氮肥对春大麦产量和品质的影响

氮肥对春大麦产量和品质的影响

干物质和氮素的积累是小麦收获生产力和品质形成的重要依据。在花开前，将同醇转化为作物是形成产量的重要物质来源。其中大部分是花前氮素的重分配。关于氮肥对小麦干物质和氮素积累与转运的影响,前人多有研究。刘晓冰等研究了不同施氮水平下干物质积累分配和氮素同化转运规律;杨铁钢等研究了施氮水平对不同品质类型小麦花后碳氮同化和转运的影响;马东辉等研究显示增施氮肥的小麦干物质转运量增加;王桂良等认为,施氮虽然降低了高产基因型小麦干物质的转移率和对籽粒的贡献率,但增加了花前和花后干物质的积累;侯有良等认为增施氮肥会促进小麦器官氮素的积累和转运;石玉等在研究施氮量和底追比例对小麦氮素吸收转运及产量影响时则认为,在相同底追比例条件下,随施氮量的增加,氮素的转运量、转运效率及贡献率均无显著差异。关于施肥水平对大麦干物质和氮素积累与转运影响的研究鲜见报道。本文研究了不同施氮量下大麦干物质和氮素积累、转运及其对籽粒贡献的规律,揭示了施肥量与籽粒产量和植株氮积累总量的相关性,以为科学施用氮肥及提高大麦产量品质等提供理论依据。1材料和方法1.1试验设计与施量试验于2006-2007年在扬州大学实验农场进行。供试大麦品种为扬饲麦3号、港啤1号、扬农啤2号、Frankin,均为2棱大麦,其中扬饲麦3号为饲用,港啤1号、扬农啤2号和Frankin为啤用;扬饲麦3号、港啤1号、Frankin为高秆品种,扬农啤2号为矮秆品种。土壤全氮含量1.25g·kg-1,碱解氮149.8mg·kg-1,速效磷37.69mg·kg-1,速效钾64.17mg·kg-1,有机质23.24g·kg-1。试验设0,90,180和270kg/hm2共4个纯氮肥处理,分别表示为CK、NL、NM、NH。肥料分2次施入,基肥在播种时施入,追肥在拔节时施用,基追比为7∶3。过磷酸钙(含P2O512.1%)375kg/hm2,氯化钾(含K2O60%)120kg/hm2,磷、钾肥作基肥一次性施用。试验随机区组设计,3次重复,小区面积12m2,2006年11月4日播种,人工条播,基本苗330万株/hm2。其余栽培管理同大田。1.2穗含氮量测定各处理选取长势一致且同一天开花的植株挂标签予以标记,分别在开花期和成熟期采取标记植株样品10株,去掉根系,用水冲洗干净,分为叶、茎、鞘、穗(成熟期将穗分为穗轴+芒壳和籽粒2部分)等不同部位,105℃下杀青0.5h,80℃下烘48h称干重。籽粒含氮量用凯氏定氮-半微量蒸馏法测定。大麦成熟(5月中旬)后,每小区收获长势均匀的大麦2m2,计株数、穗数,人工脱粒,测产。1.3花后干物质积累率花前干物质(氮素)积累率=开花期干物质(氮素)积累量/收获时干物质(氮素)积累量×100%;花后干物质(氮素)积累量=收获时干物质(氮素)积累量-开花期干物质(氮素)积累量;花后干物质(氮素)积累率=花后干物质(氮素)积累量/收获时干物质(氮素)积累量×100%;器官干物质(氮素)转运量=开花期各器官干物质(氮素)积累量-收获期相应器官干物质(氮素)积累量;干物质(氮素)转运率=器官干物质(氮素)转运量/开花期相应器官干物质(氮素)积累量×100%;花前物质(氮素)积累对产量的贡献率=干物质(氮素)转运量/籽粒产量(氮素积累量)×100%;花后干物质(氮素)积累对产量的贡献率=1-花前干物质(氮素)积累对产量的贡献率。利用DPS软件和Excel对数据进行分析。2结果与分析2.1施氮水平对干物质积累和分配的影响从表1中可以看出,不同品种不同氮肥处理大麦花前干物质积累量、积累率均大于花后,对籽粒的贡献率除扬饲麦3号、港啤1号和扬农啤2号的CK为花前大于花后,其余处理均为花后大于花前。4个供试品种花前和花后干物质积累量均随施氮水平的提高而增加,且不同氮肥处理间差异均达显著水平;干物质花前积累率和对籽粒产量的贡献率则呈下降趋势,花后积累率和对籽粒产量的贡献率呈上升趋势(表1)。表明随着施氮水平的提高,各品种无论是干物质积累率,或对籽粒的贡献率,其变化的幅度都呈减小趋势,尤其是NM和NH处理间,大部分指标间差异均不明显。2.2不同处理对天麻干物质转运的影响随施氮水平的提高,各品种大麦器官干物质转运量均呈先上升后下降趋势,在NM处理达到高峰。说明在一定范围内,增施氮肥可促进花前干物质向籽粒的转移,提高大麦产量。就转运量大小而言,茎秆最大,其次是叶片和鞘,芒壳+穗轴最小(表2)。随施氮水平的提高,各品种大麦器官干物质转运率以及对籽粒的贡献率均呈下降趋势。不同器官中,大部分处理以芒壳+穗轴的转运率为最高,其次是茎,再次是叶和鞘。对籽粒的贡献率,则以茎为最高,其次是叶和鞘,芒壳+穗轴最低(表3)。2.3不同品种对酵母粉氮素积累的影响从表4可以看出,不同品种不同氮肥处理大麦花前氮素积累量、积累率均大于花后。