韓立杰，董偉欣，張?jiān)鲁?/p>

(1.河北廣播電視大學(xué)，河北 石家莊 050080； 2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，河北省作物生長調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071001)

小麥(TriticumaestivumL.)是在世界各地廣泛種植的3大作物之一，幾乎全作食用。小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系國家糧食安全和社會穩(wěn)定，提高小麥產(chǎn)量一直是相關(guān)研究的重點(diǎn)。除培育高產(chǎn)的小麥品種外，探索適宜的栽培管理措施也是小麥增產(chǎn)的一個(gè)重要方面。太行山山前平原區(qū)是我國小麥的重要種植區(qū)域之一，然而該區(qū)域水資源匱乏，農(nóng)田土壤養(yǎng)分不均衡，不利于小麥產(chǎn)量提高；因此，選用抗旱小麥品種，并探索適宜的水肥一體化運(yùn)籌模式對當(dāng)?shù)匦←湹墓?jié)水、高產(chǎn)、增效和環(huán)境保護(hù)等頻具意義。

氮肥的合理施用和適宜的灌水次數(shù)能夠優(yōu)化小麥群體長勢，便于構(gòu)建合理的冠層結(jié)構(gòu)，提高灌漿速率，進(jìn)而提高產(chǎn)量和品質(zhì)。研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨著施氮量增加，小麥的株高、葉面積指數(shù)和冠層截獲光合有效輻射均增加，而籽粒產(chǎn)量卻呈現(xiàn)先升后降的趨勢，最佳施氮量為80～270 kg·hm-2[1]。另有研究表明，在低肥力土壤條件下，施氮量增加能夠提高籽粒產(chǎn)量和小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量，但當(dāng)施氮量超過300 kg·hm-2時(shí)，增產(chǎn)效應(yīng)下降[2]。灌水時(shí)期、灌水次數(shù)和灌水量亦能影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。白莉萍等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在小麥生育后期增加灌水次數(shù)可提高小麥千粒重，但隨著灌水次數(shù)和灌水量增加，籽粒蛋白質(zhì)含量下降。豐明等[4]認(rèn)為，綜合考慮小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量和水分有效利用，春5葉露尖(雌雄蕊分化期)和開花期為最佳的灌水時(shí)期。

盡管前人已圍繞水肥一體化運(yùn)籌對小麥產(chǎn)量等相關(guān)性狀的影響做了一些探討，但關(guān)于太行山山前平原區(qū)水肥資源配置優(yōu)化對小麥群體冠層結(jié)構(gòu)、灌漿速率、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響仍缺乏系統(tǒng)性研究。為此，特選取抗旱小麥品種石農(nóng)086，研究不同水肥處理對其冠層結(jié)構(gòu)、冠層溫度、灌漿速率、產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響，探索小麥節(jié)水節(jié)肥生產(chǎn)條件下水肥的高效利用和高產(chǎn)栽培技術(shù)，旨在為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

于2017—2019年在河北省新樂市木村鄉(xiāng)中同村進(jìn)行2 a的重復(fù)性田間試驗(yàn)，2 a數(shù)據(jù)結(jié)果趨勢一致，其中，2018—2019年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為完整，因此，本文以2018—2019年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果為準(zhǔn)進(jìn)行分析。

試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為壤土，前茬作物為玉米，播種前0～20 cm土層的基本理化性狀如下：土壤容重1.43 g·cm-3，田間持水量28.86%，有機(jī)質(zhì)17.9 g·kg-1，堿解氮93.9 mg·kg-1，有效磷23.6 mg·kg-1，速效鉀86.6 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以抗旱品種石農(nóng)086為試驗(yàn)材料。

試驗(yàn)共設(shè)9個(gè)處理：W0N0，不施氮，不灌水；W1N150，施純N 150 kg·hm-2，灌水1次；W1N225，施純N 225 kg·hm-2，灌水1次；W1N300，施純N 300 kg·hm-2，灌水1次；W1N375，施純N 375 kg·hm-2，灌水1次；W2N150，施純N 150 kg·hm-2，灌水2次；W2N225，施純N 225 kg·hm-2，灌水2次；W2N300，施純N 300 kg·hm-2，灌水2次；W2N375，施純N 375 kg·hm-2，灌水2次。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3次重復(fù)。

