不同施氮量对小麦氮素积累的影响

不同施氮量对小麦氮素积累的影响

小麦和玉米的混合种植是西北灌溉“吨粮田”的主要模式。这种模式充分利用资源，显著增加产量。这一模式在我国西北一州的灌区中发挥着非常重要的作用。纵观间套作研究20多年来的成果,说明间套作种植较单作种植具有明显的产量优势。合理的间套作可以增产30～50%(IRRI,1974)。但是小麦玉米间套作和单作相比,由于组分作物对地上部光、热和地下部水分、养分的竞争和促进作用,从而对带田作物组分的品质产生影响,特别对小麦籽粒蛋白质含量造成影响。而且由于氮素的不合理施用,造成种间光、热、养分、水分之间的不平衡,致使这种影响加剧。而关于氮肥影响小麦品质的机理一般是从小麦玉米中后期群体吸收氮能力和转运氮能力展开的。丰明乾(1999)研究表明灌浆中后期是籽粒蛋白质积累的关键时期,小麦籽粒中的蛋白质大部分是从营养器官(主要是旗叶)周转而来的,旗叶的蛋白质周转(合成的同时又在不断地降解)为籽粒蛋白质的合成提供了大部分的合成前体氨基酸。因此研究氮素营养对单作和间套作小麦氮素吸收、同化和籽粒蛋白质影响的差异,对小麦玉米间套作高产优质栽培具有重要的理论意义。1材料和方法1.1小麦与间套作玉米试验于1999～2001年在甘肃省引黄灌区景泰县陈庄村进行,该区土壤为栗钙土(干润均腐土),耕层土壤有机质含量17.18g/kg,全氮2.43g/kg,速效磷8.8mg/kg,速效钾191.6mg/kg,pH为8.11。试验处理共设18个处理,3次重复。小区面积15m2,每小区两个自然带,带向东西。供试小麦品种为甘春20,玉米品种为中单2号。试验共设4个施氮水平:0(N0)、150(N1)、300(N2)、450(N3)kg/hm2,两种种植方式单作小麦和间套作小麦玉米,其中,小麦玉米间套作氮肥配比为N0(IW0);低供氮N1(IW150):小麦施纯氮50kg/hm2,玉米施纯氮100kg/hm2(分基肥、大喇叭口肥、灌浆肥三次按3:6:1施);正常供氮Ⅰ(IW300):小麦施纯氮100kg/hm2(全部作基肥一次性施入),玉米施纯氮200kg/hm2(按N1比例施);正常供氮Ⅱ(IW300基:拔=1:1):小麦施纯氮100kg/hm2(基:拔=1:1),玉米施纯氮200kg/hm2(按N1比例施);正常供氮Ⅲ(IW300基:孕=1:1):小麦施纯氮100kg/hm2(基:孕=1:1),玉米施纯氮200kg/hm2(按N1比例施);高供氮(IW450):小麦施纯氮150kg/hm2,玉米施纯氮300kg/hm2(按N1比例施);小麦单作分别按N0(MW0)、N1(MW150)、N2(MW300)、N3(MW450)各水平施,全部作基肥一次性施入;播前施农肥45000kg/hm2,施P2O5为270kg/hm2,全作基肥施入。小麦玉米间套种植为0.72m小麦带+0.78m玉米带,0.72m小麦带种6行,行间距0.12m,0.78m玉米带种植2行玉米,行间距0.39m,株距0.195m,小麦密度750万粒/hm2,玉米密度126000株/hm2;单种小麦密度750万粒/hm2。1.2全n含量测定分别于开花期和成熟期各取样一次,样株分离为叶、叶鞘、茎、颖壳+穗轴、穗。在105℃下杀青30min,80℃烘至恒重,1/1000天平称重,用高速粉碎机粉碎制样,半微量凯氏定氮法测定全N含量。收获后考种分析。