯著低于D1處理;N3和N5條件下，D3和D4處理灌漿中后期旗葉超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量質(zhì)和根系活力顯著高于D1和D2處理，丙二醛含量顯著低于D1和D2處理。2011～2012生長(zhǎng)季，N1條件下，D2、D3和D4處理開花后根系活力顯著高于D1處理;N3和N5條件下，D3和D4處理灌漿前中期根系活力顯著高于D1和D2處理。表明D3和D4處理有利于延緩

24、小麥開花后旗葉和根系衰老。
　　 各施氮深度下，兩年度N3和N5處理灌漿中后期旗葉旗葉超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白質(zhì)含量和灌漿中后期根系活力顯著高于N1處理，旗葉丙二醛含量顯著低于N1處理。表明N3處理有利于延緩小麥開花后旗葉和根系衰老。
　　 2.5施氮量和施氮深度對(duì)旱地小麥籽粒產(chǎn)量和水分與氮素利用效率的影響
　　 N1條件下，兩年度D2、D3和D4處理的籽粒產(chǎn)量、氮素吸收效率和氮肥生產(chǎn)效率顯著高于D1處理，

25、水分利用效率無(wú)顯著差異;N3和N5條件下，兩年度D3和D4處理籽粒產(chǎn)量、氮素吸收效率、氮肥表觀利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著高于D1和D2處理。施氮深度為20 cm(D3處理)是本試驗(yàn)條件下適宜的施氮深度。
　　 各施氮深度下，兩年度N3處理籽粒產(chǎn)量與N5處理無(wú)顯著差異，顯著高于N1處理。2010～2011生長(zhǎng)季，D1條件下，N3和N5處理水分利用效率較高，D2、D3和D4條件下則無(wú)顯著差異;2011～2012生長(zhǎng)季，各施氮深度下，各

26、處理水分利用效率無(wú)顯著差異。各施氮深度下，隨施氮量增加，氮素吸收效率、氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥生產(chǎn)效率顯著降低。施氮量為150 kg hm-2(N3處理)是本試驗(yàn)條件下適宜的施氮量。
　　 3不同小麥品種耗水特性和產(chǎn)量的差異研究
　　 試驗(yàn)于2008～2009小麥生長(zhǎng)季在泰安山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行。選用山農(nóng)15、濟(jì)麥22、煙農(nóng)21、山農(nóng)8355、濰麥8號(hào)和泰9818共6個(gè)小麥品種，每個(gè)品種設(shè)置4個(gè)水分處理:

27、W0（全生育期不灌水）、W1(拔節(jié)期70％，開花期70％)、W2(拔節(jié)后8 d70％，開花后8 d70％)和W3(拔節(jié)后8 d75％，開花后8 d70％)。
　　 3.1不同小麥品種耗水特性的差異
　　 依據(jù)不同品種的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率2個(gè)因子對(duì)供試品種進(jìn)行聚類分析，將其劃分為高水分利用效率組（Ⅰ組）、中水分利用效率組（Ⅱ組）和低水分利用效率組（Ⅲ組）。從Ⅰ組、Ⅱ組和Ⅲ組中分別取1個(gè)品種，山農(nóng)8355、山農(nóng)15和濰麥

28、8號(hào)進(jìn)一步分析。
　　 各灌水處理下，山農(nóng)8355播種至拔節(jié)期耗水量顯著低于濰麥8號(hào)，拔節(jié)至開花期耗水量較低，開花至成熟期耗水量顯著高于山農(nóng)15和濰麥8號(hào)。W0和W1條件下，山農(nóng)8355100～140 cm土層土壤耗水量最高;W2條件下，山農(nóng)835580～120 cm土層土壤耗水量顯著高于山農(nóng)15，100～160 cm土層顯著高于濰麥8號(hào);W3條件下，山農(nóng)8355100～120cm土層土壤耗水量最高。表明山農(nóng)8355有利于小麥利

29、用深層土壤貯水，降低開花前耗水量，滿足灌漿期水分需求。
　　 3.2不同小麥品種干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的差異
　　 W0條件下，山農(nóng)8355成熟期植株干物質(zhì)積累量與山農(nóng)15無(wú)顯著差異，顯著高于濰麥8號(hào)，開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量最高;W1和W3條件下，山農(nóng)8355成熟期植株干物質(zhì)積累量和開花后干物質(zhì)積累量最高，開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量較高;W2條件下，山農(nóng)8355成熟期植株干物質(zhì)積累量顯著高于濰麥8號(hào)，開花后干物質(zhì)積

30、累量最高，開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量較高。表明山農(nóng)8355有利于提高成熟期植株干物質(zhì)積累量和開花后干物質(zhì)積累量，開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量較高。
　　 3.3不同小麥品種氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的差異
　　 W0、W1和W3條件下，各品種成熟期植株氮素積累量無(wú)顯著差異;W2條件下，山農(nóng)8355成熟期植株氮素積累量顯著高于濰麥8號(hào)。W0條件下，山農(nóng)8355和山農(nóng)15開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯藏氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)氮對(duì)籽粒氮的貢獻(xiàn)率顯著高于