除W0N0外，各處理均采用基肥+追施的施肥方式。播種前施基肥，N、P2O5、K2O施用量均為105 kg·hm-2，澆底墑水，剩余N量用尿素(N 46%)追施，于小麥拔節(jié)期隨1次灌水一次性施入。需2次灌水的處理，于開花期第2次灌水(2水)。每次灌水量均為600 m3·hm-2。

2018年10月7日播種，基本苗為390萬株·hm-2，2018年11月29日澆灌凍水，2019年6月21日收獲。試驗(yàn)小區(qū)畦長15 m，寬4.5 m，不同處理間留1 m保護(hù)行，防止水分相互滲透，其他管理措施同大田生產(chǎn)。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 冠層結(jié)構(gòu)測定

葉面積指數(shù)(LAI)和平均葉傾角(MTA)分別于開花后7、14、21、28、35 d的09:00—11:00用LAI-2200C冠層分析儀(美國LI-COR公司)測定。

1.3.2 冠層溫度測定

分別于開花后7、14、21、28、35 d的13:00—15:00用Agri-Therm手持式紅外測溫儀(美國Everest Interscience公司)測定。

1.3.3 灌漿速率測定

在每個(gè)小區(qū)選擇同一天開花、生長一致的50穗掛牌標(biāo)記，分別于開花后7、14、21、28、35、42 d取5個(gè)標(biāo)記穗，計(jì)算灌漿速率(以千粒籽粒計(jì))。

1.3.4 產(chǎn)量測定

成熟后在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取1 m2收割穗頭，脫粒曬干后稱重，換算成單位面積(1 hm2)產(chǎn)量。單位面積(1 hm2)穗數(shù)由1 m雙行的行穗數(shù)進(jìn)行換算。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5個(gè)均勻一致的麥穗(3次重復(fù)，共15個(gè)麥穗)室內(nèi)考種，測定穗粒數(shù)和千粒重。

1.3.5 籽粒品質(zhì)測定

籽粒樣品研磨后，經(jīng)H2SO4-H2O2消煮，采用凱氏定氮法測全氮，鉬銻抗比色法測全磷，火焰光度法測全鉀[5]。用全氮含量乘以指數(shù)5.7作為蛋白質(zhì)含量[6]?？扇苄蕴呛偷矸酆坎捎幂焱壬y定[7]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，利用SPSS 20. 0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥處理的影響

2.1.1 對小麥冠層結(jié)構(gòu)的影響

從表1可以看出，在不同水肥處理下，隨著開花后天數(shù)推移，MTA均呈現(xiàn)先降后增的趨勢，花后7 d MTA最大，14 d略有下降，但降幅不大，28 d達(dá)到最小值，35 d又有所回升。從測定結(jié)果的平均值可以看出，隨著施氮量增加，MTA逐漸減小，且灌水2次的小于灌水1次的。除W1N150和W1N225的MTA與W0N0差異不顯著外，W1N300、W1N375、W2N150、W2N225、W2N300、W2N375的MTA分別較W0N0顯著(P<0.05)減小3.39%、4.78%、4.86%、7.62%、9.85%、10.98%。以上結(jié)果說明，隨著施氮量和灌水次數(shù)的增加，MTA逐漸減小。這是因?yàn)樵鍪┑屎驮黾庸嗨螖?shù)在一定程度上能夠提高小麥植株的長勢，在長勢較好的情況下，小麥冠層結(jié)構(gòu)合理，可以截獲更多的光輻射。灌漿中后期MTA逐漸減小，這可能是由葉片面積不斷增加并達(dá)到最大(根據(jù)葉面積指數(shù)判斷)、葉片伸展度降低導(dǎo)致的，花后35 d MTA再次增大可能是由葉片逐漸失水衰老所致。

