施氮量对小麦植株养分吸收利用及籽粒产量的影响

施氮量对小麦植株养分吸收利用及籽粒产量的影响

氮、磷、钾肥料对提高小麦产量发挥着重要作用。然而，随着肥料利用率的增加，肥料利用率和经济效益的下降变得越来越重要。朱兆良等人[1.3]指出，我国水稻利用率仅为28%-41%，磷磷利用率为10%-20%，钾磷利用率为35%-50%，化肥利用率通常为15%-35%。氮肥和养分的损失也会影响生态环境。关于小麦氮、磷、钾的养分机械和化肥的规定有许多报道。然而，不同的施氮量对小麦植物吸收和利用氮、磷、钾的影响研究甚少。确定合适的氮、磷、钾的用量是提高小麦产量、优质有效栽培的重要措施。在本试验中，不同的施氮量处理为不同的，研究了小麦氮、磷、钾的吸收和利用规律，为制定高产、高效小麦栽培的理论依据。1化肥不同用量对播种前肥量肥量的影响田间试验于2002～2003年在山东省龙口市前诸留村高产田进行.试验地为棕壤,小麦播种前,0～20cm、20～40cm土层土壤有机质含量分别为1.45%、0.78%;全氮为0.111%、0.06%;碱解氮为102.78、66.25mg/kg;速效磷为33.81、6.13mg/kg;速效钾为142.4、91.7mg/kg.品种选用高产优质强筋小麦烟农15.试验设置2个对照:CK1,不施氮、磷、钾肥;CK2,不施氮肥,磷肥用量为135kg/hm2P2O5,钾肥为105kg/hm2K2O.设4个氮肥处理,施氮量分别为105、150、195、240kg/hm2,分别以N1、N2、N3、N4表示;磷、钾肥施用同CK2.基本苗120株/m2,小区面积3m×8m,随机区组设计,3次重复.氮肥施用尿素(N,46%),磷肥为过磷酸钙(P2O5,17%),钾肥为氯化钾(K2O,60%).播前氮肥总量的1/2、全部磷肥和钾肥均匀撒于小区后翻入地下;余下1/2氮肥于拔节期结合浇水开沟施入(4月7日).播种前前茬玉米秸秆全部翻压还田.2002年10月8日播种.小麦成熟期实收计产.在小麦生长冬前、起身、拔节、开花和成熟各时期调查群体数量并取地上部分植株样,每小区取0.4m样段,样品70℃烘至恒重,称重.烘干样品研磨或粉碎后加浓硫酸-双氧水消煮,用半微量凯氏定氮法测定样品全氮含量,钒钼黄比色法测定磷素含量(以P2O5%计),火焰光度法测定素钾含量(以K2O%计).氮(磷、钾)素养分利用效率(utilizationefficiency)=籽粒产量/植株氮(磷、钾)素积累量;氮(磷、钾)素收获指数(harvestindex)=籽粒氮(磷、钾)素积累量/植株氮(磷、钾)素积累量.2结果与分析2.1氮的使用对不同时期小麦植物氮、磷、钾的吸收和积累的影响2.1.1施氮量对积累量的影响出苗至冬前期,N2、N3、N4处理的小麦植株氮素积累量大于N1处理,大于CK2、CK1处理(表1).冬前至起身期,N3、N4处理大于N1、N2、CK2处理,大于CK1处理.起身期至拔节期,CK2处理大于CK1处理,随施氮增加,植株氮素积累量呈先增加后降低的趋势,以N2处理积累量最高.拔节至开花期植株氮素积累量随施氮量的变化趋势与起身至拔节期相同.开花至成熟期,与不施氮肥的CK1、CK2处理相比,N1处理的氮素积累量无显著变化而继续增加施氮量植株氮素积累量呈降低趋势.成熟期,施氮处理的植株氮素积累量显著大于CK2处理,大于CK1处理,高施氮量能促进小麦起身期之前的氮素积累,不利于起身期之后氮素积累,使成熟期小麦氮素积累量不能显著提高.2.1.2不同施氮量植株磷素积累量的比较表2所示,出苗至冬前期,N2、N3、N4处理的小麦植株磷素积累量大于其它处理,冬前至起身期,N3处理大于N2、N4、N1、CK2处理,大于CK1处理.起身期至拔节期,N1、N2处理大于N3、N4处理,大于CK2和CK1.拔节至开花期,随施氮量增加,植株磷素积累量增加.开花至成熟期,除N4、CK1处理略低于其它处理,其它处理间无显著差异.小麦成熟期,施入磷钾肥的CK2处理磷素积累量提高;施氮亦显著提高了植株磷素积累量,但随施氮量增加,植株磷素积累量未显著增加.2.1.3不同生育时期的钾素积累表3示出,开花期之前,各生育阶段小麦植株不断吸收与积累钾素;开花至成熟期,植株钾素吸收呈负值,表明植株体内的钾素流失.