中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (13): 2461-2473.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.003
收稿日期:
2022-10-31
接受日期:
2023-01-08
出版日期:
2023-07-01
发布日期:
2023-07-06
通信作者:
联系方式:
陈桂平,E-mail:chengp@gsau.edu.cn。
基金资助:
CHEN GuiPing(), CHENG Hui, FAN Hong, FAN ZhiLong, HU FaLong, YIN Wen(
)
Received:
2022-10-31
Accepted:
2023-01-08
Published:
2023-07-01
Online:
2023-07-06
摘要:
【目的】针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、春小麦生产化肥投入量大等问题,研究不同种植方式下水氮减投对春小麦地上干物质积累及产量形成的影响,为试区春小麦节水节肥高效生产提供理论和实践依据。【方法】2016—2018年,在宽幅匀播(W)和传统条播(C)2种种植方式下,设2个灌水梯度为传统灌水(I2,2 400 m3·hm-2)、减量灌水20%(I1,1 920 m3·hm-2)和3个施氮梯度为传统施氮(N3,225 kg·hm-2)、减施氮肥20%(N2,180 kg·hm-2)、减施氮肥40%(N1,135 kg·hm-2),研究宽幅匀播和传统条播下春小麦产量对水氮减量的适应性。【结果】宽幅匀播较传统条播增大了春小麦地上干物质最大增长速率(Vmax)、干物质平均增长速率(Vmean)和抽穗期之后地上干物质积累速率,延迟了地上干物质最大增长速度出现的时间(Tm)。宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理春小麦Vmax和Vmean分别提高13.0%—23.4%和11.0%—16.9%,Tm延迟3.3—3.7 d,宽幅匀播可有效调控春小麦生长发育动态。宽幅匀播较传统条播春小麦籽粒与生物产量分别增加11.0%—17.3%与4.3%—9.6%,收获指数提高6.3%—6.9%。与传统条播传统灌水与施氮处理相比,宽幅匀播减水减氮20%增加春小麦籽粒与生物产量分别为16.0%—22.5%与5.6%—13.2%,提高收获指数8.2%—10.9%,宽幅匀播种植方式下减水减氮20%与减水20%传统施氮春小麦产量与收获指数差异不显著。宽幅匀播减水减氮20%春小麦增产主要归因于穗粒数及千粒重的协同提升,较传统条播传统灌水与施氮处理依次提高3.9%—7.1%与18.4%—22.7%,以千粒重的提高幅度较大。通径分析表明,宽幅匀播减水减氮20%主要通过提高收获指数、增大千粒重进而提高籽粒产量。【结论】宽幅匀播可实现春小麦生产的水氮同步减量20%,是绿洲灌区春小麦水氮节约稳产高产的可行措施。
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表1
田间试验处理设计与代码"
种植方式 Sowing way | 灌水水平 Irrigation level | 生育时期灌水制度 Irrigation amount at growth stage (m3·hm-2) | 施氮水平 Nitrogen level (kg·hm-2) | 处理代码Treatment code | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
苗期Seedling | 孕穗期Booting | 灌浆期Filling | 总量 Total | ||||
传统条播Conventional drilling sowing (C) | 传统灌水水平 Conventional irrigation (I2) | 750 | 900 | 750 | 2400 | 传统施氮 Conventional nitrogen amount (N3, 225) | CI2N3 |
传统施氮减量20% Reduction 20% in N3 (N2, 180) | CI2N2 | ||||||
传统施氮减量40% Reduction 40% in N3 (N1, 135) | CI2N1 | ||||||
传统灌水减量20% Reduction 20% in I2 (I1) | 600 | 720 | 600 | 1920 | 传统施氮 Conventional nitrogen amount (N3, 225) | CI1N3 | |
传统施氮减量20% Reduction 20% in N3(N2, 180) | CI1N2 | ||||||
传统施氮减量40% Reduction 40% in N3(N1, 135) | CI1N1 | ||||||
宽幅匀播 Wide uniform sowing (W) | 传统灌水水平 Conventional irrigation (I2) | 750 | 900 | 750 | 2400 | 传统施氮 Conventional nitrogen amount(N3, 225) | WI2N3 |
传统施氮减量20% Reduction 20% in N3(N2, 180) | WI2N2 | ||||||