表1 不同水肥處理對小麥葉傾角(MTA)的影響

Table 1 Effect of different water and fertilizer treatments on MTA of wheat

處理Treatment花后不同時(shí)間的小麥葉傾角Wheat MTA at different time/(°)7 d14 d21 d28 d35 d平均值MeanW0N054.09±0.09 a53.69±1.79 a52.78±0.38 a48.75±0.35 a52.01±0.50 a52.26±2.12 aW1N15053.95±3.08 a53.36±0.46 a52.67±2.11 a48.39±5.09 a51.95±2.97 a52.06±2.19 aW1N22553.23±1.80 ab53.17±0.71 a50.21±0.10 b46.48±1.87 ab51.73±0.84 ab50.96±2.79 abW1N30053.18±0.42 ab53.13±5.16 a50.15±1.05 b46.43±4.06 ab49.54±1.22 abc50.49±2.82 bW1N37553.14±2.25 ab52.83±1.53 a49.36±1.48 bc45.32±2.56 ab48.15±3.06 abc49.76±3.29 bW2N15052.86±0.21 ab50.93±4.98 a47.94±1.19 c46.35±3.68 ab50.51±4.29 abc49.72±2.57 bW2N22551.94±0.11 ab49.31±5.71 a47.65±0.82 c44.46±2.56 ab48.04±3.76 abc48.28±2.71 cW2N30051.51±0.19 ab48.86±2.58 a44.13±0.51 d43.56±2.08 b47.50±0.16 bc47.11±3.32 cdW2N37551.01±0.81 b46.94±1.95 a43.67±0.92 d43.52±1.19 b47.44±2.25 c46.52±3.09 d

同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Values within the same column marked without the same letters indicated significant difference atP<0.05. The same as below.

從表2可以看出，在不同水肥處理下，隨著開花后天數(shù)的推移，LAI均呈現(xiàn)先增后減的趨勢，各處理的LAI在花后7 d最小，除W1N150和W2N150處理的LAI與W0N0相比差異不顯著外，其余處理均較W0N0顯著(P<0.05)增加；花后28 d各處理的LAI達(dá)到最大，除W2N300和W2N375處理的LAI較W0N0分別顯著(P<0.05)增加21.38%和23.27%外，其余處理與W0N0相比并無顯著差異；花后35 d各處理的LAI略有下降。從測定結(jié)果的平均值可以看出，隨著施氮量增加，LAI逐漸增大，且灌水2次的大于灌水1次的，W1N150、W1N225、W1N300、W1N375、W2N150、W2N225、W2N300、W2N375的LAI分別較W0N0顯著(P<0.05)增加7.18%、14.02%、16.86%、18.86%、16.36%、17.86%、21.04%、25.88%。以上結(jié)果說明，增加施氮量和灌水次數(shù)有利于小麥植株的生長，表現(xiàn)為葉片數(shù)和分蘗數(shù)增多，使得LAI增大。在灌漿前期和中期，小麥LAI不斷增加，以最大限度地利用光能，以利于小麥籽粒灌漿，灌漿后期由于部分葉片開始衰老，LAI開始下降。

2.1.2 對小麥冠層溫度的影響

從表3可以看出，隨著開花后天數(shù)的推移，不同處理下的冠層溫度均呈現(xiàn)先增后減的趨勢，花后7 d冠層溫度最低，之后逐漸升高，在花后28 d達(dá)到最高值，花后35 d冠層溫度稍有回落，變化趨勢與葉面積指數(shù)的變化趨勢相同。花后7 d，灌水1次和灌水2次處理的冠層溫度無顯著差異，但花后21 d和28 d，灌水2次處理的冠層溫度顯著(P<0.05)低于灌水1次。從平均值來看，與W0N0相比，其他處理的冠層溫度均顯著(P<0.05)降低，W1N150、W1N225、W1N300、W1N375、W2N150、W2N225、W2N300、W2N375分別較W0N0顯著降低4.75%、5.27%、5.79%、6.46%、7.87%、9.06%、8.76%、8.24%。灌水1次條件下，隨著施氮量增加，冠層溫度逐漸降低；但在灌水2次條件下，花后21、28、35 d，W2N225的冠層溫度要略低于W2N300和W2N375。以上結(jié)果說明，水肥的多少會影響冠層溫度，且二者有一定的交互作用。在灌水1次條件下，冠層溫度隨施氮量的增加而降低；但在灌水2次條件下，當(dāng)施氮量達(dá)到一定量后，冠層溫度隨施氮量增加不降反升。同時(shí)，澆水次數(shù)越多冠層溫度越低。植株溫度與其含水量密切相關(guān)，因此葉溫常作為植物抗旱性的指標(biāo)。灌水2次的處理下植株葉片含水量高于灌水1次的處理，因此前者小麥的冠層溫度低于后者。同時(shí)，冠層溫度在一定程度上也會受小麥群體冠層長勢的影響，長勢越好，冠層溫度越低。適宜的冠層溫度有利于小麥的生長，從而有助于小麥增產(chǎn)。