在小麦开花之前的各生育阶段,与CK1处理相比,CK2处理的钾素积累量较高;随施氮量增加,植株钾素积累量呈增加趋势.开花至成熟期,CK2处理与CK1处理间植株钾素减少量无显著差异,随施氮量增加,此阶段植株钾素减少量降低.小麦成熟期,CK2处理钾素积累量显著大于CK1处理,随施氮量增加植株钾素积累量增加.说明本试验条件下,施氮量增加能促进小麦生育前期对钾素的吸收积累,在小麦生育后期可降低植株钾素的流失.2.2氮的用量对小麦植物不同器官的氮磷钾分配的影响2.2.1施氮量对壳中氮素积累的影响表4示出,成熟期小麦植株不同器官氮素含量表现为:籽粒>叶片>穗轴和颖壳>茎和叶鞘;分配比例则表现为籽粒>茎和叶鞘>叶片>穗轴和颖壳.随施氮量增加,叶片、穗轴和颖壳、茎和叶鞘的氮素含量都呈增加趋势,而籽粒氮素含量则呈现先增加后降低的趋势,表现为N4处理籽粒氮素含量低于其它施氮处理.随施氮量增加,氮素向籽粒的分配比例趋于降低,而向营养器官的分配比例增加.N4处理的籽粒氮素积累量亦显著小于其它处理,随施氮量增加,茎和叶鞘的氮素积累量增加,叶片及穗轴和颖壳的氮素积累量都表现为N2、N3、N4>CK2、N2>CK1.2.2.2不同处理对粒、叶片磷素积累的影响表5示出,成熟期小麦植株不同器官磷素含量表现为:籽粒>叶片>穗轴和颖壳>茎和叶鞘;分配比例则表现为籽粒>茎和叶鞘>叶片及穗轴和颖壳.与不施任何肥料的CK1处理相比,施入磷、钾肥后,处理CK2成熟期籽粒的磷素含量提高,而施氮处理之间差异较小.不同处理之间比较,营养器官磷素含量无显著差异.籽粒和叶片的磷素积累量表现为N2、N3和N4>CK2和N1>CK1;茎和叶鞘则为施氮处理大于不施氮处理;穗轴和颖壳处理间差异较小.CK1处理磷素向籽粒的分配比例显著小于其它处理,其它处理间无显著差异;与之相反,茎和叶鞘表现为CK1处理大于其它处理;随施氮量增加,磷素向穗轴和颖壳的分配比例下降.2.2.3颖壳及叶片+粒分配比例表6示出,成熟期小麦植株不同器官钾素含量表现为茎和叶鞘>穗轴和颖壳及叶片>籽粒,分配比例表现为茎和叶鞘>籽粒>穗轴和颖壳>叶片.随施氮量增加,不同器官钾素含量和钾素积累量都呈增加趋势,钾素向叶片的分配比例也呈增加趋势,而向其它器官的分配比例较为稳定.2.3不同施量和施入磷、钾、钾养分积累量表7示出,与CK1处理相比,CK2处理的籽粒产量显著提高;随施氮量增加,籽粒产量呈先增加后降低的趋势,以N3处理籽粒产量最高.与CK1处理相比,施肥后其它处理的植株氮、磷、钾养分积累量显著提高;随施氮量增加,植株氮和磷的积累量都未表现显著增加,植株钾素含量显著增加.与CK1处理相比,其它处理的各养分利用效率降低;随施氮量增加,植株氮素养分利用效率无显著变化,而磷素和钾素养分利用效率降低.施入磷钾肥后及随施氮量增加,植株氮素收获指数均表现下降;施入磷钾肥后,植株磷素收获指数升高,而不同施氮处理间,植株磷素收获指数无显著差异;不同处理之间,植株钾素收获指数亦无显著差异.3施氮量对小麦籽粒养分含量的影响前人关于施氮量影响小麦植株氮素吸收、利用和分配的研究多认为,随施氮量增加,植株氮素含量和积累量增加,籽粒氮素含量提高[7～9].本试验中,适量施氮可促进小麦植株对氮素的吸收与积累;当施氮量大于150kg/hm2时,增加施氮量虽能促进小麦起身期之前的氮素积累,但起身期之后的氮素积累未显著增加,致使成熟期小麦氮素积累未显著提高.同时随施氮量增加,籽粒氮素含量呈先增加后降低的趋势氮素向营养器官的分配比例增加氮素收获指数下降.说明在本试验的高产地力条件下,施氮量增加不能显著提高小麦对氮素的吸收积累,改善其分配状况,亦不能提高籽粒的氮素含量和植株氮素利用效率.张睿在半湿润农田生态系统中的研究提出,随施肥水平的提高,小麦籽粒中的磷素和钾素含量呈下降趋势.本研究中,施入磷、钾肥后,小麦籽粒磷素和钾素含量提高,而不同施氮处理间,籽粒磷素和钾素含量无显著差异,认为施氮量对籽粒磷素和钾素含量的影响首先受到土壤磷素和钾素供应的影响.在本试验条件下,与不施氮肥相比,施氮提高了植株磷素积累量,但施氮处理间植株磷素积累量和磷素向籽粒的分配比例均无显著差异,所以施氮处理间籽粒磷素含量无显著变化.本研究结果还指出,施氮量对小麦钾素吸收利用的影响与对氮素和磷素的影响明显不同,增加施氮量不仅促进生育前期小麦植株对钾素的吸收积累,在