張趙星，劉芳亮，張保軍，張正茂,李 娜，呂 冰

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

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肥密互作對(duì)旱地冬小麥品種普冰151旗葉光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

張趙星，劉芳亮，張保軍，張正茂,李 娜，呂 冰

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

為給旱地冬小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供參考，選用旱地冬小麥品種普冰151為試材，采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為施肥量，設(shè)229、459和688 kg·hm-23個(gè)水平，副區(qū)為種植密度，設(shè)180×104、240×104、300×104和360×104株·hm-24個(gè)水平，研究了施肥量和種植密度對(duì)普冰151旗葉光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，施肥量和種植密度均顯著影響普冰151的旗葉光合特性，旗葉凈光合速率(Pn)和SPAD值在施肥量為459 kg·hm-2和種植密度為240×104株·hm-2時(shí)達(dá)到最高值。隨施肥量增加，普冰151產(chǎn)量先升后降，在施肥量為459 kg·hm-2時(shí)最高；當(dāng)種植密度為300×104株·hm-2時(shí)產(chǎn)量最高。增加施肥量可顯著提高普冰151的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值，穩(wěn)定時(shí)間在施肥量為459 kg·hm-2時(shí)達(dá)到最大值；蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和穩(wěn)定時(shí)間隨種植密度的增加先升后降，沉降值隨種植密度增加而增加。在本試驗(yàn)條件下，實(shí)現(xiàn)普冰151高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的適宜施肥量為459 kg·hm-2，種植密度為300×104株·hm-2。

小麥；普冰151；施肥量；種植密度；光合特性；產(chǎn)量；品質(zhì)

小麥的光合特性、籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量均受基因、環(huán)境和栽培措施的影響[1-2]。 合理的施肥量和種植密度對(duì)小麥群體特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的形成具有重要影響[3]。近年來(lái)有關(guān)施肥量和種植密度對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)效應(yīng)的研究已有很多[4-6]，多數(shù)研究認(rèn)為施肥量與旗葉光合特性和產(chǎn)量呈拋物線(xiàn)關(guān)系[7-9]；施氮量與蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量也呈拋物線(xiàn)關(guān)系[4,8,10]。

適當(dāng)增加種植密度，能在一定范圍內(nèi)協(xié)調(diào)個(gè)體與群體的矛盾，充分利用光能和地力。有研究表明種植密度與小麥旗葉光合特性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[11-12]。在一定種植密度范圍內(nèi)，小麥產(chǎn)量隨種植密度增加而增加，但超過(guò)一定范圍之后，產(chǎn)量降低[11,13]。有關(guān)種植密度對(duì)小麥籽粒品質(zhì)影響的研究結(jié)果不盡一致。張耀蘭等[14]研究表明蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值隨種植密度的增加而增加；劉德福等[15]、徐振江等[8]研究表明籽粒的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量隨著密度的增加而降低；徐月明等[16]研究表明隨著密度的增加粗蛋白和濕面筋含量呈上拋物線(xiàn)形。

旱地小麥種植面積約占全國(guó)小麥總種植面積的60%，旱地小麥產(chǎn)量高低直接影響我國(guó)小麥整體生產(chǎn)水平[17]。西北旱地自然環(huán)境條件特殊，是全國(guó)優(yōu)質(zhì)小麥種植區(qū)[18]。普冰151是西北農(nóng)林科技大學(xué)新培育的品種，適宜在西北旱地及相似生態(tài)類(lèi)型地區(qū)推廣種植。關(guān)于栽培措施對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究較多，但有關(guān)旱地冬小麥的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培措施卻鮮有報(bào)道。本研究以旱地冬小麥品種普冰151為材料，研究不同施肥量和種植密度對(duì)其旗葉光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為旱地冬小麥標(biāo)準(zhǔn)化栽培中適宜的施肥量和種植密度的確定提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試材料為旱地冬小麥品種普冰151。試驗(yàn)于2014-2015年在西北農(nóng)林科技大學(xué)北校區(qū)一站試驗(yàn)田(108°07′N(xiāo),34°29′E)進(jìn)行，前茬休閑。小麥播種前0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)17.3 g·kg-1,全氮1.147 g·kg-1，速效氮76 mg·kg-1，速效磷13.3 mg·kg-1，速效鉀215.9 mg·kg-1。