表2 不同水肥處理對小麥葉面積指數(shù)(LAI)的影響

Table 2 Effects of different water and fertilizer treatments on LAI of wheat

處理Treatment花后不同時(shí)間的小麥葉面積指數(shù)Wheat LAI at different time7 d14 d21 d28 d35 d平均值MeanW0N05.41±0.70 b5.86±0.16 c6.08±0.29 c6.36±0.45 b6.24±0.48 b5.99±0.37 fW1N1506.15±0.21 ab6.22±0.32 bc6.23±1.15 bc6.87±1.14 ab6.65±0.73 ab6.42±0.32 eW1N2256.45±0.42 a6.59±0.62 abc7.13±0.38 ab7.21±0.29 ab6.79±0.39 ab6.83±0.33 dW1N3006.50±0.63 a6.81±0.39 abc7.16±0.66 ab7.39±0.52 ab7.15±0.18 ab7.00±0.35 cdW1N3756.64±0.48 a6.91±0.35 ab7.22±0.28 ab7.52±1.14 ab7.29±0.42 ab7.12±0.34 bcW2N1506.34±0.87 ab7.01±0.65 ab7.11±0.19 ab7.21±1.05 ab7.17±1.55 ab6.97±0.36 cdW2N2256.50±0.11 a7.10±0.82 ab7.12±0.15 ab7.31±1.50 ab7.26±0.55 ab7.06±0.32 bcW2N3006.57±0.07 a7.23±0.42 a7.40±0.74 ab7.72±0.16 a7.31±0.44 ab7.25±0.42 bW2N3756.74±0.28 a7.54±0.33 a7.78±0.47 a7.84±1.06 a7.78±0.71 a7.54±0.46 a

表3 不同水肥處理對小麥冠層溫度的影響

Table 3 Effects of different water and fertilizer treatments on canopy temperature of wheat

處理Treatment花后不同時(shí)間的小麥冠層溫度Canopy temperature of wheat at different time/℃7 d14 d21 d28 d35 d平均值MeanW0N022.03±0.56 a22.23±0.57 a28.12±0.79 a32.74±2.17 a29.60±0.69 a26.94±4.70 aW1N15021.21±0.73 b21.73±0.24 b28.01±0.55 a30.22±0.90 b27.13±0.56 b25.66±3.99 bW1N22521.17±0.50 b21.71±0.25 b27.89±0.48 a29.81±0.95 bc27.04±1.27 b25.52±3.87 bW1N30021.05±0.65 b21.48±0.80 b27.78±1.10 a29.59±0.85 bc27.00±0.94 b25.38±3.87 bcW1N37520.97±0.95 b21.13±0.64 c27.75±1.17 a29.21±0.58 c26.93±0.50 bc25.20±3.88 bcdW2N15020.69±0.74 b20.99±0.40 c26.86±1.11 b28.58±0.50 d26.96±0.51 bc24.82±3.69 cdeW2N22520.62±0.51 b20.83±0.42 c26.45±0.77 b28.39±0.61 d26.23±1.15 d24.50±3.55 eW2N30020.61±0.61 b20.85±0.29 c26.67±0.82 b28.50±0.48 d26.29±0.71 cd24.58±3.62 deW2N37520.61±0.50 b20.82±0.37 c26.91±1.24 b28.51±0.38 d26.76±0.79 bcd24.72±3.72 cde