传统施氮减量40% Reduction 40% in N3(N1, 135) | WI2N1 | ||||||
传统灌水减量20% Reduction 20% in I2 (I1) | 600 | 720 | 600 | 1920 | 传统施氮 Conventional nitrogen amount(N3, 225) | WI1N3 | |
传统施氮减量20% Reduction 20% in N3(N2, 180) | WI1N2 | ||||||
传统施氮减量40% Reduction 40% in N3(N1, 135) | WI1N1 |
表2
不同种植方式及水氮水平下Logistic方程拟合春小麦地上干物质积累"
年份 Year | 种植方式 Planting mode | 灌水水平 Irrigation level | 施氮水平 Nitrogen level | 回归方程 Regression equation | R2 | 最大增长速率 出现天数 The days of Vmax (Tm)(d) | 最大增长速率 Maximum increase rate (Vmax) (kg·hm-2·d-1) | 平均增长速率 Mean increase rate (Vmean) (kg·hm-2·d-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2016 | C | I1 | N1 | Y=15127/(1+e5.892-0.087×t) | 0.995 | 67.72cd | 329.02c | 155.07d |
N2 | Y=15921/(1+e5.819-0.087×t) | 0.994 | 66.89cd | 346.27ab | 164.79c | |||
N3 | Y=15723/(1+e5.344-0.082×t) | 0.996 | 65.17d | 322.32cd | 160.77cd | |||
I2 | N1 | Y=15716/(1+e5.513-0.081×t) | 0.997 | 68.06c | 318.24cde | 158.58cd | ||
N2 | Y=15873/(1+e5.353-0.079×t) | 0.996 | 67.76cd | 313.50de | 161.01cd | |||
N3 | Y=15874/(1+e4.863-0.075×t) | 0.998 | 64.84d | 297.65f | 158.34cd | |||
W | I1 | N1 | Y=16400/(1+e5.642-0.082×t) | 0.996 | 68.80c | 336.21bc | 164.68c | |
N2 | Y=17794/(1+e5.382-0.079×t) | 0.997 | 68.13c | 351.42ab | 185.13a | |||
N3 | Y=17298/(1+e5.493-0.080×t) | 0.997 | 68.66c | 345.96abc | 183.22ab | |||
I2 | N1 | Y=16069/(1+e5.816-0.089×t) | 0.996 | 65.35d | 357.53a | 172.91b | ||
N2 | Y=17906/(1+e5.621-0.076×t) | 0.999 | 73.96b | 340.22bc | 182.92ab | |||
N3 | Y=17706/(1+e4.840-0.072×t) | 0.995 | 81.11a | 318.70de | 174.50b | |||
2017 | C | I1 | N1 | Y=15594/(1+e5.319-0.085×t) | 0.995 | 62.58c | 331.37e | 157.62e |
N2 | Y=16331/(1+e5.267-0.082×t) | 0.996 | 64.23bc | 334.79de | 181.36c | |||
N3 | Y=17245/(1+e5.004-0.077×t) | 0.999 | 64.99bc | 328.12e | 168.78d | |||
I2 | N1 | Y=16668/(1+e5.186-0.081×t) | 0.997 | 64.02bc | 337.52de | 161.15de | ||
N2 | Y=16540/(1+e5.584-0.087×t) | 0.997 | 64.18bc | 359.75bc | 180.90c | |||
N3 | Y=16446/(1+e5.379-0.085×t) | 0.996 | 63.28c | 349.48cd | 174.07cd | |||
W | I1 | N1 | Y=16373/(1+e5.993-0.089×t) | 0.996 | 67.34ab | 364.30bc | 164.96de | |
N2 | Y=17355/(1+e6.099-0.091×t) | 0.995 | 67.02ab | 394.82a | 194.30b | |||
N3 | Y=17185/(1+e5.777-0.086×t) | 0.995 | 67.17ab | 369.48b | 193.35b | |||
I2 | N1 | Y=16713/(1+e5.405-0.078×t) | 0.998 | 69.29a | 325.90e | 167.38d | ||
N2 | Y=17126/(1+e5.640-0.081×t) | 0.998 | 69.63a | 346.81cd | 207.75a | |||