本試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為施肥量，設(shè)置229、459、688 kg·hm-23個(gè)水平，分別用F229、F459、F688表示，按N∶P2O5∶K2O=1∶0.67∶0.76的比例確定氮、磷、鉀肥用量；副區(qū)為種植密度，設(shè)置180×104、240×104、300×104、360×104株·hm-24個(gè)水平，分別用D180、D240、D300和D360表示。試驗(yàn)用肥料為尿素(含N 46%)、磷酸二銨(含N 18%，P2O546%)、硫酸鉀(含K2O 50%)；肥料以基肥形式，結(jié)合整地于播種前一次性施于土壤。2014年10月3日采用人工開(kāi)溝溜播。小區(qū)面積6 m2(2 m×3 m)，每小區(qū)種10行，3次重復(fù)。在冬前和灌漿期灌水，其他田間管理同一般高產(chǎn)大田。

1.2測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.1旗葉凈光合速率(Pn)的測(cè)定

于開(kāi)花期、灌漿中期(花后10 d)和灌漿后期(花后20 d)的晴天上午9:30-11:30，用Li-6400便攜式光合儀(LI-COR,USA)測(cè)定旗葉Pn。每小區(qū)隨機(jī)選取3片生長(zhǎng)一致的具有代表性的旗葉，在葉片中間部位進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果取3次測(cè)定的平均值。

1.2.2旗葉葉綠素含量的測(cè)定

于開(kāi)花期、灌漿中期(花后10 d)和灌漿后期(花后20 d)的晴天上午9:30-11:30，用日產(chǎn)SPAD-502 plus(Konica Minolta)便攜式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定旗葉葉綠素含量。每小區(qū)隨機(jī)選取3片生長(zhǎng)一致的具有代表性的旗葉進(jìn)行測(cè)定，避開(kāi)葉脈，結(jié)果取3次測(cè)定的平均值。

1.2.3產(chǎn)量的測(cè)定

成熟期，每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的小麥2 m2進(jìn)行收獲，單脫單曬并測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量。

1.2.4品質(zhì)性狀測(cè)定

籽粒收獲后在常溫下貯藏2個(gè)月，用德國(guó)PMD500近紅外谷物品質(zhì)分析儀測(cè)定小麥的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值和穩(wěn)定時(shí)間。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SAS 8.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Duncan’s進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1施肥量和種植密度對(duì)普冰151旗葉Pn和SPAD值的影響

由圖1和圖2可知，普冰151旗葉Pn和SPAD值均隨灌漿進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸降低，且灌漿前中期Pn的下降幅度大于SPAD值。在整個(gè)灌漿進(jìn)程中，旗葉的Pn和SPAD值隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，均以施肥量F459最大，施肥量對(duì)Pn的影響大于SPAD值。在F229處理下，旗葉Pn和SPAD值的變化趨勢(shì)一致，兩者均隨密度的增加而逐漸降低。當(dāng)施肥量為F459和F688時(shí)，開(kāi)花期和灌漿中期的旗葉Pn和SPAD值均隨密度的增加先增加后降低，在密度為D240時(shí)達(dá)到最高值；而灌漿后期的旗葉Pn和SPAD值則均隨著密度的增加而降低，其中處理F459在灌漿后期仍保持較高的Pn和SPAD值。

結(jié)果表明，處理F229/D180、F459/D240和F688/D240較同一施肥條件下的其他處理具有較高的旗葉Pn和SPAD值，以F459/D240最高。

FS:開(kāi)花期；MFS:灌漿中期；PFS:灌漿后期。方柱上不同字母表示在0.05水平下不同密度間差異顯著。圖2同。

FS:Flowering stage；MFS:Middle filling stage；PFS:Post filling stage.Different letters above the bars indicate significant difference at 0.05 level among different densities.The same as in Fig.2.