2.1.3 對小麥籽粒灌漿的影響

從圖1-A可以看出，不同水肥處理下，隨著開花后天數(shù)推移，籽粒鮮質(zhì)量(以千粒計(jì))呈先升后降的趨勢，花后35 d達(dá)到最大值，之后開始下降。這主要是因?yàn)楣酀{后期籽粒含水量大幅下降。從圖1-B可以看出，不同水肥處理下籽粒干質(zhì)量(以千粒計(jì))隨開花后時(shí)間的推移呈“S”形曲線變化，花后7～14 d增長緩慢，為漸增期，花后14～35 d增長迅速，為快增期，花后35～42 d增長趨于緩慢，為緩增期。隨著時(shí)間推移，不同水肥處理間的籽粒質(zhì)量差異開始增大，花后42 d，各處理籽粒干質(zhì)量從高到低依次表現(xiàn)為W2N225>W2N150>W2N300>W1N225>W2N375>W1N150>W1N300>W1N375>W0N0。

從表4可以看出，不同水肥處理的籽粒灌漿速率隨著花后時(shí)間的推移先升后降，花后28 d灌漿速率最大。從平均值來看，不同處理的灌漿速率從高到低依次表現(xiàn)為W2N225>W2N150>W2N300>W1N225>W2N375>W1N150>W1N300>W1N375>W0N0。W1N150、W1N225、W1N300、W1N375、W2N150、W2N225、W2N300、W2N375的灌漿速率分別較W0N0顯著(P<0.05)增加9.09%、12.12%、8.08%、6.06%、15.15%、19.19%、13.13%和10.10%。

圖1 不同水肥處理下小麥籽粒鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of fresh and dry weight of grains under different water and fertilizer treatments

以上結(jié)果顯示，相同灌水次數(shù)下，隨著施氮量增加，灌漿速率和粒重先增后減；在相同施氮量下，灌水2次的大于灌水1次。綜合來看，W2N225為本試驗(yàn)條件下最優(yōu)的水肥處理。

2.1.4 對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從圖2-A可以看出，穗粒數(shù)在不同水肥處理下無顯著差異。從圖2-B可以看出，千粒重在不同水肥處理下均較W0N0顯著(P<0.05)增加。在相同灌水次數(shù)下，隨著施氮量增加，千粒重先增后減，在225 kg·hm-2施氮量下達(dá)最大值；在相同施氮量下，灌水2次的大于灌水1次。各處理中，W2N225的千粒重最高，為48.47 g，比W0N0顯著(P<0.05)增長14.26%。從圖2-C可以看出，單位面積穗數(shù)在不同處理下差異顯著，不同處理下單位面積穗數(shù)的變化趨勢與千粒重相似：在相同灌水次數(shù)下，隨著施氮量增加，單位面積穗數(shù)先增后減，在225 kg·hm-2施氮量下達(dá)最大值；在相同施氮量下，灌水2次的大于灌水1次。各處理中，W2N225處理的單位面積穗數(shù)最多，達(dá)888.77萬穗·hm-2，較W0N0顯著(P<0.05)增加27.39%。從圖2-D可以看出，各處理的單位面積產(chǎn)量同樣在225 kg·hm-2施氮量下達(dá)最大值。除300 kg·hm-2施氮量外，其他施氮量下，灌水2次處理的單位面積產(chǎn)量均顯著(P<0.05)高于灌水1次。W1N150、W1N225、W1N300、W1N375、W2N150、W2N225、W2N300、W2N375的單位面積產(chǎn)量分別較W0N0顯著(P<0.05)增加3.79%、23.37%、21.91%、21.09%、7.91%、27.26%、24.35%、23.75%。