随施氮水平的提高,各品种大麦花前和花后氮素积累量均呈上升趋势,CK与NL(90kg/hm2)处理间,NL与NM(180kg/hm2)、NH(270kg/hm2)处理间差异达显著水平,除Frankin外,其他品种NM和NH处理间差异不显著。随施氮水平的提高,花前氮素积累率和对籽粒氮的贡献率呈下降趋势,花后则呈上升趋势。2.4不同处理对天麻器官氮素的转运率和对籽粒养分贡献率的影响不同氮素水平处理下,4个品种大麦各器官的氮素转运量均以叶片最高;且随着施氮水平的提高,各器官氮素转运量呈上升趋势,结果如表5所示。表6显示,随着施氮水平的提高,不同处理下各品种大麦器官氮素的转运率和对籽粒氮的贡献率均呈下降趋势。说明过量施用氮肥不利于氮素的转运,影响作物籽粒产量的形成。不同器官中,除港啤1号芒壳+穗轴的氮素转运率小于叶片的外,其他品种都以芒壳+穗轴的氮素转运率最大,叶片次之,茎和鞘的较小。不同器官氮素转运对籽粒的贡献率中,叶片最高,其次是茎,鞘和芒壳+穗轴较小。2.5化肥处理对小麦籽粒产量和养分吸氮量的影响随着氮肥水平的提高,4个大麦品种籽粒产量呈先升高后降低趋势,且均以NM处理最高(图1),除扬饲麦3号NM和NH处理间差异不显著外,其他品种各氮肥处理间产量均达显著水平(P<0.05)。各品种籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系(表7),本研究条件下达到最高产量的施肥量范围为212.42~261.97kg/hm2。如图2所示,大麦植株氮积累总量随施氮水平的提高而呈上升趋势(图2),除扬饲麦3号NM和NH处理间差异不显著外,其他品种各氮肥处理间吸氮量差异均达显著水平(P<0.05)。相关分析表明,积累量与施氮量呈显著线性正相关关系(表8)。3施氮量对作物干物质分配的影响氮肥水平可影响作物干物质和养分的积累与转运,前人对此已经做了大量的研究。在麦类作物方面,张均华等指出,随氮肥用量增加,小麦开花期干物质积累量也在显著增加,而物质转运率与籽粒贡献率均呈下降趋势。马冬云等研究了施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响,认为施氮量对花前转运量、转运率、花后同化量、花后贡献率均有较大影响,但品种间有所不同。同延安等研究了施氮量对冬小麦氮素吸收、转运及产量的影响,指出施氮量对冬小麦氮素吸收有显著影响,同一生育时期,氮素含量和积累量都随着施氮量增加而提高。施氮量影响氮素的转运效率,随施氮量增加,转运效率降低。蔡剑等的研究认为,啤酒大麦花前植株氮素积累量和转运量均随施氮水平的提高呈上升趋势。与蔡剑等研究结果不同,本研究中,随着施氮量的提高,啤酒大麦干物质花前积累量呈增加趋势,积累率、对籽粒的贡献率呈下降趋势,氮素营养花前积累量和转运量呈上升趋势,花前积累率、转运率和对籽粒氮的贡献率都呈下降趋势。施氮能促进作物器官干物质向籽粒转运,但施氮量过高,反而会抑制器官干物质的转运。马东辉等认为施氮量超过300kg/hm2时则不利于小麦干物质转移。本研究结果也表明,各品种大麦干物质转运量在180kg/hm2范围内呈增加趋势,高于此范围则下降。与其他作物一样,麦类作物籽粒产量和氮素营养主要有2个来源,一个是花前积累在营养器官,成熟期转运到籽粒的,另一个是花后同化积累,但二者所占比例大小因环境、品种等不同而异。并且,在花前转运的干物质和氮素营养中,各器官的转运量、转运率及其对籽粒的贡献率也不尽相同。马东辉等认为,小麦干物质转移量表现为茎+叶鞘较高,叶片和穗轴+颖壳较低,干物质转移率则表现为叶片较高。Campbell等认为小麦各营养体对籽粒氮的贡献为茎(含叶鞘)>叶片>穗轴和颖片。而赵万春等研究则表明,杂交小麦叶中氮素的转运量、转运率和贡献率最大,穗轴及颖壳次之,茎鞘最小。赵满兴等研究显示,小麦各器官氮素转移率为叶>穗>茎秆。本研究结果表明,不同氮肥处理不同品种的大麦干物质转运量以茎秆最大,转运率大部分以芒壳+穗轴为最高,对籽粒的贡献率以茎秆为最高;各器官氮素转运量以叶片为最高,转运率以芒壳+穗轴为最大,氮素转运对籽粒的贡献率以叶片为最高。与小麦不同,大麦的茎秆和麦芒在干物质和氮素积累与转运过程中发挥着特殊作用。有研究表明,在大麦供应库物质总生产中,茎秆占据着最重要的支配地位,干物质转运量和对籽粒的贡献率最高。与小麦相比,大麦茎杆干物质输出率高3.7~4.5倍,对籽粒产量的贡献率高3~4倍。本研究结果再一次印证了这一结论。谢志新等研究指出,大麦的芒是一个氮代谢十分活跃的器官,其氮素外运率高达84%,仅次于叶片。本研究结果显示,芒壳+穗轴的氮素转运率大部分处理都高于叶片,说明麦芒在籽粒氮的积累过程中确实发挥着重要作用