圖1不同處理對(duì)旗葉凈光合速率的影響

Fig.1Effect of different treatments on net photosynthesis rate of flag leave

圖2　不同處理對(duì)旗葉葉綠素含量(SPAD值)的影響

2.2施肥量和種植密度對(duì)普冰151產(chǎn)量的影響

由表1可以看出，施肥量、種植密度和兩者間的互作對(duì)普冰151產(chǎn)量均有極顯著影響，總的趨勢(shì)表現(xiàn)為隨肥力、密度的增大而先增大后減小。F459處理的產(chǎn)量最高，顯著高于F229和F688處理， F459處理和F688處理的產(chǎn)量分別為6 805.8 kg·hm-2和6 633.3 kg·hm-2，比F229處理增產(chǎn)6.41%和3.71%，增產(chǎn)顯著。表明施肥量超過(guò)688 kg·hm-2產(chǎn)量增幅下降。

在本試驗(yàn)條件下，隨著種植密度的增加，普冰151的產(chǎn)量先增加后減少。D240、D300和D360處理的平均產(chǎn)量分別為6 646.7、6 838.9和6 522.2 kg·hm-2，分別比D180處理增產(chǎn)3.23%、6.21%和1.29%，增產(chǎn)達(dá)極顯著水平，但D360與D300相比產(chǎn)量反而降低，表明種植密度達(dá)D300時(shí)，再增加種植密度產(chǎn)量增幅下降。

在本試驗(yàn)條件下普冰151以F459/D300處理的產(chǎn)量最高。

表1　施肥量和種植密度對(duì)普冰151產(chǎn)量的影響

同列和同行平均值后不同大、小寫(xiě)字母不同分別表示在0.01和0.05水平上差異顯著。表2同。

Different capital and small letters following mean value in the same column or row indicate significant difference at 0.01 and 0.05 levels,respectively. The same as in table 2.

2.3施肥量和種植密度對(duì)普冰151品質(zhì)的影響

2.3.1對(duì)蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量的影響

由表2可知，施肥量顯著影響蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量，蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均隨著施肥量的增加而增加，F(xiàn)688處理的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量分別比F229和F459處理高2.6%、2.5%和4.9%、3.5%，與F229處理的差異達(dá)到顯著水平，表明增加施肥量對(duì)提高蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量具有重要作用。蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均隨種植密度的增加先升后降，以D300處理最大，D180處理最小，種植密度對(duì)濕面筋含量有顯著影響，而對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響未達(dá)到顯著水平，這與蔡金華等[3]的研究一致。

2.3.2對(duì)沉降值的影響

由表2可知，施肥量對(duì)沉降值的影響達(dá)到顯著水平，沉降值隨著施肥量的增加而增加， F688處理的沉降值比F459處理和F229處理分別高1.0%和7.8%，與F229處理的差異達(dá)到極顯著水平，表明增加施肥量對(duì)提高沉降值具有重要作用。種植密度對(duì)沉降值的影響也達(dá)到顯著水平，沉降值隨種植密度的增加而增加，D240、D300和D360處理的沉降值分別比D180處理高4.3%、4.9%和5.2%，其中D240、D300、D360處理間無(wú)顯著差異，但D180與D240處理間差異達(dá)到顯著水平，與D300和D360處理間差異達(dá)到極顯著水平，表明在180×104～300×104株·hm-2種植密度范圍內(nèi)，沉降值隨種植密度的增加而增加，而在300×104～360×104株·hm-2種植密度范圍內(nèi)，增加種植密度對(duì)沉降值的影響不大。