N3 | Y=17002/(1+e5.578-0.084×t) | 0.994 | 66.40b | 357.04bc | 198.89ab | |||
2018 | C | I1 | N1 | Y=15332/(1+e5.539-0.089×t) | 0.995 | 62.24e | 341.13d | 149.94e |
N2 | Y=16241/(1+e6.247-0.084×t) | 0.995 | 74.37ab | 341.07d | 170.33bc | |||
N3 | Y=16731/(1+e5.817-0.082×t) | 0.995 | 70.94bc | 342.98d | 171.86bc | |||
I2 | N1 | Y=16135/(1+e5.621-0.089×t) | 0.994 | 63.16de | 359.00c | 153.25de | ||
N2 | Y=16291/(1+e5.732-0.084×t) | 0.995 | 68.24c | 342.12d | 180.95ab | |||
N3 | Y=16541/(1+e5.453-0.086×t) | 0.995 | 63.41de | 355.64cd | 172.85bc | |||
W | I1 | N1 | Y=15012/(1+e6.745-0.097×t) | 0.996 | 69.54c | 364.05c | 157.96de | |
N2 | Y=17216/(1+e6.813-0.102×t) | 0.994 | 66.79cd | 439.01a | 191.84a | |||
N3 | Y=17353/(1+e6.281-0.092×t) | 0.996 | 68.27c | 399.12b | 178.09b | |||
I2 | N1 | Y=16428/(1+e6.752-0.100×t) | 0.994 | 67.52d | 410.71b | 164.39d | ||
N2 | Y=16932/(1+e6.591-0.085×t) | 0.997 | 77.54a | 359.81c | 191.44a | |||
N3 | Y=17087/(1+e6.084-0.085×t) | 0.994 | 71.58b | 363.10c | 184.06ab | |||
年份 Year | 种植方式 Planting mode | 灌水水平 Irrigation level | 施氮水平 Nitrogen level | 回归方程 Regression equation | R2 | 最大增长速率 出现天数 The days of Vmax (Tm)(d) | 最大增长速率 Maximum increase rate (Vmax) (kg·hm-2·d-1) | 平均增长速率 Mean increase rate (Vmean) (kg·hm-2·d-1) |
显著性值P | ||||||||
年份 Year | * | * | * | |||||
种植方式 Planting mode (P) | ** | ** | ** | |||||
灌水水平 Irrigation level (I) | NS | NS | NS | |||||
施氮量 Nitrogen level (N) | * | * | ** | |||||
种植方式×灌水水平 P×I | * | * | * | |||||
种植方式×施氮量 P×N | * | * | ** | |||||
灌水水平×施氮量 I×N | NS | NS | * | |||||
种植方式×灌水水平×施氮量 P×I×N | NS | NS | NS |
表4
不同种植方式及水氮组合模式下春小麦籽粒产量与产量构成因素的关系"
指标 Index | 与籽粒产量的 相关系数 Correlation coefficient with grain yield | 直接通径系数 Direct path coefficient | 间接通径系数 Indirect path coefficient | 决定系数Determination coefficient | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
有效穗数 The productive ear numbers | 穗粒数Grains per ear | 千粒重Thousand-grain weight | 收获指数Harvest index | ||||
有效穗数The productive ear numbers | -0.151 | 0.095 | — | -0.047 | -0.179 | -0.021 | -0.038 |
穗粒数Grains per ear | 0.926** | 0.167* | -0.026 | — | 0.567 | 0.218 | 0.282 |
千粒重Thousand-grain weight | 0.970** | 0.619** | -0.027 | 0.153 | — | 0.226 | 0.818** |
收获指数Harvest index | 0.949** | 0.249* | -0.008 | 0.147 | 0.562 | — | 0.410* |
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