以上結(jié)果共同說明，小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素在225 kg·hm-2施氮量下最高，說明225 kg·hm-2的施氮量是本試驗(yàn)條件下兼顧高產(chǎn)和高效的最佳施氮量。在本試驗(yàn)條件下，灌水2次，施氮225 kg·hm-2能夠使小麥獲得高產(chǎn)，且可兼顧水肥高效利用。該水肥運(yùn)籌模式可為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)提供參考。

表4 不同水肥處理對小麥籽粒灌漿速率的影響

Table 4 Effects of different water and fertilizer treatments on grain filling rate of wheat

處理Treatment花后不同時(shí)間的小麥灌漿速率Grain filling rate of wheat at different time/(g·d-1)7 d14 d21 d28 d35 d42 d平均值MeanW0N00.08±0.02 b0.47±0.03 d1.37±0.05 cd2.22±0.02 e1.60±0.04 b0.19±0.01 a0.99±0.87 eW1N1500.09±0.02 ab0.54±0.00 bc1.40±0.01 cd2.47±0.06 d1.73±0.03 a0.24±0.05 a1.08±0.94 bcdW1N2250.10±0.03 ab0.59±0.03 ab1.41±0.03 cd2.55±0.02 bc1.75±0.07 a0.26±0.05 a1.11±0.96 bcdW1N3000.08±0.02 b0.50±0.02 cd1.37±0.06 cd2.53±0.01 c1.74±0.07 a0.20±0.03 a1.07±0.97 cdW1N3750.08±0.00 ab0.49±0.00 cd1.35±0.02 d2.47±0.04 d1.69±0.03 ab0.21±0.15 a1.05±0.94 dW2N1500.11±0.05 ab0.60±0.04 ab1.49±0.02 b2.61±0.00 b1.77±0.03 a0.24±0.03 a1.14±0.99 abW2N2250.14±0.05 a0.62±0.02 a1.59±0.04 a2.70±0.03 a1.78±0.03 a0.27±0.00 a1.18±1.01 aW2N3000.10±0.03 ab0.59±0.03 ab1.44±0.02 bc2.59±0.02 bc1.74±0.07 a0.24±0.02 a1.12±0.97 bcW2N3750.10±0.00 ab0.57±0.06 ab1.41±0.06 cd2.56±0.05 bc1.71±0.07 a0.20±0.01 a1.09±0.97 bcd

柱上無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Bars marked without the same letters indicated significant difference at P<0.05. The same as below.圖2 不同水肥處理對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Fig.2 Effects of different water and fertilizer treatments on yield components and yield of wheat

2.1.5 對小麥籽粒品質(zhì)的影響

如圖3-A所示，小麥籽粒全氮含量隨著施氮量的增加而增加，除225 kg·hm-2施氮量下灌水2次處理的小麥籽粒全氮含量顯著(P<0.05)高于灌水1次的外，其他相同施氮量下灌水次數(shù)對小麥籽粒全氮含量無顯著影響。W2N375處理的小麥籽粒全氮含量最高，為2.72%，W1N300、W1N375、W2N225、W2N300、W2N375的小麥籽粒全氮含量較W0N0顯著(P<0.05)增加。如圖3-B所示，小麥籽粒全磷含量僅W1N225、W2N150、W2N225、W2N300、W2N375較W0N0顯著(P<0.05)增加，其余處理與W0N0差異不顯著。除300 kg·hm-2施氮量下灌水2次處理的小麥籽粒全磷含量顯著(P<0.05)高于灌水1次的外，其他相同施氮量下灌水次數(shù)對小麥籽粒全磷含量無顯著影響。如圖3-C所示，小麥籽粒全鉀含量在各處理間無顯著差異。如圖3-D所示，相同灌水次數(shù)下，隨著施氮量增加，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量增加。除225 kg·hm-2施氮量下灌水2次處理的小麥籽粒蛋白質(zhì)含量顯著(P<0.05)高于灌水1次的外，其他相同施氮量下灌水次數(shù)對小麥籽粒蛋白質(zhì)含量無顯著影響。各處理中，W2N375處理的小麥籽粒蛋白質(zhì)含量最高，為15.50%，但與W1N375、W2N225、W2N300無顯著差異。以上結(jié)果說明，施氮量能夠顯著影響小麥籽粒的全氮和蛋白質(zhì)含量，且水分處理也會影響籽粒對氮元素的積累，但對籽粒全鉀含量無顯著影響。