2.3.3對(duì)穩(wěn)定時(shí)間的影響

由表2可知，施肥量對(duì)穩(wěn)定時(shí)間的影響達(dá)到極顯著水平，穩(wěn)定時(shí)間隨著施肥量的增加先升后降， F459處理的穩(wěn)定時(shí)間比F229和F688處理分別高12.5%和3.1%，與F229處理的差異達(dá)到顯著水平，與F688處理的差異不顯著。表明穩(wěn)定時(shí)間對(duì)施肥量反應(yīng)敏感，在229～459 kg· hm-2范圍內(nèi)，穩(wěn)定時(shí)間隨施肥量增加而顯著增加，在459～688 kg·hm-2施肥量范圍內(nèi)，穩(wěn)定時(shí)間隨施肥量的增加而降低。種植密度對(duì)穩(wěn)定時(shí)間的影響也達(dá)到顯著水平，穩(wěn)定時(shí)間隨種植密度的增加先升后降，其中D300處理的穩(wěn)定時(shí)間分別比D180、D240和D360處理高14.4%、5.6%和4.3%，其中D300與D360處理間差異不顯著，與D180、D240處理間差異分別達(dá)到極顯著和顯著水平，表明在180×104～300×104株· hm-2種植密度范圍內(nèi)，增加種植密度顯著提高了穩(wěn)定時(shí)間，而在300×104～360×104株·hm-2種植密度范圍內(nèi)，增加種植密度對(duì)穩(wěn)定時(shí)間影響不大。

表2　施肥量和種植密度對(duì)普冰151品質(zhì)性狀的影響

3　討 論

關(guān)于施肥量對(duì)小麥光合特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響已有不少報(bào)道。有研究表明，施肥對(duì)旗葉光合特性有一定的調(diào)控效應(yīng)，可提高旗葉光合色素含量和光合速率[7,19]。本研究表明旗葉Pn和SPAD值隨施肥量的增加先升后降，在中肥力處理下獲得最大值。此結(jié)果與王曉樂(lè)等[20]的研究一致，但與劉建華等[2]的研究不一致，可能是由于環(huán)境差異和施肥水平差異引起的。多數(shù)研究表明，在一定范圍內(nèi)增加施肥量能同步提高小麥產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值[3,21-22]；施肥量超過(guò)一定限度之后，雖能提高蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值等品質(zhì)指標(biāo)，但產(chǎn)量下降[23]。本研究中，增加施肥量對(duì)普冰151產(chǎn)量和品質(zhì)的影響與前人的研究結(jié)果一致。施肥量和種植密度互作對(duì)產(chǎn)量的影響達(dá)到了顯著水平。大量研究表明，施肥量對(duì)小麥品質(zhì)有重要影響。郭明明等[24]研究指出，隨施氮量的增加，小麥蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值有顯著提高。本試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論。但本研究中穩(wěn)定時(shí)間隨施肥量增加先增后減，與蔡金華等[3]的結(jié)論不一致，可能是由于品種特性引起的。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥量459 kg·hm-2能顯著提高中筋小麥普冰151的旗葉光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)，可為生產(chǎn)中普冰151的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