计算方法:(1)开花前氮同化量=开花时叶、叶鞘、茎、穗部氮的总和(2)总氮同化量=成熟时叶、叶鞘、茎、颖壳+穗轴、籽粒氮的总和(3)开花后的氮同化量=总氮同化量-开花前氮同化量(4)氮收获指数%=籽粒氮/总氮同化量×1002结果与分析2.1间套作小麦开花期各器官氮的积累量从表1、表2可以看出,不论单作小麦还是间套作小麦,开花期不同器官中氮的积累量都随着施氮量的增加而增加,以叶片中积累的氮素量最高,其次为穗>茎>叶鞘,而且间套作小麦相同施氮量各器官的氮素积累量大于单作小麦各器官的氮素积累量。但当施氮量达到450kg/hm2时,单作小麦叶片氮的积累量和间套作小麦叶鞘、茎、穗氮的积累量减少。间套作小麦当施氮量相同时,开花期各器官氮的积累量以小麦氮肥全部基施大于小麦氮肥孕穗期追施和拔节期追施的氮素积累量。至小麦成熟期,小麦营养体各器官积累的氮素绝大部分都已转移到籽粒中,成熟时小麦各营养体氮积累量随着施氮量的增加而增加,间套作小麦各营养体氮积累量和单作相比差异不大,而且颖壳+穗轴氮积累量最多,其次为茎>叶鞘>叶。成熟时籽粒氮素的吸收积累量随着施氮量的增加而增加,间套作小麦氮的吸收积累量大于相同施氮量单作小麦氮的吸收积累量,这也是间套作小麦具有品质优势的生理基础。另外相同施氮量的间套作小麦,小麦氮肥全部基施各营养体器官的氮积累量大于小麦氮肥拔节期追施和孕穗期追施的氮素积累量。这就说明小麦玉米间套作,小麦处于较高生态位,对营养的竞争力强于玉米(金绍龄等,1993),从而使间套作小麦开花期各器官的氮素积累量高于单作小麦的氮素积累量,最终对籽粒蛋白质含量的贡献大于单作小麦;同时也说明间套作小麦中后期有较高的吸收积累氮素能力,而对小麦生育前期氮素的吸收积累有补偿效应。2.2不同单作小麦花后氮同化量变化的比较小麦籽粒蛋白质的氮素一方面来源于小麦开花前营养体中积累氮素的再转移,另一方面直接来源于小麦开花后的供应。本试验表明(表3、表4),单作和间套作小麦花前氮同化量和花后氮同化量都随着施氮水平的提高而提高,相同施氮水平间套作小麦花前氮同化量和总氮同化量都大于相应单作小麦,而间套作小麦花后氮同化量却小于相应单作小麦;小麦孕穗期追施氮肥大大提高了小麦总氮同化量,特别是小麦花后氮同化量大幅度提高,比拔节期追施氮肥和全部基施分别提高了47.9%、142%。相关分析表明,单作小麦和间套作小麦其总氮同化量与其蛋白质含量都达到显著正相关(r分别为0.936*,0.987*),而且间套作小麦花后氮同化量与其蛋白质含量的相关系数(r=0.943)大于单作小麦花后氮同化量与其蛋白质含量的相关系数(r=0.821)。这一方面说明间套作小麦蛋白质含量的提高是由于总氮同化量提高的结果,特别是间套作小麦花前氮同化量比单作小麦提高;另一方面也说明间套作小麦花后也有很强的氮同化能力,此时同化的氮素,能直接输送到籽粒中去合成蛋白质,因而间套作小麦中后期施氮能明显提高小麦蛋白质含量。这一结果和季书勤(2000)认为施氮期后延,吸氮高峰相应推迟,抽穗期施肥其肥效正值灌浆期,因此肥料氮进入籽粒的比率较高,从而增加小麦籽粒蛋白质的生理原因一致。3不同施氮量小麦花后氮积累量和总氮同化量的比较见表2本研究以间套作小麦玉米小麦和单作小麦为研究对象,通过田间试验研究了氮素营养对单作和间套作小麦氮素吸收、同化及蛋白质含量的影响。获得如下主要结论:(1)小麦开花期不同器官中氮的积累量随着施氮量的增加而增加,以叶片中积累的氮素量最高,其次为穗>茎>叶鞘,而且间套作小麦相同施氮量各器官的氮素积累量大于单作小麦各器官的氮素积累量,但当施氮量达到450kg/hm2时,单作小麦叶片氮的积累量和间套作小麦叶鞘、茎、穗氮的积累量减少。(2)成熟时小麦各营养体氮积累量随着施氮量的增加而增加,颖壳+穗轴氮积累量最多,其次为茎>叶鞘>叶,间套作小麦各营养体氮积累量和单作相比差异不大。成熟时籽