圖3 不同水肥處理對小麥籽粒氮、磷、鉀、蛋白質(zhì)含量的影響Fig.3 Effects of different water and fertilizer treatments on grain nitrogen， phosphorus， potassium and protein content of wheat

從圖4-A可以看出，各處理的小麥籽?？扇苄蕴呛颗cW0N0相比均無顯著差異，但W2N225、W2N300、W2N375處理的小麥籽?？扇苄蕴呛匡@著(P<0.05)低于W1N150、W1N225、W1N375處理，說明水分處理能夠影響籽?？扇苄蕴堑暮俊膱D4-B可以看出，各處理的小麥籽粒淀粉含量除W2N300、W2N375分別較W0N0顯著(P<0.05)降低14.16%和9.20%外，其他處理與W0N0相比無顯著差異。相同灌水次數(shù)下，225 kg·hm-2施氮量下小麥籽粒淀粉含量最高。相同施氮量下，增加澆水次數(shù)并不利于籽粒中淀粉的積累。

2.2 小麥冠層結(jié)構(gòu)、冠層溫度、灌漿速率與產(chǎn)量、籽粒品質(zhì)的相關(guān)性

由表5可知，小麥冠層的葉面積指數(shù)與單位面積穗數(shù)、單位面積產(chǎn)量，以及籽粒氮、磷、鉀、蛋白質(zhì)含量呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)正相關(guān)，與冠層溫度呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，表明小麥冠層葉面積指數(shù)的增大對于提高小麥產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)具有重要作用，并能降低冠層溫度。冠層溫度與產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀，及籽粒氮、磷、鉀、蛋白質(zhì)含量呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，說明冠層溫度的提高不利于小麥產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的提高，灌漿速率與穗粒數(shù)、千粒重和單位面積穗數(shù)呈顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)正相關(guān)，說明提高灌漿速率有利于小麥增產(chǎn)。

圖4 不同水肥處理對小麥籽?？扇苄蕴呛偷矸酆康挠绊慒ig.4 Effects of different water and fertilizer treatments on grain soluble sugar and starch content of wheat

3 討論

小麥群體冠層結(jié)構(gòu)與產(chǎn)量的形成密切相關(guān)，受品種、栽培措施和環(huán)境等多方面的影響。水肥處理能夠影響小麥的冠層結(jié)構(gòu)[8]。有研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥能夠有效增加葉面積指數(shù)，提高光合效率，并有助于減緩小麥花后群體葉面積指數(shù)的衰減[9-10]；也有研究表明，葉面積指數(shù)隨生育期的推移呈現(xiàn)先增后降的趨勢，在灌漿前期達(dá)最大值，之后逐漸下降，且灌漿中期和末期的葉面積指數(shù)與產(chǎn)量和每穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)[11-12]。徐銀萍等[13]和崔新菊等[14]研究發(fā)現(xiàn)，小麥灌漿期的冠層溫度與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，認(rèn)為冠層溫度可作為旱地高產(chǎn)節(jié)水小麥品種田間篩選的指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，隨著施氮量增加，小麥葉面積指數(shù)逐漸增大，且灌水2次的高于灌水1次。隨著生育期的推移，小麥葉面積指數(shù)呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在灌漿中期達(dá)到最大值，葉面積指數(shù)與穗數(shù)和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。冠層溫度隨施氮量的增加而降低，灌水2次的低于灌水1次，且冠層溫度與灌漿速率、產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。這與前人研究結(jié)果大體趨勢相似，說明在一定范圍內(nèi)，氮肥的施用和灌水次數(shù)的增加有利于優(yōu)化小麥植株冠層結(jié)構(gòu)，降低冠層溫度，進(jìn)而提高小麥籽粒灌漿速率和產(chǎn)量。