種植密度對(duì)冠層結(jié)構(gòu)和功能有顯著影響[25]，從而產(chǎn)生生態(tài)條件差異，進(jìn)而影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。研究表明，小麥葉片Pn和SPAD值隨種植密度的增加而逐漸降低[11,26]。本研究結(jié)果表明，普冰151旗葉Pn和SPAD值在低肥力條件下的研究結(jié)果與前人一致，而在中肥力和高肥條件下的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果不完全一致，可能是由于品種、施肥量和環(huán)境的差異引起的。趙廣才等[22]研究表明，小麥的產(chǎn)量隨種植密度增加呈先升后降變化。本研究與其研究結(jié)論相似，在基本苗180×104～300×104株· hm-2范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨種植密度增加而增加，當(dāng)種植密度在300×104～360×104株· hm-2范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)量反而下降。程振勇等[27]研究指出種植密度對(duì)小麥品質(zhì)無(wú)顯著影響；劉德福等[20]研究表明蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量會(huì)隨種植密度的增大而減小。本研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量隨種植密度增加呈先升后降趨勢(shì)，在種植密度為300×104株·hm-2時(shí)達(dá)到最大值，與雷均杰等[28]結(jié)論一致。閆翠萍等[29]、張耀蘭等[14]研究表明沉降值隨種植密度的增加而降低，本研究發(fā)現(xiàn)沉降值隨種植密度增加而先增后減，這可能由于選用的品種、試驗(yàn)地土壤條件以及氣候條件差異所引起的。本試驗(yàn)結(jié)果表明，種植密度為300×104株·hm-2能顯著提高中筋小麥普冰151的產(chǎn)量和品質(zhì)，可為生產(chǎn)中普冰151的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。對(duì)于種植密度對(duì)旗葉光合特性的影響與對(duì)產(chǎn)量的影響不同步的原因尚需進(jìn)一步研究。

4　結(jié) 論

施肥量和種植密度對(duì)小麥旗葉光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響。適當(dāng)增加施肥量和種植密度，可提高旗葉Pn和SPAD值，產(chǎn)量和品質(zhì)也有所提高。在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值均隨施肥量的增加而增加。施肥量對(duì)旗葉Pn、SPAD值、產(chǎn)量和穩(wěn)定時(shí)間的影響呈上拋物線(xiàn)形。種植密度對(duì)產(chǎn)量、濕面筋含量、沉降值和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響均呈上拋物線(xiàn)形，對(duì)蛋白質(zhì)含量影響不顯著。在不同肥力情況下，旗葉Pn和SPAD值對(duì)種植密度的反應(yīng)不同。本試驗(yàn)條件下，以施肥量459 kg·hm-2和種植密度300×104株·hm-2為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)最佳組合。

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Interactive Effects of Fertilizer and Planting Density on Photosynthesis Characteristics of Flag Leaf,Yield and Quality of Pubing 151

ZHANG Zhaoxing,LIU Fangliang,ZHANG Baojun,ZHANG Zhengmao,LI Na,Lü Bing

(College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)

In order to provide theory basis for high quality and high yield of dryland winter wheat cultivation,the effects of fertilizer and planting density on photosynthesis characteristics of flag leaf,yield and grain quality were studied. Pubing 151 was used as experimental material,with split plot experimental design(three levels of fertilizer rate 229,459 and 688 kg·hm-2served as main block and four planting density 180×104,240×104,300×104and 360×104plant·hm-2served as split block.The results showed that fertilizer rate and planting density had significant effects on photosynthesis characteristics of flag leaf,and the highest SPAD value and net photosynthetic rate(Pn) was obtained under fertilizer rate of 459 kg·hm-2and density of 240×104plant·hm-2. With the increase of fertilizer rate,the yield was increased first and then decreased,with the peak value at the fertilizer rate of 459 kg·hm-2,and the planting density of the highest yield was 300×104plant·hm-2. The protein content,wet gluten content and sedimentation value was increased significantly as fertilizer rate improved,and the longest stability time was reached at the fertilizer rate of 459 kg·hm-2. The protein content,wet gluten content and stability time was increased first and then decreased with enhancement of planting density,while sedimentation value was increased with the increase of planting density. In this study,the appropriate fertilizer rate and planting density of wheat Pubing 151 are 459 kg·hm-2and 300×104plant·hm-2,respectively.

Wheat; Pubing 151; Fertilizer rate; Planting density; Photosynthesis characteristics; Yield; Quality

2016-03-01

2016-04-03

西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)科技推廣基金項(xiàng)目(Z222021211)；唐仲英基金項(xiàng)目(A212021302)

E-mail：xnzhangzhx@163.com

張保軍(E-mail：zhbjun2566@163.com)

S512.1；S318

A

1009-1041(2016)08-1069-07

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-08-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160801.1123.034.html