表5 各測量性狀的相關(guān)性

Table 5 Correlation matrix within measured characteristic index

性狀LAICTGFRGSGWSNYTNPrTKTPCharacteristicindexMTA-0.89??0.83??-0.53-0.73?-0.37-0.66?-0.71?-0.88??-0.89??-0.73?-0.75?LAI-0.89??0.560.560.520.76?0.82??0.88??0.88??0.81??0.70?CT-0.84??-0.70?-0.77??-0.74?-0.71?-0.75?-0.75?-0.65?-0.74?GFR0.80??0.94??0.66?0.530.360.360.350.67?GS0.68?0.70?0.620.520.520.480.80??GW0.66?0.530.270.260.350.64?SN0.98??0.75?0.74?0.600.50Y0.83??0.83??0.68?0.48TN1.00??0.72?0.50Pr0.72?0.49TK0.66?

CT，冠層溫度；GFR，灌漿速率；GS，穗粒數(shù)；GW，千粒重；SN，單位面積穗數(shù)；Y，單位面積產(chǎn)量；TN，籽粒全氮含量；Pr，籽粒蛋白質(zhì)含量；TK，籽粒全鉀含量；TP，籽粒全磷含量。*和**分別表示顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)相關(guān)。

CT， Canopy temperature; GFR， Grain filling rate; GS， Grains per spike; GW， 1 000-grain weight; SN， Spike number per unit are; Y， Yield per unit area; TN， Total nitrogen content in grains; Pr， Protein content in grains; TK， Total potassium content in grains; TP， Total phosphorus content in grains. * and ** indicated significant correlation atP<0.05 andP<0.01， respectively.

郭明明等[15]研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增加施氮量能夠提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量。張文靜等[1]和李秋霞等[16]的研究也認(rèn)為，小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量隨施氮量的增加而提高，隨灌水次數(shù)的增加而降低。李莎[17]的研究卻認(rèn)為，在同一施氮量水平下，籽粒粗蛋白含量隨著灌水次數(shù)的增加而增加，淀粉含量隨著灌水量的增加而增加，隨著施氮量的增加而減小。本研究發(fā)現(xiàn)，籽粒全氮含量和蛋白質(zhì)含量隨著施氮量的增加而增加，但當(dāng)施氮量增加到一定程度后差異不顯著，且總體來看，相同施氮量下，灌水1次和2次的差異不顯著。這與前人研究結(jié)果略有差異，可能是由施肥時(shí)間和灌水時(shí)間的差異造成的。在本試驗(yàn)條件下，在0～225 kg·hm-2的施氮量范圍內(nèi)增施氮肥能夠提高小麥籽粒品質(zhì)，但灌水次數(shù)對小麥籽粒品質(zhì)影響不大。

王振峰等[18]研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥能夠延長活躍灌漿期，增加灌漿速率，進(jìn)而增加小麥千粒重和產(chǎn)量，當(dāng)施氮量為180 kg·hm-2和240 kg·hm-2時(shí)，小麥的灌漿速率明顯高于其他處理，且隨著灌漿進(jìn)程的推進(jìn)，灌漿速率呈現(xiàn)先升后降的趨勢。另有研究發(fā)現(xiàn)，拔節(jié)和孕穗期澆水，且施氮量為240 kg·hm-2時(shí)，小麥產(chǎn)量顯著高于其他處理[19]。付雪麗等[20]發(fā)現(xiàn)，灌水2次，施氮270 kg·hm-2時(shí)，小麥產(chǎn)量最高。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著開花后時(shí)間的推移，灌漿速率先升后降，且在一定范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加而增加，灌水2次的高于灌水1次，W2N225處理的灌漿速率最高，且千粒重、單位面積穗數(shù)和單位面積產(chǎn)量亦最高。相關(guān)性分析顯示，小麥灌漿速率和千粒重呈極顯著正相關(guān)。這與前人研究結(jié)果基本一致。以上結(jié)果說明，在一定范圍內(nèi)，增施氮肥能夠提高小麥灌漿速率和千粒重，進(jìn)而提高產(chǎn)量。在本試驗(yàn)條件下，W2N225為最佳水肥運(yùn)籌方案。